JP2022097393A - Manufacturing method of blooming rolled material, blooming rolled material, and manufacturing method of steel pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、継目無鋼管素材、棒鋼素材、線材素材等として用いることが可能な、高耐食性が求められる高Ｃｒ鋼やその他の高合金鋼といった難加工鋼材等に分塊圧延を施す技術に関し、特には、得られる分塊圧延材表面に疵が発生することを抑制する技術に関する。 The present invention relates to a technique for performing slab rolling on difficult-to-process steel materials such as high Cr steel and other high alloy steels, which are required to have high corrosion resistance and can be used as seamless steel pipe materials, bar steel materials, wire rod materials, etc. In particular, the present invention relates to a technique for suppressing the occurrence of defects on the surface of the obtained lump-rolled material.
従来の分塊圧延工程においては、まず、スラブ等の被圧延材を加熱炉で８００℃以上１３００℃以下に加熱する。次に、上下にセットされ所定の隙間がある分塊圧延機の孔型形状の圧延ロールの間を被圧延材が通り抜けて圧延され、その後被圧延材は周方向に９０度回転させられる。
被圧延材を圧延方向に対して反対方向に動かし、ロールも逆回転させるリバース圧延を繰り返し行い、所定の断面形状を有するブルーム等の分塊圧延材を得られるまで圧延する。
リバース圧延では、少ないものは５～８パス程度で所望の断面寸法を得ることが可能であるが、小さな断面寸法を得るまで圧延する場合は、１５パス以上のリバース圧延を行う必要がある。
In the conventional slab rolling process, first, a material to be rolled such as a slab is heated to 800 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower in a heating furnace. Next, the material to be rolled passes through between the hole-shaped rolling rolls of the lump rolling mill, which is set up and down and has a predetermined gap, and is rolled, after which the material to be rolled is rotated 90 degrees in the circumferential direction.
Reverse rolling is repeated by moving the material to be rolled in the direction opposite to the rolling direction and rotating the roll in the reverse direction until a lump-rolled material such as bloom having a predetermined cross-sectional shape is obtained.
In reverse rolling, it is possible to obtain a desired cross-sectional dimension in about 5 to 8 passes for a small number of rolls, but in the case of rolling until a small cross-sectional dimension is obtained, it is necessary to perform reverse rolling of 15 passes or more.
圧延が進むにつれ、被圧延材の温度は低下する。炭素鋼等の熱間加工性に優れる鋼材については、一度の加熱で所望の断面寸法を得るまで圧延することが可能である。しかしながら、高Ｃｒ鋼やその他の高合金鋼等の熱間加工性が悪い鋼材（以下、難加工鋼材とも記す。）については、得られる分塊圧延材表面に疵が形成され、表面性状を悪化させることがある。このとき、表面、特に角部付近に疵が形成されることで、手入れ時間が増加したり、歩留まりが悪化したりすることになる。 As the rolling progresses, the temperature of the material to be rolled decreases. Steel materials with excellent hot workability, such as carbon steel, can be rolled until a desired cross-sectional dimension is obtained by heating once. However, for steel materials with poor hot workability such as high Cr steel and other high alloy steels (hereinafter, also referred to as difficult-to-process steel materials), defects are formed on the surface of the obtained ingot rolled material, and the surface properties deteriorate. May cause you to. At this time, the formation of flaws on the surface, particularly in the vicinity of the corners, increases the maintenance time and deteriorates the yield.
そこで、分塊圧延において、分塊圧延材表面に疵が形成されないようにすることを目的に、熱間加工性を向上させるための成分組成が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、加工温度領域を高温化させることで、熱間強度を下げ、熱間加工性を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、予加工工程として鍛造工程を含むようにした熱間加工方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
Therefore, a component composition for improving hot workability has been proposed for the purpose of preventing the formation of flaws on the surface of the lump-rolled material in lump-rolling (see, for example,
Further, a method of lowering the hot strength and improving the hot workability by raising the temperature of the working temperature region has been proposed (see, for example, Patent Document 3). Further, a hot working method including a forging step as a preworking step has also been proposed (see, for example, Patent Document 4).
特許文献１や特許文献２に記載の技術のように、熱間加工性を向上させるためのＭｎ、Ｎｂ、Ｂ等の成分の添加は、コストを増加させるという問題があるばかりか、圧延後の被加工材の表面品質は十分とは言い難い。
Like the techniques described in
また、特許文献３に記載されているような高温領域での加工については、高温領域においてフェライト分率が高い二相ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼等は、高温にすると熱間強度が著しく低下することで、炉内で垂れが発生したり、炉材が鋼材に食い込むことで疵が発生したりする。
また、フェライト系ステンレス鋼は、熱間加工性が高いため、疵は発生しにくいが、一方で、二相ステンレス鋼は、熱間加工温度領域でフェライト相とオーステナイト相の強度が異なる相が存在することとなり、一般的に熱間加工性は低く、疵は発生しやすい。そのため、二相ステンレス鋼等においては、加熱温度を高くすることができず、熱間加工性に劣る材質には適用できないという問題がある。
Further, regarding machining in a high temperature region as described in
In addition, ferritic stainless steel has high hot workability and is less likely to cause flaws. On the other hand, in two-phase stainless steel, there are phases in which the strengths of the ferrite phase and the austenite phase are different in the hot working temperature range. In general, hot workability is low and flaws are likely to occur. Therefore, in duplex stainless steel and the like, there is a problem that the heating temperature cannot be raised and it cannot be applied to a material having poor hot workability.
また、特許文献４に記載の技術のように、予加工工程として鍛造工程を含むことで、工数が増加し、コストが増加するという問題がある。
Further, as in the technique described in
このように、加工温度を調整したり、鍛造工程を含むようにしたりせずとも、得られる分塊圧延材に疵が形成されることを抑制できる技術の確立が希求されていた。 As described above, it has been desired to establish a technique capable of suppressing the formation of flaws in the obtained lump-rolled material without adjusting the processing temperature or including the forging process.
本発明は従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、分塊圧延材に疵が形成されることを抑制する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a technique for suppressing the formation of defects in the lump-rolled material.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、孔型圧延ロールのフランジ長さ、被圧延材長短比、圧下率の関係に着目し、得られる分塊圧延材に疵が形成されることを抑制する圧下パターンを知見した。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have focused on the relationship between the flange length of the hole-shaped rolled roll, the length-short ratio of the material to be rolled, and the rolling reduction ratio, and the obtained lump-rolled material has defects. We found a rolling pattern that suppresses the formation.
具体的には、疵は、その疵が発生する部位付近に引張応力が作用することで形成される。圧延ロールによって厚さ方向に圧縮された鋼板等の被圧延材は長さ方向だけでなく、幅方向にも延伸する。
被圧延材が延伸する際、被圧延材の圧延ロールと接触している箇所と、圧延ロールと接触していない被圧延材中心とでは、圧延ロールとの摩擦の程度により延伸する量が異なり、被圧延材の中心側の方が大きく延伸する。
そのため、圧延ロールとの接触面に対して被圧延材は山型に変形し、この山型になる変形をバルジング（以降、バルジ変形）と呼ぶ。バルジ変形は、ロール径、圧下率、被圧延材の厚みや幅、摩擦抵抗等の大きさによって変化する。
Specifically, a flaw is formed by the action of tensile stress near the site where the flaw occurs. A material to be rolled such as a steel plate compressed in the thickness direction by a rolling roll is stretched not only in the length direction but also in the width direction.
When the material to be rolled is stretched, the amount of stretching differs depending on the degree of friction with the rolling roll between the portion of the material to be rolled that is in contact with the rolling roll and the center of the material to be rolled that is not in contact with the rolling roll. The center side of the material to be rolled is more stretched.
Therefore, the material to be rolled is deformed into a mountain shape with respect to the contact surface with the rolling roll, and this deformation in which the mountain shape is formed is called bulging (hereinafter referred to as bulge deformation). The bulge deformation changes depending on the roll diameter, rolling ratio, thickness and width of the material to be rolled, frictional resistance, and the like.
被圧延材の厚みが小さい時は、厚みの中心にバルジ変形のトップ（変形が最も大きくなる部位）が形成される。 When the thickness of the material to be rolled is small, the top of the bulge deformation (the part where the deformation is the largest) is formed at the center of the thickness.
一方、被圧延材の厚みが大きく、圧下率が小さい時は、厚みの中心ではなく、被圧延材の幅方向の両端部にバルジ変形が生じる。このようなバルジング形状をダブルバルジと呼ぶ。 On the other hand, when the thickness of the material to be rolled is large and the rolling reduction ratio is small, bulge deformation occurs not at the center of the thickness but at both ends in the width direction of the material to be rolled. Such a bulge shape is called a double bulge.
分塊圧延においては、このダブルバルジが形成され、圧延の際にバルジングが発生する部位（バルジング部）が、圧延ロールに先に接触して圧延されるため、引張応力が作用し、疵が形成されると考えられる。
特に、バルジング部が被圧延材の角部に近い位置で生じた場合、バルジング部の圧延により変形する部位が自由変形部となり、周囲の拘束が少ないことから多軸引張が生じやすいため、角部に疵が形成される。
In bulk rolling, this double bulge is formed, and the part (bulging part) where bulging occurs during rolling comes into contact with the rolling roll first and is rolled, so that tensile stress acts and flaws are formed. It is thought that it will be done.
