JP2016047944A

JP2016047944A - Ｃｕ−Ｓｎ共存鋼材およびその製造方法

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Publication number: JP2016047944A
Application number: JP2014173052A
Authority: JP
Inventors: 直嗣吉田; Naotada Yoshida
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2034-08-27
Also published as: JP6331881B2

Abstract

【課題】ＣｕおよびＳｎを含有する鋼材であって、表面に割れおよび疵がない鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０４〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．５％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｕ：０．２０〜１．２０％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、Ｓｎ：０．０６〜０.５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４％以上０．２０％未満、およびＮｄ：０．００５％以上０．１０％未満を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、ｓｏｌ．Ａｌの含有量とＮｄの含有量との和が０．０５〜０．２１％である、Ｃｕ−Ｓｎ共存鋼材。【選択図】なし

Description

本発明は、ＣｕおよびＳｎの双方を含有する低合金鋼のＣｕ−Ｓｎ共存鋼材およびその製造方法に関する。

ＣｕおよびＳｎは、いずれも、鋼の耐食性（または、耐候性）を向上させる効果を有する元素である。特に、ＣｕおよびＳｎの双方を含有する鋼材は、様々な腐食環境に対して耐食性を発揮することから、耐食性が要求される厚板、形鋼等に用いられる。

しかし、Ｃｕは、鋼の熱間加工（たとえば、熱間鍛造、または熱間圧延）時に、鋼の表面に割れ（熱間割れ）を生じさせる、いわゆる赤熱脆化の原因となる。また、Ｓｎは、鋼中にＣｕと共存すると、赤熱脆化を助長する。そのため、ＣｕおよびＳｎの双方を含有する鋼材は、熱間加工時に割れを極めて生じやすく、また、連続鋳造時には、表面疵を生じやすい。したがって、ＣｕおよびＳｎを含有する鋼材を製造する際には、表面割れ、および表面疵の発生を抑制することが最大の課題となる。

さらに、鋼中に含有するＳｎは、熱間でのγ粒界偏析を助長し、その鋼材の割れ感受性を高めるおそれがある。すなわち、Ｓｎは易偏析元素であるため、Ｓｎ自体が熱間でγ結晶粒界に偏析することに加え、Ｓｎと同様に偏析傾向の大きい軽元素Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ等とＳｎとが共存すると、これらの複数の元素が同時に粒界偏析し得る。粒界偏析による鋼の脆化は、赤熱脆化とあいまって、鋼材の割れ感受性を著しく高め、鋼材の製造工程で、表面割れ、または表面疵を発生させ、製造時の歩留り低下と、手入れコストの増加とを招く。

特許文献１には、ＣｕおよびＳｎの双方を含有し、飛来塩分量の多い環境下において耐候性を有する鋼材が開示されている。しかし、同文献では、熱間における鋳片の表面脆化、および連続鋳造時における表面疵を防止することに関しては記載がない。

特許文献２には、ＣｕおよびＳｎの双方を含有し、熱間加工時に表面疵の発生を防止することが可能な熱間圧延鋼が開示されている。同文献によれば、Ｓｎの含有量をＣｕの含有量の２倍以上とすると、表面疵の発生を防止できるが、Ｓｎの含有量がＣｕの含有量の２倍未満であるときは表面疵が発生する場合がある、とされている。

また、特許文献２には、Ｃｕを含有する鋼に対して、さらにＮｉを含有させることで、Ｃｕに起因する鋼表面の割れを防止できるが、ＣｕおよびＳｎを含有する鋼に対して、さらにＮｉを含有させても、割れ防止効果が十分に得られないことが記載されている。特許文献２では、Ｎｉは資源的に少なくＮｉを添加することはコスト高を招くので、Ｎｉを添加することなく良質な表面性状の熱間圧延鋼を提供することが目的とされている。要するに、特許文献２には、鋼中に、ＣｕおよびＳｎと、Ｎｉとが共存する場合については十分な記載がない。

