(57)【要約】  生産性の低下を抑制しつつ、表面の疵をさらに低減できるようにした鋼片の研削方法、棒鋼の製造方法及び線材の製造方法を提供する。鋼片の研削方法、棒鋼の製造方法及び線材の製造方法は、一方向に長く、且つ一方向と直交する平面で切断した断面の形状が矩形である鋼片を圧延する前に、矩形の角部から矩形の一辺に沿って該一辺の長さの２６％以上３０％以下までの範囲を含む領域を鋼片の全長にわたり研削する工程、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に長く、且つ前記一方向と直交する平面で切断した断面の形状が矩形である鋼片を圧延する前に、前記矩形の角部から前記矩形の一辺に沿って該一辺の長さの２６％以上３０％以下までの範囲を含む領域を前記鋼片の全長にわたり研削する工程、を備える鋼片の研削方法。
【請求項２】
前記領域を研削する工程では、前記領域の表面を１ｍｍ以上３ｍｍ以下の深さまで研削する、請求項１に記載の鋼片の研削方法。
【請求項３】
前記領域を研削する工程の前に、前記鋼片の表面を検査して疵のある位置を特定する工程と、
前記鋼片に疵があると特定された位置の表面を研削して前記疵を除去する工程と、をさらに備える請求項２に記載の鋼片の研削方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の鋼片の研削方法を行う工程と、
前記領域が研削された鋼片を圧延して棒鋼を製造する工程と、を備える棒鋼の製造方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の鋼片の研削方法を行う工程と、
前記領域が研削された鋼片を圧延して線材を製造する工程と、を備える線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼片の研削方法、棒鋼の製造方法及び線材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
棒鋼製品の表面疵を低減する方法として、素材となる鋼片の表面を全面溶削し、表面検査装置にて表面疵を検出し、検出した表面疵をグラインダーで研削して除去する方法が知られている（例えば、特許文献１）。全面溶削からグラインダーによる表面疵を除去するまでの工程は、手入れとも呼ばれている。手入れが完了した鋼片は棒鋼に圧延される。また、特許文献２には、ヘゲ疵発生の抑止効果の高い冷間鍛造用太径線材の製造方法に関する技術が開示されている。この特許文献２の技術は、角鋼片を熱間圧延して直径２０ｍｍ以上の太径線材を製造するに際し、角鋼片から、磁粉探傷で検出される疵、ならびに磁粉探傷では検出されない打ち疵および擦り疵を除去した後、熱間圧延することを特徴とするものである。ここで、特許文献２には、磁粉探傷では検出されない打ち疵や擦り疵は、角鋼片の角部に存在するので、角部をその長手方向に沿って全部面取りした後、熱間圧延する太径線材の製造方法についても提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２７９０６号公報
【特許文献２】特開２００８−６８２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、素材となる鋼片の全面溶削および表面疵の研削という手入れが完了した鋼片を用いた棒鋼であっても、棒鋼に疵が残る場合がある。疵の除去をより完全なものとするために、圧延前の鋼片の全表面をグラインダーで強制的に研削する方法も実施されているが、この方法では、手入れの所要時間が増え、研削量も増えるため、鋼片の生産性が低下してしまう。【０００５】
また、特許文献２では、角鋼片を直径２０ｍｍ以上の太径線材に圧延した場合に、角鋼片に存在した打ち疵および擦り疵が、圧延後の線材へのヘゲ疵発生の原因となるとしている。しかし、直径２０ｍｍ未満の線材に圧延する場合についても、圧延後の棒鋼や線材に疵が残る場合があった。また、打ち疵や擦り疵が生じていると考えられる角部を全長にわたり面取りした場合であっても、極微小な疵の存在をも認めない等、需要家の無疵化に対する要求レベルが高い場合には、圧延後の棒鋼や線材の疵発生に課題が残る場合があった。【０００６】
本発明は、生産性の低下を抑制しつつ、表面の疵をさらに低減できるようにした鋼片の研削方法、棒鋼の製造方法及び線材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋼片を圧延して得られた棒鋼の断面を顕微鏡で観察して、鋳造組織の調査を行った。そして、本発明者らは、その調査結果から、圧延前の鋼片において、表面の疵（以下、表面疵ともいう）が特に発生しやすい位置を特定した。この特定により、圧延前の鋼片では、鋼片の角部およびその近傍に表面疵が多数存在していることが明らかとなった。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。【０００８】
