内在品质优良的钢材的制造方法
【专利摘要】现有技术中，在对圆截面原材料进行热轧而制成圆截面钢材时，基于强轧制应用的内在品质改进困难。在对钢制的圆截面原材料实施3道次以上的热轧而制成圆截面钢材成品时，第1道次使用上下一对平辊，第2道次之后直至最终道次紧前为止使用一对上下同种或一对上下不同种的孔型辊，最终道次使用上下一对圆孔型辊，将第1道次的减面率设定在小于从原材料到成品的总减面率的范围内而进行轧制。所述第1道次的减面率优选为第2道次之后的总减面率的50％以上。
【专利说明】内在品质优良的钢材的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内在品质优良的钢材的制造方法。
【背景技术】
[0002]在轧制钢制的圆截面(也称作圆截面)的原材料的情况下，通常成品也为圆截面，该情况下，通常多使用椭圆(椭圆；略号O) —圆(圆；略号R)系的孔型系列。相反，在原材料形状为四方的情况下，利用具有方形(方形；略号S)或盒形(六角形；略号B) —菱形(菱形；略号D)等孔型的孔型辊来缩小截面积(详细而言为横截面面积。以下相同)，最终制成所希望的形状。当然，如果原材料为四方截面，则也使用方形(S) —椭圆(O)等的组合(非专利文献I)。此外，图4中将上述各种孔型形状的例子与平辊(平辊；略号F)形状一起表示。此外，图4是将上下辊以它们的轴心线处于的平面切断而得到的剖面图。图4中，F/F是表示上下均为平辊的情况的略号，0/0表示上下均为椭圆孔型辊的情况的略号，R/R表示上下均为圆孔型辊的情况的略号，S/S表示上下均为方形孔型辊的情况的略号，B/B表示上下均为盒形孔型辊的情况的略号，D/D表示上下均为菱形孔型辊的情况的略号(以下相同)。
[0003]此时，特别是原材料形状或中间形状为大致圆形的情况下，如上所述，通过椭圆
(O)或圆(R)制造最终形状的圆截面原材料。
[0004]另一方面，在原材料为铸造的钢坯的情况、或在钢坯截面中心部残存缺陷这样的情况下，作为最终成品或面向其它制造生产线的原材料而不适合。这是因为，由于残存缺陷，成为通过进一步加工导致瑕疵的原因、或在后续的轧制中可能发生以其为起点的破裂等。因此，在由板坯等钢坯制造成品时，作为通过轧制来消除原材料截面中央的缺陷的方法，已知有进行强轧制的手法(非专利文献2)。这在制造钢板时，例如在需要轧制30mm时，相比将其设为1mm/道次而分3次进行轧制，I次轧制30mm可得到内在品质优良的成品。
[0005]此外，专利文献I中记载有，作为防止连续铸造坯段铸片的轧制裂纹(特别是侧面的轧制裂纹)的轧制方法，在从连续铸造坯段铸片通过直送轧制来制造钢条时，使用圆截面的连续制造坯段铸片，在粗轧制成形道次的第I道次使用孔型辊，在第2道次之后的粗轧制中使用平辊。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利第3649054号公报
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1:日本塑性加工学会志、Vol.24-273(1983.10) p.1070-1077
[0011]非专利文献2:铁和钢’ 81 — S339
【发明内容】
[0012]发明所要解决的课题
[0013]但是，在原材料为圆截面，进而成品也为圆截面这样的情况下，可一句话表现强轧制的技术的应用未必是容易的。这是因为，使作为原材料的钢坯或铸片的横截面面积减少至最终成品的横截面面积为止的面积减少率(简称为减面率；=I 一成品截面面积/原材料截面面积)，即轧制率是确定的，而且在制造形状时，将必要的孔型、轧制率限定在某程度。或者还有增大原材料截面面积的方法，但相应地，变更孔型或使轧制率最适化会耗费大量时间和劳力，工业性困难。此外，在由铸模制造原材料的情况下，该制约也较大，事实上困难。如上述，通常，在轧制圆截面的情况下使用大致椭圆的孔型，但如果由这样的孔型进行强轧制，则从孔型产生飞边，其可能在成品的外表面残留瑕疵。另外，如果轧制不足，则即使没有飞边，在最终成品的外表面仍残留未能充满孔型的部分等基于强轧制的方法的应用困难，因此，往往不能充分满足内在品质和形状，这一点成为课题。