In particular, when the bulging portion is generated at a position close to the corner portion of the material to be rolled, the portion deformed by rolling of the bulging portion becomes a free deforming portion, and since there is little restraint around the bulging portion, multiaxial tension is likely to occur. A flaw is formed in.
本発明者らは、このような分塊圧延における問題点に着目し、フランジ比、被圧延材長短比、圧下率を制御することで、疵が形成されやすい被圧延材の角部等に多軸引張を生じさせず、疵を低減させた分塊圧延材を得られることを知見した。 The present inventors have focused on such problems in bulk rolling, and by controlling the flange ratio, the length-short ratio of the material to be rolled, and the rolling reduction ratio, many flaws are easily formed in the corners of the material to be rolled. It was found that a lump-rolled material with reduced defects can be obtained without causing axial tension.
本発明はかかる知見に基づいて、さらに検討を加えて完成されたものであり、本発明の要旨はつぎのとおりである。
［１］圧延方向に垂直な断面形状が矩形である被圧延材を１対の孔型圧延ロール間に通すことで圧延して分塊圧延材を製造する方法であって、
全パス数を２Ｎパス又は２Ｎ＋１パスとした場合（Ｎ：０以上の整数）、第Ｎ＋１パス以降、最終パスまでの後半パス中５０％以上のパスの圧下において、以下の式（１）及び／又は式（２）を満たし、且つ式（３）を満たす、分塊圧延材の製造方法。
１．４０≦被圧延材長短比 ・・・式（１）
２０％≦圧下率≦３５％、又は圧下率≦１０％ ・・・式（２）
０．７０≦フランジ比≦１．００ ・・・式（３）
ここで、式（１）で、前記被圧延材長短比は、前記矩形における第１辺と、該第１辺に隣接し、第１パスの圧延開始前における長さが前記第１辺の長さ以上である第２辺とに関し、各パスの圧延後における、前記第２辺の長さ（ｍｍ）／前記第１辺の長さ（ｍｍ）である。
式（２）で、圧下率（％）は、各パスにおいて、
（（圧延前の前記第１辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の前記第１辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の前記第１辺の長さ（ｍｍ））×１００、及び
（（圧延前の前記第２辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の前記第２辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の前記第２辺の長さ（ｍｍ））×１００のうち、より大きな値である。
但し、前記式（２）において、連続する２パス以上で、圧下率≦１０％となる場合は含まない。
式（３）で、フランジ比は、第１辺及び第２辺の長さのうち、各パス前後において長さが縮小する方のパス後辺長Ａと、
前記孔型圧延ロールの外表面に形成され、前記被圧延材を支持可能であって孔状部を形成するフランジの先端部から前記被圧延材が当接可能な前記孔状部最深部までの長さであるフランジ長さＸとの比について、２Ｘ／Ａである。
［２］前記圧延では、前記被圧延材を、８００℃以上の加熱温度に加熱した後、前記１対の孔型圧延ロール間に通し、
全パスにおける１パス当たりの前記圧下率を７０％以下とする、前記［１］に記載の分塊圧延材の製造方法。
［３］前記被圧延材として、Ｃｒを５．０質量％以上含有するＣｒ鋼を用いる、前記［１］又は［２］に記載の分塊圧延材の製造方法。
［４］漏洩磁束探傷により測定される疵深さが３．０ｍｍ以上である表面疵が、圧延方向に１００個／ｍ以下である、分塊圧延材。
［５］前記［１］～［３］のいずれかに記載の分塊圧延材の製造方法により得られた分塊圧延材を用いて鋼管を製造する、鋼管の製造方法。
The present invention has been completed with further studies based on such findings, and the gist of the present invention is as follows.
[1] A method for producing a lump-rolled material by passing a material to be rolled having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the rolling direction between a pair of hole-shaped rolling rolls and rolling the material.
When the total number of passes is 2N pass or 2N + 1 pass (integer of N: 0 or more), the following equation (1) and / Alternatively, a method for producing a lump-rolled material that satisfies the formula (2) and the formula (3).
1.40 ≤ length-short ratio of material to be rolled ・ ・ ・ Equation (1)
20% ≤ reduction rate ≤ 35%, or reduction rate ≤ 10% ... Equation (2)
0.70 ≤ Flange ratio ≤ 1.00 ・ ・ ・ Equation (3)
Here, in the formula (1), the length-short ratio of the material to be rolled is adjacent to the first side of the rectangle and the first side, and the length of the first pass before the start of rolling is the length of the first side. With respect to the second side which is more than the above, the length of the second side (mm) / the length of the first side (mm) after rolling of each pass.
In equation (2), the reduction rate (%) is determined in each pass.
((Length of the first side before rolling (mm) -length of the first side after rolling (mm)) / length of the first side before rolling (mm)) × 100, and ( (Length of the second side before rolling (mm) -length of the second side after rolling (mm)) / length of the second side before rolling (mm)) × 100 It is a large value.
However, in the above formula (2), the case where the reduction rate is ≤10% in two or more consecutive passes is not included.
In the formula (3), the flange ratio is the path rear side length A of the lengths of the first side and the second side, which is reduced in length before and after each pass.
From the tip of the flange formed on the outer surface of the hole-shaped rolled roll and capable of supporting the material to be rolled and forming the hole-shaped portion to the deepest portion of the hole-shaped portion to which the material to be rolled can abut. The ratio to the flange length X, which is the length, is 2X / A.
[2] In the rolling, the material to be rolled is heated to a heating temperature of 800 ° C. or higher, and then passed between the pair of hole-shaped rolling rolls.
The method for producing a lump-rolled material according to the above [1], wherein the reduction rate per pass in all passes is 70% or less.
[3] The method for producing a lump-rolled material according to the above [1] or [2], wherein Cr steel containing 5.0% by mass or more of Cr is used as the material to be rolled.
[4] A lump-rolled material in which the number of surface defects measured by leakage magnetic flux flaw detection is 3.0 mm or more and 100 pieces / m or less in the rolling direction.
[5] A method for manufacturing a steel pipe, which manufactures a steel pipe using the lump-rolled material obtained by the method for manufacturing a lump-rolled material according to any one of the above [1] to [3].
本発明によれば、分塊圧延材に疵が形成されることを抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the formation of flaws in the lump-rolled material.
本発明の分塊圧延材の製造方法は、圧延方向に垂直な断面形状が矩形である被圧延材を１対の孔型圧延ロール間に通すことで圧延して分塊圧延材を製造する分塊圧延材の製造方法であって、全パス数を２Ｎパス又は２Ｎ＋１パスとした場合（Ｎ：０以上の整数）、第Ｎ＋１パス以降、最終パスまでの後半パス中５０％以上のパスの圧下において、以下の式（１）及び／又は式（２）を満たし、且つ式（３）を満たす、分塊圧延材の製造方法である。
１．４０≦被圧延材長短比 ・・・式（１）
２０％≦圧下率≦３５％、又は圧下率≦１０％ ・・・式（２）
０．７０≦フランジ比≦１．００ ・・・式（３）
ここで、式（１）で、被圧延材長短比は、矩形における第１辺と、該第１辺に隣接し、第１パスの圧延開始前における長さが第１辺の長さ以上である第２辺とに関し、各パスの圧延後における、第２辺の長さ（ｍｍ）／第１辺の長さ（ｍｍ）である。
式（２）で、圧下率（％）は、各パスにおいて、
（（圧延前の第１辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の第１辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の第１辺の長さ（ｍｍ））×１００、及び
（（圧延前の第２辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の第２辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の第２辺の長さ（ｍｍ））×１００のうち、より大きな値である。
但し、式（２）において、連続する２パス以上で、圧下率≦１０％となる場合は含まない。
式（３）で、フランジ比は、第１辺及び第２辺の長さのうち、各パス前後において長さが縮小する方のパス後辺長Ａと、孔型圧延ロールの外表面に形成され、被圧延材を支持可能であって孔状部を形成するフランジの先端部から被圧延材が当接可能な孔状部最深部までの長さであるフランジ長さＸとの比について、２Ｘ／Ａである。
本発明で、分塊圧延を施す被圧延材は、鋼塊（インゴット）だけでなく、鍛造によって得られるビレット、ブルーム、スラブなどの鋳片も含む。
In the method for producing a lump-rolled material of the present invention, a lump-rolled material is produced by rolling a material to be rolled having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the rolling direction between a pair of hole-shaped rolling rolls. In the method of manufacturing ingot rolled material, when the total number of passes is 2N pass or 2N + 1 pass (N: 0 or more integer), 50% or more of the second half pass from the N + 1 pass to the final pass is reduced. A method for producing a lump-rolled material, which satisfies the following formulas (1) and / or the formula (2) and also satisfies the formula (3).
1.40 ≤ length-short ratio of material to be rolled ・ ・ ・ Equation (1)
20% ≤ reduction rate ≤ 35%, or reduction rate ≤ 10% ... Equation (2)
0.70 ≤ Flange ratio ≤ 1.00 ・ ・ ・ Equation (3)
Here, in the formula (1), the length-short ratio of the material to be rolled is adjacent to the first side in the rectangle and the length before the start of rolling of the first pass is equal to or larger than the length of the first side. With respect to a certain second side, it is the length of the second side (mm) / the length of the first side (mm) after rolling of each pass.