非特許文献１には、表面赤熱脆性（液体脆化）による熱間加工割れに及ぼすＣｕおよびＳｎの影響として、以下のように記載されている。すなわち、１０００℃以上に加熱された鋼は、大気酸化によってその表面にスケールが生成する。Ｃｕ含有量が約０．３質量％の鋼の場合、母相の主成分であるＦｅが選択酸化され、表層部にＣｕが濃化する。その際、Ｆｅよりも融点が低いＣｕは、表層部で液相を生じ、これが結晶粒界に侵入して液膜脆化を招来する。

非特許文献１では、ＣｕおよびＳｎに起因する脆化を抑制するＮｉの効果についても検討されている。同文献では、上記のＣｕのみを含有する鋼の脆化の抑制にはＮｉを０．１５質量％添加することで十分であり、一方、上記のＣｕおよびＳｎを含有する鋼の脆化の抑制にはＮｉを０．３質量％添加することが必要であるとされている。

このように、非特許文献１では、上記のＣｕのみを含有する鋼の脆化の抑制にＳｎおよびＮｉが影響を及ぼすこと、ならびに上記のＳｎのみを含有する鋼では脆化が生じないことが記載されているに過ぎない。

特開２００４−３６００６３号公報特開平６−２５６９０４号公報

国重和俊、外３名、「銅や錫に起因する表面赤熱脆性の抑制方法」、材料とプロセス、社団法人日本鉄鋼協会、２０００年、第１３巻、第６号、ｐ．１０８０−１０８３

本発明は、耐食性が高く、表面性状がより優れたＣｕ−Ｓｎ共存鋼材、およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、下記（Ｉ）の鋼、および下記（ＩＩ）の鋼の製造方法を要旨とする。
（Ｉ）質量％で、
Ｃ：０．０４〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．２〜２．５％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０２％以下、
Ｃｕ：０．２０〜１．２０％、
Ｎｉ：０．０５〜１．００％、
Ｓｎ：０．０６〜０.５０％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４％以上０．２０％未満、
Ｎｄ：０．００５％以上０．１０％未満、および
残部がＦｅおよび不純物からなり、
ｓｏｌ．Ａｌの含有量とＮｄの含有量との和が０．０５〜０．２１％である、Ｃｕ−Ｓｎ共存鋼材。

（ＩＩ）上記（Ｉ）のＣｕ−Ｓｎ共存鋼材の製造方法であって、
溶鋼に、Ａｌを添加し、その後にＮｄを添加する精錬工程と、
前記精錬工程で得られた溶鋼を用いて連続鋳造を行い、鋳片を製造する連続鋳造工程と、
前記鋳片に熱間加工を施し、前記Ｃｕ−Ｓｎ共存鋼材を得る熱間加工工程と
を含む、鋼材の製造方法。

本発明の鋼材は、ＣｕおよびＳｎを含有しつつ、熱間加工時に表面割れおよび表面疵が生じにくい。
本発明の製造方法により、本発明の鋼材を有効に製造することができる。

１．本発明の技術思想
本発明者は、ＣｕおよびＳｎを含有する鋼材の熱間加工時に、鋼の赤熱脆化を抑制し、さらに粒界脆化を軽減して、割れ発生を防止するべく、種々の成分系の鋼材を検討した。その結果、精錬の際、溶鋼に、所定量のＡｌを添加した後、Ｎｄを添加することによって、鋼の赤熱脆化を抑制できるとともに、粒界の脆弱性を緩和でき、これにより、鋼材の表面割れおよび疵を防止できることを見いだした。以下、この知見に至るまでに検討したことについて説明する。

Ｃｕを含有する鋼の赤熱脆化による割れを抑制するためには、一般に、Ｎｉを含有させることが有効である。ＮｉはＣｕの固溶限を高くし、赤熱脆化を抑制する。しかし、ＣｕおよびＳｎを含有する鋼に対しては、低融点金属であるＳｎの影響が大きく、Ｎｉを含有させることによる効果が、ある程度損なわれる。このため、ＣｕおよびＳｎを含有する鋼に対しては、Ｎｉを含有させるだけでは、脆化を抑制する効果が十分に得られない。