[0014]用于解决课题的技术方案
[0015]为了解决所述课题，
【发明者】对如下方法进行了探讨，即使在通常为了得到所希望的成品形状而应用孔型轧制的3道次以上的热轧中轧制率未必高的情况下也有效闭塞存在于原材料的圆截面中心的缺陷的方法，其结果得到如下见解，通过仅将所述热轧的第I道次设为上下平辊轧制，将第2道次之后设为孔型轧制，可以容易地应用基于强轧制的方法，得到内在品质和形状均充分的成品，完成了成为以下内容结构的本发明。
[0016]S卩，本发明提供一种内在品质优良的钢材的制造方法，其特征在于，在对钢制的圆截面原材料实施3道次以上的热轧而制成圆截面钢材成品时，第I道次使用上下一对平辊，第2道次之后直至最终道次紧前为止使用一对上下同种或一对上下不同种孔型辊，最终道次使用上下一对圆孔型辊，将第I道次的减面率设定在小于从原材料到成品的总减面率的范围内而进行轧制。本发明中，优选的是，所述第I道次的减面率为第2道次之后的总减面率的50%以上。
[0017]发明效果
[0018]根据本发明，能够充分闭塞在由第I道次的上下平辊进行的强轧制中存在于圆截面中心的缺陷，且基于所述强轧制的扁平化了的截面通过第2道次之后的较轻轧制的孔型轧制而能够充分圆化，因此，能够得到形状不恶化且具备充分的内在品质的圆截面钢材。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是表示辊形状对I道次轧制下的缺陷闭塞率和减面率之间的相关关系的影响的例子(实验I的结果)的线图；
[0020]图2是表示辊形状对I道次轧制下的缺陷闭塞率和减面率之间的相关关系的影响的例子(实验2的结果)的线图；
[0021]图3是表示辊形状对I道次轧制下的缺陷闭塞率和减面率之间的相关关系的影响的例子(实验3的结果)的线图；
[0022]图4是表示各种孔型形状及平辊形状的概略图。
【具体实施方式】
[0023]作为探索上述课题的解决方案的线索，
【发明者】们对如下内容进行了实验调查:对设置有贯通到圆截面中心部的人工缺陷的圆截面原材料进行了I道次轧制的情况下的缺陷闭塞率(=I一轧制后缺陷截面积/原材料缺陷截面积)和减面率(=I一轧制成品截面积/原材料截面积(包含缺陷截面积))的相关关系根据所使用的辊形状而能够如何变动。在实验中，使用铅制原材料进行冷轧。这是因为，由于铅的冷变形举动接近钢的热(1000?1200°C )变形举动，另外，铅的常温变形阻力显示与钢的热变形阻力大致同等的趋势，所以可作为良好的近似采用。
[0024](实验I)
[0025]实验I中，设定外径= (p50mm、缺陷直径= (p5mm，上/下的辊形状为F/F、D/
D、0/0、B/B(参照图4)4种，辊径为原材料直径的5倍(其中，孔型辊的辊径以辊凸缘部的直径代表)，减面率在25%程度以下的范围内发生各种变动。轧制后缺陷截面面积根据轧制成品截面内的缺陷拍摄图像求出。此外，在拍摄图像中未看到缺陷的情况下，进行被拍摄截面的比色检验试验，确认到浸透液没有浸出(以下相同)。
[0026]图1表示结果。图1表示的是，无论是哪一种辊形状，缺陷闭塞率均与减面率一同增加，但该增加趋势特别是在F/F的情况下比其它情况急剧，在减面率=21%左右达到完全闭塞(缺陷闭塞率=I)，通过使用了上下平辊的强轧制，可大幅提高缺陷闭塞率。
[0027](实验2)
[0028]实验2中，除设定缺陷直径= (p2.5mm以外，为与实验I相同的规格。图2表示结果。图2表示的是，无论是哪一种辊形状，缺陷闭塞率均与减面率一同增加，但该增加趋势特别是在F/F的情况下比其它情况急剧，在减面率=21%左右达到完全闭塞(缺陷闭塞率=I)，通过使用上下平辊的强轧制，可大幅提高缺陷闭塞率。
[0029](实验3)
[0030]实验3中，除设定原材料的外径=cp30mm、缺陷直径= (p3mm以外，为与实验I相同的规格。图3表示结果。图3表示的是，无论是哪一种辊形状，缺陷闭塞率均与减面率一同增加，该增加趋势特别是在F/F的情况下比其它情况急剧，在减面率=9%左右达到完全闭塞(缺陷闭塞率=I)，通过使用上下平辊的强轧制，可大幅提高缺陷闭塞率。
