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技術 表面性状が優れた極低炭素鋼板およびその製造方法

出願人 住友金属工業株式会社
発明者 武藤章史
出願日 2001年9月26日 (20年0ヶ月経過) 出願番号 2001-294045
公開日 2003年4月9日 (18年6ヶ月経過) 公開番号 2003-105490
状態 拒絶査定
技術分野 連続鋳造
主要キーワード 目視チェック 発生指数 吐出流速 欠陥指数 不均一凝固 吐出角度 上昇流速 オッシレーションマーク
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この項目の情報は公開日時点(2003年4月9日)のものです。
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図面 (4)

課題

低炭素鋼連続鋳造時に発生する、Al2O3 性欠陥ピンホール欠陥さらにはパウダー性欠陥等の鋳片欠陥を解消する。

解決手段

C:0.01%以下、Mn:0.45%以下、Si:0.1 %以下、P:0.105 %以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.08%以下、N:0.003 %以下、Ti:0.003 %以上0.06%以下、Nb:0.003 %以上0.05%以下、B:0.0001%以上0.005 %以下を含有し、かつ、下記(1) 式を満足する組成を有する溶鋼を、下記(2) 式を満足する条件で連続鋳造して、製造する。ただし、(1) 式においてf(X)=1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Tiであり、(2) 式において△T= (タンディッシュ内溶鋼温度液相線温度) である。

f(X)<16 ・・・・・(1)

Vc<2.4 −0.02△T ・・・・・(2)

概要

背景

脱ガス技術の進歩によって、鋼中のC含有量を30ppm 以下にまで低減した極低炭素鋼が、比較的安価かつ大量に製造されるようになってきた。しかし、この極低炭素鋼は、溶鋼中のC濃度が低いため、極低炭素鋼以外の他の鋼種に比較して溶鋼中のO濃度が高くなる。このため、溶鋼の脱酸時に発生する介在物が多いこと、および脱酸をAlで行うために発生する介在物が高融点のAl2O3 となり、連続鋳造時に浸漬ノズル詰まり易いことという問題があった。そこで、極低炭素鋼を連続鋳造する際には、浸漬ノズルの内壁面への介在物の付着によるノズル詰まりを防止するため、浸漬ノズル内へのアルゴンガスの吹き込みを行っていた。

このため、極低炭素鋼には、Al2O3 性欠陥やアルゴンガスに起因したピンホール欠陥、さらには鋳型内でのアルゴンガスが浮上する際に発生するモールドパウダーの巻き込み性欠陥(以下、「パウダー性欠陥」という)等が発生し易く、要求される表面品質の程度が高い冷延鋼板では、圧延後に線状のスリバー疵が発生してしまい、大きな問題となる。

従来より、極低炭素鋼のピンホール欠陥を防止するために、浸漬ノズルの吐出角度を適宜制御して鋳型内での溶鋼の上昇流速を適正化する方法や、溶鋼上に添加するモールドパウダーとして発熱性パウダーを使用してメニスカスへ熱を供給し、気泡捕捉の原因となるメニスカスの凝固シェル倒れ込みを低減する方法、さらには浸漬ノズルの吐出角度、鋳造速度の制御あるいは鋳型内の溶鋼への磁場の印加等によって溶鋼の吐出流速を適正化して溶鋼中での気泡の浮上を促進させる方法等が知られている。

また、特開平7−246448号公報あるいは特開平9−103847号公報には、鋳型内で溶鋼の緩冷却を行うことによって、極低炭素鋼の不均一凝固を低減する方法が開示されている。

さらに、特開平2−30711 号公報には、Al2O3 の生成抑制を目的として取鍋に出鋼した後、取鍋内スラグ上に脱酸剤投入し、T.Fe 濃度を5%以下(本明細書においては特にことわりがない限り「%」は「質量%」を意味するものとする)とし、引き続き真空脱ガス処理装置により槽内に酸素を吹かしながら脱炭処理を行って、C含有量を0.006 %以下に抑制する方法が開示されている。