また、Ｎｉを含有する鋼は、表面酸化の際に選択酸化によりＦｅが消費されて、表層部分で、貴な（酸化されにくい）Ｎｉが濃化して高Ｎｉ合金化が進行する。Ｆｅの選択酸化と同時に高Ｎｉ合金化が進行すると、生じた高Ｎｉ合金相は酸化されにくいため、表層酸化が抑制される。しかし、母相に比べ粒界部は酸素元素の短拡散経路となるため、著しく酸化されやすい。その結果、母相と粒界とで酸化速度が大きく異なり、粒界酸化のみが顕著に進行して、粒界脆化を助長することになる。

そこで、本発明者は、種々検討の結果、Ｆｅより貴なＮｉと併用する添加元素として、Ｆｅより卑な（酸化されやすい）ＡｌおよびＮｄを、Ｎｉと併用すれば、ＣｕおよびＳｎを含有する鋼材の脆化を抑制できることを見いだした。脆化は、以下の理由により抑制されるものと考えられる。

Ａｌ添加の効果
鋼中の固溶Ａｌは、Ｎｉを含有する鋼の粒界酸化を抑制する作用を有する。選択酸化によりＦｅが消費されて、表層部分で高Ｎｉ合金化が進行しても、母相内の固溶Ａｌが存在すると、このＡｌが酸化されて内部酸化が進行する。したがって、母相の内部酸化と粒界酸化とが並行して進行するために、局所的な粒界酸化進行が抑制される。すなわち、酸化層が均一生成する。

Ｎｄ添加の効果
Ｎｄは、粒界偏析を軽減する作用を有する。Ｎｄは還元力が強いため溶鋼の脱酸剤として用いられ、鋼材中では、一部が脱酸生成物のＮｄ酸化物（Ｎｄ₂Ｏ₃）として存在し、一部が固溶Ｎｄとして存在する。このＮｄ₂Ｏ₃および固溶Ｎｄは、偏析元素Ｐ、Ｓ等と反応して固定する作用を有する。このため、熱間でのオーステナイト結晶粒界へのＰ、Ｓの偏析が軽減されるので、脆化を抑制する効果を得ることができる。

ＡｌとＮｄとを併用する効果、およびＡｌとＮｄとの添加順序
以上のことから、ＡｌとＮｄとを併用すれば、固溶Ａｌによる酸化層を均一生成させる効果と、Ｎｄによる粒界脆化を抑制する効果とが、同時に得られると考えられる。

ここで、Ｎｄを用いることにより連続鋳造に使用する浸漬ノズルが閉塞しやすくなるので、これを防止しなければならない。Ｎｄ含有鋼材の製造工程では、連続鋳造時にタンディッシュ（溶鋼容器）から鋳型へと溶鋼を供給する浸漬ノズル（以下、単に、「ノズル」という。）が極めて閉塞しやすい。その理由は、以下の二点である。第一の理由は、還元力の強いＮｄは溶鋼中で酸素との反応性が極めて高く、固相のＮｄ₂Ｏ₃が容易に生成することである。第二の理由は、Ｎｄ₂Ｏ₃は凝集肥大化しやすいことに加え、その比重が溶鋼の比重に近いため溶鋼中を浮上しにくいことである。これらの理由により、所定量以上のＮｄを添加すると、ノズルの内壁面には、凝集したＮｄ₂Ｏ₃が付着堆積しやすく、堆積が進行するとノズルが閉塞する。

そこで、ノズルが閉塞するのを防ぎつつ、十分な量のＮｄを添加できる方法について検討した結果、溶鋼に対して、予め所定量のＡｌを添加した後に、Ｎｄを添加することに想到した。溶鋼に、まずＡｌを添加することによって、溶鋼を予め強脱酸し溶鋼中の酸素活量を十分に低下させる。その後にＮｄを添加することによって、ノズル閉塞の原因となる余剰なＮｄ₂Ｏ₃の生成を抑制して生成したＮｄ₂Ｏ₃の凝集肥大化を防止することができる。

本発明の製造方法において、精錬工程では、製造するべき鋼材のＡｌ含有量、およびＮｄ含有量が、所定の範囲内になるように、溶鋼に、Ａｌ、およびＮｄを、所定の順序で添加する。Ａｌ、およびＮｄについて、所定範囲内の含有量を有する鋼材を得るには、予備試験として、各添加金属について、溶鋼に対する添加量と、その溶鋼から得られる鋼材中の含有量との関係を調べて添加歩留まりを求めておき、この添加歩留まりに基づいて、溶鋼への添加量を決定する。予備試験の際は、本発明で規定される順序で、Ａｌ、およびＮｄを添加する。