In equation (2), the reduction rate (%) is determined in each pass.
((Length of first side before rolling (mm) -Length of first side after rolling (mm)) / Length of first side before rolling (mm)) × 100, and ((Before rolling) The length of the second side (mm) -the length of the second side after rolling (mm) / the length of the second side before rolling (mm)) × 100, which is the larger value.
However, in the formula (2), the case where the reduction rate is ≤10% in two or more consecutive passes is not included.
In the formula (3), the flange ratio is formed on the outer surface of the hole-shaped rolling roll and the path rear side length A of which the length is reduced before and after each pass among the lengths of the first side and the second side. The ratio to the flange length X, which is the length from the tip of the flange that can support the material to be rolled and forms the hole to the deepest part of the hole to which the material to be rolled can abut. It is 2X / A.
In the present invention, the material to be rolled to be ingot rolled includes not only steel ingots but also slabs such as billets, blooms and slabs obtained by forging.
図１は、本発明で用いるスラブ等の被圧延材Ｓの断面形状を説明するための図である。図２は、圧延ロールにおけるフランジ長さを説明するための図である。
図１に示すように、被圧延材Ｓは圧延方向垂直断面視で、形状が矩形であり、第１辺（短辺）と、第１辺に隣接し、第１パスの圧延開始前における長さが第１辺の長さ以上である第２辺（長辺）を有する。
そして、対向する孔型圧延ロールＲの外表面に設けられ、被圧延材Ｓを支持可能であるフランジにより形成される孔状部に被圧延材Ｓを挿入させながら、被圧延材Ｓに対して分塊圧延がなされる。図２中、符号Ｘは、フランジの先端部から被圧延材Ｓが当接可能な孔状部最深部までの長さであるフランジ長さのことを指す。
FIG. 1 is a diagram for explaining a cross-sectional shape of a material S to be rolled such as a slab used in the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a flange length in a rolling roll.
As shown in FIG. 1, the material S to be rolled has a rectangular shape in a vertical cross-sectional view in the rolling direction, is adjacent to the first side (short side) and the first side, and is the length of the first pass before the start of rolling. It has a second side (long side) having a length equal to or greater than the length of the first side.
Then, while the rolled material S is inserted into the hole-shaped portion provided on the outer surface of the facing hole-shaped rolled roll R and formed by the flange capable of supporting the rolled material S, the rolled material S is subjected to. Ingot rolling is done. In FIG. 2, reference numeral X refers to the flange length which is the length from the tip end portion of the flange to the deepest portion of the hole-shaped portion to which the material S to be rolled can abut.
図３は、分塊圧延機を説明するための図である。
被圧延材Ｓは、加熱炉で８００℃以上に加熱することができ、その後、図３（ａ）に示す分塊圧延機Ｂが有する１対の孔型圧延ロールＲ間を通り抜けることで、圧延方向に圧延される。その後、被圧延材Ｓは、周方向に９０度回転させられ、上記の圧延方向に対して逆方向に移動しながら再度圧延される。このように、被圧延材Ｓが孔型圧延ロールＲを通り抜けると、その度にロールを逆回転させながらリバース圧延を繰り返し行い、被圧延材Ｓが所定の断面形状の分塊圧延材（ブルーム等）になるまで圧延する。
ここで、第１辺、第２辺は、周方向に９０度回転させても、各パス後において夫々同じ部位を指す。第２辺の第１パスの圧延開始前における長さが前記第１辺の長さ以上であればよく、第１パスより後の長さにおいては、第２辺の長さが第１辺の長さ以下となる場合もある。
FIG. 3 is a diagram for explaining a lump rolling mill.
The material S to be rolled can be heated to 800 ° C. or higher in a heating furnace, and then rolled by passing between a pair of hole-shaped rolling rolls R included in the lump rolling mill B shown in FIG. 3 (a). Rolled in the direction. After that, the material S to be rolled is rotated 90 degrees in the circumferential direction, and is rolled again while moving in the direction opposite to the above-mentioned rolling direction. In this way, when the material S to be rolled passes through the hole-shaped rolling roll R, reverse rolling is repeated while rotating the roll in the reverse direction each time, and the material S to be rolled is a lump-rolled material (bloom or the like) having a predetermined cross-sectional shape. ).
Here, the first side and the second side point to the same part after each pass even if they are rotated 90 degrees in the circumferential direction. The length of the first pass of the second side before the start of rolling may be longer than the length of the first side, and in the length after the first pass, the length of the second side is the length of the first side. It may be less than the length.
ロールＲは、詳細には、図３（ｂ）に示すように、ロール幅方向（圧延方向の垂直方向）に形状の異なる複数の孔を有する。各パスでの第１辺と第２辺の長さ比に応じて、被圧延材Ｓを通す孔を適宜選択することができる。 In detail, the roll R has a plurality of holes having different shapes in the roll width direction (vertical direction in the rolling direction), as shown in FIG. 3 (b). Depending on the length ratio of the first side to the second side in each pass, the hole through which the material S to be rolled is passed can be appropriately selected.
次に、本発明で特定する式（１）、式（２）、式（３）の説明をする前に、本発明の圧下パターンにより、分塊圧延材の疵の形成が抑制されていることを調べた評価方法及び結果を説明する。
以下の表１と表２は、評価した圧延条件を示す。
表１は本発明の範囲外となる比較例の圧延条件を示し、表２は本発明の範囲内となる本発明例の圧延条件を示す。
また、フランジ比は、表１の圧延条件ではいずれのパスにおいても０．６であり、表２の圧延条件ではいずれのパスにおいても０．９であった。被圧延材としては、ＳＵＳ３２９Ｊ１を用いた。また、その他採用した条件は、表３に示す通りである。
Next, before explaining the formulas (1), (2), and (3) specified in the present invention, the reduction pattern of the present invention suppresses the formation of flaws in the lump-rolled material. The evaluation method and the result of the investigation will be explained.
Tables 1 and 2 below show the evaluated rolling conditions.
Table 1 shows the rolling conditions of the comparative example outside the scope of the present invention, and Table 2 shows the rolling conditions of the example of the present invention within the scope of the present invention.
The flange ratio was 0.6 in all the passes under the rolling conditions in Table 1 and 0.9 in all the passes under the rolling conditions in Table 2. As the material to be rolled, SUS329J1 was used. The other conditions adopted are as shown in Table 3.
被圧延材の初期断面寸法は長辺７１０ｍｍ×短辺２７５ｍｍである。
加熱炉で１１００℃まで加熱した被圧延材を表１又は表２に示す圧延条件で圧延した。圧延が終わった後の分塊圧延材に対して、フェルスター社製の漏洩磁束探傷機を用いて、漏洩磁束探傷試験法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｅａｋａｇｅ Ｆｌｕｘ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ、以下、ＭＬＦＴとも記す。）により、表面の疵の深さを非破壊検査し、３．０ｍｍ以上の疵深さを圧延方向に測定し、個数をカウントし、評価項目とした。
それぞれのＭＬＦＴによる評価結果は、表１の条件では１１５．１個／ｍであり、表２の条件では１５．６個／ｍであった。これより、表１に示す条件に対し、表２に示す条件により圧延をすることで、疵の形成が抑制されることが認められた。ＭＬＦＴによる疵個数が多いほど、分塊圧延材表面の疵を除去するためのグラインダー等による手入れをする時間が増加し、歩留まりも悪くなる。
The initial cross-sectional dimensions of the material to be rolled are 710 mm on the long side and 275 mm on the short side.
The material to be rolled heated to 1100 ° C. in a heating furnace was rolled under the rolling conditions shown in Table 1 or Table 2. The surface of the slab-rolled material after rolling is subjected to a leakage flux flaw detection test method (Magnetic Leakage Flux Testing method, hereinafter also referred to as MLFT) using a leakage flux flaw detector manufactured by Felster. The depth of the flaw was inspected non-destructively, the depth of the flaw of 3.0 mm or more was measured in the rolling direction, and the number was counted and used as an evaluation item.
The evaluation results by each MLFT were 115.1 pieces / m under the conditions of Table 1 and 15.6 pieces / m under the conditions of Table 2. From this, it was confirmed that the formation of flaws was suppressed by rolling under the conditions shown in Table 2 with respect to the conditions shown in Table 1. As the number of defects due to MLFT increases, the time required for cleaning with a grinder or the like for removing the defects on the surface of the lump-rolled material increases, and the yield also deteriorates.
本発明では、歩留まりを悪くしないように、分塊圧延材の表面において、漏洩磁束探傷により測定される疵深さが３．０ｍｍ以上である疵が、圧延方向に１００個／ｍ以下とする。また、３．０ｍｍ以上の疵深さは３０個／ｍ以下であることが好ましい。 In the present invention, the number of flaws having a flaw depth of 3.0 mm or more measured by leakage magnetic flux flaw detection is 100 or less in the rolling direction on the surface of the lump-rolled material so as not to deteriorate the yield. Further, the flaw depth of 3.0 mm or more is preferably 30 pieces / m or less.