概要

極低炭素鋼の連続鋳造時に発生する、Al2O3 性欠陥やピンホール欠陥さらにはパウダー性欠陥等の鋳片欠陥を解消する。

C:0.01%以下、Mn:0.45%以下、Si:0.1 %以下、P:0.105 %以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.08%以下、N:0.003 %以下、Ti:0.003 %以上0.06%以下、Nb:0.003 %以上0.05%以下、B:0.0001%以上0.005 %以下を含有し、かつ、下記(1) 式を満足する組成を有する溶鋼を、下記(2) 式を満足する条件で連続鋳造して、製造する。ただし、(1) 式においてf(X)=1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Tiであり、(2) 式において△T= (タンディッシュ内溶鋼温度液相線温度) である。

f(X)<16 ・・・・・(1)

Vc<2.4 −0.02△T ・・・・・(2)

目的

本発明の目的は、極低炭素鋼の連続鋳造時に発生する、Al2O3 性欠陥やピンホール欠陥さらにはパウダー性欠陥等の鋳片欠陥を解消することができ、これにより、特に冷延鋼板に発生するスリバー疵が解消された表面性状が優れた極低炭素鋼板とその製造方法とを提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

質量%で、C:0.01%以下、Mn:0.45%以下、Si:0.1 %以下、P:0.105 %以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.08%以下、N:0.003 %以下、Ti:0.003 %以上0.06%以下、Nb:0.003 %以上0.05%以下、B:0.0001%以上0.005 %以下を含有し、かつ、下記(1) 式を満足することを特徴とする極低炭素鋼板。f(X)<16 ・・・・・(1)ここで、f(X)=1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Ti

請求項2

質量%で、C:0.01%以下、Mn:0.45%以下、Si:0.1 %以下、P:0.105 %以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.08%以下、N:0.003 %以下、Ti:0.003 %以上0.06%以下、Nb:0.003 %以上0.05%以下、B:0.0001%以上0.005 %以下を含有し、かつ、下記(1) 式を満足する組成を有する溶鋼を、下記(2) 式を満足する条件で連続鋳造して、製造することを特徴とする極低炭素鋼板の製造方法。f(X)<16 ・・・・・(1)Vc<2.4 −0.02△T ・・・・・(2)ただし、(1) 式においてf(X)=1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Tiであり、(2) 式において△T= (タンディッシュ内溶鋼温度液相線温度)(℃) およびVcは鋳造速度(m/min) である。

技術分野

0001

本発明は、表面欠陥が存在しないために、例えば自動車用鋼板等に好適に用いることができる、表面性状が優れた極低炭素鋼板およびその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

脱ガス技術の進歩によって、鋼中のC含有量を30ppm 以下にまで低減した極低炭素鋼が、比較的安価かつ大量に製造されるようになってきた。しかし、この極低炭素鋼は、溶鋼中のC濃度が低いため、極低炭素鋼以外の他の鋼種に比較して溶鋼中のO濃度が高くなる。このため、溶鋼の脱酸時に発生する介在物が多いこと、および脱酸をAlで行うために発生する介在物が高融点のAl2O3 となり、連続鋳造時に浸漬ノズル詰まり易いことという問題があった。そこで、極低炭素鋼を連続鋳造する際には、浸漬ノズルの内壁面への介在物の付着によるノズル詰まりを防止するため、浸漬ノズル内へのアルゴンガスの吹き込みを行っていた。

0003

このため、極低炭素鋼には、Al2O3 性欠陥やアルゴンガスに起因したピンホール欠陥、さらには鋳型内でのアルゴンガスが浮上する際に発生するモールドパウダーの巻き込み性欠陥(以下、「パウダー性欠陥」という)等が発生し易く、要求される表面品質の程度が高い冷延鋼板では、圧延後に線状のスリバー疵が発生してしまい、大きな問題となる。

0004

従来より、極低炭素鋼のピンホール欠陥を防止するために、浸漬ノズルの吐出角度を適宜制御して鋳型内での溶鋼の上昇流速を適正化する方法や、溶鋼上に添加するモールドパウダーとして発熱性パウダーを使用してメニスカスへ熱を供給し、気泡捕捉の原因となるメニスカスの凝固シェル倒れ込みを低減する方法、さらには浸漬ノズルの吐出角度、鋳造速度の制御あるいは鋳型内の溶鋼への磁場の印加等によって溶鋼の吐出流速を適正化して溶鋼中での気泡の浮上を促進させる方法等が知られている。

