JP2018193595A - Carbon steel cast slab and manufacturing method of carbon steel cast slab - Google Patents

Carbon steel cast slab and manufacturing method of carbon steel cast slab Download PDF

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Abstract

To provide a carbon steel cast slab capable of surely enhancing hole expansibility by suppressing variation of a composition of inclusion, and further stably conducting casting by suppressing blockage of a nozzle.SOLUTION: A carbon steel cast slab contains C, Si, Mn, P, S, N, t.O, Al, Ti, REM and Ca in prescribed ranges respectively, and the balance Fe with inevitable impurities, and has mass% of REM, Ca and t.O in ranges satisfying prescribed formulae respectively, the number density of inclusions with circle equivalent diameter of REM composite inclusion at 1/2 thickness part of the cast slab of 0.5 μm to 4 μm of 20/mmor more, the number density of inclusions with over 10 μm limited to less than 0.2/mm, and austenite particle diameter on a cast slab surface of 0.05 mm or less.SELECTED DRAWING: None

Description

主としてプレス加工されて使用される自動車等の足回り部品及び構造材料に好適な、穴拡げ性に優れた鋼板等の素材として使用される炭素鋼鋳片、及び、その炭素鋼鋳片の製造方法に関するものである。   Carbon steel slabs used as raw materials for steel plates and the like excellent in hole expansibility, suitable for undercarriage parts and structural materials such as automobiles that are mainly pressed and used, and a method for producing the carbon steel slabs It is about.

自動車の車体構造に使用される鋼板には、高いプレス加工性と強度とが要求され、多くの発明が為されてきている。しかしながら、今日の自動車のさらなる軽量化、部品の複雑形状化の要求に対応するためには、従来よりも優れた穴拡げ性を有する炭素鋼が要求されている。
従来、上述の炭素鋼においては、MnS等の延伸した硫化系介在物によって、穴拡げ性が劣化することが知られている。
Steel sheets used in automobile body structures are required to have high press workability and strength, and many inventions have been made. However, in order to meet the demands for further weight reduction and complex parts of today's automobiles, carbon steel having hole expansibility superior to conventional ones is required.
Conventionally, in the above-described carbon steel, it is known that hole expandability deteriorates due to elongated sulfide inclusions such as MnS.

そこで、例えば特許文献1においては、REM(希土類元素)の一種であるCe,Laから選択される少なくとも1種以上を添加することにより、MnS系介在物を微細に析出させて穴拡げ性を改善する技術が提案されている。溶鋼を製造する際に脱酸剤としてAlを添加し、生成したAlが懸濁しているところへCe,Laを添加すると、若干のAlが残るが、溶鋼中のAl系介在物が還元分解されて、Ce,Laによる脱酸によって微細で硬質なCe酸化物、La酸化物、セリウムオキシサルファイド、及び、ランタンオキシサルファイドが生成すると考えられている。その結果、それらのオキシサルファイド等の上にMnSを析出させることができ、圧延時に、析出したMnSの変形が抑制されることから、鋼板中の延伸した粗大なMnSを著しく減少させることができ、穴拡げ性を向上させることができるという技術である。 Therefore, in Patent Document 1, for example, by adding at least one selected from Ce, La, which is a kind of REM (rare earth element), MnS inclusions are finely precipitated to improve hole expansibility. Techniques to do this have been proposed. Adding Al as a deoxidizer in producing a molten steel, Ce to where the generated Al 2 O 3 is suspended, the addition of La, although some Al 2 O 3 remains, Al 2 in the molten steel It is believed that O 3 inclusions are reduced and decomposed, and fine and hard Ce oxide, La oxide, cerium oxysulfide, and lanthanum oxysulfide are generated by deoxidation with Ce and La. As a result, MnS can be deposited on those oxysulfides, etc., and since deformation of the precipitated MnS is suppressed during rolling, the stretched coarse MnS in the steel sheet can be significantly reduced. This is a technique that can improve the hole expandability.

また、鋼中にREMを添加して、介在物の形態制御による延伸防止効果を維持しつつ、連続鋳造時の浸漬ノズル詰まりの発生を防止するために、Caを併せて添加する手段も採られている。
例えば、特許文献2においては、REM添加濃度を0.0060%以下に抑えてCaを適度に添加することにより、浸漬ノズル詰まりや粗大な低融点介在物が大量に発生することを防止している。また、特許文献3においては、REM、Ca、Mgのいずれか一種または2種以上を含む鋼材も提案されている。
Moreover, in order to prevent generation | occurrence | production of the immersion nozzle clogging at the time of continuous casting, adding the REM in steel, and also maintaining the extending | stretching prevention effect by the form control of inclusions, the means to add together is also taken. ing.
For example, in Patent Document 2, by suppressing the REM addition concentration to 0.0060% or less and adding Ca appropriately, it is possible to prevent a large amount of clogged immersion nozzles and coarse inclusions with low melting points. . Moreover, in patent document 3, the steel materials containing any 1 type or 2 types or more of REM, Ca, and Mg are also proposed.

特許第5093422号公報Japanese Patent No. 5093422 特開2012−046789号公報JP 2012-046789 A 特開2008−223043号公報JP 2008-223043 A

ところで、特許文献1においては、溶鋼中にREMを添加して連続鋳造する際に、浸漬ノズルが閉塞しやすくなり、操業が安定しないといった問題があった。REM添加鋼を連続鋳造する際には、浸漬ノズル(以下、単に「ノズル」と記載する。)の耐火物とREMとが反応してノズル閉塞を起こす現象が知られており、REMとCaとを添加してノズル閉塞を防止する手段がしばしば採られている。
しかし、特許文献2,3のように、単に、REMとCaとを添加しただけでは、粗大な介在物が存在し、安定して穴拡げ性を向上することができなかった。
By the way, in patent document 1, when adding REM in molten steel and carrying out continuous casting, there existed a problem that an immersion nozzle became easy to block | close and operation was not stabilized. When continuously casting REM-added steel, it is known that a refractory material of an immersion nozzle (hereinafter simply referred to as “nozzle”) reacts with REM to cause nozzle clogging. Often means are added to prevent nozzle clogging.
However, as in Patent Documents 2 and 3, when REM and Ca are simply added, coarse inclusions exist and the hole expandability cannot be stably improved.

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、粗大な介在物の生成を抑制し、確実に穴拡げ性を向上させることが可能な炭素鋼鋳片、及び、炭素鋼鋳片の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and suppresses the generation of coarse inclusions, and can reliably improve the hole expandability, and the carbon steel slab. It aims at providing the manufacturing method of.

上述の課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。
鋳片中に存在する比較的粗大なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)は、数個のREMリッチの相と、それを囲うように存在するCaSが主体のCaリッチ相で構成されている。このREM複合介在物(REM−Ca−O−S)は硬質であり、圧延してもそのままの形態で存在しており、粗大なままとなる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made extensive studies and as a result, have obtained the following knowledge.
The relatively coarse REM composite inclusion (REM-Ca-OS) present in the slab is composed of several REM-rich phases and a Ca-rich phase mainly composed of CaS that surrounds it. Has been. This REM composite inclusion (REM-Ca-O-S) is hard and remains in a form as it is even after rolling, and remains coarse.

