JP2001081516A - 表面性状に優れたNi含有鋼の熱間圧延方法 - Google Patents

表面性状に優れたNi含有鋼の熱間圧延方法

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JP2001081516A
JP2001081516A JP26308299A JP26308299A JP2001081516A JP 2001081516 A JP2001081516 A JP 2001081516A JP 26308299 A JP26308299 A JP 26308299A JP 26308299 A JP26308299 A JP 26308299A JP 2001081516 A JP2001081516 A JP 2001081516A
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JP26308299A
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Masayuki Hashimoto
正幸 橋本
Kenji Hayashi
謙次 林
Chiaki Ouchi
千秋 大内
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粗大な凝固γ粒に起因する表面割れが少な
く、表面性状に優れたNi含有鋼を製造することのでき
る熱間圧延方法を確立する。 【解決手段】 Niを0.5wt%以上、Sを0.00
3wt%以下含有するNi含有鋼の連続鋳造鋳片若しく
は分塊圧延鋼片を熱間圧延する際に、1020℃以上の
温度域において2sec-1以下の歪み速度、5〜15%
の圧下量で一次圧延を行い、その後、二次圧延を行い、
表面性状に優れたNi含有鋼を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Niを0.5wt
%以上含有するNi含有鋼において、熱間圧延時の表面
割れが少なく、表面性状の優れたNi含有鋼を製造する
ことができる熱間圧延方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼にNiを添加すると低温靭性が向上す
ることが知られており、Ni含有鋼は橋梁や水圧鉄管等
の溶接構造用高張力鋼板を始め、液化天然ガスのタンク
材等の低温用鋼に広く使用されている。
【0003】通常の鋼と同様にNi含有鋼も造塊法や連
続鋳造法により鋼塊や鋳片に鋳造され、その後、熱間圧
延により最終製品に成形されるが、Ni含有鋼はその製
造過程で鋳片や鋼片、及び鋼板に表面疵や割れが発生し
易いことが良く知られている。そのため、製造時に表面
疵除去のため手入れ作業が必要になることや、又、表面
不良による歩留まりの低下等、生産性を低下させる原因
となっている。これは、Ni含有鋼では凝固時に生成し
た粗大なオーステナイト(以下「γ」と記す)粒がその
まま残留しており、その粒界に硫化物や炭窒化物等の析
出物や不純物が析出あるいは偏析することにより粒界が
更に脆弱して熱間延性が低下すること、更に、鋳片や鋼
片の表層が酸化された場合には粒界が優先的に酸化され
易く、粒界割れの起点となる粒界酸化物ができ易いこと
等が原因として考えられている。
【0004】この現象は、鋳片又は鋼片を一旦Ar1変態
点以下に冷却した時にフェライト変態する鋼において
は、フェライト変態とその後の再加熱時のγ相化によ
り、凝固時の旧γ粒界が消失して微細なγ粒となるた
め、表面疵の発生頻度は低くなる。しかし、Niを0.
5wt%以上含有した鋼においては鋳片又は鋼片を常温
まで冷却した時にフェライト変態を起こさず、凝固時の
粗大なγ粒が残存しており、又、その後の再加熱おいて
も凝固時のγ粒が残存したままとなる。そのため、鋳片
の矯正歪みやバルジング歪み等による応力が作用する連
続鋳造時のみならず、再加熱後の熱間圧延時において
も、凝固γ粒界で割れを生じ易く、表面疵の発生頻度が
高くなっている。
【0005】又、最近の厚鋼板の製造プロセスでは、熱
効率や生産性の向上の観点から連続鋳造で鋳造した鋳片
を常温まで冷却することなく再加熱を行い、そのまま熱
間圧延する所謂ホットチャージ圧延が行われているが、
Niを含有した鋼では同様の理由で圧延後の表面疵が著
しく、ホットチャージ圧延を行うことが困難になってい
る。同様に、連続鋳造で鋳片を鋳造後に再加熱すること
なくそのまま熱間圧延する所謂直送圧延においても同様
の表面疵の発生が予想されることから、含Ni鋼では直
送圧延は困難と考えられている。
【0006】鋳片及び鋼片の表面疵低減に関しては種々