２．鋼材の化学組成
以下、含有量の単位として、「質量％」を、単に、「％」と記す。

Ｃ：０．０４〜０．２０％
Ｃは、材料の強度を高める効果を有する元素である。この効果を得るために、Ｃ含有量は、０．０４％以上とする。一方、Ｃ含有量が０．２０％を超えると、靱性の低下、および溶接割れ感受性が高くなる。したがって、Ｃ含有量は、０．０４〜０．２０％とする。

Ｓｉ：０．０５〜１．００％
Ｓｉは、脱酸に有効な元素である。この効果を得るために、Ｓｉ含有量は、０．０５％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が１．００％を超えると、靱性が低下するおそれがある。したがって、Ｓｉ含有量は、０．０５〜１．００％とする。Ｓｉ含有量の下限は、０．１０％であることが好ましい。Ｓｉ含有量の上限は、０．７０％であることが好ましい。

Ｍｎ：０．２０〜２．５０％
Ｍｎは、材料の強度を高める効果を有する元素である。この効果を得るために、Ｍｎ含有量は、０．２０％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が２．５０％を超えると靱性が低下するおそれがある。したがって、Ｍｎ含有量は、０．２０〜２．５０％とする。Ｍｎ含有量の下限は、０．４０％であることが好ましい。Ｍｎ含有量の上限は、２．００％であることが好ましい。

Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、鋼材中に不可避に含まれる不純物元素であり、少ない方がよい。Ｐ含有量が、０．０５％を超えると、熱間での割れ感受性が高くなる。したがって、Ｐ含有量は、０．０５％以下とするが、少ないほど好ましい。Ｐ含有量の上限は、０．０３％であることが好ましい。

Ｓ：０．０２％以下
Ｓは、鋼材中に不可避に含まれる不純物元素であり、少ない方がよい。Ｓ含有量が、０．０２％を超えると、熱間での割れ感受性が高くなり、また、鋼材の腐食起点となるＭｎＳ介在物の量が多くなって、耐食性が損なわれる。したがって、Ｓ含有量は、０．０２％以下とするが、少ないほど好ましい。Ｓ含有量の上限は、０．０１０％であることが好ましい。

Ｃｕ：０．２０〜１．２０％
Ｃｕは、鋼の耐食性を向上させる効果を有する元素である。この効果を得るために、Ｃｕ含有量は、０．２０％以上とする。一方、鋼材中にＣｕが過剰に存在すると、鋼の製造工程において、高温酸化を伴う工程、たとえば、連続鋳造工程、および熱間圧延工程において、赤熱脆化が生じ、表面に割れまたは疵が発生する。このため、Ｃｕ含有量は、１．２０％以下とする。したがって、Ｃｕ含有量は、０．２０〜１．２０％とする。Ｃｕ含有量の下限は、０．２５％であることが好ましい。Ｃｕ含有量の上限は、１．００％であることが好ましい。

Ｓｎ：０．０６〜０．５０％
Ｓｎは、耐食性を向上させる効果を有する元素である。この効果を得るため、Ｓｎ含有量は、０．０６％以上とする。一方、Ｓｎ含有量が、０．５０％を超えると、耐食性は飽和する。また、Ｃｕを含有する鋼にＳｎを含有させると、耐食性は向上するが、赤熱脆化は助長され、製造工程で表面疵が発生しやすくなる。このため、Ｓｎ含有量は、０．５０％以下とする。したがって、Ｓｎ含有量は、０．０６〜０．５０％とする。Ｓｎ含有量の下限は、０．１０％であることが好ましい。Ｓｎ含有量の上限は、０．４０％であることが好ましい。