ここで、溶鋼中から急速冷却した試料のREM複合介在物と、鋳片でのREM複合介在物の組成を比較したところ、上述のCaリッチ相は、凝固直後では酸化物であって1200℃以上では液相もしくは軟質の介在物相として存在しており、凝固中に硫化物へ変化することがわかった。このことから、Caリッチ相の主成分が酸化物である1200℃以上で圧下を加えることで、粗大なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)が破砕され、円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物となり、鋼板での穴拡げ性を確保することが可能となるとの知見を得た。   Here, when the composition of the REM composite inclusion in the sample rapidly cooled from the molten steel and the composition of the REM composite inclusion in the slab were compared, the above Ca-rich phase was an oxide immediately after solidification, which was 1200 ° C. or higher. , It exists as a liquid phase or a soft inclusion phase, and turns into sulfide during solidification. From this, by applying a reduction at 1200 ° C. or higher, where the main component of the Ca-rich phase is an oxide, coarse REM composite inclusions (REM-Ca—O—S) are crushed and the equivalent circle diameter is 0. It was found that the inclusions were 5 μm or more and 4 μm or less, and the hole expandability in the steel sheet could be secured.

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明に係る炭素鋼鋳片は、質量%で、
C;0.03%以上0.30%以下、
Si;0.08%以上2.1%以下、
Mn;0.5%以上4.0%以下、
P;0.05%以下、
S;0.0001%以上0.01%以下、
N;0.01%以下、
t.O;0.0005%以上0.005%以下、
Al;0.004%以上2.0%以下、
Ti;0.0001%以上0.20%以下、
REM;0.001%以上0.02%以下、
Ca;0.0011%以上0.005%以下、
を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなり、REM、Ca、t.Oの質量%をそれぞれ[REM]、[Ca]、[t.O]とした場合に、
0.25≦[Ca]/[REM]≦5 ・・・(1)
0.0011≦[Ca]−0.15×[t.O]≦0.005 ・・・(2)
を満たし、鋳片1/2厚部におけるREM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が20個/mm以上、かつ、円相当直径が10μmを超える介在物の個数密度が0.2個/mm未満であり、鋳片表面におけるオーステナイト粒径が0.05mm以下であることを特徴としている。
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned knowledge, and the carbon steel slab according to the present invention is in mass%,
C: 0.03% to 0.30%,
Si: 0.08% to 2.1%,
Mn: 0.5% to 4.0%,
P: 0.05% or less,
S; 0.0001% to 0.01%,
N: 0.01% or less,
t. O: 0.0005% or more and 0.005% or less,
Al: 0.004% to 2.0%,
Ti: 0.0001% or more and 0.20% or less,
REM; 0.001% to 0.02%,
Ca; 0.0011% or more and 0.005% or less,
And the balance consists of iron and inevitable impurities, and REM, Ca, t. The mass% of O is [REM], [Ca], [t. O],
0.25 ≦ [Ca] / [REM] ≦ 5 (1)
0.0011 ≦ [Ca] −0.15 × [t. O] ≦ 0.005 (2)
And the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 0.5 μm or more and 4 μm or less in the slab 1/2 thick part is 20 / mm 2 or more and the circle equivalent diameter exceeds 10 μm. The number density of the objects is less than 0.2 pieces / mm 2 , and the austenite particle size on the slab surface is 0.05 mm or less.

この構成の炭素鋼鋳片によれば、介在物が粗大化し易い鋳片1/2厚部においても、REM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が20個/mm以上とされているので、鋳片全体において微細なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)が十分に分散されており、このREM複合介在物がSを含んでいるので、粗大なMnS系介在物の生成を抑制することができる。また、このREM複合介在物(REM−Ca−O−S)にMnSが付着することでMnSの延伸を抑制することができる。このとき、鋳片表面でのオーステナイト粒径を代表的指標として、その平均値が0.05mm以下に制御されているため、鋳片全体においてSの粒界拡散が速やかに進行し、REM複合介在物(REM−Ca−O−S)に付着するMnS量が増加する。よって、穴拡げ性を確実に向上させることが可能となる。
なお、本発明において、オーステナイト粒径は、鋳片表面のオーステナイト粒径を10個測定した測定値の平均値とした。
According to the carbon steel slab of this configuration, the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 0.5 μm or more and 4 μm or less of a REM composite inclusion is 20 even in a slab ½ thick part where inclusions tend to be coarse. Since it is set to be at least 2 pieces / mm 2 , fine REM composite inclusions (REM-Ca-O—S) are sufficiently dispersed in the entire slab, and this REM composite inclusion contains S. , Generation of coarse MnS inclusions can be suppressed. Moreover, the extension of MnS can be suppressed by attaching MnS to this REM composite inclusion (REM-Ca-O-S). At this time, since the average value is controlled to 0.05 mm or less with the austenite grain size on the surface of the slab as a representative index, the grain boundary diffusion of the S progresses rapidly in the entire slab, and the REM composite intervention The amount of MnS adhering to the product (REM-Ca-O-S) increases. Therefore, it is possible to improve the hole expandability with certainty.
In the present invention, the austenite particle size is an average value of measured values obtained by measuring 10 austenite particle sizes on the surface of the slab.

また、鋳片1/2厚部におけるREM複合介在物の円相当直径が10μmを超える介在物の個数密度が0.2個/mm未満に抑えられているので、粗大な介在物の生成が抑制されており、この介在物に起因する欠陥の発生を抑制することができる。
さらに、REM複合介在物(REM−Ca−O−S)がAl系耐火物とREM複合介在物(REM−Ca−O−S)の反応時に液相を生じさせるため、ノズルの閉塞を抑制することができる。よって、鋳造を安定して行うことが可能となる。
In addition, since the number density of inclusions in which the equivalent circle diameter of the REM composite inclusions in the slab 1/2 thick part exceeds 10 μm is suppressed to less than 0.2 pieces / mm 2 , generation of coarse inclusions is prevented. It is suppressed and generation | occurrence | production of the defect resulting from this inclusion can be suppressed.
Further, to produce a liquid phase during the reaction of REM compound inclusions (REM-Ca-O-S ) is Al 2 O 3 based refractories and REM compound inclusions (REM-Ca-O-S ) , clogging of the nozzle Can be suppressed. Therefore, casting can be performed stably.

ここで、本発明の炭素鋼鋳片においては、さらに、質量%で、
Mg;0.0003%以上0.002%以下、
Cr;0.001%以上2.0%以下、
Ni;0.001%以上2.0%以下、
Cu;0.001%以上2.0%以下、
Nb;0.001%以上0.2%以下、
V;0.001%以上1.0%以下、
W;0.001%以上1.0%以下、
Zr;0.0001%以上0.2%以下、
As;0.0001%以上0.5%以下、
Co;0.0001%以上1.0%以下、
Sn;0.0001%以上0.2%以下、
Pb;0.0001%以上0.2%以下、
Hf;0.0001%以上0.2%以下、
からなる群から選択される一種又は二種以上を含んでいてもよい。
Here, in the carbon steel slab of the present invention, in mass%,
Mg: 0.0003% or more and 0.002% or less,
Cr: 0.001% or more and 2.0% or less,
Ni: 0.001% or more and 2.0% or less,
Cu: 0.001% to 2.0%,
Nb: 0.001% or more and 0.2% or less,
V; 0.001% to 1.0%,
W: 0.001% to 1.0%,
Zr: 0.0001% or more and 0.2% or less,
As; 0.0001% to 0.5%,
Co: 0.0001% to 1.0%,
Sn: 0.0001% or more and 0.2% or less,
Pb: 0.0001% to 0.2%,
Hf: 0.0001% to 0.2%,
One or more selected from the group consisting of:

