JP2000263103A - 連鋳スラブを用いた極厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的簡単な設備を用いながら、圧下比３未
満でも中心部に十分な鍛錬効果が及んでおり、センター
ポロシティのみならず連鋳スラブの中心偏析帯も粉砕さ
れ、極めて均質で内質特性の優れた極厚鋼板を製造する
方法を提案する。 【解決手段】 連鋳スラブに全圧下率２９〜６６％の鍛
造および厚板圧延を施して極厚鋼板を製造するに当た
り、前記連鋳スラブを１０００℃以上に加熱した後、前
記鍛造工程において圧下率２０〜５６％のクロス鍛造を
Ｂ／Ｈ比を０．７〜１．０として行い、かる後、圧延工
程で仕上げ成形圧延を行う。Ｂは鍛造圧下時の鍛造金敷
と連鋳スラブとの接触長であり、Ｈは鍛造圧下時の連鋳
スラブ厚さである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極厚鋼板の製造方
法に係り、特に連続鋳造スラブを素材とした極厚鋼板の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】極厚鋼板は、大形鋼塊を分塊圧延して製
造した分塊スラブまたは溶鋼を連続鋳造して製造した連
続鋳造スラブ（以下、単に連鋳スラブという。）を用い
て厚板圧延することによって製造される。このうち、前
者は押湯部の濃厚偏析部や鋼塊底部の負偏析部を切り捨
てなければならないため歩留まりが低く、また、分塊圧
延に伴うコストと時間が掛かるという問題があった。一
方、後者の連鋳スラブによる方法はかかる問題はないも
のの、連鋳スラブの厚さに起因して鋳造後製品に至るま
での圧下率が小さく、そのため連鋳スラブ内に存在する
センターポロシティや偏析帯の粉砕が行われ難いという
問題があった。そのため、製品中心部の延性や靱性を要
求される場合には圧下比の下限を設け、それを下回るよ
うな場合には、分塊スラブを用いることとしていた。

【０００３】しかし、分塊スラブを素材として用いる場
合には、前述の理由によって製造コストが極めて高くな
る。そのため、従来から連鋳スラブを用いながら製造工
程中にセンターポロシティを圧着させ、中心部における
延性、靱性の高い極厚鋼板を得ようとする試みがなされ
ていた。たとえば、「鉄と鋼」第６６年第２号第２０１
〜２１０頁には、圧延形状比で定義された数値を大きく
することにより、内質の良好な厚鋼板を製造する方法が
提案されている。また、特開昭５５−１１４４０４号公
報および特開昭６１−２７３２０１号公報には、連続鋳
造機の鋳型の出側においてロールあるいは面状の圧下手
段を設けて、鋳造直後にセンターポロシティの閉鎖・圧
着を図る手段が提案されている。さらに、特開平７−２
３２２０１号公報には、圧下率７０％以下（圧下比３以
下）の条件で連鋳スラブから厚鋼板を製造するに際し、
ロール圧延に先立って連鋳スラブに鍛造により一定の圧
下を施し、センターポロシティの圧着を図る方法が開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
提案にはそれぞれ問題点がある。まず、「鉄と鋼」第６
６年第２号第２０１〜２１０頁に提案された方法では、
圧延機の設備仕様により圧延形状比が制約されるため圧
下比を３未満にすることは実際上不可能である。また、
特開昭５５−１１４４０４号公報等に提案される方法で
は、連続鋳造機の改造を必要とし、容易には実施できな
い。さらに、特開平７−２３２２０１号公報に示されて
いる方法ではセンターポロシティの圧着効果は認められ
るもの、連鋳スラブ中心部の偏析帯の粉砕効果が不十分
である。

【０００５】本発明は、上記諸提案に見られる問題点を
解決し、比較的簡単な設備を用いながら、圧下比３未満
でも中心部に十分な鍛錬効果が及んでおり、センターポ
ロシティのみならず連鋳スラブの中心偏析帯も粉砕さ
れ、極めて均質で内質特性の優れた極厚鋼板を製造する
方法を提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するため種々の検討を行い、鍛造圧下時に連鋳スラブ
と鍛造金敷との接触長を一定値以上に大きく取れば、板
厚中心部に大きな組成歪みを加えられること、さらに、
鍛伸方向を連鋳スラブの長手方向と幅方向の双方につい
て実施することにより、連鋳スラブのセンターポロシテ
ィの圧着効果と偏析帯の粉砕効果が同時に得られること
を知見し、本発明を完成した。

【０００７】具体的には、本発明は、極厚鋼板の製造方
法を、連鋳スラブに全圧下率２９〜６６％の鍛造および
圧延を施して極厚鋼板を製造するに当たり、前記連鋳ス
ラブを１０００℃以上に加熱した後、前記鍛造工程にお
いて圧下率２０〜５６％のクロス鍛造をＢ／Ｈ比を０．
７〜１．０として行い、しかる後、圧延工程で仕上げ成
形圧延を行うこととするものである。なお、Ｂは鍛造圧
下時の鍛造金敷と連鋳スラブとの接触長であり、Ｈは鍛
造圧下時の連鋳スラブ厚さである。