Ｎｉ：０．０５〜１．００％
Ｎｉは、Ｃｕによる赤熱脆化を抑制する作用がある元素である。Ｎｉ含有量が少ない場合、特に、Ｎｉ含有量が０．０５％未満である場合は、鋼材の表面酸化の際に、スケールと母相との界面が平滑になり、Ｃｕを含有する液相の集積が助長され、赤熱脆化は抑制されない。このため、Ｎｉ含有量は、０．０５％以上とする。一方、ＣｕおよびＳｎが共存する鋼では、Ｎｉ含有による赤熱脆化抑制効果は小さくなる。また、Ｎｉは、高価な合金元素であり、多量のＮｉ含有は鋼材の製造コストの増大を招く。さらに、Ｓｎを含有する鋼にＮｉを含有させると、熱間での粒界脆化が助長されて、鋼材表面の割れ感受性が高くなる。そこで、Ｎｉ含有量は、０．０５〜１．００％とする。Ｎｉ含有量の下限は、０．１０％であることが好ましい。Ｎｉ含有量の上限は、０．８０％であることが好ましい。

ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４％以上０．２０％未満
ｓｏｌ．Ａｌの値は、酸可溶性Ａｌの分析値であり、ｓｏｌ．Ａｌは、鋼材中の固溶Ａｌを意味する。Ａｌは、精錬工程で溶鋼の脱酸に有効な元素である。本発明の製造方法では、Ｎｄ添加前にＡｌによる予備脱酸を行う。溶鋼中のＡｌ含有量が０．０４％未満であると、Ｎｄ酸化物の付着堆積が生じやすいため、ノズルの閉塞を十分に抑制することができない。

また、鋼材にＡｌを固溶させると、熱間では、鋼材表層部の固溶Ａｌが選択酸化される。固溶Ａｌの選択酸化は、Ｎｉ含有鋼の内部酸化層生成を安定化する。Ａｌ含有量が０．２０％以上になると、鋼中の介在物としてのＡｌ₂Ｏ₃の総量が多くなり、清浄度を低下させ、鋼の品質を低下させる。また、鋼中のＡｌ含有量が０．２０％以上になると、鋼材が酸化する際、内部酸化層中のＡｌ₂Ｏ₃量が過剰となる。この場合、介在物としてのＡｌ₂Ｏ₃が硬質であることにより、熱間圧延時に、このＡｌ_２Ｏ_３が鋼材表面に露出して、表面疵の原因になるおそれがある。

そこで、本発明では、鋼材中のｓｏｌ．Ａｌ含有量を０．０４％以上０．２０％未満とする。ｓｏｌ．Ａｌ含有量の下限は、０．０５％であることが好ましい。ｓｏｌ．Ａｌ含有量は、０．１５％未満であることが好ましい。

Ｎｄ：０．００５％以上０．１０％未満
Ｎｄは、強力な脱酸作用を奏する元素であり、本発明の製造方法では、精錬工程で、溶鋼に対して、Ａｌ添加後に添加される。Ｎｄは、鋼材中では一部がＮｄ₂Ｏ₃として存在し、一部が固溶Ｎｄとして存在する。Ｎｄ₂Ｏ₃は主として３μｍ以下の微細な介在物として分散して存在し、その表面、すなわち、介在物と母相との界面に軽元素を固定する作用を有する。また、固溶Ｎｄは還元力が強く、偏析元素のＰ、Ｓと反応し固定する作用を有する。Ｎｄ含有量が０．００５％未満では、このような効果は、十分に得られない。Ｎｄ含有量が０．１０％以上になると、介在物量が多くなり、鋼の清浄度を悪化させるとともに、連続鋳造時のノズル閉塞を生じやすくなり、この場合、安定製造が困難になる。そこで、Ｎｄ含有量は、０．００５％以上０．１０％未満とする。Ｎｄ含有量の下限は、０．０１０％であることが好ましい。Ｎｄ含有量の上限は、０．０８％であることが好ましい。

