JP4543980B2

JP4543980B2 - 内質特性に極めて優れた極厚鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP4543980B2
Application number: JP2005080828A
Authority: JP
Inventors: 清己荒木
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: JP2006263730A

Description

本発明は、厚板圧延における極厚鋼板（製品板厚１５０〜２００ｍｍ以上）の製造方法に関し、特に連続鋳造スラブのセンターポロシティー、ザク性欠陥を効果的に消滅（閉鎖―圧着）させて、鋼板内質特性の極めて良好な極厚鋼板を有利に製造する方法を提案する。

一般に厚鋼板は、連続鋳造スラフ゛、または鋳型鋳造したインコ゛ットを分塊圧延した造塊スラフ゛を素材とし、これらを厚板圧延する事によって製造される。この両者を比較すると、製造コストの点では前者の方に魅力があるが、連続鋳造スラフ゛の場合、造塊スラフ゛よりも厚みが薄い為、極厚鋼板の製造に際しては、センターホ゜ロシティーの未圧着部分が残存する割合が高く、また現状の厚板圧延機の能力では、連続鋳造スラフ゛の板厚中心位置に必然的に発生するセンターホ゜ロシティーを安定して消滅させる事は困難である。その為、連続鋳造スラフ゛から製造された極厚鋼板について超音波探傷試験を実施すると、圧下率が小さくなるに伴い、鋼板内質不良の発生が多くなる。

よって、従来極厚鋼板の製造に当たっては、圧下比(スラフ゛厚/製品厚)に下限値を設け、その下限値を下回るような加工条件で極厚鋼板を製造しなければならない時は、造塊スラフ゛を用いる事が一般的である。例えば、圧力容器用鋼板の一般製造条件を規定したASTM A20では、この圧下比の下限値を3以上としているし、JIS規格ではこのような規定はないが、鋼板製造業者が自主的に管理を行い、製造を行っているのが実情である。

但し、造塊スラフ゛の場合、製造フ゜ロセス上、押湯部や沈澱晶部の非定常部分の切り捨てや分塊圧延という中間工程を必要とする為、コストの増大や生産性低下を招くという問題がある。

以上を考慮すると、連続鋳造スラフ゛からの圧下比が小さくとも、鋼板内質特性に優れた極厚鋼板を製造する事が望ましく、その為に下記のような幾つかの提案がある。
非特許文献１には、圧延形状比で定義される数値を大きくする事により、鋼板内質の良好な鋼板を製造することが開示されている。また、特許文献１及び特許文献２には、連続鋳造機の出側でロールまたは平金敷による圧下を施す事によって、連続鋳造スラフ゛のセンターホ゜ロシティーの消滅を図ることが開示されている。更には、特許文献３には、全圧下率が20〜60%の加工条件で125mm厚以上の極厚鋼板を製造するにあたり、厚板圧延に先立ち、連続鋳造スラフ゛の端部を幅方向から鍛造圧下し、元スラフ゛幅から150mm以上減尺させると共に肥厚化させ、スラフ゛厚方向の鍛造圧下を行う事によって、センターホ゜ロシティーの消滅を図ることが開示されている。

特開昭５５−１１４４０４号公報特開昭６１−２７３２０１号公報特許第３５２８５０４号公報鉄と鋼第６６年（１９８０）第２号第２０１〜２１０頁、日本鉄鋼協会発行

しかしながら、上記非特許文献１の技術では、鋼板内質の良好な極厚鋼板を得る為に必要な圧延形状比が圧延機の設備仕様により制約される範囲の上限を超える為、実用性に乏しいという問題がある。また上記特許文献１及び特許文献２の技術では、厚板素材用連続鋳造機の設備改良にコストがかかり過ぎるという問題がある。更には、上記特許文献３の技術では、全圧下率が20%を下回る加工条件の極厚鋼板の製造においては、センターホ゜ロシティーの消滅効果が十分でなく、鋼板内質が健全な極厚鋼板の製造は困難であるという問題がある。

これらの点に鑑み、本発明の主たる目的は、比較的簡単な設備で、全圧下率が16%から20%の範囲内の加工条件で、鋼板内質特性の優れた連続鋳造スラフ゛製極厚鋼板の製造技術を提案する事にある。本発明の他の目的は、空隙性欠陥をわずかな連続鋳造スラフ゛の厚み方向圧下率によって、より効果的に消滅させるのに有効な鍛造条件を究明するところにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく種々検討を行い、連続鋳造スラフ゛の幅方向圧下量に応じたスラフ゛厚方向鍛造に供すべき加工出発スラフ゛の形状とスラフ゛厚方向圧下時の上下鍛造金敷の形状について、望ましい関係を規定すれば、より効果的に連続鋳造スラフ゛のセンターホ゜ロシティーをより効率良く消滅せしめ、鋼板内質特性の優れた連続鋳造スラフ゛製極厚鋼板が得られる事を知見し、本発明をなした。