本発明に係る炭素鋼鋳片の製造方法は、前述の炭素鋼鋳片を製造するための炭素鋼鋳片の製造方法であって、溶鋼に対してAlを添加して脱酸を行うAl脱酸工程と、Alを添加した溶鋼に、REMを添加するREM添加工程と、REMを添加して5分以上撹拌する撹拌工程と、撹拌後の溶鋼にCaを添加するCa添加工程と、Caを添加した後に連続鋳造する連続鋳造工程と、連続鋳造工程の冷却過程において、鋳片の圧下を行う圧下工程と、を備えており、前記圧下工程では、鋳片1/2厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下で1200℃以上の温度範囲内で、圧下率10%以上50%以下の圧下をすることを特徴としている。
なお、本発明においては、圧下工程における圧下率(%)を、「{(圧下前の鋳片厚み−圧下後の鋳片厚み)/圧下前の鋳片厚み}×100」と定義する。
A method for producing a carbon steel slab according to the present invention is a method for producing a carbon steel slab for producing the above-described carbon steel slab, wherein Al is added to the molten steel to perform deoxidation. An acid step, a REM addition step of adding REM to the molten steel to which Al is added, a stirring step of adding REM and stirring for 5 minutes or more, a Ca addition step of adding Ca to the molten steel after stirring, and Ca A continuous casting step of continuous casting after the addition, and a reduction step of reducing the slab in the cooling process of the continuous casting step. In the reduction step, the temperature of the slab ½ thickness part is The carbon steel slab is characterized in that the reduction is 10% or more and 50% or less within a temperature range of 1200 ° C. or more below the solidus temperature of the slab.
In the present invention, the reduction ratio (%) in the reduction step is defined as “{(slab thickness before reduction−slab thickness after reduction) / slab thickness before reduction} × 100”.

この構成の炭素鋼鋳片の製造方法によれば、溶鋼に対してAlを添加して脱酸を行うAl脱酸工程を備えているので、溶鋼中にAlが十分に存在することになる。この状態でREMを添加することで、Alを含むREM介在物(REM・Al)が多数生成される。なお、REMを添加して5分以上撹拌する撹拌工程を備えているので、Alを含むREM介在物(REM・Al)を十分に生成することができる。
そして、Alを含むREM介在物(REM・Al)が十分に存在する状態でCaを添加することで、REMとCaを含むREM複合介在物(REM−Ca−O−S)を安定して生成させることができる。このような溶鋼を連続鋳造し、鋳片1/2厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下であって、1200℃以上の範囲で圧下率10%以上50%以下の圧下をすることで、鋳片表面のオーステナイト粒径を0.05mm以下に制御することができる。本発明は、鋳造中の鋳片を大きく圧下する発明であって、鋳造中の鋳片は鋳片表面と鋳片1/2部の温度差が大きいことを利用して鋳片中心部の圧下効率を高める発明である。したがって、この圧下時の鋳片1/2厚部は鋳片表面よりも変形量が大きくなる。このため、変形量が大きくなる鋳片1/2厚部ほど凝固組織であるデンドライト組織が微細化する。オーステナイト粒径はいくつかのデンドライト組織が合体して形成するため、デンドライト組織が細かくなるほどオーステナイト粒径も微細化する。鋳片1/2厚部のオーステナイト粒径が微細化することによって、粗大なMnSが生成しやすい鋳片1/2厚部でのSの粒界拡散を促進することができ、これによりREM複合介在物(REM−Ca−O−S)を核としたMnSの生成が促進し、単独で生成するMnSの量が減少するため、粗大な介在物が減少し、上述の炭素鋼鋳片を製造することが可能となる。
According to the method for producing the carbon steel slab of this configuration, since the Al deoxidation step is performed in which Al is added to the molten steel to perform deoxidation, Al 2 O 3 is sufficiently present in the molten steel. become. By adding REM in this state, REM inclusions containing Al 2 O 3 (REM 2 O 3 · Al 2 O 3) is generated number. Since it comprises a stirring step for stirring over 5 minutes with the addition of REM, REM inclusions containing Al 2 O 3 a (REM 2 O 3 · Al 2 O 3) can be sufficiently generated.
Then, by REM inclusions containing Al 2 O 3 (REM 2 O 3 · Al 2 O 3) is added to Ca in the presence sufficiently, REM composite inclusions containing REM and Ca (REM-Ca- (OS) can be stably produced. Such molten steel is continuously cast, and the temperature of the slab 1/2 thick part is not higher than the solidus temperature of the carbon steel slab, and the reduction rate is not lower than 10% and not higher than 50% in the range of 1200 ° C or higher. By doing, the austenite particle size of the slab surface can be controlled to 0.05 mm or less. The present invention is an invention that greatly reduces the slab being cast, and the slab being cast is reduced at the center of the slab by utilizing the fact that the temperature difference between the slab surface and the 1/2 part of the slab is large. It is an invention that increases efficiency. Therefore, the amount of deformation of the slab 1/2 thick part during the reduction is larger than that of the slab surface. For this reason, the dendrite structure which is a solidification structure becomes finer as the slab ½ thick part where the deformation amount increases. Since the austenite grain size is formed by combining several dendrite structures, the austenite grain size becomes finer as the dendrite structure becomes finer. By reducing the austenite grain size of the slab 1/2 thick part, it is possible to promote the grain boundary diffusion of S in the slab 1/2 thick part where coarse MnS is likely to be generated. Production of MnS with inclusions (REM-Ca-O-S) as the core is promoted, and the amount of MnS produced alone is reduced, so that coarse inclusions are reduced and the above-mentioned carbon steel slab is produced. It becomes possible to do.

上述のように、本発明によれば、粗大な介在物の生成を抑制し、確実に穴拡げ性を向上させることが可能な炭素鋼鋳片、及び、炭素鋼鋳片の製造方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, there is provided a carbon steel slab capable of suppressing the formation of coarse inclusions and reliably improving the hole expandability, and a method for producing the carbon steel slab. It becomes possible.

本発明の実施形態である炭素鋼鋳片における介在物の組成範囲を説明する1500℃における三元状態図である。It is a ternary phase diagram at 1500 ° C. for explaining the composition range of inclusions in the carbon steel slab according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態である炭素鋼鋳片における介在物の組成範囲を説明する1500℃における三元状態図である。It is a ternary phase diagram at 1500 ° C. for explaining the composition range of inclusions in the carbon steel slab according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態である炭素鋼鋳片の製造方法のフロー図である。It is a flowchart of the manufacturing method of the carbon steel slab which is embodiment of this invention. REMを添加しないで、鋳造の冷却過程において圧下を実施した場合の介在物の形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the form of the inclusion at the time of rolling down in the cooling process of casting, without adding REM. REMを添加し、鋳造の冷却過程において圧下を実施しない場合の介在物の形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the form of the inclusion in the case of adding REM and not implementing reduction in the cooling process of casting. REMを添加し、鋳造の冷却過程において圧下を実施した場合の介在物の形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the form of the inclusion at the time of adding REM and implementing reduction in the cooling process of casting. 本発明例1−1における介在物の観察写真である。It is an observation photograph of the inclusion in this invention example 1-1. 比較例1−1における介在物の観察写真である。It is an observation photograph of the inclusion in Comparative Example 1-1.