上記のように、表１に示す圧延条件に比べ、表２に示す圧延条件で圧延を行うことにより、疵の発生を低減することができた。 As described above, the occurrence of flaws could be reduced by rolling under the rolling conditions shown in Table 2 as compared with the rolling conditions shown in Table 1.
次に、疵の形成が抑制された要因について調査した。
各種圧下パターンを有限要素法（以下、ＦＥＭとも記す。）で解析した。疵の評価としては、応力三軸度と相当塑性ひずみの関係から算出される、延性破壊基準Ｄを元に評価した。ＦＥＭは、Ａｂａｑｕｓ／Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ２０１７を使用した。延性破壊基準Ｄとは、応力とひずみ履歴を用いた積分型の延性破壊条件式に基づき、延性破壊の進行度を示すものである。延性破壊基準Ｄは以下の式によって求めることができる。
Next, we investigated the factors that suppressed the formation of flaws.
Various reduction patterns were analyzed by the finite element method (hereinafter, also referred to as FEM). The defect was evaluated based on the ductile fracture criterion D calculated from the relationship between the stress triaxiality and the equivalent plastic strain. For FEM, Abaqus / Exlicit 2017 was used. The ductile fracture criterion D indicates the progress of ductile fracture based on an integral type ductile fracture condition formula using stress and strain history. The ductile fracture criterion D can be obtained by the following formula.
ここで、Ｄは延性破壊基準、εｐｌは相当塑性ひずみ、ε０
ｐｌは延性破壊開始時の相当塑性ひずみ（延性開始ひずみ）、τは応力三軸度（静水圧応力／Ｍｉｓｅｓの相当応力)である。
延性破壊基準Ｄは、破壊開始ひずみε０
ｐｌに対するひずみ増分ｄεｐｌの割合を積算したパラメータであり、Ｄ＝１となった時に延性破壊が開始し、疵が形成されることを意味する。延性破壊開始時の相当塑性ひずみε０
ｐｌは、応力三軸度τに依存して決まるパラメータである。
Here, D is the ductile fracture reference, ε pl is the equivalent plastic strain, ε 0 pl is the equivalent plastic strain at the start of ductile fracture (extensible starting strain), and τ is the triaxiality of stress (hydrostatic pressure stress / equivalent stress of Misses). Is.
The ductile fracture criterion D is a parameter obtained by integrating the ratio of the strain increment dε pl to the fracture initiation strain ε 0 pl , and means that ductile fracture starts when D = 1 and a flaw is formed. The equivalent plastic strain ε 0 pl at the start of ductile fracture is a parameter determined depending on the stress triaxiality τ.
被圧延材としては、難加工材である二相ステンレス鋼ＳＵＳ３２９Ｊ１を用いた。
表１、表２に示す圧延条件以外の条件は、表３と図４に示す。
Duplex stainless steel SUS329J1, which is a difficult-to-process material, was used as the material to be rolled.
Conditions other than the rolling conditions shown in Tables 1 and 2 are shown in Tables 3 and 4.
表１に示す圧延条件（比較例の条件）での解析結果において、最初にＤ＝１となった要素に着目した。その要素について、横軸に時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸に、延性破壊基準Ｄと、それに関する応力三軸度τと相当塑性ひずみεｐｌの値をとったグラフを図５に示す。
これに対し、図６では、表２に示す圧延条件（本発明例の条件）に基づき、その他は、図５に示す比較例の条件と同様に評価した結果を示す。図５、６では、時間が経過するほど圧延が進んでいることを表す。具体的には、図５、６中、相当塑性ひずみを示す実線は、時間と共に階段状に増加しており、段が上がると圧延が次パスに移行していることを示す。
In the analysis results under the rolling conditions (conditions of the comparative example) shown in Table 1, attention was paid to the element in which D = 1 first. FIG. 5 shows a graph in which the horizontal axis is time (sec) and the vertical axis is the ductile fracture criterion D, the stress triaxiality τ and the equivalent plastic strain ε pl .
On the other hand, FIG. 6 shows the results of evaluation based on the rolling conditions (conditions of the example of the present invention) shown in Table 2 in the same manner as the conditions of the comparative example shown in FIG. In FIGS. 5 and 6, it is shown that rolling progresses as time passes. Specifically, in FIGS. 5 and 6, the solid line showing the equivalent plastic strain increases stepwise with time, and indicates that rolling shifts to the next path as the step rises.
まず、図５及び図６の夫々において、延性破壊基準Ｄに着目する。比較例での条件ではＤ＝１に到達し、破壊が起きていることが分かる。一方、本発明例での条件ではＤ＝１に到達しておらず、破壊が起きていない。このことから、本発明例での条件は、破壊、すなわち疵の形成が抑制される条件であると言える。 First, attention is paid to the ductile fracture criterion D in each of FIGS. 5 and 6. Under the conditions in the comparative example, D = 1 is reached, and it can be seen that destruction has occurred. On the other hand, under the conditions in the example of the present invention, D = 1 has not been reached and no destruction has occurred. From this, it can be said that the condition in the example of the present invention is a condition in which destruction, that is, formation of a flaw is suppressed.
次に、式（４）より、延性破壊基準Ｄに関係する相当塑性ひずみεｐｌに着目する。
図５及び図６に示す条件では、圧下パターンは異なるが、初期寸法と圧延後寸法が同一であるため、最終的な相当塑性ひずみεｐｌはほぼ同様である。そのため、比較例の条件と本発明例の条件の間で、延性破壊基準Ｄ値に差が付いた要因は、応力三軸度τに由来すると考えられる。
Next, from the equation (4), attention is paid to the equivalent plastic strain ε pl related to the ductile fracture criterion D.
Under the conditions shown in FIGS. 5 and 6, the rolling patterns are different, but the initial dimensions and the post-rolling dimensions are the same, so that the final equivalent plastic strain ε pl is almost the same. Therefore, it is considered that the factor of the difference in the ductile fracture reference D value between the conditions of the comparative example and the conditions of the present invention is derived from the stress triaxiality τ.
次に、その応力三軸度τについて着目する。
比較例の条件では、応力三軸度τが全体的に引張応力側に存在する。ここで図７を参照する。図７は、応力三軸度τと応力状態を説明するための図である。図７中のグラフはここでの評価で用いた値に基づいており、グラフに示された実線よりも高τ、高ひずみ側（グラフの右上側）では、Ｄ＝１となり破壊する。ここでの評価で用いた値によれば、せん断や圧縮応力では破壊せず、引張応力で割れると判断できる。図中に示すように、τ＝０のときがせん断、τ＜０のときが圧縮応力、τ＞０の時は引張応力で破壊することになる。より具体的に、図５に示す比較例条件の場合、応力三軸度は正の値を示している時間が長く、引張応力が作用することになる。特に、後半パス（約１４秒以降）では、多軸（二軸）引張状態が続くことになる。比較例条件では、応力三軸度τが多軸（二軸）引張となる２／３以上の時に、延性破壊基準Ｄが増加し、後半パスの圧延ではＤ＝１に達し、破壊が起きている。
Next, we focus on the stress triaxiality τ.
Under the conditions of the comparative example, the stress triaxiality τ exists on the tensile stress side as a whole. See FIG. 7 here. FIG. 7 is a diagram for explaining the stress triaxiality τ and the stress state. The graph in FIG. 7 is based on the value used in the evaluation here, and is broken at D = 1 on the higher τ and higher strain side (upper right side of the graph) than the solid line shown in the graph. According to the values used in the evaluation here, it can be judged that the fracture is not caused by shearing or compressive stress but is broken by the tensile stress. As shown in the figure, when τ = 0, shearing occurs, when τ <0, compressive stress occurs, and when τ> 0, tensile stress causes fracture. More specifically, in the case of the comparative example condition shown in FIG. 5, the stress triaxiality has a long time showing a positive value, and the tensile stress acts. In particular, in the latter half pass (after about 14 seconds), the multiaxial (biaxial) tensile state continues. Under the comparative example conditions, the ductile fracture criterion D increases when the stress triaxiality τ is 2/3 or more of the multiaxial (biaxial) tension, and D = 1 is reached in the rolling of the latter half pass, and fracture occurs. There is.
一方、本発明例の条件では、比較例に比べ、応力三軸度τが小さい値を示す。具体的には、応力三軸度が負の値を示しているので圧縮応力が作用していることが分かる。
特に、後半パスの圧延では、図５に示す比較例では多軸引張になっているのに対し、図６に示す本発明例では、応力三軸度τが圧縮応力側に存在し、延性破壊基準Ｄは増加していない。このように、応力三軸度τの推移が延性破壊基準Ｄに大きく影響したと言える。
On the other hand, under the conditions of the example of the present invention, the stress triaxiality τ shows a smaller value than that of the comparative example. Specifically, since the stress triaxiality shows a negative value, it can be seen that compressive stress is acting.
In particular, in the rolling of the latter half pass, in the comparative example shown in FIG. 5, the tension is multiaxial, whereas in the example of the present invention shown in FIG. 6, the stress triaxiality τ exists on the compressive stress side and ductile fracture occurs. Criterion D has not increased. In this way, it can be said that the transition of the stress triaxiality τ greatly affected the ductile fracture criterion D.