0005

また、特開平7−246448号公報あるいは特開平9−103847号公報には、鋳型内で溶鋼の緩冷却を行うことによって、極低炭素鋼の不均一凝固を低減する方法が開示されている。

0006

さらに、特開平2−30711 号公報には、Al2O3 の生成抑制を目的として取鍋に出鋼した後、取鍋内スラグ上に脱酸剤投入し、T.Fe 濃度を5%以下(本明細書においては特にことわりがない限り「%」は「質量%」を意味するものとする)とし、引き続き真空脱ガス処理装置により槽内に酸素を吹かしながら脱炭処理を行って、C含有量を0.006 %以下に抑制する方法が開示されている。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、これら従来のいずれの方法によっても、極低炭素鋼におけるAl2O3 性欠陥やピンホール欠陥さらにはパウダー性欠陥等を解消することは難しかった。このため、特に、冷延鋼板に発生するスリバー疵を解消することはできず、外観品質重視される冷延鋼板の製造上の大きな問題であった。

0008

本発明の目的は、極低炭素鋼の連続鋳造時に発生する、Al2O3 性欠陥やピンホール欠陥さらにはパウダー性欠陥等の鋳片欠陥を解消することができ、これにより、特に冷延鋼板に発生するスリバー疵が解消された表面性状が優れた極低炭素鋼板とその製造方法とを提供することである。

課題を解決するための手段

0009

本発明者は、ピンホール欠陥、Al2O3 性欠陥およびパウダー性欠陥の発生メカニズムを詳細に検討した結果、連続鋳造時の鋳型と凝固シェルとの間に発生するギャップ(主としてオッシレーションマーク)に起因して、凝固シェルの溶鋼側表面の凝固遅れが発生し、これにより、凝固シェルの溶鋼側表面の凹凸部にアルゴンガス、Al2O3 さらにはモールドパウダーが捕捉されるために、鋳片欠陥が発生することを、新規に知見した。

0010

そこで、本発明者はさらに検討を重ねた結果、溶鋼の組成さらには連続鋳造時の条件を特定して極低炭素鋼の連続鋳造時における不均一凝固の発生を緩和することにより、溶鋼表面側の凹凸を小さくすることができ、これにより、極低炭素鋼の連続鋳造時に発生する鋳片欠陥を確実に防止できることを知見して、本発明を完成した。

0011

本発明は、C:0.01%以下、Mn:0.45%以下、Si:0.1 %以下、P:0.105 %以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.08%以下、N:0.003 %以下、Ti:0.003 %以上0.06%以下、Nb:0.003 %以上0.05%以下、B:0.0001%以上0.005 %以下を含有し、かつ、下記(1) 式を満足することを特徴とする極低炭素鋼板である。

0012

f(X)<16 ・・・・・(1)
ここで、f(X)=1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Tiである。別の観点からは、本発明は、C:0.01%以下、Mn:0.45%以下、Si:0.1 %以下、P:0.105 %以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.08%以下、N:0.003 %以下、Ti:0.003 %以上0.06%以下、Nb:0.003 %以上0.05%以下、B:0.0001%以上0.005 %以下を含有し、かつ、下記(1) 式を満足する組成を有する溶鋼を、下記(2) 式を満足する条件で連続鋳造して、製造することを特徴とする極低炭素鋼板の製造方法である。

0013

f(X)<16 ・・・・・(1)
Vc<2.4 −0.02△T ・・・・・(2)
ただし、(1) 式においてf(X)=1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Tiであり、(2) 式において△T= (タンディッシュ内溶鋼温度液相線温度)(℃) およびVcは鋳造速度(m/min) である。

発明を実施するための最良の形態

0014

以下、本発明にかかる極低炭素鋼板およびその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。

0015

まず、 本発明にかかる極低炭素鋼板の実施の形態の組成を限定する理由を説明する。
C:0.01%以下
Cは、耐食性および成形性に影響を与える元素である。しかし、C含有量が0.01%を超えると、腐食の起点となるセメンタイトが生成することがあり、また成形性も劣化する。そこで、本発明では、C含有量は0.01%以下と限定する。好ましくは0.021 %以下であり、さらには0.020 %以下である。

