JP2018034178A - 構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶鋼中にＺｒＯ2を確実に生成させ、鋼中にＺｒＯ2を確実に分散させる。【解決手段】成分組成が、質量％で、Ａｌ：０．０１５〜０．５００％、Ｚｒ：０．０１０〜０．１００％、及び、Ｏ：０．００２０％以下を含み、Ａｌの質量％：［Ａｌ］と、Ｚｒの質量％：［Ｚｒ］が下記式を満たすことを特徴とする構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。 ［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６【選択図】図１
Description
本発明は、鋼中にＺｒＯ2が分散する構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼とその製造方法に関する。
鋼中の酸化物系介在物は、鋼の製造過程において不可避的に生成し、鋼中に分散して存在する、鋼（母相）とは異なる相の物質（介在物）である。大半の酸化物系介在物は、溶鋼段階で生成し、高温でも、炭化物や窒化物よりも安定であることから、鋼の材質改善に応用できる介在物として注目されている。
例えば、特許文献１には、凝固初晶がγ−Ｆｅである溶鋼に、γ−Ｆｅとの格子歪が７％以下である介在物（ＭｇＳ、ＺｒＯ2、Ｔｉ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｃｅ2Ｏ3の１種以上）を含有させた、微細な凝固組織を備え、内部欠陥が少ない鋳片が開示されている。
また、特許文献２には、凝固初晶がγ−Ｆｅである溶鋼に、Ｚｒ含有物を複数に分けて添加し、溶鋼中に微細なＺｒＯ2を分散させた、微細な凝固組織を備え、内部欠陥が少ない鋳片が開示されている。
別のＺｒＯ2の活用方法として、特許文献３には、鋼中にＺｒを添加してＺｒＯ2を生成させ、周囲に、粒内フェライトの生成核として機能する、数μｍの均一かつ微細なＭｎＳを析出させることが開示されている。
ＺｒＯ2を形成するＺｒは、脱酸力が非常に強く、脱酸元素として極めて有用であり、また、Ｚｒと鋼中酸素の反応で生成するＺｒＯ2は、比重が溶鋼と大差ないため、浮上分離し難く、鋼中に残り易いという特徴を有している。したがって、鋼中にＺｒを添加してＺｒＯ2を生成させ活用することは、鋼の材質改善手法として非常に有効な手法の一つである。
一方、Ｚｒ添加に用いる金属ＺｒやＺｒ合金は高価であるため、溶鋼に、これらを大量に添加すると、製造コストが上昇する。このため、脱酸剤として、安価な金属Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉなどと併用することが好ましい。なかでも、金属Ａｌは、非常に安価で、かつ、脱酸力が強いことから、脱酸剤として、一般的に利用されており、溶鋼の脱酸においては、Ａｌを併用することが好ましい。
しかし、脱酸剤としてＡｌとＺｒを併用する場合、ＡｌとＺｒの脱酸力は同程度であることから、ＺｒＯ2が生成せず，Ａｌ2Ｏ3のみが生成してしまう場合がある．例えば、特許文献１〜３の手法においては、材質改善のため、ＺｒＯ2の結晶構造の特性を活用しているが、場合によっては、その特性活用効果が全く発現しないという問題が生じる。
本発明は、従来技術の現状に鑑み、溶鋼中にＺｒＯ2を確実に生成させ、鋼中にＺｒＯ2を確実に分散させることを課題とし、該課題を解決する構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼とその製造方法を提示することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するため、溶鋼中の介在物組成に着目し、溶鋼中にＺｒＯ2を確実に生成させる手法について種々検討した。その結果、溶鋼の成分組成において、Ａｌ量（質量％）とＺｒ量（質量％）の比を、所要の範囲に制御すれば、溶鋼中にＺｒＯ2を確実に生成させることができることを知見した。
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は次のとおりである。