以下に、本発明の実施形態である炭素鋼鋳片及び炭素鋼鋳片の製造方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Below, the manufacturing method of the carbon steel slab and the carbon steel slab which is embodiment of this invention is demonstrated with reference to attached drawing. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

本実施形態である炭素鋼鋳片は、質量%で、C;0.03%以上0.30%以下、Si;0.08%以上2.1%以下、Mn;0.5%以上4.0%以下、P;0.05%以下、S;0.0001%以上0.01%以下、N;0.01%以下、t.O;0.0005%以上0.005%以下、Al;0.004%以上2.0%以下、Ti;0.0001%以上0.20%以下、REM;0.001%以上0.02%以下、Ca;0.0011%以上0.005%以下、を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなり、REM、Ca、t.Oの質量%をそれぞれ[REM]、[Ca]、[t.O]とした場合に、
0.25≦[Ca]/[REM]≦5 ・・・(1)
0.0011≦[Ca]−0.15×[t.O]≦0.005 ・・・(2)
を満たしている。
The carbon steel slab according to the present embodiment is C: 0.03% to 0.30%, Si: 0.08% to 2.1%, Mn: 0.5% to 4. 0% or less, P; 0.05% or less, S; 0.0001% or more and 0.01% or less, N; 0.01% or less, t. O: 0.0005% to 0.005%, Al; 0.004% to 2.0%, Ti; 0.0001% to 0.20%, REM; 0.001% to 0.02% Hereafter, Ca; 0.0011% or more and 0.005% or less is contained, the balance is made of iron and inevitable impurities, and REM, Ca, t. The mass% of O is [REM], [Ca], [t. O],
0.25 ≦ [Ca] / [REM] ≦ 5 (1)
0.0011 ≦ [Ca] −0.15 × [t. O] ≦ 0.005 (2)
Meet.

さらに、本実施形態である炭素鋼鋳片においては、鋳片1/2厚部におけるREM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が20個/mm以上、かつ、円相当直径が10μmを超える介在物の個数密度が0.2個/mm未満とされている。
そして、本実施形態である炭素鋼鋳片においては、鋳片表面におけるオーステナイト粒径が0.05mm以下とされている。
Furthermore, in the carbon steel slab according to the present embodiment, the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 0.5 μm or more and 4 μm or less of the REM composite inclusions in the slab ½ thick part is 20 pieces / mm 2 or more. In addition, the number density of inclusions having an equivalent circle diameter exceeding 10 μm is set to be less than 0.2 pieces / mm 2 .
And in the carbon steel slab which is this embodiment, the austenite particle size in the slab surface is 0.05 mm or less.

以下に、本実施形態である炭素鋼鋳片において、各成分及び介在物を上述のように規定した理由について説明する。   Below, the reason which prescribed | regulated each component and inclusions as mentioned above in the carbon steel slab which is this embodiment is demonstrated.

(C:炭素)
Cは、鋼の焼入れ性と強度を制御する最も基本的な元素であり、焼入れ硬化層を硬くかつ深く形成することで、疲労強度が向上する。
ここで、Cの含有量が0.03%未満では、残留オーステナイト及び低温変態相を十分に生成できず、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Cの含有量が0.30%を超えると、加工性及び溶接性が低下してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Cの含有量を0.03%以上0.30%以下の範囲内に限定している。
(C: carbon)
C is the most basic element for controlling the hardenability and strength of steel, and the fatigue strength is improved by forming a hardened and hardened layer hard and deep.
Here, if the C content is less than 0.03%, the retained austenite and the low-temperature transformation phase cannot be sufficiently generated, and the above-described effects cannot be achieved. On the other hand, if the C content exceeds 0.30%, workability and weldability may be deteriorated.
From the above, in this embodiment, the C content is limited to a range of 0.03% to 0.30%.

(Si:ケイ素)
Siは、焼入れのための加熱時にオーステナイトの核生成サイト数を増加させ、オーステナイトの粒成長を抑制して、焼入れ硬化層の粒径を微細化させる。また、Siは、炭化物の生成を抑制し、炭化物による粒界強度の低下を抑制し、さらに、ベイナイト組織の生成に対しても有効であり、材料全体の強度を確保する。
ここで、Siの含有量が0.08%未満では、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Siの含有量が2.1%を超えると、介在物中のSiO濃度が高くなり、介在物が粗大化し、靭性、延性、溶接性が低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Siの含有量を0.08%以上2.1%以下の範囲内に限定している。
(Si: silicon)
Si increases the number of nucleation sites of austenite during heating for quenching, suppresses the grain growth of austenite, and refines the grain size of the quenched hardened layer. Moreover, Si suppresses the formation of carbides, suppresses the decrease in grain boundary strength due to carbides, and is also effective for the generation of bainite structure, and ensures the strength of the entire material.
Here, if content of Si is less than 0.08%, the above-mentioned effect cannot be achieved. On the other hand, if the Si content exceeds 2.1%, the SiO 2 concentration in the inclusions increases, the inclusions become coarse, and the toughness, ductility, and weldability may be reduced.
From the above, in this embodiment, the Si content is limited to a range of 0.08% to 2.1%.

(Mn:マンガン)
Mnは、鋼の強度を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Mnの含有量が0.5%未満では、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Mnの含有量が4.0%を超えると、Mnの偏析及び固溶強化の増大により延性が低下する。また、溶接性及び母材の靭性が劣化する。
以上のことから、本実施形態では、Mnの含有量を0.5%以上4.0%以下の範囲内に限定している。
(Mn: Manganese)
Mn is an element having an effect of improving the strength of steel.
Here, if the content of Mn is less than 0.5%, the above-described effects cannot be achieved. On the other hand, when the content of Mn exceeds 4.0%, ductility decreases due to segregation of Mn and increase in solid solution strengthening. In addition, the weldability and the toughness of the base material deteriorate.
From the above, in this embodiment, the Mn content is limited to a range of 0.5% to 4.0%.

(P:リン)
Pは、Fe原子よりも小さな置換型固溶強化元素として利用する場合において有効であるが、不可避的に0.0010%は含有される。
ここで、Pの含有量が0.05%を超えると、オーステナイトの粒界にPが偏析し、粒界強度が低下して、加工性が劣化することがある。
以上のことから、本実施形態では、Pの含有量を0.05%以下に限定している。
(P: phosphorus)
P is effective when used as a substitutional solid solution strengthening element smaller than Fe atoms, but unavoidably 0.0010% is contained.
Here, if the content of P exceeds 0.05%, P segregates at the grain boundaries of austenite, the grain boundary strength decreases, and the workability may deteriorate.
From the above, in this embodiment, the P content is limited to 0.05% or less.

(S:硫黄)
Sは、鋼中に不純物として含まれて偏析しやすく、MnS系の粗大な延伸介在物を形成して穴拡げ性を劣化させる。
ここで、Sの含有量を0.0001%未満に低減するためには、多大なコストが掛かる。一方、Sの含有量が0.01%を超えると、REMのS固定効果を加味しても、残存するS濃度が高く、穴拡げ性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Sの含有量を0.0001%以上0.01%以下の範囲内に限定している。
(S: sulfur)
S is contained as an impurity in the steel and easily segregates, and forms MnS-based coarse stretch inclusions to deteriorate the hole expandability.
Here, in order to reduce the S content to less than 0.0001%, a great cost is required. On the other hand, if the S content exceeds 0.01%, the remaining S concentration is high even if the S fixing effect of REM is taken into account, and the hole expandability may be deteriorated.
From the above, in this embodiment, the S content is limited to a range of 0.0001% to 0.01%.