以上より、深い疵の要因は多軸引張にあると考えられた。 From the above, it was considered that the cause of the deep flaw was the multiaxial tension.
上記の検討に基づいて、被圧延材の断面寸法比（被圧延材長短比）、拘束長さ、応力三軸度、相当塑性ひずみ量の関係から疵の形成を抑制する圧下パターンを知見した。
ここで、拘束長さとは、「フランジ長さ×２＋ロール孔底（カリバー底）の幅」であり、図３（ｂ）中の「ａ＋ｂ＋ｃ」である。拘束長さが長いほど、フランジ長さが長くなり、被圧延材のＣ断面（圧延方向に垂直な断面）の周方向を広範囲で接触していることになる。同じ寸法の被圧延材を圧延する時に、フランジ長さが長いほど拘束長さが長いという関係にある。
Based on the above study, we found a rolling pattern that suppresses the formation of flaws from the relationship between the cross-sectional dimensional ratio of the material to be rolled (length-to-short ratio of the material to be rolled), restraint length, stress triaxiality, and equivalent plastic strain amount.
Here, the restraint length is "flange length x 2 + width of roll hole bottom (caliber bottom)" and is "a + b + c" in FIG. 3 (b). The longer the restraint length, the longer the flange length, and the wider the circumferential direction of the C cross section (cross section perpendicular to the rolling direction) of the material to be rolled is in contact. When rolling a material to be rolled of the same size, the longer the flange length, the longer the restraint length.
上記知見に基づいて鋭意検討の結果、本発明で規定した式（１）、式（２）、式（３）の詳細について以下で説明する。 As a result of diligent studies based on the above findings, the details of the equations (1), (2) and (3) defined in the present invention will be described below.
１．４０≦被圧延材長短比 ・・・式（１）
式（１）において、被圧延材長短比は、被圧延材の圧延方向に垂直な断面形状である矩形における第１辺と、該第１辺に隣接し、第１パスの圧延開始前における長さが前記第１辺の長さ以上である第２辺とに関し、各パスの圧延後における、第２辺の長さ（ｍｍ）／第１辺の長さ（ｍｍ）である。本発明では、バルジ変形を抑えることで、疵を抑制している。本発明では、被圧延材に対して、高い圧下率によりひずみを浸透させ、長いフランジによる物理的な抑え込みをしている。被圧延材長短比が１．４０未満の場合、圧下量を大きくすると、ロールギャップ（開度）を確保できず、上下のロールが接触し、圧延できなくなる。よって、本発明では、被圧延材長短比を１．４０以上とする。好ましくは１．５０以上であり、より好ましくは１．８０以上である。また、被圧延材長短比は、大きすぎると、被圧延材のハンドリング性が悪くなり、圧延時に倒れる可能性があるため、好ましくは３．００以下であり、より好ましくは２．５０以下である。
1.40 ≤ length-short ratio of material to be rolled ・ ・ ・ Equation (1)
In the formula (1), the length-short ratio of the material to be rolled is the length of the first side of the rectangle having a cross-sectional shape perpendicular to the rolling direction of the material to be rolled, adjacent to the first side, and the length of the first pass before the start of rolling. With respect to the second side having a length equal to or greater than the length of the first side, the length of the second side (mm) / the length of the first side (mm) after rolling of each pass. In the present invention, the flaw is suppressed by suppressing the bulge deformation. In the present invention, strain is permeated into the material to be rolled by a high rolling reduction ratio, and the material is physically suppressed by a long flange. When the length-to-roll ratio of the material to be rolled is less than 1.40, if the rolling reduction amount is increased, the roll gap (opening) cannot be secured, the upper and lower rolls come into contact with each other, and rolling cannot be performed. Therefore, in the present invention, the length-short ratio of the material to be rolled is set to 1.40 or more. It is preferably 1.50 or more, and more preferably 1.80 or more. Further, if the length-to-roll ratio of the material to be rolled is too large, the handleability of the material to be rolled deteriorates and it may fall during rolling. Therefore, it is preferably 3.00 or less, and more preferably 2.50 or less. ..
２０％≦圧下率≦３５％、又は圧下率≦１０％ ・・・式（２）
式（２）において、圧下率（％）は、各パスにおいて、（（圧延前の第１辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の第１辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の第１辺の長さ（ｍｍ））×１００、及び（（圧延前の第２辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の第２辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の第２辺の長さ（ｍｍ））×１００のうち、より大きな値である。
後半パスの圧下において、圧下率が１０％超え２０％未満であると、ひずみが材料中にまで浸透せず、表面ばかりが圧延され、ひずみ量の増加や、バルジ変形の抑制を実現できなくなる。また、圧下率が３５％超えであると、通常のロールと被圧延材との摩擦状態では、被圧延材がロールバイト内に入っていかず、噛み込み不良となる。よって、本発明では、後半パスの圧下において、２０％≦圧下率≦３５％、又は圧下率≦１０％とする。
但し、式（２）において、連続する２パス以上で、圧下率≦１０％となる場合は含まない。本発明では、圧下率≦１０％となる圧延を２パス以上連続で行わないようにすることで、材料温度が低下し、熱間加工性が低下することを抑制し、この点からも疵の形成を抑制できる。
式（２）については、好ましくは、圧下率は２２％以上であり、より好ましくは、２５％以上である。また、圧下率は、好ましくは、３２％以下であり、より好ましくは、３０％以下である。
なお、式（２）において、圧下率が低過ぎると所定の寸法にするために時間がかかりすぎ、被圧延材の温度が下がる可能性があるため、圧下率≦１０％とする場合には、５％≦圧下率＜１０％とすることが好ましい。
20% ≤ reduction rate ≤ 35%, or reduction rate ≤ 10% ... Equation (2)
In the formula (2), the reduction ratio (%) is ((length of first side before rolling (mm) -length of first side after rolling (mm)) / first before rolling in each pass. Length of one side (mm)) x 100 and ((length of second side before rolling (mm) -length of second side after rolling (mm)) / length of second side before rolling It is a larger value out of (mm) × 100.
If the rolling reduction ratio is more than 10% and less than 20% under the rolling of the latter half pass, the strain does not penetrate into the material, only the surface is rolled, and it becomes impossible to increase the strain amount and suppress the bulge deformation. Further, when the rolling reduction ratio exceeds 35%, the rolled material does not enter the roll bite in the frictional state between the normal roll and the material to be rolled, resulting in poor biting. Therefore, in the present invention, 20% ≤ reduction rate ≤ 35% or reduction rate ≤ 10% under the reduction of the latter half pass.
However, in the formula (2), the case where the reduction rate is ≤10% in two or more consecutive passes is not included. In the present invention, by preventing rolling with a rolling reduction ratio of ≤10% for two or more consecutive passes, it is possible to suppress a decrease in the material temperature and a decrease in hot workability. Formation can be suppressed.
Regarding the formula (2), the reduction rate is preferably 22% or more, and more preferably 25% or more. The reduction rate is preferably 32% or less, and more preferably 30% or less.
In the formula (2), if the rolling reduction ratio is too low, it takes too much time to obtain the predetermined dimensions, and the temperature of the material to be rolled may drop. Therefore, when the rolling reduction ratio is ≤10%, It is preferable that 5% ≦ rolling ratio <10%.
０．７０≦フランジ比≦１．００ ・・・式（３）
式（３）において、フランジ比は、第１辺及び第２辺の長さのうち、各パス前後において長さが縮小する方のパス後辺長Ａと、孔型圧延ロールの外表面に形成され、被圧延材を支持可能であって孔状部を形成するフランジの先端部から被圧延材が当接可能な孔状部最深部までの長さであるフランジ長さＸとの比について、２Ｘ／Ａである。
フランジ比が０．７０未満であると、バルジ変形位置が被圧延材の角部付近に形成され、多軸引張応力状態になりやすくなり、疵が増加する。一方、フランジ比が１．００超えであると、上下ロールが接触することになり、物理的に圧延ができなくなる。よって、本発明では、フランジ比を０．７０以上１．００以下とする。好ましくは、０．７５以上であり、より好ましくは、０．８０以上である。また、フランジ比は、大きい場合、ロールバイト内の被圧延材の充填率が高くなり、幅広がりがなくなり、全て圧延方向にしか伸びることができず、周方向の疵が形成されるため、好ましくは、０．９５以下であり、より好ましくは、０．９０以下である。
0.70 ≤ Flange ratio ≤ 1.00 ・ ・ ・ Equation (3)
In the formula (3), the flange ratio is formed on the rear side length A of the path whose length is reduced before and after each pass among the lengths of the first side and the second side, and on the outer surface of the hole-shaped rolling roll. The ratio to the flange length X, which is the length from the tip of the flange that can support the material to be rolled and forms the hole to the deepest part of the hole to which the material to be rolled can abut. It is 2X / A.