の改善方法が提案されており、例えば特公昭59−28
424号公報には、含Nb、V鋼を連続鋳造する際に、
鋳片表面温度が900〜1100℃の範囲で鋳片表層部
に5〜15%の塑性歪みを加えてγ粒を微細化し、鋳片
表面割れを防止する方法が提案されている。しかしこの
方法は、粒界へのNb、Vの析出を抑制し、粒界のフィ
ルム状初析フェライトの生成を抑制して割れを軽減する
方法であり、粗大なγ粒を有し且つ粒界酸化し易いNi
含有鋼に対しては、同号公報に示されている条件のみで
は割れ対策として不十分である。
【0007】特公平5−68525号公報には、連続鋳
造鋳片を直送圧延する際に、100℃以下Ar3変態点以
上の温度域において、10-2〜1sec-1の歪み速度、
5%以下の圧下量で一次圧延を行い、1〜5分間保定す
ることにより熱間圧延時の表面割れを防止する方法が開
示されている。しかし、5%以下の圧下量では十分な再
結晶が起こらず、特に割れ感受性の高いNi含有鋼では
その効果は小さいと考えられる。
【0008】又、Ni含有鋼の連続鋳造における表面割
れを防止する方法としては、例えば特開平7−9050
4号公報や特開平10−156496号公報に開示され
ているように、鋳片の脆化域である600〜850℃の
温度範囲を避けて鋳片を矯正する方法や、Al濃度とN
濃度のバランスを最適化してAlN析出物による延性低
下の温度域を低温側にずらす方法等が提案されている
が、熱間圧延時における、粗大な凝固γ粒に起因する表
面割れの防止方法は未だ提案されていない。そのため、
現状では熱間圧延前に、鋳片や鋼片の手入れを徹底的に
行うことや、一旦分塊圧延した後に更に手入れを行い、
不健全部を完全に除去すること等が行われている。又、
圧延後には製品表面をグラインダー手入れして表面疵を
除去している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、その目的とするところは、Niを
0.5wt%以上含有する鋼において、粗大な凝固γ粒
に起因した、熱間圧延時の表面割れが少なく、表面性状
に優れたNi含有鋼を製造することのできる熱間圧延方
法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、Ni含有
鋼における表面割れの発生状況に関して種々検討を行っ
た。その結果、表面割れは何れも凝固γ粒界で生じてお
り、従って、凝固γ粒界を消滅させることにより、熱間
圧延鋼板の表面割れを低減可能であることが分かった。
【0011】しかし、通常の圧延条件でNi含有鋼を圧
延すると再結晶による微細化が起こる前に凝固γ粒界で
割れが発生し、圧延後の鋼板において表面疵として残存
することになる。熱間圧延において凝固γ粒界を消滅さ
せるためには、凝固γ粒界で割れを発生させない条件で
歪みを加え、再結晶γ粒を生成させる必要がある。
【0012】そこで、常温まで冷却してその後1050
℃以上まで再加熱しても凝固γ粒界が残存するNi含有
鋼を用い、圧延条件と表面割れとの関係について検討し
た。その結果、1020℃以上の高温域において歪み速
度の遅い条件で圧下量を確保することにより、割れるこ
となく凝固γ粒が消滅するとの知見を得た。この理由は
次のように考えられる。即ち、凝固γ粒界が残存してい
る場合の割れの発生は、結晶粒内の変形抵抗と密接に関
係しており、低温域で歪み速度の速い加工を行った場合
には、変形抵抗が大きいために粒界での応力集中が高く
なり、割れが発生し、一方、1020℃以上の高温域で
歪み速度の遅い加工を行った場合には、変形抵抗が小さ
いために粒界での応力集中が小さく、割れが発生しない
ためと考えられる。
【0013】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、本発明による表面性状に優れたNi含有鋼の熱間圧
延方法は、Niを0.5wt%以上、Sを0.003w
t%以下含有するNi含有鋼の連続鋳造鋳片若しくは分
塊圧延鋼片を熱間圧延する際に、1020℃以上の温度
域において2sec-1以下の歪み速度、5〜15%の圧
下量で一次圧延を行い、その後、二次圧延を行うことを
特徴とするものである。
【0014】以下に、本発明においてNi含有鋼の化学
成分及び圧延条件を上述したように限定した理由を、そ
れぞれの作用と共に説明する。
【0015】Niを0.5wt%以上含有する鋼では、
鋳造後一旦常温まで冷却して再加熱しても凝固時のγ粒
が残存する。そのため本発明ではNiを0.5wt%以
上含有する鋼を対象とした。又、鋳造時の割れや熱間圧
延時の割れを軽減するためには、Ni含有鋼の不純物元
素は少ないほど好ましく、特にSは凝固γ粒界での割れ