(N:窒素)
Nは、Al、Ti等の元素と窒化物を形成し、母材組織の微細化を促進する作用効果を有する。
ここで、Nの含有量が0.01%を超えると、粗大な窒化物等が生成し、穴拡げ性が劣化してしまう。なお、Nの含有量を0.0005%未満に低減するためには、多大なコストが掛かる。
以上のことから、本実施形態では、Nの含有量を0.01%以下に限定している。
(N: Nitrogen)
N forms nitrides with elements such as Al and Ti, and has the effect of promoting the refinement of the base material structure.
Here, if the N content exceeds 0.01%, coarse nitrides or the like are generated, and the hole expandability deteriorates. In order to reduce the N content to less than 0.0005%, a large cost is required.
From the above, in this embodiment, the N content is limited to 0.01% or less.

(t.O:全酸素)
t.Oは、不可避的に0.0005%は含有される。ここで、t.Oの含有量が0.005%を超えると、粗大な酸化物等が生成し、鋳片の品質が劣化してしまう。
以上のことから、本実施形態では、t.Oの含有量を0.0005%以上0.005%以下の範囲内に限定している。なお、t.O(トータル酸素)は、化合物の状態で鋳片に分散しているOを含むものである。
(T.O: total oxygen)
t. O is inevitably contained in 0.0005%. Here, t. If the O content exceeds 0.005%, coarse oxides and the like are generated, and the quality of the slab is deteriorated.
From the above, in this embodiment, t. The O content is limited to a range of 0.0005% to 0.005%. Note that t. O (total oxygen) includes O dispersed in the slab in a compound state.

(Al:アルミニウム)
Alは、溶鋼の脱酸を促進するために添加される元素である。
ここで、Alの含有量が0.004%未満では、十分に脱酸をすることができない。一方、Alの含有量が2.0%を超えると、粗大な介在物(Alクラスター)が発生し、鋳片の品質が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Alの含有量を0.004%以上2.0%以下の範囲内に限定している。
(Al: Aluminum)
Al is an element added to promote deoxidation of molten steel.
Here, when the Al content is less than 0.004%, the deoxidation cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the Al content exceeds 2.0%, coarse inclusions (Al 2 O 3 clusters) are generated, and the quality of the slab may be deteriorated.
From the above, in this embodiment, the Al content is limited to a range of 0.004% to 2.0%.

(Ti:チタン)
Tiは、炭化物、窒化物、炭窒化物を形成し、結晶粒の微細化及び鋼板の高強度化に寄与し、穴拡げ性を向上させる元素である。
ここで、Tiの含有量が0.0001%未満では、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Tiの含有量が0.20%を超えると、粗大な炭窒化物が生成し、穴拡げ性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Tiの含有量を0.0001%以上0.20%以下の範囲内に限定している。
(Ti: Titanium)
Ti is an element that forms carbides, nitrides, carbonitrides, contributes to refinement of crystal grains and high strength of steel sheets, and improves hole expansibility.
Here, if the content of Ti is less than 0.0001%, the above-described effects cannot be achieved. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.20%, coarse carbonitrides are produced, and the hole expandability may be deteriorated.
From the above, in the present embodiment, the Ti content is limited to the range of 0.0001% to 0.20%.

(REM:希土類元素)
REMは、Sc、Y、およびLaからLuまでのランタノイドを含む総称である。REMは、Caと共に添加することにより、REM複合介在物(REM−Ca−O−S)を形成し、特許文献1に記載されているのと同様に、このREM複合介在物にMnSが付着することにより、延伸するMnSの生成を抑制し、穴拡げ性を改善する。
ここで、REMの含有量が0.001%未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、REMの含有量が0.02%を超えると、粗大なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)が形成され、穴拡げ性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、REMの含有量を0.001%以上0.02%以下の範囲内に限定している。
なお、REMは、ミッシュメタルと呼ばれるCe、Laを主とする混合物が入手しやすいため、ミッシュメタルを用いて添加することが多い。
(REM: rare earth element)
REM is a generic name including Sc, Y, and lanthanoids from La to Lu. REM is added together with Ca to form a REM composite inclusion (REM-Ca-O-S), and MnS adheres to this REM composite inclusion as described in Patent Document 1. As a result, the generation of stretched MnS is suppressed, and the hole expandability is improved.
Here, if content of REM is less than 0.001%, there exists a possibility that there may be no above-mentioned effect. On the other hand, when the REM content exceeds 0.02%, coarse REM composite inclusions (REM-Ca-O-S) are formed, and the hole expandability may be deteriorated.
From the above, in the present embodiment, the REM content is limited to a range of 0.001% to 0.02%.
REM is often added using misch metal because a mixture mainly containing Ce and La called misch metal is easily available.

(Ca:カルシウム)
Caは、REMと共に添加することにより、上述のようにREM複合介在物(REM−Ca−O−S)を形成し、延伸するMnSの生成を抑制し、穴拡げ性を改善する。また、浸漬ノズルを構成するAl系耐火物とREM複合介在物の反応時に液相を生じさせるため、ノズルの閉塞が抑制される。
ここで、Caの含有量が0.0011%未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Caの含有量が0.005%を超えると、溶鋼中でCaO−Al系の液相介在物を形成し、介在物が粗大化して穴拡げ性を劣化させるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Caの含有量を0.0011%以上0.005%以下の範囲内に限定している。
(Ca: calcium)
When Ca is added together with REM, it forms REM composite inclusions (REM-Ca-O-S) as described above, suppresses the generation of stretched MnS, and improves the hole expandability. Moreover, since a liquid phase is produced at the time of the reaction of the Al 2 O 3 refractory constituting the immersion nozzle and the REM composite inclusion, the clogging of the nozzle is suppressed.
Here, if the Ca content is less than 0.0011%, the above-described effects may not be achieved. On the other hand, if the Ca content exceeds 0.005%, CaO—Al 2 O 3 -based liquid phase inclusions are formed in the molten steel, and the inclusions may be coarsened to deteriorate the hole expansibility.
From the above, in this embodiment, the Ca content is limited to a range of 0.0011% to 0.005%.

([Ca]/[REM])
ラボ実験結果より、介在物におけるCaの含有量(Ca)とREMの含有量(REM)との比(Ca)/(REM)が0.25以上2.5以下の範囲であれば、浸漬ノズルを構成するAlとの反応時に液相を生成し、ノズル閉塞を抑制できることがわかっている。このとき、溶鋼中の[Ca]/[REM]が0.25以上5以下の範囲内に調整することで、生成する介在物において(Ca)/(REM)を0.25以上2.5以下の範囲に制御することが可能となる。
よって、本実施形態では、下記の(1)式を満足するように、鋼中のREMの含有量及びCaの含有量を規定した。
0.25≦[Ca]/[REM]≦5 ・・・(1)
([Ca] / [REM])
If the ratio (Ca) / (REM) between the Ca content (Ca) and the REM content (REM) in the inclusion is within the range of 0.25 to 2.5, the immersion nozzle It is known that a liquid phase can be generated during the reaction with Al 2 O 3 constituting, and nozzle clogging can be suppressed. At this time, by adjusting [Ca] / [REM] in the molten steel within a range of 0.25 or more and 5 or less, (Ca) / (REM) is 0.25 or more and 2.5 or less in the generated inclusions. It is possible to control within the range.
Therefore, in this embodiment, the content of REM and the content of Ca in the steel are defined so as to satisfy the following formula (1).
0.25 ≦ [Ca] / [REM] ≦ 5 (1)