（１）成分組成が、質量％で、Ａｌ：０．０１５〜０．５００％、Ｚｒ：０．０１０〜０．１００％、及び、Ｏ：０．００２０％以下を含み、Ａｌの質量％：［Ａｌ］と、Ｚｒの質量％：［Ｚｒ］が下記式を満たすことを特徴とする構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６
（２）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃ：０．４５〜０．７５％未満、Ｓｉ：０．０１〜３．００％、Ｍｎ：０．１０〜２．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％を含み、残部：Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする前記（１）に記載の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。
（３）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．１０〜２．００％、Ｎｉ：０．１０〜２．００％、Ｃｒ：０．０１〜０．８０％、及び、Ｍｏ：０．００１〜１．００％の１種又は２種以上を含むことを特徴とする前記（２）に記載の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。
（４）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１５０％を含むことを特徴とする前記（２）又は（３）に記載の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載のＡｌ−Ｚｒ添加鋼を製造する製造方法において、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の成分組成の溶鋼を鋳造することを特徴とする構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼の製造方法。
（６）前記鋳造が連続鋳造であることを特徴とする前記（５）に記載の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼の製造方法。
本発明によれば、鋼中にＺｒＯ2が確実に分散した構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼を提供することができる。また、本発明によれば、溶鋼の成分組成の調整の際、安価な脱酸剤のＡｌを併用するので、製造コストを削減できる。
本発明の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼（以下「本発明鋼」ということがある。）は、成分組成が、質量％で、Ａｌ：０．０１５〜０．５００％、Ｚｒ：０．０１０〜０．１００％、及び、Ｏ：０．００２０％以下を含み、Ａｌの質量％：［Ａｌ］と、Ｚｒの質量％：［Ｚｒ］が下記式を満たすことを特徴とする。
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６
本発明の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼の製造方法（以下「本発明製造方法」ということがある。）は、本発明鋼を製造する製造方法において、本発明鋼の成分組成の溶鋼を鋳造することを特徴とする。
以下、本発明鋼と本発明製造方法について説明する。
まず、本発明者らの着想から、課題解決に至るまでの経過について説明する。
構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼の製造において、溶鋼中に、ＺｒＯ2を確実に生成させる方法を見いだすべく、本発明者らは、溶鋼中介在物の挙動に着目して種々検討した。溶鋼成分組成、特に、Ａｌ量（質量％）とＺｒ量（質量％）を変えて、溶鋼中介在物の態様を調査した。
その結果、Ａｌを０．０１５質量％以上、Ｚｒを０．０１０質量％以上含有するＡｌ−Ｚｒ添加鋼の鋼中介在物は、ほぼ、Ａｌ2Ｏ3とＺｒＯ2で構成されており、他の酸化物はほとんど存在しないことが判明した。
このことは、ＡｌとＺｒは、いずれも強力な脱酸元素であるため、鋼中に存在した他の低級酸化物（ＳｉＯ2やＭｎＯなど）や、スラグ等から微量混入した混入物（ＣａＯやＭｇＯ）は、いずれも、大部分が還元されていることを意味している。