ｓｏｌ．Ａｌ＋Ｎｄ：０．０５〜０．２１％
本発明の製造方法では、主として、ＡｌおよびＮｄにより溶鋼を脱酸するため、この脱酸を十分に行うことができる量のＡｌおよびＮｄが必要である。また、Ｎｄによる軽元素固定の効果を得るには、十分な量のＡｌおよびＮｄが必要である。Ａｌ含有量とＮｄ含有量との和が０．０５％未満では、これらの効果が十分に得られない。また、Ａｌ含有量とＮｄ含有量との和が０．２１％を超えると、介在物量、および鋼材が酸化する際に生じる内部酸化物層中のＡｌ₂Ｏ₃量が過剰となり、鋼材の品質が低下する。そこで、本発明では、ｓｏｌ．Ａｌ含有量とＮｄ含有量との和（ｓｏｌ．Ａｌ＋Ｎｄ）を、０．０５〜０．２１％とする。ｓｏｌ．Ａｌ＋Ｎｄの下限は、０．０７％であることが好ましい。ｓｏｌ．Ａｌ＋Ｎｄの上限は、０．１８％であることが好ましい。

Ｃａ：０．００５％以下
Ｃａは、本発明の鋼材において、任意添加元素である。Ｃａの添加により、鋼材中の硫化物の形態を制御して、鋼の靱性を向上させることができる。このような効果を奏するため、Ｃａ含有量は、０．００１％以上とすることが好ましい。しかし、含有量が過剰であるとＣａを含有する介在物が粗大化する。このため、Ｃａ含有量は、０．００５％以下とする。Ｃａ含有量の上限は、０．００４％であることが好ましい。

Ｃａの好ましい添加方法は、以下の通りである。Ｃａ源には、Ｃａ−Ｓｉ、Ｃａ−Ｎｉ等のＣａ合金を用いる。Ｃａ合金の添加時期は、Ａｌを添加し脱酸した後であれば、限定されないが、Ｃａの歩留りをより高めるには、低酸素活量の溶鋼に添加するのが有利であるため、Ｎｄを添加した後の強脱酸溶鋼に添加することが好ましい。

〈実施例１〉
本発明の効果を確認するために、以下の試験を行った。表１に、試験に用いた鋼の組成を示す。これらの鋼のうち、Ｎｏ．１〜６の鋼（実施例）は、本発明の鋼材の要件を満たし、Ｎｏ．７〜１２の鋼（比較例）は、本発明の鋼材の要件のいずれかを満たさない。

Ｎｏ．１〜１２の鋼を、それぞれ、真空溶解炉で溶製し、５０ｋｇのインゴットを作製した。各インゴットを粗鍛造して、１００ｍｍ厚の試験鋼材を得た。そして、各試験鋼材を、大気雰囲気の炉内で、１２００℃まで加熱し、その温度で１時間保持した後、１１００〜９００℃の範囲内の温度で熱間圧延して、評価用の鋼板を作製した。

得られた各鋼板を、室温まで冷却した後、各鋼板について、表面観察を行い、割れ（表面疵）の評価を行った。実施例であるＮｏ．１〜６の鋼は、いずれも、割れは認められず、表面性状は良好であった。一方、比較例であるＮｏ．７〜１２の鋼は、いずれも、端面に割れ（耳割れ）が発生していた。

〈実施例２〉
本発明の、鋼材の製造方法の効果を確認するために以下の試験を行った。
表１に示すＮｏ．１（本発明例）の鋼を、２．５ｔｏｎ溶製して、連続鋳造試験を行った。連続鋳造の条件は、以下の通りである。まず、所定組成の２．５ｔｏｎの溶鋼を調製した。その際、ＡｌおよびＮｄ以外の成分を溶融した後、Ａｌを添加し、その後、Ｎｄを添加した。この溶鋼を、取鍋を介してタンディッシュに供給した。タンディッシュとして、ノズルの開度調整を行うためのスライディングゲートが設けられたものを用いた。溶鋼の過熱度を５０〜７０℃として、ノズルを介して、内部水冷型の振動鋳型内に供給し、０．８ｍ／分の鋳造速度で鋳込み、厚さ１００ｍｍ、幅８００ｍｍ、長さ３５００ｍｍのスラブ鋳片を作製した。

鋳造時には、スライディングゲートの開度を大きく変更することなく、溶鋼を所定の流量で鋳型内に供給することができた。二次冷却として、鋳片１ｋｇあたり１．７Ｌの比水量でスプレー冷却し、スラブ鋳片を、室温まで冷却した。

得られたスラブ鋳片の一部を切り取り、その表面を酸洗して、スケールを除去した後の表面肌について、ダイチェック（染色浸透探傷検査）を実施した。その結果、この切り出したスラブ鋳片には、表面疵、および割れは、認められなかった。