If the flange ratio is less than 0.70, the bulge deformation position is formed near the corners of the material to be rolled, and a multiaxial tensile stress state is likely to occur, resulting in an increase in defects. On the other hand, if the flange ratio exceeds 1.00, the upper and lower rolls come into contact with each other, and rolling cannot be physically performed. Therefore, in the present invention, the flange ratio is set to 0.70 or more and 1.00 or less. It is preferably 0.75 or more, and more preferably 0.80 or more. Further, when the flange ratio is large, the filling rate of the material to be rolled in the roll bite becomes high, the width does not spread, all can be extended only in the rolling direction, and flaws in the circumferential direction are formed, which is preferable. Is 0.95 or less, more preferably 0.90 or less.
本発明では、全パス数を２Ｎパス又は２Ｎ＋１パスとした場合（Ｎ：０以上の整数）、第Ｎ＋１パス以降、最終パスまでの後半パス中５０％以上のパスの圧下において、上記式（１）及び／又は式（２）を満たし、且つ式（３）を満たすようにする。
式（１）、式（２）のいずれも満たさない場合、または式（３）を満たさない場合、バルジトップが高く形成し、ロールとバルジが最初に接触することで、幅方向の引張応力が働き、疵が形成される。また、バルジの位置が被圧延材の角部付近に形成され、多軸引張応力となり、疵が形成される。式（１）、式（２）、式（３）は３つ全てを満たすことが好ましい。
In the present invention, when the total number of passes is 2N or 2N + 1 (integer of N: 0 or more), the above equation (1) is applied under the pressure of 50% or more of the latter half passes from the N + 1th pass to the final pass. ) And / or the equation (2) and the equation (3) are satisfied.
When neither the formula (1) nor the formula (2) is satisfied, or when the formula (3) is not satisfied, the bulge top is formed high and the roll and the bulge first contact with each other, so that the tensile stress in the width direction is increased. It works and flaws are formed. In addition, the position of the bulge is formed near the corner of the material to be rolled, which causes multiaxial tensile stress and forms a flaw. It is preferable that all three of the formulas (1), (2) and (3) are satisfied.
また、上記の条件を満たすのが、後半パス中５０％未満のパスの圧下である場合、疵の深さが増加する。上記の条件は、応力三軸度を低減させ、疵を抑制するための条件式である。応力三軸度の低減には、疵抑制効果だけでなく、すでに形成された疵の深さを増加させない効果も得られる。この点、上記条件を満たすのが、後半パス中５０％未満のパスの圧下である場合、形成された疵が圧延によって深く形成されやすくなる。よって、本発明において、上記の条件を満たすのは、後半パス中５０％以上のパスの圧下とする。
また、上記の条件を満たすのは、好ましくは、後半パス中６５％以上のパスであり、より好ましくは、後半パス中８０％以上のパスである。
Further, when the above condition is satisfied under the pressure of a pass of less than 50% in the latter half of the pass, the depth of the flaw increases. The above condition is a conditional expression for reducing the stress triaxiality and suppressing the flaw. In reducing the stress triaxiality, not only the effect of suppressing the flaw but also the effect of not increasing the depth of the already formed flaw can be obtained. In this respect, when the above condition is satisfied under the pressure of a pass of less than 50% in the latter half of the pass, the formed flaws are likely to be deeply formed by rolling. Therefore, in the present invention, the condition that the above condition is satisfied is the reduction of 50% or more of the passes in the latter half of the pass.
Further, it is preferable that 65% or more of the latter half passes satisfy the above conditions, and more preferably 80% or more of the latter half passes.
上記の圧延では、被圧延材を、８００℃以上の加熱温度に加熱した後、１対の孔型圧延ロール間に通すことが好ましい。また、全パスにおいて、１パス当たりの圧下率を７０％以下とすることが好ましい。すなわち、全パス数を２Ｎパス又は２Ｎ＋１パスとした場合（Ｎ：０以上の整数）、第Ｎ＋１パス以降は、圧下率を２０～３５％又は１０％以下とするため、第１パスから第Ｎパスまでを７０％以下とすることが好ましい。
また、前半パス（第１パスから第Ｎパスまで）では、第Ｎパス終了時に疵が発生していることを抑制するためにも、被圧延材の表面温度の低下による熱間加工性の低下を抑制できる条件で圧延することが好ましい。具体的には、１パス当たりの圧下率を５％以上とすることが好ましい。より好ましくは、１０％以上とすることが好ましい。
加熱温度が８００℃未満では、被圧延材の変形抵抗が高くなり、ロールの耐荷重を超える場合がある。よって、上記加熱温度は、８００℃以上とすることが好ましい。また、より好ましくは、１０００℃以上であり、さらに好ましくは、１２００℃以上である。一方、加熱温度の上限値は特に限定されないが、１３００℃超えでは、２２質量％Ｃｒ等の高Ｃｒ鋼はフェライトの分率が高いため、被圧延材の変形抵抗が低く、炉内で材料が垂れる場合がある。よって、上記加熱温度は、１３００℃以下とすることが好ましい。また、より好ましくは、１２９０℃以下であり、さらに好ましくは、１２５０℃以下である。
また、１パス当たりの圧下率が７０％超えでは、一様な変形挙動がされず、材料の対角線上にズレるように割れ、せん断割れのような現象となる場合がある。よって、上記圧下率は、７０％以下とすることが好ましい。また、より好ましくは、５０％以下であり、さらに好ましくは、３５％以下である。また、前半パス（第１パスから第Ｎパスまで）については、圧下率が低過ぎると所定の寸法にするために時間がかかりすぎ、被圧延材の温度が下がるため、前述の通り、より好ましくは、５％以上であり、さらに好ましくは、１０％以上である。
In the above rolling, it is preferable that the material to be rolled is heated to a heating temperature of 800 ° C. or higher and then passed between a pair of hole-shaped rolling rolls. Further, it is preferable that the reduction rate per pass is 70% or less in all passes. That is, when the total number of passes is 2N pass or 2N + 1 pass (integer of N: 0 or more), the reduction rate is 20 to 35% or 10% or less after the N + 1 pass, so that the first pass to the Nth pass It is preferable that the pass is 70% or less.
Further, in the first half pass (from the first pass to the Nth pass), in order to suppress the occurrence of flaws at the end of the Nth pass, the hot workability is lowered due to the lowering of the surface temperature of the material to be rolled. It is preferable to roll under conditions that can suppress the above. Specifically, it is preferable that the reduction rate per pass is 5% or more. More preferably, it is 10% or more.
If the heating temperature is less than 800 ° C., the deformation resistance of the material to be rolled becomes high, which may exceed the load capacity of the roll. Therefore, the heating temperature is preferably 800 ° C. or higher. Further, it is more preferably 1000 ° C. or higher, and even more preferably 1200 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the heating temperature is not particularly limited, but above 1300 ° C., high Cr steel such as 22% by mass Cr has a high ferrite fraction, so that the deformation resistance of the material to be rolled is low and the material is used in the furnace. It may hang down. Therefore, the heating temperature is preferably 1300 ° C. or lower. Further, it is more preferably 1290 ° C. or lower, and further preferably 1250 ° C. or lower.
Further, when the reduction rate per pass exceeds 70%, uniform deformation behavior is not performed, and a phenomenon such as cracking or shear cracking may occur so as to be displaced on the diagonal line of the material. Therefore, the reduction rate is preferably 70% or less. Further, it is more preferably 50% or less, and further preferably 35% or less. Further, for the first half pass (from the first pass to the Nth pass), if the rolling ratio is too low, it takes too much time to reach a predetermined size and the temperature of the material to be rolled drops, which is more preferable as described above. Is 5% or more, more preferably 10% or more.
上記の本発明の分塊圧延材の製造方法で用いる被圧延材としては、Ｃｒを５．０質量％以上含有するＣｒ鋼やステンレス鋼等の難加工鋼材（難加工高合金鋼）が挙げられる。ここで難加工鋼材とは圧延温度領域時に二相以上の状態となる鋼材のことを指し、具体的には、１７質量％Ｃｒ、２２質量％Ｃｒ、２５質量％Ｃｒなどの高Ｃｒ量を有するステンレス鋼が挙げられる。難加工鋼材は、単相の鋼材に比べ、相の強度差を有することから加工が難しいものの、本発明の分塊圧延材の製造方法では、被圧延材がこれらの難加工鋼材であっても、疵の発生を抑制することができる。 Examples of the material to be rolled used in the above-mentioned method for producing a lump-rolled material of the present invention include difficult-to-process steel materials (difficult-to-process high alloy steel) such as Cr steel and stainless steel containing 5.0% by mass or more of Cr. .. Here, the difficult-to-process steel material refers to a steel material that is in a state of two or more phases in the rolling temperature region, and specifically, has a high Cr amount such as 17% by mass Cr, 22% by mass Cr, and 25% by mass Cr. Examples include stainless steel. The difficult-to-process steel material is difficult to process because it has a difference in the strength of the phases as compared with the single-phase steel material. , The occurrence of flaws can be suppressed.
被圧延材は以下のプロセスで作製される。まず、高炉で鉄鉱石を溶かしながら、コークスを同時に溶かすことで銑鉄を作製する。その後、脱珪処理、脱硫処理など溶銑予備処理を行い、転炉で炭素を除去し、溶鋼を作製する。溶鋼に必要な合金元素など成分を微調整する二次精錬を行った後に、連続鋳造機に運び、被圧延材を得る。 The material to be rolled is produced by the following process. First, pig iron is produced by melting iron ore in a blast furnace and melting coke at the same time. After that, hot metal pretreatment such as desiliconization treatment and desulfurization treatment is performed, carbon is removed in a converter, and molten steel is produced. After performing secondary refining to fine-tune the components such as alloying elements required for molten steel, the material is transported to a continuous casting machine to obtain a material to be rolled.