[0031]接下来，对在3道次以上的轧制道次中应用F/F(上下平辊)轧制的道次进行探讨，得到如下结论。即，在F/F轧制中，为了进行强轧制而在第2道次之后进行该强轧制时，如果对道次数有限制，则从强轧制道次到最终道次为止的孔型轧制道次数减少，所以难以使最终截面圆化。如果对道次数没有限制，则通过追加孔型轧制台而有可能圆化，但台数增力口，在轧制效率方面及经济方面的不利增大。因此，F/F轧制应仅为第I道次。
[0032]F/F轧制(第I道次)的减面率必须小于从原材料到成品的规定的总减面率。在此，通常，从第m道次入侧到第η道次出侧(m < η)的总减面率(由标记Zm/n表示)根据第m道次入侧截面积Snrl和第η道次出侧截面积Sn而由式(I)定义。
[0033]Zm7n = I — Sn/Sm —!....(I)
[0034]在从原材料(第I道次入侧)到成品(最终第N道次出侧)的情况下，在式(I)中设定m = 1、η = N，成为式(2)。
[0035]Ζ1/Ν = I — SN/S0....(2)
[0036]使用第i道次的出侧截面积Sp减面率Zi( = I — SiZSiJ将式⑵变形，成为式⑶。
[0037]Z"N = l_i Π 1/；N (1-Zi)....(3)
[0038]其中，ill"N(1-Zi)= (1-Z1) (1-Z2)....(l_zN)。
[0039]原材料截面积Stl和成品目标截面积Sn均为规定值，因此，从原材料到成品的总减面率Z1/N为规定值。如果Z1彡Zvn，则根据式(3)，成为I — P2^(1-Zi) =Z2/N彡0，不能进行第2道次之后的孔型轧制，无法得到目标的圆截面形状。因此，必须为Z1 < Z1/NO
[0040]另一方面，如果Z1小于Z2/N的50%，则没有成为强轧制，可能缺乏缺陷闭塞效果。如果在第I道次实施缺陷闭塞，则认为剩余的仅修整形状即充分，因此，F/F轧制(第I道次)的减面率Z1优选为剩余的孔型轧制的总减面率Z2/N的50%以上。
[0041]实施例
[0042]对供试材料进行加热，所述供试材料在钢制的圆截面原材料的截面中心作为人工缺陷穿孔了贯通孔(圆截面)而成，以各种轧制条件进行热轧，制造圆截面目标的钢材，调查得到的钢材的缺陷闭塞率及形状是否优良。表I表示所使用的原材料的尺寸(外径、缺陷直径)、钢材的目标尺寸(外径)、从第I道次入侧到最终第N道次出侧的总减面率Z1/N及轧制条件(全道次数N、使用辊形状(F/F — 0/0——^ R/R等)、第I道次的减面率Z1、第2道次之后的总减面率Z2/N)。此外，加热温度设为1100°C。平辊的辊径设为200_，孔型辊的辊径(凸缘端的辊径)设为200mm。最终道次出侧温度比加热温度低50?100°C左右。
[0043]得到的钢材的缺陷闭塞率以与上述实验相同的要领进行调查。就形状是否优良而言，测定圆周方向的最小径/最大径之比作为圆度指标，如果该圆度指标为0.975以上则判定为良好(〇)，除此之外的情况判定为不良(X)。表I表示该结果。
[0044]根据表1，在本发明例(仅第I道次为F/F、且Z1 < Z1/N =中，缺陷完全闭塞，形状也良好。
[0045][表 I]
[0046]
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【权利要求】
1.一种内在品质优良的钢材的制造方法，其特征在于， 在对钢制的圆截面原材料实施3道次以上的热轧而制成圆截面钢材成品时，第I道次使用上下一对平辊，第2道次之后直至最终道次紧前为止使用一对上下同种或一对上下不同种的孔型辊，最终道次使用上下一对圆孔型辊，将第I道次的减面率设定在小于从原材料到成品的总减面率的范围内而进行轧制。
2.根据权利要求1所述的内在品质优良的钢材的制造方法，其特征在于， 所述第I道次的减面率为第2道次之后的总减面率的50%以上。
【文档编号】B21B27/02GK104136140SQ201380011180
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月15日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】胜村龙郎, 井口贵朗, 驹城伦哉, 原浩司 申请人:杰富意钢铁株式会社