([Ca]−0.15×[t.O])
ノズル閉塞を防止するためには、上述のように、介在物において(Ca)/(REM)が0.25以上2.5以下の範囲内であることが重要となる。介在物の組成を上述の範囲に制御するためには、その条件の一つとして上記した(1)式を満たすことが重要であるが、それと同時に、生成する介在物がノズルとの反応時に液相を生成しノズル閉塞を防止し、かつ、溶鋼中で完全に液相となり粗大化してしまうことを防止するためにも、介在物中のAl含有量を調整する必要があることがラボ実験よりわかった。なお、平衡時の介在物中の平均のAl含有量は溶鋼中の酸素含有量とおおよそ比例の関係があることがわかった。このことから、Caとt.Oの関係により介在物中の(Ca)及び(Al)を定義した。
ここで、[Ca]−0.15×[t.O]が0.0011未満の場合、介在物組成のばらつきが大きく、ノズル閉塞の危険性が高い。一方、[Ca]−0.15×[t.O]が0.005超の場合、REM複合介在物(REM−Ca−O−S)が溶鋼中で液相となり、粗大化するおそれがある。
よって、本実施形態では、下記の(2)式を満足するように、鋼中のCaの含有量及びt.Oの含有量を規定した。
0.0011≦[Ca]−0.15×[t.O]≦0.005 ・・・(2)
([Ca] -0.15 × [t.O])
In order to prevent nozzle clogging, as described above, it is important that (Ca) / (REM) is in the range of 0.25 to 2.5 in the inclusion. In order to control the composition of inclusions within the above-mentioned range, it is important to satisfy the above-mentioned formula (1) as one of the conditions. From the laboratory experiment, it is necessary to adjust the Al content in the inclusions in order to prevent the nozzle clogging by generating a phase and completely becoming a liquid phase and coarsening in molten steel. all right. In addition, it turned out that the average Al content in the inclusion at the time of equilibrium has an approximately proportional relationship with the oxygen content in the molten steel. From this, (Ca) and (Al) in inclusions were defined by the relationship between Ca and t.O.
Here, when [Ca] −0.15 × [t.O] is less than 0.0011, there is a large variation in inclusion composition, and the risk of nozzle clogging is high. On the other hand, when [Ca] -0.15 × [t.O] exceeds 0.005, the REM composite inclusion (REM-Ca-O-S) may become a liquid phase in the molten steel and become coarse. .
Therefore, in this embodiment, the content of Ca and the content of t.O in the steel are defined so as to satisfy the following expression (2).
0.0011 ≦ [Ca] −0.15 × [t.O] ≦ 0.005 (2)

ここで、図1Aに示す1500℃におけるCaO−AlO1.5−CeO1.5三元状態図において、領域A,Bは介在物がノズルのAlと反応し、ノズル閉塞を起こす組成範囲である。また、領域Cは、介在物が溶鋼中で液相となり、粗大化する組成範囲である。領域Dは、MnSやCaO−Alの延伸介在物の生成を抑制できない組成範囲である。
そして、残っている領域Eが、介在物の粗大化を防止すると共にMnS系介在物の延伸を抑制でき、かつ、ノズルの閉塞を抑制することができる組成範囲となる。本実施形態では、上述の(1)式によってREM複合介在物(REM−Ca−O−S)の主要成分である(REM)と(Ca)の存在比を規定している。溶鋼中に存在するREMおよびCaはほぼ全てREM複合介在物(REM−Ca−O−S)として存在するため、図1Bに示すように、(1)式に調整することで、領域Eの(REM)と(Ca)の存在比に制御可能となる。さらに、(2)式によって介在物中の(Al)濃度を規定し、介在物組成が安定して領域Eの範囲内となるよう調整している。鋼中の酸素はREMおよびCaの酸化物のほかはほぼ全てAlとなり、REM複合介在物(REM−Ca−O−S)に取り込まれる。REM複合介在物(REM−Ca−O−S)中のAl含有量を低位に制御することで、REM複合介在物(REM−Ca−O−S)の液相率を抑制し、凝集合体により粗大化を防止している。
Here, in the ternary phase diagram of CaO—AlO 1.5 —CeO 1.5 at 1500 ° C. shown in FIG. 1A, the regions A and B are compositions in which inclusions react with the Al 2 O 3 of the nozzle to cause nozzle clogging. It is a range. Region C is a composition range in which inclusions become a liquid phase in molten steel and become coarse. Region D is a composition range in which generation of stretched inclusions of MnS and CaO—Al 2 O 3 cannot be suppressed.
And the remaining area | region E becomes a composition range which can suppress the expansion of a MnS type inclusion while preventing the coarsening of an inclusion, and can suppress the obstruction | occlusion of a nozzle. In the present embodiment, the abundance ratio of (REM) and (Ca), which is the main component of the REM composite inclusion (REM-Ca-O-S), is defined by the above formula (1). Since almost all REM and Ca present in the molten steel exist as REM composite inclusions (REM-Ca-O-S), as shown in FIG. 1B, by adjusting the equation (1), REM) and (Ca) can be controlled to an abundance ratio. Further, the (Al 2 O 3 ) concentration in the inclusion is defined by the expression (2), and the inclusion composition is adjusted to be stably within the range of the region E. Oxygen in the steel is almost all Al 2 O 3 except for REM and Ca oxide, and is taken into the REM composite inclusion (REM-Ca-O-S). By controlling the Al content in the REM composite inclusion (REM-Ca-O-S) to a low level, the liquid phase ratio of the REM composite inclusion (REM-Ca-OS) is suppressed, and by aggregation coalescence Prevents coarsening.

(鋳片中心部における介在物の個数密度)
REM複合介在物の大部分は円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物として、炭素鋼鋳片全体に存在する。本実施形態である炭素鋼鋳片において、円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が20個/mm未満の場合には、上述のREM複合介在物の個数が少なく、MnSが十分にREM複合介在物に付着できず、REM複合介在物によるMnSの延伸を抑制する効果が発揮できなくなる。このため、穴拡げ性を十分に向上させることができないおそれがある。
また、円相当直径が10μmを超える介在物の個数密度が0.2個/mm以上である場合には、粗大な介在物によって穴拡げ性が劣化するとともに、粗大介在物に起因した欠陥が発生するおそれがある。
したがって、本実施形態では、REM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が20個/mm以上、かつ、円相当直径が10μmを超える介在物の個数密度が0.2個/mm未満とされている。
(Number density of inclusions in the center of the slab)
Most of the REM composite inclusions exist in the entire carbon steel slab as inclusions having an equivalent circle diameter of 0.5 μm to 4 μm. In the carbon steel slab according to the present embodiment, when the number density of inclusions having an equivalent circle diameter of 0.5 μm or more and 4 μm or less is less than 20 / mm 2 , the number of the above-mentioned REM composite inclusions is small, MnS cannot sufficiently adhere to the REM composite inclusion, and the effect of suppressing the extension of MnS by the REM composite inclusion cannot be exhibited. For this reason, there exists a possibility that hole expansibility cannot fully be improved.
Further, when the number density of inclusions having an equivalent circle diameter exceeding 10 μm is 0.2 pieces / mm 2 or more, the hole expandability deteriorates due to the coarse inclusions, and defects due to the coarse inclusions are present. May occur.
Therefore, in this embodiment, the number density of inclusions having an equivalent circle diameter of 0.5 μm or more and 4 μm or less of the REM composite inclusion is 20 pieces / mm 2 or more and the number density of inclusions having an equivalent circle diameter of more than 10 μm. Is less than 0.2 pieces / mm 2 .