また、本発明では、前述した分塊圧延材の製造方法により得られた分塊圧延材を用いて鋼管を製造することができる。
鋼管の製造条件としては、好ましくは、矩形形状の分塊圧延材を連続タンデム圧延設備によって製造される丸鋼片を材料とし、加熱炉で１１００～１３００℃に加熱し、マンネスマン穿孔機で中空素管にする。中空素管は、マンドレルミルで圧延し、外径と厚さを減少させ長尺素管にする。次に、これを再加熱炉において７００～１０００℃で１時間保持し、再加熱してからストレッチレデューサーで仕上がり寸法とし、冷却、矯正、切断を経て鋼管とする。
Further, in the present invention, the steel pipe can be manufactured by using the lump-rolled material obtained by the above-mentioned method for manufacturing the lump-rolled material.
As the manufacturing conditions for the steel pipe, it is preferable to use a round steel piece manufactured by a continuous tandem rolling facility as a material for a rectangular lump-rolled material, heat it to 1100 to 1300 ° C. in a heating furnace, and use a Mannesmann drilling machine to make a hollow element. Make it a tube. The hollow tube is rolled with a mandrel mill to reduce the outer diameter and thickness to make it a long tube. Next, this is held in a reheating furnace at 700 to 1000 ° C. for 1 hour, reheated, adjusted to the finished size with a stretch reducer, cooled, straightened, and cut to form a steel pipe.
本発明の疵抑制技術を調査するために、本発明条件と比較条件を用意し、圧延後のＭＬＦＴ結果を調査した。
被圧延材としてはＳＵＳ３２９Ｊ１を用いた。被圧延材の初期断面寸法は長辺７１０ｍｍ×短辺２７５ｍｍであった。加熱炉で被圧延材を１１００℃まで加熱したものを圧延した。その他の条件は表３と図４に示す通りである。各圧下パターンを表４～表１２に示す。表４～表１２に示す例の各条件は以下の通りである。
In order to investigate the defect suppressing technique of the present invention, the conditions of the present invention and the comparative conditions were prepared, and the MLFT result after rolling was investigated.
SUS329J1 was used as the material to be rolled. The initial cross-sectional dimensions of the material to be rolled were 710 mm on the long side and 275 mm on the short side. The material to be rolled was heated to 1100 ° C. in a heating furnace and rolled. Other conditions are as shown in Table 3 and FIG. Each reduction pattern is shown in Tables 4 to 12. The conditions of the examples shown in Tables 4 to 12 are as follows.
表４は、式（１）～（３）の全てを満たす条件で圧延した例である。
具体的には、式（１）に関しては、後半パスとなる第６パス～第１１パスの６パス中、５０％以上となる第６～８、１０の４パスが本発明の範囲内となっている。
また、式（２）に関しては、後半パスとなる第６パス～第１１パスの６パス中、５０％以上となる第７、９～１１パスの４パスが本発明の範囲内となっている。
また、式（３）に関しては、後半パスとなる第６パス～第１１パスの６パス中、全てのパスが本発明の範囲内となっている。
Table 4 is an example of rolling under the conditions satisfying all of the formulas (1) to (3).
Specifically, regarding the formula (1), 4 passes of 6 to 8 and 10 which are 50% or more of the 6 passes of the 6th to 11th passes which are the latter half passes are within the scope of the present invention. ing.
Further, regarding the formula (2), 4 passes of the 7th, 9th to 11th passes, which are 50% or more of the 6 passes of the 6th pass to the 11th pass, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention. ..
Further, regarding the formula (3), all of the 6 passes from the 6th pass to the 11th pass, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention.
表５は、式（１）と式（３）を満たす条件で圧延した例である。
具体的には、式（１）に関しては、後半パスとなる第６～第１１パスの６パス中、５０％以上となる第６～１０パスの５パスが本発明の範囲内となっている。
また、式（３）に関しては、後半パスとなる第６パス～第１１パスの６パス中、全てのパスが本発明の範囲内となっている。
Table 5 is an example of rolling under the conditions satisfying the formulas (1) and (3).
Specifically, regarding the formula (1), 5 passes of the 6th to 10th passes, which are 50% or more of the 6 passes of the 6th to 11th passes, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention. ..
Further, regarding the formula (3), all of the 6 passes from the 6th pass to the 11th pass, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention.
表６は、式（２）と式（３）を満たす条件で圧延した例である。
具体的には、式（２）に関しては、後半パスとなる第７パス～第１２パスの６パス中、５０％以上となる第７～９、１１、１２パスの５パスが本発明の範囲内となっている。
また、式（３）に関しては、後半パスとなる第７パス～第１２パスの６パス中、５０％以上となる第８～１２の５パスが本発明の範囲内となっている。
Table 6 is an example of rolling under the conditions satisfying the formulas (2) and (3).
Specifically, regarding the formula (2), the scope of the present invention is 5 passes of the 7th to 9, 11 and 12 passes which are 50% or more of the 6 passes of the 7th to 12th passes which are the latter half passes. It is inside.
Further, regarding the formula (3), 5 passes of 8 to 12 which are 50% or more of the 6 passes of the 7th to 12th passes which are the latter half passes are within the scope of the present invention.
表７は、式（２）のみを満たす条件で圧延した例である。
具体的には、式（２）に関しては、後半パスとなる第８パス～第１５パスの８パス中、５０％以上となる第８、１０、１２～１４の５パスが本発明の範囲内となっている。
しかしながら、式（１）に関しては、第８、１０、１２パスの３パスのみしか本発明の範囲内となっていない。
また、式（３）に関しては、第１２パスの１パスのみしか本発明の範囲内となっていない。
Table 7 is an example of rolling under the condition that only the formula (2) is satisfied.
Specifically, regarding the formula (2), 5 passes of the 8th, 10th, 12th to 14th, which are 50% or more of the 8 passes of the 8th to 15th passes, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention. It has become.
However, regarding the formula (1), only three passes of the eighth, tenth, and twelfth passes are within the scope of the present invention.
Further, regarding the formula (3), only one pass of the twelfth pass is within the scope of the present invention.
表８は、式（３）のみを満たす条件で圧延した例である。
具体的には、式（３）に関しては、後半パスとなる第７パス～第１３パスの７パス中、５０％以上となる第８～１３パスの６パスが本発明の範囲内となっている。
しかしながら、式（１）に関しては、第７、８、１０の３パスのみしか本発明の範囲内となっていない。
また、式（２）に関しては、第９、１０、１２パスの３パスのみしか本発明の範囲内となっていない。
Table 8 is an example of rolling under the condition that only the formula (3) is satisfied.
Specifically, regarding the formula (3), 6 passes of the 8th to 13th passes, which are 50% or more of the 7 passes of the 7th pass to the 13th pass, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention. There is.
However, regarding the formula (1), only the three passes of the seventh, eighth, and tenth are within the scope of the present invention.
Further, regarding the formula (2), only 3 passes of the 9th, 10th and 12th passes are within the scope of the present invention.
表９は、いずれの式も満たさない条件で圧延した例である。
具体的には、式（１）に関しては、後半パスとなる第８パス～第１５パスの８パス中、第８、１２の２パスのみしか本発明の範囲内となっていない。
また、式（２）に関しては、第１０、１４パスの２パスのみしか本発明の範囲内となっていない。
また、式（３）に関しては、本発明の範囲内となるパスはない。
Table 9 is an example of rolling under conditions that do not satisfy any of the equations.
Specifically, regarding the equation (1), only 2 passes of the 8th and 12th of the 8 passes of the 8th to 15th passes, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention.
Further, regarding the formula (2), only two passes, the tenth and the twelfth passes, are within the scope of the present invention.
Further, regarding the formula (3), there is no path within the scope of the present invention.
表１０～１２は、表４～９に示した例に比べて最終寸法が小さくなる例である。すなわち、ひずみ量が大きい場合の例である。図７を参照しながら説明したように、ひずみ量が大きいと応力三軸度が正になることで破壊しやすくなる。 Tables 10 to 12 are examples in which the final dimensions are smaller than those shown in Tables 4 to 9. That is, it is an example when the amount of strain is large. As described with reference to FIG. 7, when the strain amount is large, the stress triaxiality becomes positive and the fracture is likely to occur.
表１０は、式（３）のみを満たす条件で圧延した例である。
具体的には、式（３）に関しては、後半パスとなる第７パス～第１２パスの６パス中、５０％以上となる第８～１２パスの５パスが本発明の範囲内となっている。
しかしながら、式（１）に関しては、第８パスの１パスのみしか本発明の範囲内となっていない。
また、式（２）に関しては、第９、１２パスの２パスのみしか本発明の範囲内となっていない。
Table 10 is an example of rolling under the condition that only the formula (3) is satisfied.