このことから、本発明者らは、鋼中介在物の態様に対する、溶鋼成分組成の影響が重要と考え、溶鋼成分組成と溶鋼中介在物組成の関係について検討した。その結果、溶鋼成分組成のなかでも、Ａｌ、Ｚｒ、及び、Ｏの量（質量％）の影響が大きいことが判明した。
Ｏが０．００２０質量％を超えると、Ａｌ2Ｏ3介在物が多量に生成して、加工時、割れ等が発生する恐れがあるので、Ｏは、０．００２０質量％以下に抑制する必要がある。ＡｌとＺｒについては、Ａｌが高ければ、介在物中のＡｌ2Ｏ3の割合が高くなり、Ｚｒが高ければ、介在物中のＺｒＯ2の割合が高くなる。
ここで、図１に、Ａｌ（質量％）及びＺｒ（質量％）と、介在物組成（ＺｒＯ2の有無）の関係を示す。図１から、［Ｚｒ］（Ｚｒの質量％）と［Ａｌ］（Ａｌの質量％）が、下記式を満たすとき、溶鋼中介在物に、ＺｒＯ2が確実に存在することが解る。
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６
本発明鋼は、上記知見に基づいてなされたものであり、前述したように、成分組成が、質量％で、Ａｌ：０．０１５〜０．５００％、Ｚｒ：０．０１０〜０．１００％、及び、Ｏ：０．００２０％以下を含み、Ａｌの質量％：［Ａｌ］と、Ｚｒの質量％：［Ｚｒ］が下記式を満たすことを特徴とする。
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６
本発明鋼においては、成分組成を、ＺｒＯ2の生成に直接影響するＡｌ、Ｚｒ、及び、Ｏの３成分の質量％で規定した。この点は、本発明鋼の骨子であるので，本発明鋼の製造手順に従って説明する。
転炉や電気炉などで一次精錬した溶鋼の成分組成を調整し、脱酸のため、溶鋼にＡｌとＺｒを添加する。ＡｌとＺｒの添加は、Ａｌ添加の後、Ｚｒを添加することが好ましい。先に、安価なＡｌを添加して脱酸してＡｌ2Ｏ3を生成することで、次に添加するＺｒのロスを最小限に抑制することが可能となり、製造コストを削減することができる。
Ａｌは、なるべく早い段階で、溶鋼に添加することが好ましく、転炉や電気炉からの出鋼時に添加してもよい。Ａｌ添加の後、溶鋼を、ＲＨ式脱ガス精錬装置、取鍋加熱式精錬装置、簡易式溶鋼処理設備等により撹拌し、Ａｌ2Ｏ3介在物を浮上させ分離する。
Ａｌ2Ｏ3介在物の浮上分離後、溶鋼にＺｒを添加して、ＺｒＯ2を生成させる。溶鋼へ添加するＺｒの形態は特に限定されない。例えば、純Ｚｒ、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｚｒ合金などを添加すればよい。Ｚｒ添加後、溶鋼を撹拌し、脱酸反応（ＺｒＯ2の生成）を進行させることが好ましい。
このように溶製したＡｌ−Ｚｒ添加溶鋼を、常法に従って鋳造、例えば、連続鋳造して鋳片とする。鋳造時には、極力、酸素源が混入しないように注意する必要がある。酸素源が混入すると、介在物組成が変化するので、これを防止するためである。鋳片は、常法に従って熱間圧延して、Ａｌ−Ｚｒ添加鋼を製造する。
上記溶製方法によって得られる本発明鋼の成分組成は、基本的には、Ａｌ：０．０１５〜０．５００質量％、Ｚｒ：０．０１０〜０．１００質量％、及び、Ｏ：０．００２０質量％以下に限定される。
以下、本発明鋼の成分組成の限定理由について説明する。なお、以下、成分組成に係る％は質量％を意味する。
Ａｌ：０．０１５〜０．５００％
Ａｌは、鋼中のＯと反応してＡｌ2Ｏ3を生成し、Ｏの低減とコストの削減に寄与する重要な元素である。Ａｌが０．０１５％未満であると、Ｏ低減効果とコスト削減効果が十分に得られないので、Ａｌは０．０１５％以上とする。好ましくは０．０５０％以上である。
Ａｌは、鋼中のＯと反応してＡｌ2Ｏ3を生成し、Ｏの低減とコストの削減に寄与する重要な元素である。Ａｌが０．０１５％未満であると、Ｏ低減効果とコスト削減効果が十分に得られないので、Ａｌは０．０１５％以上とする。好ましくは０．０５０％以上である。
一方、Ａｌが０．５００％を超えると、Ａｌ2Ｏ3介在物が大量に生成して、Ｚｒ添加でＺｒＯ2が生成し難くなるとともに、機械特性が低下し、加工時、割れ等が発生する恐れがあるので、Ａｌは０．５００％以下とする。好ましくは０．４００以下である。
Ｚｒ：０．０１０〜０．１００％
Ｚｒも、鋼中のＯと反応してＺｒＯ2を生成する重要な元素である。Ｚｒが０．０１０％未満であると、脱酸反応が十分に進行せず、ＺｒＯ2が生成しないので、Ｚｒは０．０１０％以上とする。好ましくは０．０５０％以上である。