本発明の一態様に係る鋼片の研削方法は、一方向に長く、且つ前記一方向と直交する平面で切断した断面の形状が矩形である鋼片を圧延する前に、前記鋼片の前記矩形の角部から前記矩形の一辺に沿って該一辺の長さの２６％以上３０％以下までの範囲を含む領域を前記鋼片の全長にわたり研削する工程、を備える。
本発明の一態様に係る棒鋼の製造方法は、上記の鋼片の研削方法を行う工程と、前記領域が研削された鋼片を圧延して棒鋼を製造する工程と、を備える。
本発明の一態様に係る線材の製造方法は、上記の鋼片の研削方法を行う工程と、前記領域が研削された鋼片を圧延して線材を製造する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、生産性の低下を抑制しつつ、表面の疵をさらに低減できるようにした鋼片の研削方法、棒鋼の製造方法及び線材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る鋼片の研削方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る鋼片の表面検査及び表面研削の各工程を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る鋼片の角部近傍の研削方法を模式的に示す図である。
【図４】図４は、角部近傍が研削された後の鋼片を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る棒鋼を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る線材を示す断面図である。
【図７】図７は、角部近傍の研削の有無と、棒鋼における不具合の発生率との関係を調査した結果を示すグラフである。
【図８】図８は、棒鋼製品のＣ断面の組織観察写真であり、（ａ）は全断面を、（ｂ）は疵の発生位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
また、以下の説明では、Ｚ軸方向の正側を「上」と称し、Ｚ軸方向の負側を「下」と称する場合がある。「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。「上」及び「下」は、後述の鋼片等における相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、紙面を１８０度回転すれば「上」が「下」に、「下」が「上」になることは勿論である。
また、以下の説明では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、例えば、左手系をなす。
【００１３】
本発明の実施形態に係る鋼片は、連続鋳造によって製造される。連続鋳造によって製造された鋼片は、一方向（以下、長手方向ともいう）に長く、その表面には、割れや非金属介在物などの疵（すなわち、表面疵）が存在する。この表面疵を除去するために、本発明の実施形態では、まず、ホットスカーファーやコールドスカーファーなどの溶削設備を用い、溶削用酸素ガスを鋼片表面に吹き付けて鋼片表面の全面を、例えば２ｍｍ程度の厚みで溶削処理する。
溶削を行った後も、表面疵が溶削深さよりも深い場合には、表面疵が十分に除去されずに残存する。また、鋼片の溶削深さのばらつきが大きい場合は、未溶削部分が発生する場合もある。そこで、本発明の実施形態では、溶削処理が行われた鋼片について、表面検査と、表面検査の結果に基づく表面研削とを行う。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る鋼片の研削方法を示すフローチャートである。図２は、本発明の実施形態に係る鋼片の表面検査及び表面研削の各工程を模式的に示す図である。本発明の実施形態では、図２に示すように、溶削処理が行われた鋼片２が、搬送ローラ３によって、鋼片２の長手方向の一方の側（例えば、Ｘ軸方向の矢印側）に搬送される。鋼片２は、圧延前の半製品（即ち、製造工程の途中にある未完成の製品）であり、用途や形状、大きさに応じて、ブルーム又はビレットと呼ばれる。鋼片２は、Ｘ軸方向に搬送されながら、表面検査装置１によって、表面疵の有無が検査される（図１のステップＳＴ１）。
【００１５】
