JP2004169107A - 低炭素鋼鋳片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミナ介在物を生成させることがないように、Ｔｉを主とした脱酸を行うことにより、確実に表面疵とノズル閉塞を防止できる薄鋼板用の低炭素鋼鋳片を溶製する方法を提示すること。
【解決手段】炭素含有率を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＴｉを２分割以上して添加し、その後少なくともＬａ、Ｃｅを添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法である。最初のＴｉ添加後に溶存酸素量が０．００１質量％から０．０１質量％になるように制御することが望ましい。また、最初のＴｉを添加した後、次のＴｉを添加するまでに、３０秒以上の介在物浮上時間を確保することが好ましい。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工性、成形性に優れた低炭素薄鋼板の溶製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉や真空処理容器で精錬された溶鋼中には、多量の溶存酸素が含まれており、この過剰酸素は酸素との親和力が強い強脱酸元素であるＡｌにより脱酸されるのが一般的である。しかし、Ａｌは脱酸によりアルミナ系介在物を生成し、これが凝集・合体して粗大なアルミナクラスターとなる。このアルミナクラスターは鋼板製造時に表面疵発生の原因となり、薄鋼板の品質を大きく劣化させる。また、溶鋼中のアルミナ系介在物は、タンディッシュノズル等の連続鋳造用ノズルに付着し易く、ノズルが閉塞した場合には、円滑な鋳造作業を困難にする。特に、炭素濃度が低く、精錬後の溶存酸素濃度が高い薄鋼板用素材である低炭素溶鋼では、アルミナクラスターの量が非常に多く、表面疵やノズル閉塞が極めて発生し易く、アルミナ系介在物の低減対策は大きな課題となっている。
【０００３】
これに対して、従来は特許文献１の介在物吸着用フラックスを溶鋼表面に添加してアルミナ系介在物を除去する方法、或いは特許文献２の注入流を利用してＣａＯフラックスを溶鋼中に添加し、これによりアルミナ系介在物を吸着除去する方法が提案、実施されてきた。一方、アルミナ系介在物を除去するのではなく、生成させない方法として、特許文献３にあるように溶鋼をＭｇで脱酸し、Ａｌでは殆ど脱酸しない薄鋼板用溶鋼の溶製方法も開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１０４２１９号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１４９０５７号公報
【特許文献３】
特開平５−３０２１１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアルミナ系介在物を除去する方法では、低炭素溶鋼中に多量に生成したアルミナ系介在物を表面疵やノズル閉塞が発生しない程度まで低減することは非常に難しい。また、アルミナ系介在物を全く生成しないＭｇ脱酸では、Ｍｇの蒸気圧が高く、溶鋼への歩留まりが非常に低いため、低炭素鋼のように溶存酸素濃度が高い溶鋼をＭｇだけで脱酸するには多量のＭｇを必要とし、製造コストを考えると実用的なプロセスとは言えない。
これらの問題を鑑み、本発明はアルミナ系介在物を生成させることがないように、Ｔｉを主とした脱酸を行うことにより、確実に表面疵とノズル閉塞を防止できる薄鋼板用低炭素鋼鋳片の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）溶鋼中の炭素含有率を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＴｉを２回以上添加し、その後少なくともＬａ、Ｃｅを添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
（２）真空脱ガス処理により溶鋼中の炭素含有率を０．０１質量％以下まで脱炭した後、２回以上の添加により予め設定された総Ｔｉ添加量を投入し、その後少なくともＬａ、Ｃｅを添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
（３）１回目のＴｉ添加後の溶鋼中の溶存酸素量を０．００１質量％以上０．０１質量％以下にすることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の低炭素鋼鋳片の製造方法。
（４）１回目のＴｉを添加した後、２回目のＴｉを添加するまでに、３０秒以上の介在物浮上時間を確保することを特徴とする前記（１）〜（３）いずれかに記載の低炭素鋼鋳片の製造方法。
（５）１回目のＴｉ添加前にＡｌを添加して予備脱酸処理を行うことを特徴とする前記（１）〜（４）いずれかに記載の低炭素鋼鋳片の製造方法。