Ｚｒも、鋼中のＯと反応してＺｒＯ2を生成する重要な元素である。Ｚｒが０．０１０％未満であると、脱酸反応が十分に進行せず、ＺｒＯ2が生成しないので、Ｚｒは０．０１０％以上とする。好ましくは０．０５０％以上である。
一方、Ｚｒが０．１００％を超えると、ＺｒＯ2が大量に生成し、機械特性が低下するので、Ｚｒは０．１００％以下とする。好ましくは０．０７５％以下である。
Ｏ：０．００２０％以下
Ｏも、鋼中のＡｌやＺｒと反応して、Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2複合酸化物を生成する、重要な元素である。Ｏが０．００２０％を超えると、Ａｌ2Ｏ3介在物が大量に生成して，機械特性が低下し、加工時、割れ等が発生する恐れがあるので、Ｏは０．００２０％以下とする。好ましくは０．００１５％以下である。
Ｏも、鋼中のＡｌやＺｒと反応して、Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2複合酸化物を生成する、重要な元素である。Ｏが０．００２０％を超えると、Ａｌ2Ｏ3介在物が大量に生成して，機械特性が低下し、加工時、割れ等が発生する恐れがあるので、Ｏは０．００２０％以下とする。好ましくは０．００１５％以下である。
下限は、０％を含み、特に限定しないが、Ｏを０．０００１％程度未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼上、０．０００１％が実質的な下限である。
本発明鋼の成分組成は、基本的には、Ａｌ、Ｚｒ、及び、Ｏの３成分の量（質量％）で規定され、他成分の量は、特に限定されないが、ＺｒＯ2の凝固組織微細化効果を最大限に狙うのであれば、Ｃ：０．４５〜０．７５％未満、Ｓｉ：０．０１〜３．００％、Ｍｎ：０．１０〜２．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％を含み、必要に応じ、(a)Ｃｕ：０．１０〜２．００％、Ｎｉ：０．１０〜２．００％、Ｃｒ：０．０１〜０．８０％、及び、Ｍｏ：０．００１〜１．００％の１種又は２種以上、及び／又は、(b)Ｂ：０．０００１〜０．０１５０％を含み、残部：Ｆｅ及び不可避不純物からなる成分組成が好ましい。
Ｃ：０．４５〜０．７５％未満
Ｃは、強度や溶接部の焼入れ性を確保するのに必要な元素であり、また、鋼の凝固モードに大きく影響する元素である。ＺｒＯ2は、凝固初晶がγ−Ｆｅの凝固組織の微細化に有効である（特許文献１、参照）が、該微細化効果を十分に確保する点から、Ｃは０．４５％以上とする。好ましくは０．５０％以上である。
Ｃは、強度や溶接部の焼入れ性を確保するのに必要な元素であり、また、鋼の凝固モードに大きく影響する元素である。ＺｒＯ2は、凝固初晶がγ−Ｆｅの凝固組織の微細化に有効である（特許文献１、参照）が、該微細化効果を十分に確保する点から、Ｃは０．４５％以上とする。好ましくは０．５０％以上である。
一方、Ｃが０．７５％以上であると、靭性が低下し、圧延材が置割れすることがあるので、Ｃは０．７５％未満とする。好ましくは０．６５％以下である。
Ｓｉ：０．０１〜３．００％
Ｓｉは，固溶強化により、強度の向上に寄与する元素である。Ｓｉが０．０１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｓｉは０．０１％以上とする。好ましくは０．０５％以上である。一方、Ｓｉが３．００％を超えると、溶接性や靱性が低下するので、Ｓｉは３．００％以下とする。好ましくは２．５０％以下である。
Ｓｉは，固溶強化により、強度の向上に寄与する元素である。Ｓｉが０．０１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｓｉは０．０１％以上とする。好ましくは０．０５％以上である。一方、Ｓｉが３．００％を超えると、溶接性や靱性が低下するので、Ｓｉは３．００％以下とする。好ましくは２．５０％以下である。
Ｍｎ：０．１０〜２．００％
Ｍｎは，Ｓｉと同様に、強度の向上に寄与する元素である。Ｍｎが０．１０％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｍｎは０．１０％以上とする。好ましくは０．４０％以上である。一方、Ｍｎが２．００％を超えると、ベイナイト又は島状マルテンサイトが生成して、加工性が低下するので、Ｍｎは２．００％以下とする、好ましく１．８０％以下である。