0016

Mn:0.45%以下
Mnは、強度に寄与する元素であるが、Mn含有量が0.45%を超えると冷延鋼板として要求される成形性を確保することができなくなる。そこで、本発明では、Mn含有量は0.45%以下と限定する。好ましくは0.015 %以下である。

0017

Si:0.1 %以下
Siは、鋼を強化する作用があるが、Si含有量が0.1 %を超えると耐食性が劣化する。そこで、本発明では、Si含有量は0.1 %以下と限定する。好ましくは0.015 %以下である。

0018

P:0.105 %以下
Pは、鋼を強化するとともに耐食性を向上させる作用を有するため、含有される。しかし、P含有量が0.105 %を超えると、成形性が悪化する。そこで、本発明では、P含有量は0.105 %以下と限定する。好ましくは0.017 %以下である。

0019

S:0.01%以下
Sは、含有量が少ないほど成形性を向上させ、特にS含有量が0.01%を超えると延性を劣化させる。そこで、本発明では、S含有量は0.01%以下と限定する。好ましくは0.006 %以下である。

0020

sol.Al:0.08%以下
Alは、鋼中酸素の脱酸のために添加されることにより鋼中にsol.Alとして存在するが、sol.Al含有量が0.08%を超えてもさらなる脱酸効果は期待できず、コストが嵩むだけとなる。そこで、本発明では、sol.Al含有量は0.08%以下と限定する。

0021

N:0.003 %以下
Nは、その含有量が少ないほど成形性が向上するが、0.003 %以下であれば成形性は殆ど影響なく、過度の低減には相応のコストが嵩むことになる。そこで、本発明では、N含有量は0.003 %以下と限定する。

0022

Ti:0.003 %以上0.06%以下
Tiは、炭窒化物形成元素であり、鋼中の固溶CやNをTiCまたはTiNとして固定して成形性を向上させるために、0.003 %以上含有される。しかし、Ti含有量が0.06%を超えると製品の表面性状を劣化させることがある。そこで、本発明では、Ti含有量は0.003 %以上0.06%以下と限定する。好ましくは0.033 %以下である。

0023

Nb:0.003 %以上0.05%以下
Nbは、炭化物形成元素であり、鋼中の固溶CをNbCとして固定して成形性を向上させるために、0.003 %以上含有される。しかし、Nb含有量が0.05%を超えると延性を劣化させることがある。そこで、本発明では、Nb含有量は0.003 %以上0.05%以下と限定する。好ましくは0.013 %以下である。

0024

B:0.0001%以上0.005 %以下
Bは、鋼の耐二次加工脆性の改善のために0.0001%以上含有される。しかし、B含有量が0.005 %を超えると製品の表面性状を劣化させる場合がある。そこで、本発明では、B含有量は0.0001%以上0.005 %以下と限定する。

0025

f(X)<16
前述したように、極低炭素鋼の連続鋳造時におけるAl2O3 性欠陥抑制のためには、この不均一凝固を抑制することが必要となる。また、Tiを含有する極低炭素鋼においてはAlで鋼を脱酸することによって、Tiの酸化を抑制し、表面欠陥の発生を減ずることも必要であるため、sol.Al含有量およびTi含有量を適正化する必要もある。このため、この不均一凝固の緩和を図りながらTiの酸化を抑制して表面欠陥を抑制して安定した鋳片品質を確保するためには、後述するように連続鋳造時の溶鋼過熱度および鋳込速度の間の関係を適正に保つこととともに、連続鋳造時の溶鋼の組成(S含有量、Al含有量およびTi含有量) 、すなわち製造される極低炭素鋼板の組成 (S含有量、Al含有量およびTi含有量) を限定することが有効である。

0026

前述したように、連続鋳造時の鋳片の凝固進行過程において発生する不均一凝固の程度が高まると、鋳片にAl2O3 性欠陥、ピンホール欠陥さらにはパウダー性欠陥等が生じ易くなり、圧延後のコイルの表面にヘゲ疵を生じてしまい問題となる。