(オーステナイト粒径)
連続鋳造後の連続鋳造鋳片においては、凝固後の冷却時に形成される結晶組織を観察することができる。中でも、MnSが生成する温度以上でのオーステナイトの粒径が小さいほど、Sの拡散が促進しやすいので好ましい。ここでオーステナイト粒径とは、連続鋳造中において、凝固が完了した鋳片が冷却される過程で、鋳片温度がオーステナイト域にあるときに形成されたオーステナイト相の粒径を意味する。鋳造後の鋳片は、フェライト変態域を経由して冷却されるため、オーステナイト相が観察されないことが多いが、鋳片のオーステナイト粒径は凝固組織であるデンドライトの成長方向と垂直な断面を観察し、デンドライトの方向が同一である領域をオーステナイト粒径として評価することができる。
オーステナイト粒径は、凝固直後圧下時の変形量が小さい鋳片表層部で評価した。板厚中心部は、鋳片表面よりも温度が高いため変形量が大きく、微細となる。鋳片表面でのオーステナイト粒径が0.05mmを超える場合には、凝固途中でSの粒界拡散が充分進行せず、付着MnSの生成量が減少し、穴拡げ性が劣化するおそれがある。したがって、本実施形態では、鋳片表面でのオーステナイト粒径の平均値を0.05mm以下に設定している。
なお、オーステナイト粒径の下限に特に制限はないが、本発明に係る鋳片の製造方法によっても、平均値で0.0005mm程度が下限である。
また、オーステナイト粒径は、鋳片表面のオーステナイト粒径を10個測定した測定値の平均値とした。
(Austenite particle size)
In the continuous cast slab after continuous casting, the crystal structure formed during cooling after solidification can be observed. Among these, the smaller the austenite particle size above the temperature at which MnS is generated, the more preferable it is because the diffusion of S is facilitated. Here, the austenite grain size means the grain size of the austenite phase formed when the slab temperature is in the austenite region in the process of cooling the slab after completion of solidification during continuous casting. Since the slab after casting is cooled via the ferrite transformation region, the austenite phase is often not observed, but the austenite grain size of the slab observes a cross section perpendicular to the growth direction of dendrites, which are solidified structures. And the area | region where the direction of a dendrite is the same can be evaluated as an austenite particle size.
The austenite grain size was evaluated at the slab surface layer where the amount of deformation during rolling immediately after solidification was small. The center portion of the plate thickness is higher in temperature than the slab surface, so the amount of deformation is large and fine. When the austenite grain size on the slab surface exceeds 0.05 mm, the grain boundary diffusion of S does not proceed sufficiently during solidification, and the amount of adhered MnS is reduced, which may deteriorate the hole expandability. . Therefore, in this embodiment, the average value of the austenite particle size on the slab surface is set to 0.05 mm or less.
In addition, although there is no restriction | limiting in particular in the minimum of an austenite particle size, About 0.0005mm is a minimum in an average value also with the manufacturing method of the slab which concerns on this invention.
Moreover, the austenite particle diameter was made into the average value of the measured value which measured ten austenite particle diameters of the slab surface.

<炭素鋼鋳片の製造方法>
次に、本実施形態である炭素鋼鋳片の製造方法について、図2のフロー図を参照しつつ説明する。
<Method for producing carbon steel slab>
Next, the manufacturing method of the carbon steel slab which is this embodiment is demonstrated, referring the flowchart of FIG.

(溶製工程S01)
まず、質量%で、C;0.03%以上0.30%以下、Si;0.08%以上2.1%以下、Mn;0.5%以上4.0%以下、P;0.05%以下、S;0.0001%以上0.01%以下、N;0.01%以下、Ti;0.0001%以上0.20%以下、を含む溶鋼を準備する。
(Melting step S01)
First, in mass%, C; 0.03% or more and 0.30% or less, Si; 0.08% or more and 2.1% or less, Mn; 0.5% or more and 4.0% or less, P; 0.05 %, S; 0.0001% or more and 0.01% or less, N; 0.01% or less, Ti; 0.0001% or more and 0.20% or less.

(Al脱酸工程S02)
次に、溶鋼にAl等の脱酸剤を添加し、t.Oの含有量が0.0005%以上0.005%以下になるように脱酸処理する。Oの含有量は溶存酸素と介在物中の酸素とを合わせた全酸素濃度であるから、Alの含有量を0.004%以上2.0%以下の範囲内とすることによって、この工程後の介在物の浮上除去の影響なども含めて、通常の操業技術の範囲で予測調整が可能である。なお、必要に応じて脱硫剤を添加して仕上げ脱硫処理を行っても良い。また、Cr,Ni,Cu等の任意添加元素をこの工程で添加しても良い。
(Al deoxidation step S02)
Next, a deoxidizer such as Al is added to the molten steel, and deoxidation treatment is performed so that the t.O content is 0.0005% or more and 0.005% or less. Since the content of O is the total oxygen concentration of the dissolved oxygen and the oxygen in the inclusions, the content of O is within the range of 0.004% or more and 2.0% or less. Predictive adjustments can be made within the range of normal operation technology, including the effects of floating removal of inclusions. In addition, you may add a desulfurization agent as needed and may perform a finishing desulfurization process. Moreover, you may add arbitrary additional elements, such as Cr, Ni, Cu, at this process.

(REM添加工程S03/撹拌工程S04)
次に、溶鋼にREMを、鋳片内で0.001%以上0.02%以下になるように添加する。すると、AlおよびMgO・AlとREMとが反応し、ついでにSとも反応して、REM−Al−O−S介在物が多数形成される。
そして、REMを添加後に5分以上撹拌を実施する。これにより、上述のREM−Al−O−S介在物を十分に形成する。
(REM addition step S03 / stirring step S04)
Next, REM is added to the molten steel so as to be 0.001% or more and 0.02% or less in the slab. Then, Al 2 O 3 and MgO · Al 2 O 3 react with REM, and then react with S to form a large number of REM-Al—O—S inclusions.
And stirring is implemented for 5 minutes or more after REM addition. Thereby, the above-mentioned REM-Al-O-S inclusion is sufficiently formed.

(Ca添加工程S05)
次に、(1)式および(2)式を考慮しつつ、Ca添加歩留まりも考慮して、溶鋼にCaを鋳片内で0.0011%以上0.005%以下になるように添加する。すると、REM−Al−O−S介在物とCaとが反応し、REM複合介在物(REM−Ca−O−S)が多数形成される。
(Ca addition step S05)
Next, considering the formulas (1) and (2), the Ca addition yield is also taken into account, and Ca is added to the molten steel so as to be 0.0011% or more and 0.005% or less in the slab. Then, REM-Al-O-S inclusions and Ca react to form a large number of REM composite inclusions (REM-Ca-O-S).