Ｍｎは，Ｓｉと同様に、強度の向上に寄与する元素である。Ｍｎが０．１０％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｍｎは０．１０％以上とする。好ましくは０．４０％以上である。一方、Ｍｎが２．００％を超えると、ベイナイト又は島状マルテンサイトが生成して、加工性が低下するので、Ｍｎは２．００％以下とする、好ましく１．８０％以下である。
Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは、偏析し易い元素で、特に、結晶粒界に偏析して靱性を阻害する元素である。Ｐが０．０５０％を超えると、靱性の低下が著しいので、Ｐは０．０５０％以下とする。好ましくは０．０３０％以下である。下限は０％を含むが、Ｐを０．０００１％程度に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼上、０．０００１％が実質的な下限である。
Ｐは、偏析し易い元素で、特に、結晶粒界に偏析して靱性を阻害する元素である。Ｐが０．０５０％を超えると、靱性の低下が著しいので、Ｐは０．０５０％以下とする。好ましくは０．０３０％以下である。下限は０％を含むが、Ｐを０．０００１％程度に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用鋼上、０．０００１％が実質的な下限である。
Ｓ：０．００１〜０．１００％
Ｓは，被削性の向上に寄与する元素である。Ｓが０．００１％未満であると、最低限の被削性を確保できないので、Ｓは０．００１％以上とする。好ましくは０．００５％以上である。一方、Ｓが０．１００％を超えると、靭性や疲労強度が低下するので、Ｓは０．１００％以下とする．好ましく０．０７０％以下である。
Ｓは，被削性の向上に寄与する元素である。Ｓが０．００１％未満であると、最低限の被削性を確保できないので、Ｓは０．００１％以上とする。好ましくは０．００５％以上である。一方、Ｓが０．１００％を超えると、靭性や疲労強度が低下するので、Ｓは０．１００％以下とする．好ましく０．０７０％以下である。
Ｎ：０．００１〜０．０２０％
Ｎは、ＡｌＮを形成し、結晶粒の粗大化の抑制に寄与する元素である。Ｎが０．００１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｎは０．００１％以上とする。好ましくは０．００２％以上である。一方、Ｎが０．０２０％を超えると、圧延時、熱間脆性が発現するので、Ｎは０．０２０％以下とする。好ましくは０．０１２％以下である。
Ｎは、ＡｌＮを形成し、結晶粒の粗大化の抑制に寄与する元素である。Ｎが０．００１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｎは０．００１％以上とする。好ましくは０．００２％以上である。一方、Ｎが０．０２０％を超えると、圧延時、熱間脆性が発現するので、Ｎは０．０２０％以下とする。好ましくは０．０１２％以下である。
本発明鋼の成分組成は、上記元素の他、必要に応じ、(a)Ｃｕ：０．１０〜２．００％、Ｎｉ：０．１０〜２．００％、Ｃｒ：０．０１〜０．８０％、及び、Ｍｏ：０．００１〜１．００％の１種又は２種以上、及び／又は、(b)Ｂ：０．０００１〜０．０１５０％を含んでもよい。
Ｃｕ：０．１０〜２．００％
Ｃｕは、強度の向上に寄与する元素である。Ｃｕが０．１０％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｃｕは０．１０％以上が好ましい。一方、Ｃｕが２．００％を超えると、強度が上昇しすぎて、靱性が低下するので、Ｃｕは２．００％以下が好ましい。
Ｃｕは、強度の向上に寄与する元素である。Ｃｕが０．１０％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｃｕは０．１０％以上が好ましい。一方、Ｃｕが２．００％を超えると、強度が上昇しすぎて、靱性が低下するので、Ｃｕは２．００％以下が好ましい。
Ｎｉ：０．１０〜２．００％
Ｎｉも、Ｃｕと同様に、強度の向上に寄与する元素である。Ｎｉが０．１０％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｎｉは０．１０％以上が好ましい。一方、Ｃｕが２．００％を超えると、強度が上昇しすぎて、靱性が低下するので、Ｎｉは２．００％以下が好ましい。