【０００８】また、本発明は、上記発明におけるクロス
鍛造を連鋳スラブ長手方向の圧下量と幅方向の圧下量と
の比率が３０〜７０％とすることにより確実に偏析帯の
粉砕効果を得るものであり、さらに、鍛造工程後の仕上
げ成形圧延を全圧下率中３０％以下とすることにより一
層確実に連鋳スラブの中心偏析を改善し得るものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の極厚鋼板の製造工程にお
いては、連鋳スラブに対して鍛造および厚板圧延を施す
方法がとられるが、その際の全圧下率は、２９〜６６％
とする。全圧下率が２９％未満ではセンターポロシティ
の圧着には有効であるものの、中心偏析の粉砕効果が不
十分であるからであり、一方、６６％を越える場合は圧
下比３を越える場合に相当し、単なる圧延によっても中
心偏析帯の幅狭化を含めた組織改善効果が十分認めら
れ、あえて鍛造を併用する必要が認められないからであ
る。なお、本発明における極厚鋼板とは、一般的定義に
従い製品板厚が１００ｍｍを越えるものをいうが、必ず
しもそれにこだわらず、それ以下の製品厚さを有するも
のであっても圧下比３以下で製造される厚鋼板をいう。

【００１０】連鋳スラブには１０００℃以上の温度での
加熱・均熱が施される。本発明の場合、鍛造によるセン
ターポロシティの圧着と中心偏析の粉砕が行われるが、
中心偏析の一層の改善には高温の加熱・均熱を行って、
Ｃ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ等を拡散させる方が望ましい。そのた
め本発明においては連鋳スラブの加熱温度を１０００℃
以上とした。

【００１１】本発明においては、ロール成形に先立って
鍛造工程が行われるが、その際、図１に示されるＢ、す
なわち鍛造圧下時の鍛造金敷２、２’と連鋳スラブ１と
の接触長とＨ、すなわち鍛造圧下時の連鋳スラブ厚さと
の比、すなわちＢ／Ｈ比を０．７〜１．０として行う。
図２は、同一圧下量におけるＢ／Ｈ比の板厚中心部の板
厚方向最大塑性歪量に及ぼす影響について解析した結果
を示す線図であるが、ここに示すようにＢ／Ｈ比が大き
くなるに伴い板厚方向の最大塑性歪量が増大する。その
観点からは、Ｂ／Ｈ比は最大塑性歪量が最大になるよう
にとるのがよい。しかしながら、鍛造による鍛錬効果、
特にスラブの中心偏析を粉砕する効果は、圧下量が同一
の場合、鍛造圧下位置を多く取った方が一層均質とな
り、そのためＢ／Ｈ比には上限を設ける。本発明では、
これらの効果、板厚方向の最大塑性歪量とスラブ長手方
向の中心偏析を粉砕して改善する効果に及ぼすＢ／Ｈ比
の影響を総合的に勘案してこれを０．７〜１．０とし
た。

【００１２】上記鍛造において、本発明ではクロス鍛造
を採用する。ここにクロス鍛造とは、鍛造工程を２工程
に分け最初の工程と２回目の工程とでは鍛伸方向を異な
らしめる鍛造をいう。これを図４により説明すると以下
のようになる。すなわち最初の鍛造工程ではスラブ１を
スラブ長手方向に対して直角方向に配置した金敷２、
２’により鍛圧しスラブ１を長手方向に延伸せしめた
後、２回目の鍛造工程ではスラブ長手方向に平行に配置
したスラブ長手方向鍛造金敷３、３’を用いて鍛圧しス
ラブを幅方向に広げる工程を行うものである。この場
合、最初の鍛造工程はスラブを長手方向に鍛伸させるよ
うに行う長手方向鍛造とし、続いてこれと直角方向に幅
方向鍛造を行うのが通常であるが、これ等は逆転しても
よく、また、正確に直角方向に交差する必要もない。要
するにスラブ面内に異なった方向の鍛造効果が与えられ
ればよい。

【００１３】図３は連鋳スラブに対して上記長さ方向鍛
造を圧下率１６％、Ｂ／Ｈ比０．７４に保って行った場
合のスラブ３軸方向塑性歪量の分布を示す関係図である
が、ここに示されているように長さ方向鍛造のみではス
ラブ断面の収縮に伴い板厚方向では圧縮方向の塑性歪み
が発生し、また、スラブ長手方向には鍛造金敷の丸み部
によってスラブが鍛伸されるため引張方向の塑性歪みが
発生するが、スラブ幅方向ではほぼ中立を保ち塑性歪み
がほとんど発生していない。このような状態では、中心
偏析の粉砕効果は十分得られない。これに対し、上記ク
ロス鍛造を行った場合には、センターポロシティの圧着
のみならず、中心偏析の粉砕も十分に行われる。これ
は、本発明者が得た知見であって、最も重要なポイント
である。