（６）１回目のＴｉ添加前にＡｌを添加して３分以上攪拌して予備脱酸処理を行うことを特徴とする前記（１）〜（４）いずれかに記載の低炭素鋼鋳片の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明の溶製法では、転炉や電気炉等の製鋼炉で精錬し、或いはその後に真空脱ガス処理して炭素含有率を０．０１質量％以下に脱炭した溶鋼に、Ｔｉを２回以上添加し脱酸を行い、さらにその溶鋼中に少なくともＬａ、Ｃｅを添加する。
この溶製法の基本思想は、１回目のＴｉ添加により介在物を低融点化し浮上分離を促進することにより溶鋼の清浄性を高め、その上で２回目以降のＴｉ添加と、その後に少なくともＬａ、Ｃｅを添加することにより残りの介在物を微細に分散させ、無害化することにある。以下に詳細に説明する。
【０００８】
まず、本発明が対象とする脱炭溶鋼の炭素含有率は０．０１質量％以下とする。その理由として、自動車用外板向けの加工が厳しい極低炭素鋼板等では、加工性を付与するためにＣをできるだけ低くする必要があるためである。そこで、Ｃ濃度は０．０１質量％以下、好ましくは０．００５質量％以下にするのが良い。また、真空脱ガス装置を用いて脱炭しても良い。
【０００９】
次に、Ｔｉを２回以上添加することであるが、溶鋼中の溶存酸素濃度が高い状態で添加された１回目のＴｉは、急激に溶鋼中の溶存酸素と反応しチタニアとなるが、Ｔｉ添加後も溶存酸素を過飽和に残存させているため、チタニアがさらに溶鋼と反応し、最終的に酸化鉄・チタニア系の複合介在物となる。この介在物は溶鋼中で液相であり、凝集・合体で粗大化することにより殆ど浮上分離されるため、溶鋼中の溶存酸素の低下と共に、介在物濃度も大きく低下する。１回目のＴｉ添加は脱酸が主な目的であるが、上述したように比較的凝集・合体し易い低融点の介在物に組成制御し、浮上分離により介在物量をできるだけ低減させる役割も有している。このため、溶鋼中の溶存酸素をできるだけ低減し、且つ溶鋼中の介在物を浮上分離し易い酸化鉄・チタニア系の複合介在物に制御することが重要であり、この様なことを考慮して、１回目のＴｉ添加量を実験等により適宜設定すれば良い。
【００１０】
２回目以降に添加されたＴｉは、一部残った溶存酸素と反応してチタニア系介在物を生成するが、この介在物は酸化鉄・チタニア系の液相介在物とは異なり固相であり、且つ溶鋼との濡れ性がアルミナ系介在物に比べて良好であるため、比較的凝集・合体し難く、アルミナ系介在物に比べて微細である。２回目以降に添加するＴｉの添加回数は、必要に応じて複数回添加しても良い。この様にして得られた、チタニア系介在物でも一部凝集・合体が起こるため、チタニアクラスターを形成する。このため、最終Ｔｉ添加終了後に少なくともＬａ、Ｃｅを添加し、このチタニア系介在物を還元することにより、さらに微細なチタニア−セリュウムオキサイド系、チタニア−ランタンオキサイド系、或いはチタニア−ランタンオキサイド−セリュウムオキサイド系の複合介在物に改質する。その結果、アルミナ系介在物を生成することなく、溶鋼中の介在物を低減した上で、さらに介在物を微細化できるため、確実に表面疵とノズル閉塞を防止できる薄鋼板用素材の低炭素溶鋼を製造することができる。ここで、少なくともＬａ、Ｃｅを添加するというのは、Ｌａ、Ｃｅのいずれか一方または双方を添加するという意味である。
【００１１】
添加するＴｉはスポンジ状Ｔｉのように高純度Ｔｉに限られたものではなく、Ｆｅ−Ｔｉのような合金として添加しても上記効果は損なわれない。
また、少なくともＬａ、Ｃｅの添加量は、２回目以降に添加したＴｉと溶存酸素が反応して生成した少量のチタニア系介在物を還元するに必要な量以上であって、且つＬａ、Ｃｅが耐火物やモールドパウダーと反応して溶鋼を汚染させない量以下とすることが好ましい。すなわち、溶鋼中のＬａとＣｅの合計濃度で０．０００１〜０．０１質量％が適正範囲である。Ｌａ、Ｃｅの添加は、Ｔｉ添加後に実施すれば良く、インジェクション法、ワイヤー添加法等により、取鍋、タンディッシュ、連続鋳造鋳型等の何れかで添加すれば良い。さらに、Ｌａ、Ｃｅの添加は純Ｌａ、純Ｃｅで行うことも可能であるが、Ｌａ−Ｃｅ等の合金として添加しても良い。
【００１２】
次に、Ｔｉの総添加量は溶鋼中の溶存酸素を脱酸し、さらに材質を確保する上で溶鋼中の炭素と窒素を固定するに必要な量であることが好ましい。従って、この様なことを考慮して、予めＴｉの総添加量を設定することができる。脱ガス処理後の溶鋼中の溶存酸素量と炭素、窒素濃度にもよるが、溶鋼中の最終Ｔｉ濃度で０．００５質量％以上、好ましくは０．０１質量％以上になるように歩留まりを考慮して添加するのが良い。
この様に、２回以上のＴｉ添加量の合計が、予め設定された総Ｔｉ添加量の投入になる様に、Ｔｉを添加するものである。ここで、各添加ごとのＴｉ添加量は、上記に記載の通りである。
【００１３】
また、１回目のＴｉ添加量については、比較的凝集・合体し易い低融点の介在物に組成制御し、浮上分離により介在物量をできるだけ低減させるための、１回目のＴｉ添加後の好ましい溶存酸素量は、実験的検討から溶鋼中に０．００１質量％から０．０１質量％程度残すようにすることが効果的であることが判明した。ここで、溶存酸素量の測定方法としては、固体電解質を利用した酸素センサー等を活用すれば容易に測定できる。
さらに、１回目のＴｉを添加した後、２回目のＴｉ添加までに介在物の浮上分離時間を設けることが好ましく、この酸化鉄・チタニア系の介在物組成であれば３０秒以上確保すれば十分である。