Specifically, regarding the formula (3), 5 passes of the 8th to 12th passes, which are 50% or more of the 6 passes of the 7th to 12th passes, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention. There is.
However, regarding the formula (1), only one pass of the eighth pass is within the scope of the present invention.
Further, regarding the formula (2), only two passes, the ninth and the twelfth passes, are within the scope of the present invention.
表１１は、式（２）と式（３）を満たす条件で圧延した例である。
具体的には、式（２）に関しては、後半パスとなる第７パス～第１２パスの６パス中、５０％以上となる第７～９、１１、１２パスの５パスが本発明の範囲内となっている。
また、式（３）に関しては、後半パスとなる第７パス～第１２パスの６パス中、５０％以上となる第８～１２の５パスが本発明の範囲内となっている。
Table 11 is an example of rolling under the conditions satisfying the formulas (2) and (3).
Specifically, regarding the formula (2), the scope of the present invention is 5 passes of the 7th to 9, 11 and 12 passes which are 50% or more of the 6 passes of the 7th to 12th passes which are the latter half passes. It is inside.
Further, regarding the formula (3), 5 passes of 8 to 12 which are 50% or more of the 6 passes of the 7th to 12th passes which are the latter half passes are within the scope of the present invention.
表１２は、式（１）～（３）の全てを満たす条件で圧延した例である。
具体的には、式（１）に関しては、後半パスとなる第５パス～第９パスの５パス中、５０％以上となる第５～６、８の３パスが本発明の範囲内となっている。
また、式（２）に関しては、後半パスとなる第５パス～第９パスの５パス中、全てのパスが本発明の範囲内となっている。
また、式（３）に関しては、後半パスとなる第５パス～第９パスの５パス中、第５～６、第８～９の４パスが本発明の範囲内となっている。
Table 12 is an example of rolling under the conditions satisfying all of the formulas (1) to (3).
Specifically, regarding the formula (1), out of the 5 passes of the 5th to 9th passes, which are the latter half passes, the 3 passes of the 5th to 6th and 8th, which are 50% or more, are within the scope of the present invention. ing.
Further, regarding the equation (2), all of the 5 passes from the 5th pass to the 9th pass, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention.
Further, regarding the formula (3), 4 passes of the 5th to 6th and 8th to 9th of the 5 passes of the 5th to 9th passes, which are the latter half passes, are within the scope of the present invention.
なお、各表中、被圧延材長短比、圧下率（％）、フランジ比は以下の通りである。
被圧延材長短比は、矩形における第１辺と、該第１辺に隣接し、第１パスの圧延開始前における長さが第１辺の長さ以上である第２辺とに関し、各パスの圧延後における、第２辺の長さ（ｍｍ）／第１辺の長さ（ｍｍ）である。
In each table, the length-short ratio of the material to be rolled, the rolling ratio (%), and the flange ratio are as follows.
The length-short ratio of the material to be rolled is the length of each pass with respect to the first side in the rectangle and the second side adjacent to the first side and whose length before the start of rolling of the first pass is equal to or greater than the length of the first side. The length of the second side (mm) / the length of the first side (mm) after rolling.
圧下率（％）は、各パスにおいて、（（圧延前の第１辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の第１辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の第１辺の長さ（ｍｍ））×１００、及び（（圧延前の第２辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の第２辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の第２辺の長さ（ｍｍ））×１００のうち、より大きな値である。 The reduction ratio (%) is, in each pass, ((length of first side before rolling (mm) -length of first side after rolling (mm)) / length of first side before rolling ( mm)) x 100 and ((length of second side before rolling (mm)-length of second side after rolling (mm)) / length of second side before rolling (mm)) x It is a larger value out of 100.
フランジ比は、第１辺及び第２辺の長さのうち、各パス前後において長さが縮小する方のパス後辺長Ａと、孔型圧延ロールの外表面に形成され、被圧延材を支持可能であって孔状部を形成するフランジの先端部から被圧延材が当接可能な孔状部最深部までの長さであるフランジ長さＸとの比について、２Ｘ／Ａである。 The flange ratio is formed on the outer surface of the hole-shaped rolling roll and the rear side length A of the path whose length is reduced before and after each pass among the lengths of the first side and the second side, and the material to be rolled is formed. The ratio to the flange length X, which is the length from the tip of the flange that can support and forms the hole to the deepest part of the hole to which the material to be rolled can abut, is 2X / A.
また、得られた分塊圧延材の表面において、漏洩磁束探傷により測定される疵深さが３．０ｍｍ以上である疵の個数の結果を表１３に示す。表１３には本発明の条件として、式（１）、式（２）、式（３）を満たしているか否かを記載する。表１３中「○」は、後半パス中５０％以上のパスが各式を満たしていることを示す。 Table 13 shows the results of the number of flaws having a flaw depth of 3.0 mm or more measured by leakage magnetic flux flaw detection on the surface of the obtained lump-rolled material. Table 13 describes whether or not the formula (1), the formula (2), and the formula (3) are satisfied as the conditions of the present invention. “◯” in Table 13 indicates that 50% or more of the latter half passes satisfy each equation.
表１３より、本発明の条件で圧延することにより、疵が形成されることを抑制できることが明らかになった。 From Table 13, it was clarified that the formation of flaws can be suppressed by rolling under the conditions of the present invention.
Ｓ 被圧延材
Ｂ 分塊圧延機
Ｒ 孔型圧延ロール
Ｘ フランジ長さ
S Material to be rolled B Ingot rolling mill R Hole type rolling roll X Flange length
Claims (5)
全パス数を２Ｎパス又は２Ｎ＋１パスとした場合（Ｎ：０以上の整数）、第Ｎ＋１パス以降、最終パスまでの後半パス中５０％以上のパスの圧下において、以下の式（１）及び／又は式（２）を満たし、且つ式（３）を満たす、分塊圧延材の製造方法。
１．４０≦被圧延材長短比 ・・・式（１）
２０％≦圧下率≦３５％、又は圧下率≦１０％ ・・・式（２）
０．７０≦フランジ比≦１．００ ・・・式（３）
ここで、式（１）で、前記被圧延材長短比は、前記矩形における第１辺と、該第１辺に隣接し、第１パスの圧延開始前における長さが前記第１辺の長さ以上である第２辺とに関し、各パスの圧延後における、前記第２辺の長さ（ｍｍ）／前記第１辺の長さ（ｍｍ）である。
式（２）で、圧下率（％）は、各パスにおいて、
（（圧延前の前記第１辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の前記第１辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の前記第１辺の長さ（ｍｍ））×１００、及び
（（圧延前の前記第２辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の前記第２辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の前記第２辺の長さ（ｍｍ））×１００のうち、より大きな値である。
但し、前記式（２）において、連続する２パス以上で、圧下率≦１０％となる場合は含まない。
式（３）で、フランジ比は、第１辺及び第２辺の長さのうち、各パス前後において長さが縮小する方のパス後辺長Ａと、
前記孔型圧延ロールの外表面に形成され、前記被圧延材を支持可能であって孔状部を形成するフランジの先端部から前記被圧延材が当接可能な前記孔状部最深部までの長さであるフランジ長さＸとの比について、２Ｘ／Ａである。 It is a method of producing a lump-rolled material by passing a material to be rolled having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the rolling direction between a pair of hole-shaped rolling rolls and rolling it.
When the total number of passes is 2N pass or 2N + 1 pass (integer of N: 0 or more), the following equation (1) and / Alternatively, a method for producing a lump-rolled material that satisfies the formula (2) and the formula (3).
1.40 ≤ length-short ratio of material to be rolled ・ ・ ・ Equation (1)
20% ≤ reduction rate ≤ 35%, or reduction rate ≤ 10% ... Equation (2)
0.70 ≤ Flange ratio ≤ 1.00 ・ ・ ・ Equation (3)
Here, in the formula (1), the length-short ratio of the material to be rolled is adjacent to the first side of the rectangle and the first side, and the length of the first pass before the start of rolling is the length of the first side. With respect to the second side which is more than the above, the length of the second side (mm) / the length of the first side (mm) after rolling of each pass.
In equation (2), the reduction rate (%) is determined in each pass.
((Length of the first side before rolling (mm) -length of the first side after rolling (mm)) / length of the first side before rolling (mm)) × 100, and ( (Length of the second side before rolling (mm) -length of the second side after rolling (mm)) / length of the second side before rolling (mm)) × 100 It is a large value.
However, in the above formula (2), the case where the reduction rate is ≤10% in two or more consecutive passes is not included.
In the formula (3), the flange ratio is the path rear side length A of the lengths of the first side and the second side, which is reduced in length before and after each pass.
From the tip of the flange formed on the outer surface of the hole-shaped rolled roll and capable of supporting the material to be rolled and forming the hole-shaped portion to the deepest portion of the hole-shaped portion to which the material to be rolled can abut. The ratio to the flange length X, which is the length, is 2X / A.
全パスにおける１パス当たりの前記圧下率を７０％以下とする、請求項１に記載の分塊圧延材の製造方法。 In the rolling, the material to be rolled is heated to a heating temperature of 800 ° C. or higher, and then passed between the pair of hole-shaped rolling rolls.
The method for producing a lump-rolled material according to claim 1, wherein the reduction rate per pass in all passes is 70% or less.
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