0027

図1は、{1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Ti}の値と、鋳片欠陥指数(表面性状指数同義) との関係を示すグラフである。なお、鋳片欠陥指数とは、鋳片表面チェック(火花判定+目視チェック) により規定される特性値であって、その値が小さいほど、表面性状が良好であることを示している。図2は、この鋳片欠陥指数と材料疵発生指数(冷延鋼板におけるスリバー疵の発生程度を示す指数であって、値が大きいほど発生程度が著しいことを示す) との関係を示すグラフである。

0028

図1および図2にグラフで示すように、値{1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Ti}が16以下であれば、表面性状指数は1または0となるとともに材料疵発生指数は0となり、表面性状が良好な冷延鋼板が得られることがわかる。そこで、本実施の形態では、値{1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Ti}は16以下と限定する。同様の観点から、値{1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Ti}は12以下であることが望ましく、10以下であることがさらに望ましい。

0029

本実施の形態の極低炭素鋼板は、以上の組成を有する。次に、本実施の形態による極低炭素鋼板の製造法の実施の形態について説明する。
製造法
かかる組成を有する極低炭素鋼は、例えば転炉等により溶製された後、連続鋳造法によりスラブとされる。

0030

この連続鋳造は溶融した鋼を鋳片へ凝固させる工程であるが、前述したように、極低炭素鋼の場合には、凝固の進行過程において発生する不均一凝固を抑制することが必要となる。また、Tiを含有する極低炭素鋼においてはAlで鋼を脱酸することによって、Tiの酸化を抑制し、表面欠陥の発生を減ずることが必要であるためAlの適正化が必要となる。さらに、この不均一凝固を緩和し、Tiの酸化を抑制し表面欠陥を抑制するために、鋼中のS含有量、Al含有量およびTi含有量とともに、連続鋳造時の溶鋼過熱度および鋳込速度の関係を適正に保つことにより、安定した鋳片品質を確保することができる。

0031

図3は、鋳造速度Vc(m/min) と溶鋼過熱度ΔT(℃) と表面欠陥指数(表面性状) との関係を調査した結果を示すグラフである。図3にグラフで示すように、鋳造速度Vcと、溶鋼過熱度ΔT 、すなわち (タンディッシュ内溶鋼温度−液相線温度) の値との関係が、Vc<2.4 −0.02△Tを満たすことによって、鋳片欠陥は安定して減少し、略解消されることがわかる。そこで、本実施の形態では、(2) 式を満足する条件で連続鋳造することと限定する。

0032

本実施の形態では、このような条件の連続鋳造により鋳込まれた鋳片を用いて、その後に慣用の工程により、冷延鋼板を製造する。このようにして製造された冷延鋼板には、スリバー疵は発生しておらず、例えば自動車用鋼板等の、外観品質が重視される冷延鋼板に好適である。

0033

さらに、本発明を実施例を参照しながら、より具体的に説明する。表1に示す組成を有する溶鋼を、同じく表1に示す鋳造速度Vcおよび溶鋼過熱度ΔT の条件で連続鋳造を行って鋳片とし、得られた鋳片について鋳片欠陥指数を求めた。結果を表1にまとめて示す。

0034

0035

表1に示すように、本発明で規定する範囲を満足することにより、得られる鋳片の鋳片欠陥指数を1または0にすることが可能である。

発明の効果

0036

以上詳細に説明したように、本発明により、連続鋳造における極低炭素鋼に発生する鋳片欠陥を抑制することができるため、この鋳片から得られる鋼板の表面品質を改善することができ、特に冷延鋼板のスリバー疵防止に優れた効果を発揮する。

0037

かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。

図面の簡単な説明

0038

図1{1000・S+1 /(10 ・Al)+50・Ti}の値と、鋳片欠陥指数との関係を示すグラフである。
図2鋳片欠陥指数と材料疵発生指数との関係を示すグラフである。
図3鋳造速度Vcと溶鋼過熱度ΔT と表面欠陥指数(表面性状) との関係を調査した結果を示すグラフである。

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