Ｎｉも、Ｃｕと同様に、強度の向上に寄与する元素である。Ｎｉが０．１０％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｎｉは０．１０％以上が好ましい。一方、Ｃｕが２．００％を超えると、強度が上昇しすぎて、靱性が低下するので、Ｎｉは２．００％以下が好ましい。
Ｃｒ：０．０１〜０．８０％
Ｃｒは、焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｃｒが０．０１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｃｒは０．０１％以上が好ましい。一方、Ｃｒが０．８０％を超えると、焼入れ性が向上しすぎて、ベイナイト又は島状マルテンサイトが生成し、加工性が低下するので、Ｃｒは０．８０％以下が好ましい。
Ｃｒは、焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｃｒが０．０１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｃｒは０．０１％以上が好ましい。一方、Ｃｒが０．８０％を超えると、焼入れ性が向上しすぎて、ベイナイト又は島状マルテンサイトが生成し、加工性が低下するので、Ｃｒは０．８０％以下が好ましい。
Ｍｏ：０．００１〜１．００％
Ｍｏは、Ｃｒと同様に、焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｍｏが０．００１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｍｏは０．００１％以上が好ましい。一方、Ｍｏが１．００％を超えると、焼入れ性が向上しすぎて、ベイナイト又は島状マルテンサイトが生成し、加工性が低下するので、Ｍｏは１．００％以下が好ましい。
Ｍｏは、Ｃｒと同様に、焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｍｏが０．００１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｍｏは０．００１％以上が好ましい。一方、Ｍｏが１．００％を超えると、焼入れ性が向上しすぎて、ベイナイト又は島状マルテンサイトが生成し、加工性が低下するので、Ｍｏは１．００％以下が好ましい。
Ｂ：０．０００１〜０．０１５０％
Ｂは、焼入れ性を高め、また、結晶粒界を強化して、強度の向上に寄与する元素である。Ｂが０．０００１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｂは０．０００１％以上が好ましい。一方、Ｂが０．０１５０％を超えると、靱性が低下するので、Ｂは０．０１５０％以下が好ましい。
Ｂは、焼入れ性を高め、また、結晶粒界を強化して、強度の向上に寄与する元素である。Ｂが０．０００１％未満であると、添加効果が十分に得られないので、Ｂは０．０００１％以上が好ましい。一方、Ｂが０．０１５０％を超えると、靱性が低下するので、Ｂは０．０１５０％以下が好ましい。
本発明鋼の成分組成の残部は、Ｆｅ及び不可避不純物である。不可避不純物は、鋼原料から及び／又は製鋼過程で不可避的に混入し、本発明鋼の組織及び特性を阻害しない範囲で許容される不純物である。
本発明鋼の上記成分組成は、本発明鋼を機械構造用鋼などに適用する場合に好適な成分組成の一例である。
次に、本発明製造方法について説明する。
本発明製造方法は、前述したように、本発明鋼の成分組成の溶鋼を鋳造することを特徴とする。溶鋼は、常法に従って、本発明鋼の成分組成に調整した溶鋼である。常法に従って、溶鋼を鋳造し、熱間圧延に供する鋳片を製造する。鋳造は、特定の鋳造に限定されないが、生産性の点で、連続鋳造が好ましい。
次に，本発明の実施例について説明するが，実施例での条件は，本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり，本発明は，この一条件例に限定されるものではない。本発明は，本発明の要旨を逸脱せず，本発明の目的を達成する限りにおいて，種々の条件を採用し得るものである。
（実施例）