即ち、連続鋳造スラフ゛を用い、鍛造と厚板圧延を併用して減厚され、全圧下率が16%から20%の範囲内の加工条件で125mm厚以上の極厚鋼板を製造する方法において、連続鋳造スラフ゛の端部を幅方向から鍛造圧下し、スラフ゛幅を元スラフ゛幅から300mm以上減尺させると共に肥厚化させた後、鍛造金敷と連続鋳造スラフ゛の接触長が例えば3倍程度以上異なるような上下非対称の鍛造金敷によりスラフ゛厚方向の鍛造圧下を6%以上行うとする事が望ましい。ここで、上下非対称の鍛造金敷を用いた被鍛造物の内質改善効果は、上下対称に圧下した場合に生じるスラフ゛厚中心位置の引張応力を、意図的にスラフ゛厚方向へずらし、中心位置の静水圧が大きくなる事を利用したFM(Free from Mannesmann effect)鍛造法として、一般的に知られている。そして、センターホ゜ロシティーの消滅のためには、本発明においては、上下非対称の鍛造金敷による鍛造法の中で、上金敷の連続鋳造スラフ゛との接触長さを１としたとき、下金敷の前記連続鋳造スラフ゛との接触長さを３以上として鍛造圧下を行うことにより、スラフ゛厚方向の内質改善作用を高め、センターホ゜ロシティーの完全消滅を達成するものである。

さらに、本発明者らは、連続鋳造スラフ゛について、これをスラフ゛厚方向の鍛造圧下に供するのに望ましいスラフ゛形状について研究した。その結果、連続鋳造スラフ゛の両幅端部における3面冷却部、特に端部よりスラフ゛厚相当内部の3重点と呼ばれる領域には、連続鋳造スラフ゛の幅方向中央部に生成するセンターホ゜ロシティーサイス゛より、大きな内部不良域が存在し、鍛造または圧延におけるスラフ゛厚中心位置の塑性歪量が十分でない場合、この部分にセンターホ゜ロシティー未圧着部が残存し、鋼板内質不良となる事を突き止めた。

そこで、本発明では図1に示すように連続鋳造スラフ゛の幅方向鍛造圧下をある一定量以上行い、連続鋳造スラフ゛の両幅端部を肥厚化させ、言わゆる断面形状がト゛ック゛ホ゛ーン状として、かつスラフ゛厚方向の鍛造圧下時は、前記したように、鍛造金敷と連続鋳造スラフ゛の接触長が例えば3倍程度以上異なるような上下非対称の鍛造金敷を用いる事によって、上述したセンターホ゜ロシティーは全圧下率が16%から20%の範囲内の加工条件の場合においても、完全に消滅する事が分かった。

本発明によれば、全圧下率が20%以下の場合にあっても、適切なスラフ゛幅方向の圧下量に伴うスラフ゛厚の肥厚化と上下非対称の鍛造金敷によるスラフ゛厚方向の圧下を併用する事によって、連続鋳造スラフ゛のセンターホ゜ロシティーを完全に消滅させ、鋼板内質特性の極めて優れた極厚鋼板の生産が可能になった。

本発明では、連続鋳造スラフ゛の幅方向両端部を肥厚化した形状にする為、図1に示すように連続鋳造スラフ゛（1）の幅方向両端部を、鍛造用上下金敷（2,3）にて、幅方向から圧下し、連続鋳造スラフ゛（1）の両端部（E）の厚さを大きくするが、発明者らが行った数々の試験によれば、幅方向圧下による減尺代(r)が300mm以上/両側であれば、連続鋳造スラフ゛厚方向の圧下において、上下非対称の鍛造金敷を用いる事と合わせ、全圧下率が20%以下の場合にあっても、センターホ゜ロシティーの消滅に十分な効果がある事を突き止めた。

本発明は、上述したセンターホ゜ロシティーの効果的な消滅を図る為に、鍛造と厚板圧延を併用する事により連続鋳造スラフ゛製極厚鋼板を製造する方法である。特に、全圧下率が16%から20%の範囲内の加工条件下においても、健全な鋼板内質特性を確保する為、鍛造時のスラフ゛幅,厚方向圧下量及び厚方向圧下時の要領を規定する。