【００１４】本発明においては、厚板圧延による成形圧
延を含めた全圧下率を２９〜６６％とするが、そのうち
上記クロス鍛造による圧下率を大きく取り長手方向鍛造
と幅方向鍛造の合計で２０〜５６％とする。２０％未満
では、クロス鍛造を行っても組織改善効果が十分得られ
ず、一方、５６％を越えるような場合は、鍛造の加熱回
数が２回以上必要となり、製造コストが高くなるため望
ましくない。なお、成形圧延は全圧下量に対して３０％
以下で十分にその目的を達成する。

【００１５】また、クロス圧延における連鋳スラブ長手
方向の圧下量と幅方向の圧下量との比率は３０〜７０％
とするのがよい。長手方向の圧下量に対して幅方向の圧
下量が極めて少ないときあるいはその逆の場合には、結
局、クロス圧延による偏析粉砕効果が得られない。これ
らの割合は、基本的にはこれらの圧下量を等分するのが
よいが、製品の要求特性、圧延後の製品形状の制限を考
慮して上記範囲内で適当に定めることができる。

【００１６】

【実施例】引張強さ５０ｋｇ／ｍｍ²級の組成をもつ溶
鋼を厚さ３１０ｍｍのスラブに連続鋳造した。得られた
連鋳スラブを表１に示すように加熱温度、鍛造条件、厚
板圧延条件を変えて処理した。得られた製品（試験材）
の板厚中心部のミクロ組織を、主としてセンターポロシ
ティの有無および偏析帯の粉砕の程度について調査して
本発明の効果を確認した。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】結果は、表２に示す。表１および表２から
明らかなように、本発明の諸条件をすべて満たす場合
（試材Ｎｏ．２、５および８）には、センターポロシテ
ィが消滅するとともに偏析帯も粉砕され均一な組織を示
したが、試材Ｎｏ．１および９のように加熱温度が不足
した場合には、拡散による効果が不十分なため偏析帯の
残存が多く認められた。また、試材Ｎｏ．３および６の
ようにＢ／Ｈ比が小さい場合には、全圧下率が大きくて
も偏析帯の粉砕効果が不十分であった。同様に、試材Ｎ
ｏ．４、７および１０の如く鍛造を一方向からのみ行っ
た場合も偏析帯の粉砕効果が不十分であった。さらに試
材Ｎｏ．１１のように全圧下率が極端に低い場合には、
クロス鍛造が行われたにもかかわらず、センターポロシ
ティの残存も認められた。なお、図５には本発明にした
がって製造された厚鋼板の板厚中心部組織を、図６には
比較例として示した偏析帯組織の残存している組織の金
属顕微鏡写真を示す。

【００２０】上記結果から理解されるように、本発明の
条件を満足する場合にはセンターポロシティが消滅する
とともに偏析帯が鍛錬効果と拡散によって粉砕されて消
滅し、その結果、製品板厚中心部における材質特性が向
上した。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、全圧下比が３．０未満
であるにもかかわらず、極厚鋼板の板厚中心部にも十分
鍛錬効果が及んであり、中心部偏析帯が軽減され、より
一層均質な材質を有する鋼板を製造することができる。
しかも、本発明によれば、かかる鋼板を現有の鍛造プレ
ス機を用いて製造することができるので、従来技術にく
らべて製造コストの低減を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 鍛造工程における連鋳スラブと鍛造に用いる
金敷との寸法関係を模式的に表した説明図である。

【図２】 板厚中心位置における板厚方向最大塑性歪量
に及ぼすＢ／Ｈ比の影響を示す線図である。

【図３】 連鋳スラブに対して長さ方向鍛造を行った場
合のスラブ３軸方向塑性歪量の分布を示す関係図であ
る。

【図４】 クロス鍛造におけるスラブと金敷との位置関
係を示す説明図である。

【図５】 本発明にしたがって製造された厚鋼板の板厚
中心部の金属顕微鏡写真である。

【図６】 比較例として示した偏析組織の残存している
厚鋼板の板厚中心部の金属顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１：連鋳スラブ ２、２’：鍛造金敷 ３、３’：スラブ幅方向鍛伸時の金敷 Ｈ：鍛造圧下時の連鋳スラブ厚さ Ｂ：鍛造圧下時の鍛造金敷と連鋳スラブとの接触長

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連鋳スラブに全圧下率２９〜６６％の鍛
   造および圧延を施して極厚鋼板を製造するに当たり、 前記連鋳スラブを１０００℃以上に加熱した後、 前記鍛造工程において圧下率２０〜５６％のクロス鍛造
   をＢ／Ｈ比を０．７〜１．０として行い、 しかる後、圧延工程で仕上げ成形圧延を行うことを特徴
   とする極厚鋼板の製造方法。ここに、Ｂ：鍛造圧下時の
   鍛造金敷と連鋳スラブとの接触長 Ｈ：鍛造圧下時の連鋳スラブ厚さ
2. 【請求項２】 クロス鍛造における連鋳スラブ長手方向
   の圧下量と幅方向の圧下量との比率が３０〜７０％であ
   ることを特徴とする請求項１記載の極厚鋼板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 仕上げ成形圧延は全圧下率中３０％以下
   であることを特徴とする請求項１または２記載の極厚鋼
   板の製造方法。