表１に示すＮｏ．１２（比較例）の鋼についても、上記と同様の連続鋳造試験を行った。この場合、溶鋼を所定の流量で鋳型内に供給するために、鋳造開始３分後から、スライディングゲートの開度を徐々に開く必要が生じた。その結果、やがて、必要な流量で溶鋼供給をすることができなくなったため鋳造を中止した。

タンディッシュが室温まで冷却された後、ノズルを回収し、内部を調査したところ、Ｎｄ含有酸化物を含む金属が、ノズル内壁に堆積していた。このことから、鋳造中、酸化物によるノズルの閉塞が進行していたことがわかった。

〈実施例３〉
表２に示す組成（表１のＮｏ．２と同じ）を目標として、上記と同様の連続鋳造試験を行った。

連続鋳造試験を行うに先立って、溶鋼を用いた実験により、ＡｌおよびＮｄの添加順序を変えてＮｄの添加歩留まりを調べた。溶鋼に、Ａｌを添加した後Ｎｄを添加したときは、Ｎｄの添加歩留まりは６０％であり、Ｎｄを添加した後Ａｌを添加したときは、Ｎｄの添加歩留まりは３０％であった。鋳造により得るべき鋼材中のＮｄ含有量は、目標値として、表２に示すように０．０５％であった。したがって、添加歩留まりを考慮して、Ａｌを添加してからＮｄを添加する場合は、鋼材１ｔｏｎあたり０．８３ｋｇのＮｄを添加することとし、Ｎｄを添加してからＡｌを添加する場合は、鋼材１ｔｏｎあたり１．６７ｋｇのＮｄを添加することとした。

タンディッシュに供給すべき溶鋼として、まず、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、およびＳを所定の割合で含有する溶鋼を形成し、さらなる金属を、所定の順序で、５分間隔で添加した。表３に、添加した金属、添加順序、Ｎｄの添加歩留まり、および必要Ｎｄ量を示す。

得られた溶鋼を、タンディッシュに設けられたノズルを介して、鋳型へ供給しながら、連続鋳造を行った。この際、ノズルを通過する溶鋼の流量を調査し、ノズルの閉塞が生じたか否かを判断した。表３に、ノズルの閉塞が生じたか否かの結果を、併せて示す。

Ａｌを添加した後Ｎｄを添加した場合（表３のＮｏ．２Ｂの場合）は、ノズルは閉塞することなく、連続鋳造により、安定してスラブ鋳片を得ることができた。一方、Ａｌを添加した後Ｎｄを添加した場合（Ｎｏ．２Ｃの場合）は、溶鋼の所定の流量を得るために必要なスライディングゲートの開度は、連続鋳造開始２分後以降、徐々に大きくなり始め、やがて必要な流量での溶鋼供給ができなくなったため、鋳造を中止した。すなわち、ノズルの閉塞が生じた。

Claims

質量％で、
Ｃ：０．０４〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．２〜２．５％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０２％以下、
Ｃｕ：０．２０〜１．２０％、
Ｎｉ：０．０５〜１．００％、
Ｓｎ：０．０６〜０.５０％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４％以上０．２０％未満、
Ｎｄ：０．００５％以上０．１０％未満、および
残部がＦｅおよび不純物からなり、
ｓｏｌ．Ａｌの含有量とＮｄの含有量との和が０．０５〜０．２１％である、Ｃｕ−Ｓｎ共存鋼材。
請求項１に記載のＣｕ−Ｓｎ共存鋼材において、
Ｆｅの一部に代えてＣａ：０．００５％以下を含有する、Ｃｕ−Ｓｎ共存鋼材。
請求項１または２に記載のＣｕ−Ｓｎ共存鋼材の製造方法であって、
溶鋼に、Ａｌを添加し、その後にＮｄを添加する精錬工程と、
前記精錬工程で得られた溶鋼を用いて連続鋳造を行い、鋳片を製造する連続鋳造工程と、
前記鋳片に熱間加工を施し、前記Ｃｕ−Ｓｎ共存鋼材を得る熱間加工工程と
を含む、鋼材の製造方法。