即ち、本発明においては、全圧下率が16%から20%の範囲内の加工条件で125mm厚以上の極厚鋼板を製造する方法において、連続鋳造スラフ゛の端部を幅方向から鍛造圧下し、スラフ゛幅を元スラフ゛幅から300mm以上減尺させると共に肥厚化させた後、鍛造金敷と連続鋳造スラフ゛の接触長が例えば3倍程度以上異なるような上下非対称の鍛造金敷によりスラフ゛厚方向の鍛造圧下を6%以上の加工制御を行う。

ここで、全圧下率は次に述べる理由により、16〜20%とする。即ち、全圧下率が20%を超える場合は、上述した連続鋳造スラフ゛幅・厚方向の圧下量及び厚み方向の鍛造圧下要領を実施しなくとも、鍛造と厚板圧延を併用し、加工条件を規定した製造条件によって、健全な鋼板内質特性を有する極厚鋼板の製造が可能である(特許第3528504号公報)。一方、全圧下率が16%未満の場合は、事実上、本規定の鍛造条件を付与しても連続鋳造スラフ゛のセンターホ゜ロシティーは十分圧着されず、板厚中心位置の特性確保が困難である。

次に、本発明に係る鍛造・圧延方法を用いて極厚鋼板を製造した結果を比較例も交えて説明する。

発明者らは、310mm厚の連続鋳造スラフ゛を用いて、鍛造及び厚板圧延の圧下率を変化させ、鋼板の内質特性を超音波探傷試験をJIS G0801に準じて実施した。その結果を表1に示す。

表1より、全圧下率が16〜20%の場合、No.3,7のように連続鋳造スラフ゛幅方向の鍛造圧下量を300mmとし、スラフ゛厚方向鍛造圧下時の上下金敷をスラフ゛接触長が3倍異なる非対称とし、かつ鍛造圧下率を6%として製造した極厚鋼板の内質は良好な結果が得られた。この結果は、一般40キロ鋼に限った例でなく、上下金敷のスラフ゛接触長比を3倍及び5倍とした一般50キロ鋼（No.9,10）、高炭素鋼(No.11,12)及び調質60キロ鋼(No.13,14)に適用した場合も同様に、極厚鋼板の内質は良好な結果が確認された。

一方、No.1,2ではスラフ゛厚方向の鍛造圧下率不足や上下対称の金敷を採用した場合では、鋼板内質は不健全である。また、スラフ゛接触長比が5である上下非対称の金敷を用いた場合でも、No.4,5のように、連続鋳造スラフ゛幅方向の鍛造圧下量が300mm未満である場合やNo.6のようにスラフ゛厚方向の鍛造圧下率が6%未満の場合は、同じく不健全な鋼板内質となった。また、No.8のようにスラフ゛接触長比が2である上下非対称金敷を用いた場合は、連続鋳造スラフ゛幅方向の圧下量を350mm、スラフ゛厚方向鍛造圧下率を9%としても良好な鋼板内質は確保できなかった。

本発明方法によれば、既設の鍛造プレス機を用いることにより、従来の分塊スラブを素材として製造していた極厚鋼板を連続鋳造スラブにより確実かつ容易に製造できる。

連続鋳造スラフ゛を幅方向に鍛造する様子を説明する模式図である。連続鋳造スラフ゛を厚さ方向に鍛造する様子を説明する模式図である。

符号の説明

１連続鋳造スラブ
２鍛造機械の上金敷
３鍛造機械の下金敷
Ｅ肥厚化部分
ｒ減尺代

Claims

連続鋳造スラブを用いて、鍛造と厚板圧延とを併用して、１２５ｍｍ厚以上の極厚鋼板を製造する方法において、前記連続鋳造スラブの幅方向の両端部を幅方向から鍛造圧下し、スラブ幅を元スラブ幅から３００ｍｍ以上減尺させると共に肥厚化させた後、上金敷の前記連続鋳造スラブとの接触長さを１としたとき、下金敷の前記連続鋳造スラブとの接触長さを３以上とした上下非対称の鍛造金型により、スラブ厚さ方向に６％以上の鍛造圧下を行い、その後、全圧下率が１６％以上、２０％以下の範囲内の加工条件で厚板圧延を行うことを特徴とする極厚鋼板の製造方法。