を著しく助長するため、本発明ではS含有量を0.00
3wt%以下に限定した。
【0016】本発明では、最終製品寸法まで加工する二
次圧延に先立ち、結晶粒を微細化するために1020℃
以上の温度域で一次圧延を行うが、一次圧延の歪み速度
が2sec-1を越えると歪み速度が速くなり、粒内の変
形抵抗が大きくなって粒界で割れが発生し、又、圧下量
が5%未満では加わる歪み量が少なくて再結晶が十分に
行われず、一方、圧下量が15%を越えると粒内の変形
抵抗が大きくなって粒界での割れが発生する。従って本
発明では一次圧延での歪み速度を2sec-1以下に限定
し、且つ、一次圧延での圧下量を5〜15%に限定し
た。
【0017】尚、この条件で圧延した場合、粒内の変形
抵抗は100N/mm2 以下であることを確認した。
又、本発明に示す圧下量とは、熱間圧延により減少若し
くは増加した厚み量を圧延前の鋳片厚み若しくは鋼片厚
みに対して百分率で表したものである。
【0018】
【発明の実施の形態】転炉や電気炉、又はこれら精錬炉
とRH真空脱ガス装置等の二次精錬炉との組合せにより
Niを0.5wt%以上含有する溶鋼を溶製する。溶鋼
中のS、P、O、N等の不純物元素が少ないほど、割れ
感受性が低くなるので、できるだけこれら不純物元素を
低減することが好ましい。前述したように、特にSは有
害であるので0.003wt%以下まで低減する。溶鋼
中のSを0.003wt%以下まで低減する方法は、例
えば生石灰系の脱硫剤を用いた、溶銑段階での脱硫処理
と溶鋼段階での脱硫処理の2段の脱硫処理を施す方法が
あり、この方法を用いることで容易に0.003wt%
以下まで低減可能である。NiとS以外の化学成分は特
に規定するものではなく、通常のNi含有高張力鋼や9
wt%Ni鋼等のようにSi、Mn等を含有することが
できる。
【0019】このようにして溶製して溶鋼を連続鋳造機
で鋳造して鋳片にするか、若しくは、普通造塊用鋳型に
鋳造して鋼塊とし、次いで鋼塊を分塊圧延して鋼片に
し、熱間圧延用に供する。鋳片及び鋼片は、一旦常温ま
で冷却しても、常温まで冷却することなく高温のまま加
熱炉に装入しても、又、高温のまま直送圧延しても、何
れでも良い。鋳片及び鋼片の表層部の健全性に応じて、
必要によりグラインダー手入れやホットスカーファー手
入れ等の表面手入れを行うことができる。
【0020】先ず、一次圧延を行う。1020℃以上の
温度で一次圧延を行うので、一次圧延前の鋳片及び鋼片
の温度は少なくとも1020℃以上を確保する必要があ
る。即ち加熱炉での加熱温度は1020℃以上とし、
又、直送圧延する場合も1020℃以上の温度を確保す
る。一次圧延は、歪み速度を2sec-1以下、圧下量を
5〜15%の条件で行う。具体的には、例えば4重式圧
延機を用いて、歪み速度が2sec-1以下の条件で、1
パス又は2パス以上で圧下量が5〜15%になるように
圧延すれば良い。
【0021】次いで、二次圧延を行う。一次圧延に続け
て二次圧延を行って良いし、一次圧延後に再度加熱炉で
加熱して二次圧延を行っても良い。二次圧延の圧延条件
は一般に行われている熱間圧延条件であればどのような
圧延条件であっても、凝固γ粒に起因する表面割れを発
生することなく圧延することができる。
【0022】Niを0.5wt%以上含有するNi含有
鋼をこのようにして熱間圧延することで、粗大な凝固γ
粒に起因する、熱間圧延時の表面割れが抑制され、表面
性状に優れたNi含有鋼を安定して製造することが可能
となる。
【0023】
【実施例】脱硫処理及び脱燐処理を行った溶銑を転炉で
吹錬し、転炉出鋼後にRH真空脱ガス装置にて脱硫処理
を含む精錬を施した溶鋼を湾曲型スラブ連続鋳造機にて
鋳造し、スラブ鋳片とした。鋳造した鋼A〜鋼Cの3種
類の鋼成分を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】鋼A及び鋼Bのスラブ鋳片表層部から小型
試験片(8mmφ×12mm長)を採取し、この小型試
験片を用いて加熱温度、加工温度、圧下量、及び歪み速
度を変化させた圧縮加工試験を真空中で行い、加工後、
試験片における割れ及びミクロ組織観察による凝固γ粒
界の残存状況を調査した。試験条件及び調査結果を表2
に示す。表2の総合判定の欄は、凝固γ粒界が消失し且
つ割れが発生しない試験条件を合格として○印で表示
し、これを満足しない場合には×印で表示した。又、割
れ判定欄の3つの記号は3つの試験片を表示しており、
割れが発生しない試験片を○で表示し、割れの発生した
試験片を×で表示した。
【0026】
【表2】
【0027】表2に示すように、鋼Aの無加工の試験片
では1050℃加熱及び1075℃加熱の何れの場合も