【００１４】
溶鋼中にアルミナ系介在物を残さないためには、溶鋼中にＡｌを添加しないことが好ましいが、脱炭後の溶存酸素が高くなり過ぎると、この溶存酸素をＴｉだけで脱酸するのはコスト的に不利である。その場合、過剰な溶存酸素を一部Ａｌで予備脱酸し、Ｔｉ添加量を減少させることができる。
さらに、Ａｌ添加後の攪拌時間を３分以上確保することが、殆どのアルミナ系介在物を残留させないため好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明について説明する。
・実施例：転炉で精錬した２００ｔの溶鋼を、環流式真空脱ガス装置で炭素濃度０．００３質量％まで脱炭した。その時、取鍋内溶鋼の溶存酸素濃度は０．０５質量％であった。取鍋内の溶鋼に表１に示すＴｉ量を添加して脱酸した。一部、Ｔｉ添加前にＡｌによる予備脱酸も実施した。ここで、Ａｌとして金属Ａｌを、またＴｉとしてスポンジ状Ｔｉをそれぞれ用いた。
【００１６】
最初のＴｉ添加と２回目Ｔｉ添加との間隔は、１分間であった。２回目のＴｉ添加後に、取鍋内溶鋼中にＬａ、Ｃｅの混合物（質量比で６：４）を添加し、最終組成の溶鋼を溶製した。この溶鋼を連続鋳造法で鋳造し、厚み２５０ｍｍ、幅１８００ｍｍのスラブを鋳造した。連続鋳造時におけるノズル開度は一定であり、ノズル閉塞は生じなかった。鋳造した鋳片は８５００ｍｍ長さに切断し、１コイル単位とした。このようにして得られたスラブは、常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的には０．７ｍｍ厚みで幅１８００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。鋳片品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い、１コイル当たりに発生する表面欠陥の発生個数を評価した。その結果、表面欠陥は発生しなかった。
【００１７】
【表１】

【００１８】
・比較例：転炉で精錬した２００ｔの溶鋼を、環流式真空脱ガス装置で炭素濃度３０ｐｐｍまで脱炭した後、取鍋内の溶鋼にＡｌを２００ｋｇ添加して脱酸し、その後直ちに４５ｋｇのＴｉを加えて、Ａｌ濃度０．０４質量％、Ｔｉ濃度０．０２質量％の溶鋼に成分調整した。この溶鋼を連続鋳造法で鋳造し、厚み２５０ｍｍ、幅１８００ｍｍのスラブを鋳造した。連続鋳造時におけるノズル開度は鋳造開始から徐々に開き、鋳造終了時には全開状態となり、ノズル閉塞が生じた。鋳造した鋳片は８５００ｍｍ長さに切断し、１コイル単位とした。このようにして得られたスラブは、常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的には０．７ｍｍ厚みで幅１８００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。鋳片品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い、１コイル当たりに発生する表面欠陥の発生個数を評価した。その結果、表面欠陥は１コイル当たり２０個も発生した。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によると、アルミナ系介在物を生成することなく、溶鋼中の介在物を低減した上で、さらに介在物を微細化することができるため、確実に表面疵とノズル閉塞を防止できる加工性、成形性に優れた薄鋼板用の低炭素鋼鋳片を製造することが可能となる。

Claims (6)

1. 溶鋼中の炭素含有率を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＴｉを２回以上添加し、その後少なくともＬａ、Ｃｅを添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
2. 真空脱ガス処理により溶鋼中の炭素含有率を０．０１質量％以下まで脱炭した後、２回以上の添加により予め設定された総Ｔｉ添加量を投入し、その後少なくともＬａ、Ｃｅを添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
3. １回目のＴｉ添加後の溶鋼中の溶存酸素量を０．００１質量％以上から０．０１質量％以下にすることを特徴とする請求項１または２に記載の低炭素鋼鋳片の製造方法。
4. １回目のＴｉを添加した後、２回目のＴｉを添加するまでに、３０秒以上の介在物浮上時間を確保することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の低炭素鋼鋳片の製造方法。
5. １回目のＴｉ添加前にＡｌを添加して予備脱酸処理を行うことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の低炭素鋼鋳片の製造方法。
6. １回目のＴｉ添加前にＡｌを添加して３分以上攪拌して予備脱酸処理を行うことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の低炭素鋼鋳片の製造方法。