容量３００トンの転炉で一次精錬した溶鋼を取鍋に出鋼する際、金属Ａｌを添加してＡｌ脱酸を実施した。その後、ＲＨ式脱ガス精錬装置を用いて脱ガス処理、成分調整を実施するとともに、溶鋼を撹拌して介在物を除去した。その後、Ｆｅ−Ｚｒ合金を用いて、溶鋼にＺｒを添加した。Ｚｒ添加後、さらに、溶鋼を、均一混合時間以上撹拌して、介在物を除去した。
容量３００トンの転炉で一次精錬した溶鋼を取鍋に出鋼する際、金属Ａｌを添加してＡｌ脱酸を実施した。その後、ＲＨ式脱ガス精錬装置を用いて脱ガス処理、成分調整を実施するとともに、溶鋼を撹拌して介在物を除去した。その後、Ｆｅ−Ｚｒ合金を用いて、溶鋼にＺｒを添加した。Ｚｒ添加後、さらに、溶鋼を、均一混合時間以上撹拌して、介在物を除去した。
このように溶製したＡｌ−Ｚｒ添加溶鋼を、断面サイズ５６０ｍｍ×３５０ｍｍのブルーム４ストランドの連鋳機で連続鋳造した。連続鋳造時のタンディッシュ内の溶鋼の過熱度（溶鋼温度から、溶鋼成分組成の鋼の液相線温度を減じた値）は１０〜６０℃に制御し、溶鋼のスループット（単位時間当たりの鋳造溶鋼量）は３〜５ｔ／分に制御した。
表１に、発明例及び比較例における、成分組成、［Ｚｒ］／［Ａｌ］、ＺｒＯ2含有介在物個数比を示す。ＺｒＯ2含有介在物個数比は、全介在物の個数に対する、ＺｒＯ2相が検出された介在物の個数の割合である。上記個数比が０より大きければ、ＺｒＯ2が生成していることを示している。
発明例１〜１５では、いずれも、［Ｚｒ］／［Ａｌ］が０．０６以上であり、ＺｒＯ2が生成していることが解る。一方、比較例１６〜２６では、［Ｚｒ］／［Ａｌ］が０．０６未満であり、ＺｒＯ2が生成していないことが解る。
前述したように、本発明によれば、鋼中にＺｒＯ2が確実に分散した構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼を提供することができる。また、本発明によれば、溶鋼の成分組成の調整の際、安価な脱酸剤のＡｌを併用するので、製造コストを削減できる。よって、本発明は鉄鋼産業において利用可能性が高いものである。
Claims (6)
- 成分組成が、質量％で、Ａｌ：０．０１５〜０．５００％、Ｚｒ：０．０１０〜０．１００％、及び、Ｏ：０．００２０％以下を含み、Ａｌの質量％：［Ａｌ］と、Ｚｒの質量％：［Ｚｒ］が下記式を満たすことを特徴とする構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。
［Ｚｒ］／［Ａｌ］≧０．０６ - 前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃ：０．４５〜０．７５％未満、Ｓｉ：０．０１〜３．００％、Ｍｎ：０．１０〜２．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％を含み、残部：Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１に記載の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。
- 前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｕ：０．１０〜２．００％、Ｎｉ：０．１０〜２．００％、Ｃｒ：０．０１〜０．８０％、及び、Ｍｏ：０．００１〜１．００％の１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項２に記載の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。
- 前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１５０％を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載のＡｌ−Ｚｒ添加鋼を製造する製造方法において、請求項１〜４のいずれか１項に記載の成分組成の溶鋼を鋳造することを特徴とする構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼の製造方法。
- 前記鋳造が連続鋳造であることを特徴とする請求項５に記載の構造用Ａｌ−Ｚｒ添加鋼の製造方法。
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