凝固γ粒界が残存していることが確認できた。又、その
加熱温度条件で加工温度、圧下量、歪み速度を変化させ
た結果、何れも5%以上の圧下量を加えることで凝固γ
粒界が消失することが確認できた。即ち、圧延時の割れ
を防止するためには凝固γ粒界を消失させることが必要
であり、そのためには5%以上の圧下量を加える必要が
あることが分かる。
【0028】しかし、圧下量が大きい場合や歪み速度が
速い場合、及び、加工温度が低い場合には、凝固γ粒界
が消失しても、その加工中に割れが発生した。この結果
を加工時の変形抵抗と対応させると、何れも変形抵抗が
100N/mm2越える加工条件において割れが発生す
ることが分かった。つまり、圧下量が大きくなるほど、
又、歪み速度が速くなるほど、更に、加工温度が低くな
るほど、変形抵抗は大きくなる傾向があり、圧下量を5
〜15%、歪み速度を2sec-1以下、及び加工温度を
1020℃以上に制限することで、変形抵抗を100N
/mm2 以下にすることができ、凝固γ粒界に起因す
る割れを防止可能であることが分かった。Ni含有量の
異なる鋼Bについても同様の結果が得られた。
【0029】次に、鋼A及び鋼Cのスラブ鋳片を用いて
4重式圧延機にて厚鋼板を圧延した。鋼Aでは、スラブ
鋳片の片側表層部を含むように250mm厚みのスラブ
を切断・減厚して供試材とした。又、鋼Cでは鋳片の履
歴による影響を調査するため、一旦常温まで冷却した試
験(冷片)と、ホットチャージ圧延の試験(熱片)を実
施した。熱間圧延方法は、一次圧延を4重式圧延機の1
パスで行い、一次圧延後30秒経過後に二次圧延を行う
方法で実施した。鋳片の加熱温度は全て1060℃以上
とし、一次圧延時、即ち1パス目の鋳片温度、圧下量、
及び歪み速度を変更した。二次圧延の圧延条件は同一鋼
種では一定条件にした。そして、圧延後厚鋼板の表面疵
発生状況を浸透法により調査した。圧延条件及び疵調査
結果を表3に示す。
【0030】
【表3】
【0031】表3に示すように、一次圧延である1パス
目の鋳片温度、圧下量、及び歪み速度が本発明の範囲内
で圧延した厚鋼板は表面疵が軽減していた。それに対し
て、これらの条件の何れかが本発明の範囲を外れた場合
には、厚鋼板には多くの表面疵が発生していた。又、冷
片を再加熱した圧延とホットチャージ圧延との履歴によ
る表面疵発生状況への影響も認められなかった。尚、表
3の備考欄に本発明の範囲内の条件で圧延したものを実
施例とし、それ以外を比較例として表示した。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、Niを0.5wt%以
上含有するNi含有鋼の熱間圧延において、粗大な凝固
γ粒に起因する表面割れを防止することが可能となり、
表面性状に優れたNi含有鋼を安定して製造することが
可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/08 C22C 38/08 (72)発明者 大内 千秋 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4K032 AA01 AA04 AA05 AA16 AA21 AA23 AA24 AA27 AA29 AA31 BA01 CA02 CB01 CC04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Niを0.5wt%以上、Sを0.00
    3wt%以下含有するNi含有鋼の連続鋳造鋳片若しく
    は分塊圧延鋼片を熱間圧延する際に、1020℃以上の
    温度域において2sec-1以下の歪み速度、5〜15%
    の圧下量で一次圧延を行い、その後、二次圧延を行うこ
    とを特徴とする表面性状に優れたNi含有鋼の熱間圧延
    方法。
JP26308299A 1999-09-17 1999-09-17 表面性状に優れたNi含有鋼の熱間圧延方法 Pending JP2001081516A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010106298A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Jfe Steel Corp 溶接性と板厚方向の延性に優れた厚鋼板の製造方法
WO2024053276A1 (ja) * 2022-09-09 2024-03-14 Jfeスチール株式会社 鋼鋳片、連続鋳造方法及び、鋼鋳片の製造方法

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