表面検査装置１は、例えば、蛍光磁粉を用いて表面疵を探傷する蛍光磁粉探傷装置である。表面検査装置１は、溶削処理後の鋼片２の表面に残存する表面疵や未溶削部分を検出し、検出した位置を表面研削装置に表示させて、疵のある位置を特定する。表面疵や未溶削部分が検出された場合（図１のステップＳＴ２；Ｙｅｓ）、表面研削装置は、鋼片２の表面であって上記の検出した位置、すなわち、疵があると特定された位置にグラインダー４を接触させて、表面を研削する。これにより、表面研削装置は、鋼片２に残存する表面疵や未溶削部分を除去する（図１のステップＳＴ３）。
【００１６】
一方、表面疵や未溶削部分が検出されない場合（図１のステップＳＴ２；Ｎｏ）、表面研削装置は、鋼片２の表面にグラインダー４を接触させない。つまり、グラインダー４は、鋼片２の表面を研削しない。その際、研削処理は図１のステップＳＴ４へ進み、表面研削装置が、グラインダー４（後述の図３参照）を動作させて、鋼片２の角部およびその近傍を研削する（図１のステップＳＴ４）。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態に係る鋼片の角部およびその近傍の研削方法を模式的に示す図である。図３は、鋼片２をその長手方向（例えば、Ｘ軸方向）と直交する面（例えば、Ｙ−Ｚ平面）で切断した断面を示している。図３に示すように、鋼片２をＹ−Ｚ平面で切断した断面の形状は、矩形である。図１のステップＳＴ４では、この矩形の４つの角部と、その近傍の部位とを研削する。本発明の実施形態の説明では、以後、角部とその近傍の部位とを合わせて、角部近傍という。
【００１８】
研削される角部近傍は、矩形の角部から矩形の一辺に沿って、この一辺の長さの２６％以上３０％以下までの範囲を含む領域である。例えば、図３に示すように、鋼片２の断面形状である矩形は、４つの角部２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを有する。この矩形の幅方向（例えば、Ｙ軸方向）に平行な一辺の長さをｙとし、厚さ方向（例えば、Ｚ軸方向）に平行な一辺の長さをｚとする。また、角部２Ａを含む角部近傍２１のＹ軸方向の長さをｙ２１とし、角部近傍２１のＺ軸方向の長さをｚ２１とする。
【００１９】
研削される角部近傍２１のＹ軸方向の長さｙ２１は、矩形のＹ軸方向に平行な一辺の長さｙの２６％以上３０％以下である。研削される角部近傍２１のＺ軸方向の長さｚ２１は、矩形のＺ軸方向に平行な一辺の長さｚの２６％以上３０％以下である。
同様に、角部２Ｂを含む角部近傍２２のＹ軸方向の長さをｙ２２とし、角部近傍２２のＺ軸方向の長さをｚ２２とする。研削される角部近傍２２のＹ軸方向の長さｙ２２は、矩形のＹ軸方向に平行な一辺の長さｙの２６％以上３０％以下である。研削される角部近傍２２のＺ軸方向の長さｚ２２は、矩形のＺ軸方向に平行な一辺の長さｚの２６％以上３０％以下である。
【００２０】
角部２Ｃを含む角部近傍２３のＹ軸方向の長さをｙ２３とし、角部近傍２３のＺ軸方向の長さをｚ２３とする。研削される角部近傍２３のＹ軸方向の長さｙ２３は、矩形のＹ軸方向に平行な一辺の長さｙの２６％以上３０％以下である。研削される角部近傍２３のＺ軸方向の長さｚ２３は、矩形のＺ軸方向に平行な一辺の長さｚの２６％以上３０％以下である。
角部２Ｄを含む角部近傍２４のＹ軸方向の長さをｙ２４とし、角部近傍２４のＺ軸方向の長さをｚ２４とする。研削される角部近傍２４のＹ軸方向の長さｙ２４は、矩形のＹ軸方向に平行な一辺の長さｙの２６％以上３０％以下である。研削される角部近傍２４のＺ軸方向の長さｚ２４は、矩形のＺ軸方向に平行な一辺の長さｚの２６％以上３０％以下である。
【００２１】
４つの角部２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、曲率半径Ｒの丸みをそれぞれ有する。例えば、曲率半径Ｒは、１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。
鋼片２及び角部近傍２１、２２、２３、２４の各寸法について、具体例を示す。鋼片２がビレットの場合、ｙ＝１６０ｍｍ、ｚ＝１６０ｍｍ、ｙ２１＝ｙ２２＝ｙ２３＝ｙ２４＝４５ｍｍ、ｚ２１＝ｚ２２＝ｚ２３＝ｚ２４＝４５ｍｍ、Ｒ＝２５ｍｍである。鋼片２がブルームの場合、ｙ＝４００ｍｍ、ｚ＝３００ｍｍ、ｙ２１＝ｙ２２＝ｙ２３＝ｙ２４＝１１２ｍｍ、ｚ２１＝ｚ２２＝ｚ２３＝ｚ２４＝８４ｍｍ、Ｒ＝２５ｍｍである。なお、これらの寸法はあくまで一例であって、本発明の実施形態を限定するものではない。
【００２２】
図４は、角部近傍が研削された後の鋼片を示す断面図である。図１のステップＳＴ４では、上記の角部近傍２１、２２、２３、２４の各表面がグラインダー４で研削される。図４に示すように、研削の深さをｄとすると、ｄは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、例えば２ｍｍである。鋼片の角部近傍２１、２２、２３、２４が研削された後、角部近傍２１、２２、２３、２４の表面は、研削の痕跡として、周囲よりも深さｄだけ凹んだ形状となる。
【００２３】
図１のステップＳＴ５では、例えば作業者が、角部近傍２１、２２、２３、２４の表面を目視して、削り残しの有無を確認する。または、作業者の代わりに検査装置が、角部近傍２１、２２、２３、２４の表面を外観検査して、削り残しの有無を確認してもよい。削り残しがある場合（ステップＳＴ６；Ｎｏ）は、ステップＳＴ４に戻る。削り残しがない場合（ステップＳＴ６；Ｙｅｓ）は、図１に示す鋼片２の研削工程を終了する。
【００２４】
図５は、本発明の実施形態に係る棒鋼を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態に係る線材を示す断面図である。図１の研削工程を終了した鋼片２は、圧延工程に進む。圧延工程において、鋼片２は圧延される。これにより、鋼片２から図５に示すような棒鋼１１、又は、図６に示すような線材１２が製造される。
【００２５】
図７は、角部近傍の研削の有無と、棒鋼における不具合の発生率との関係を調査した結果を示すグラフである。図７中、最も左に示されるデータは、角部近傍の研削を全く行わなかった場合のものである。左から２番目のデータは、角部のみ（曲率半径Ｒの丸みの部分のみ）をについて鋼片全長にわたる研削を実施した場合である。その右側の３つのデータはそれぞれ、角部からそれぞれ鋼片の一辺長さの２５％、２６％、３０％の長さ領域にわたって、鋼片全長について研削を実施した場合である。
【００２６】
図７に示すように、鋼片の全長にわたる角部近傍、すなわち、矩形の角部から矩形の一辺に沿って一辺の長さの２６％以上３０％以下までの範囲を含む領域の研削を行うことによって、角部およびその近傍の研削を全く行わなかった場合（図７中の最も左のデータ）および角部のみを研削した場合（図７中の左から２番目のデータ）と比較して、この鋼片から製造される棒鋼において表面疵を原因とする不具合の発生率が低下することを本発明者は確認した。
【００２７】
なお、ここでの研削は、研削深さを１ｍｍとして行っている。また、不具合の発生率の確認は、各研削条件を経た鋼片２（各条件につき２０００本、合計１００００本）を熱間圧延して得られた棒鋼について表面疵の有無を調査することで行った。表面疵の有無の確認は、得られた棒鋼についてＣ断面の組織観察を光学顕微鏡により行い、棒鋼表面に深さ０．０５０ｍｍ超の疵がある場合を疵有とし（図８参照、図８は深さ０．０７６ｍｍの疵がある例）、それ以外を疵無とした。そして、各研削条件２０００本についての疵有の割合を不具合の発生率とした。
【００２８】
図８は、圧延前の鋼片段階において、表面検査により疵があると特定された位置の表面をグラインダーで研削し、その後に熱間圧延を行った製品径１５ｍｍφの棒鋼製品のＣ断面の組織観察写真である。この棒鋼製品は、圧延後の製品段階において表面に疵の発生が認められたものであり、図８（ａ）は、棒鋼製品の全断面を示し、図８（ｂ）は疵の発生位置をさらに高倍率（２００倍）で観察した場合を示している。図８（ｂ）に示すような疵発生箇所について、棒鋼製品における周方向位置を特定し、図８（ａ）に示すような組織観察結果と疵発生位置とを対応付けると、鋼片（熱間圧延前）段階における、角部に相当する位置に疵が生じていることがわかっている。つまり、鋼片の表面検査では角部近傍の疵は検出できず、角部近傍については表面検査結果に基づいた特定位置の研削では不十分であることがわかった。この知見は、角部近傍を表面検査における疵検出の有無にかかわらず研削することで、疵発生率が低下したという図７に示した結果とよく整合している。
【００２９】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る鋼片の研削方法は、一方向（例えば、Ｘ軸方向）に長く、且つ一方向と直交する平面（例えば、Ｙ−Ｚ平面）で切断した断面の形状が矩形である鋼片２を圧延する前に、鋼片２において矩形の角部近傍２１、２２、２３、２４を全長にわたり研削する工程（例えば、図１のステップＳＴ４）、を備える。上述したように、連続鋳造によって製造される鋼片２の角部近傍２１、２２、２３、２４の表面には、小さな割れ等の表面疵が発生しやすい。この原因として、鋼片２の表面に生じるオシレーションマークや、凝固形態から、角部近傍２１、２２、２３、２４に細かな内部割れや偏析等が発生しやすいことが考えられる。
【００３０】
なお、図７に示した結果のうち、左から２番目の角部のみを全長にわたり研削を施した場合については、角部研削後の鋼片２の角部近傍には、視認できる打ち疵や擦り疵が存在していないことを確認している。このことから、打ち疵や擦り疵といった目視で確認できる疵のみを研削除去することや、目視で確認できる疵が発生していると考えられる角部のみを鋼片２の全長にわたり研削することでは、不具合発生率を顕著に低下させることはできないことがわかる。そして、図７からは、上述のオシレーションマークや、内部割れ、偏析等に起因していると考えられる表面疵は、鋼片の矩形の角部から矩形の一辺に沿って一辺の長さの２６％以上３０％以下までの範囲を含む領域を鋼片の全長にわたって研削を行うことによって、顕著に低減可能であることがわかる。
【００３１】
本発明の実施形態に係る鋼片の研削方法によれば、小さな割れ等の表面疵が特に発生しやすい角部近傍２１、２２、２３、２４の表面が、鋼片２の圧延前に強制的に研削される。これにより、鋼片２の表面疵をさらに低減することができる。その結果、鋼片２を圧延して製造される棒鋼１１や線材１２において表面疵を原因とする不具合の発生を低減することができる。本発明の実施形態に係る鋼片の研削方法は、表面疵を除去するために鋼片の全表面をグラインダーで強制的に研削する方法と比べて、研削の所要時間を短くすることができ、研削量も低く抑えることができるため、鋼片２の生産性の低下を抑制することができる。
【００３２】
研削される角部近傍は、矩形の角部から矩形の一辺に沿って、この一辺の長さの２６％以上３０％以下までの範囲を含む領域である。これによれば、鋼片２の研削量を低く抑えつつ、表面疵を効率よく除去することができる。例えば、鋼片２が、ｙ＝１６０ｍｍ、ｚ＝１６０ｍｍのビレットの場合、顕微鏡による断面観察によって、鋼片２の角部２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからそれぞれ２０ｍｍの範囲に表面疵が多数残存していることが確認された。この範囲を強制的にグラインダーで研削除去することで、鋼片２の表面疵を効率よく除去することができる。
【００３３】
角部近傍を研削する工程では、角部近傍の表面を１ｍｍ以上３ｍｍ以下の深さまで研削する。これによれば、表面疵は、表面から１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲までに存在することが多いため、鋼片２の研削量を低く抑えつつ、表面疵を除去することができる。表面疵を効率よく除去することができる。
【００３４】
本発明の実施形態に係る鋼片の研削方法は、角部近傍２１、２２、２３、２４を研削する工程の前に、鋼片２の表面を検査して表面疵のある位置を特定する工程（例えば、図１のステップＳＴ１）と、鋼片２の表面に表面疵があると特定された位置の表面を研削して表面疵を除去する工程（例えば、図１のステップＳＴ２、ステップＳＴ３）と、を備える。これによれば、鋼片２において、角部近傍２１、２２、２３、２４以外の表面についても、表面疵を効率よく除去することができる。
【００３５】
本発明の実施形態に係る棒鋼の製造方法は、上記した鋼片の研削方法を行う工程と、角部近傍２１、２２、２３、２４が研削された鋼片２を圧延して棒鋼１１を製造する工程と、を備える。これによれば、鋼片２の表面疵が低減されるため、鋼片２を材料とする棒鋼１１において表面疵を原因とする不具合の発生を低減することができる。
本発明の実施形態に係る線材の製造方法は、上記した鋼片の研削方法を行う工程と、角部近傍２１、２２、２３、２４が研削された鋼片２を圧延して線材１２を製造する工程と、を備える。これによれば、鋼片２の表面疵が低減されるため、鋼片２を材料とする線材１２において表面疵を原因とする不具合の発生を低減することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  表面検査装置
２  鋼片
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ  角部
３  搬送ローラ
４  グラインダー
１１  棒鋼
１２  線材
２１、２２、２３、２４  角部近傍
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020171185.tif 000006
【図５】
2020171185.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020171185.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2020171185.tif 000011
2020171185.tif 000012
2020171185.tif 000013
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