(連続鋳造工程S06及び圧下工程S07)
次に、上述の溶鋼を連続鋳造装置の鋳型へと注入して炭素鋼鋳片を連続的に鋳造する。このとき、鋳片1/2厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下から1200℃以上の温度範囲で、圧下率10%以上50%以下の圧下を行う。これにより、粗大なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)が破砕される。
(Continuous casting process S06 and reduction process S07)
Next, the above-mentioned molten steel is poured into a mold of a continuous casting apparatus to continuously cast carbon steel slabs. At this time, rolling is performed at a rolling rate of 10% or more and 50% or less in a temperature range where the temperature of the slab 1/2 thick part is not higher than the solidus temperature of the carbon steel slab and is 1200 ° C. or higher. Thereby, a coarse REM compound inclusion (REM-Ca-OS) is crushed.

ここで、溶鋼、凝固後の鋳片、及び、製品における介在物の形態について、図3から図5を参照して説明する。なお、図3〜5において、(a)は溶鋼中、(b)は凝固過程(圧下時)、(c)は凝固後の鋳片、(d)は鋳片を圧延後の製品、における介在物の形態を示すものである。   Here, the forms of the molten steel, the slab after solidification, and the inclusions in the product will be described with reference to FIGS. 3 to 5, (a) is in the molten steel, (b) is in the solidification process (at the time of rolling), (c) is the slab after solidification, (d) is the product in the product after rolling the slab. It shows the form of the object.

溶鋼にREMを添加しない場合には、図3に示すように、溶鋼中にはCaSのほかにカルシウムアルミネート(CaO−Al)主体とする介在物30が存在する。この介在物30は、圧下および圧延時に延伸し、圧延後の製品において穴拡げ性が低下する。 When REM is not added to the molten steel, as shown in FIG. 3, inclusions 30 mainly composed of calcium aluminate (CaO—Al 2 O 3 ) are present in the molten steel in addition to CaS. The inclusions 30 are stretched during rolling and rolling, and the hole expandability is reduced in the rolled product.

一方、溶鋼にREMを添加した場合には、図4及び図5に示すように、溶鋼中には粗大なREM複合酸化物からなる介在物40が存在している。この介在物40は、固相のREMリッチ相41の周囲を液相のCaリッチ相42が取り囲むような構造とされている。ここで、Caリッチ相42は、カルシウムアルミネート(CaO−Al)が主体とされている。 On the other hand, when REM is added to the molten steel, as shown in FIGS. 4 and 5, the inclusion 40 made of a coarse REM composite oxide exists in the molten steel. The inclusion 40 has a structure in which a liquid Ca rich phase 42 surrounds a solid phase REM rich phase 41. Here, the Ca rich phase 42 is mainly composed of calcium aluminate (CaO—Al 2 O 3 ).

そして、凝固時にカルシウムアルミネートの一部のCaOがCaSに置き換わる。すると、Caリッチ相42は、液相のカルシウムアルミネート(CaO−Al)から硬い固相のCaSが主体となる。ここで、鋳造の冷却過程において圧下を行わない場合には、図4に示すように、鋳片中に粗大な構造の粗大なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)が存在することになる。この粗大なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)は、Caリッチ相42が硬い固相のCaSが主体であるため、その後の圧延によっても破砕されず、粗大なまま製品中に存在し、穴拡げ性が低下する。 And some CaO of calcium aluminate is replaced with CaS at the time of solidification. Then, the Ca-rich phase 42 is mainly composed of liquid phase calcium aluminate (CaO—Al 2 O 3 ) and hard solid phase CaS. Here, in the case where no reduction is performed in the cooling process of casting, as shown in FIG. 4, there is a coarse REM composite inclusion (REM-Ca-O-S) having a coarse structure in the slab. become. This coarse REM composite inclusion (REM-Ca-O-S) is mainly composed of hard solid CaS in the Ca-rich phase 42, so it is not crushed by subsequent rolling and remains in the product as it is. However, the hole expandability is reduced.

これに対して、本実施形態のように、連続鋳造工程S06において上述の圧下工程S07を実施する場合には、図5に示すように、鋳造過程において、固相のREMリッチ相41の周囲を液相のカルシウムアルミネート(CaO−Al)が主体のCaリッチ相42が取り囲むような形態の状態で圧下を行うことから、介在物40を細かく破砕することが可能となる。これにより、製品中に存在する介在物40を微細化させることができ、製品の穴拡げ性が向上することになる。 On the other hand, when the above-described reduction step S07 is performed in the continuous casting step S06 as in the present embodiment, the solid phase REM rich phase 41 is surrounded around the solid phase REM rich phase 41 as shown in FIG. Since the reduction is performed in a state in which the Ca-rich phase 42 mainly composed of the liquid phase calcium aluminate (CaO—Al 2 O 3 ) is surrounded, the inclusions 40 can be finely crushed. Thereby, the inclusion 40 present in the product can be made finer, and the hole expandability of the product is improved.

以上のような構成とされた本実施形態である炭素鋼鋳片によれば、鋳片1/2厚部のREM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が20個/mm以上となる。
そして、微細に分散されたREM複合介在物(REM−Ca−O−S)にMnSが付着することで粗大なMnSの生成を抑制し、圧延時のMnSの延伸を抑制することができる。よって、穴拡げ性を確実に向上させることが可能となる。
According to the carbon steel slab of the present embodiment configured as described above, the number density of inclusions whose equivalent circle diameter of the REM composite inclusion of the slab 1/2 thick part is 0.5 μm or more and 4 μm or less. Is 20 pieces / mm 2 or more.
And the production | generation of coarse MnS can be suppressed because MnS adheres to the finely disperse | distributed REM compound inclusion (REM-Ca-OS), and the extending | stretching of MnS at the time of rolling can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the hole expandability with certainty.

また、円相当直径が10μmを超える介在物の個数密度が0.2個/mm未満に抑えられているので、粗大な介在物の生成が抑制されており、穴拡げ性が劣化することを抑制できるとともに、粗大介在物に起因する欠陥の発生を抑制することができる。
さらに、Al系耐火物とREM複合介在物(REM−Ca−O−S)の反応時に液相を生じさせるため、ノズルの閉塞が抑制される。よって、鋳造を安定して行うことができる。
In addition, since the number density of inclusions having an equivalent circle diameter exceeding 10 μm is suppressed to less than 0.2 pieces / mm 2 , the formation of coarse inclusions is suppressed, and the hole expandability deteriorates. While being able to suppress, generation | occurrence | production of the defect resulting from a coarse inclusion can be suppressed.
Further, to produce a liquid phase during the reaction of Al 2 O 3 based refractories and REM compound inclusions (REM-Ca-O-S ), clogging of the nozzles is suppressed. Therefore, casting can be performed stably.

さらに、本実施形態である炭素鋼鋳片においては、鋳片表面におけるオーステナイト粒径が0.05mm以下と微細に制御されているので、Sの粒界拡散を促進することができ、REM複合介在物(REM−Ca−O−S)にMnSを付着させて、延伸介在物を低減することが可能となる。   Furthermore, in the carbon steel slab according to the present embodiment, since the austenite grain size on the slab surface is finely controlled to be 0.05 mm or less, the grain boundary diffusion of S can be promoted, and the REM composite intervening By attaching MnS to the product (REM-Ca-O-S), it becomes possible to reduce the stretched inclusions.

また、本実施形態である炭素鋼鋳片の製造方法によれば、溶鋼に対してAlを添加して脱酸を行うAl脱酸工程S02を備えているので、溶鋼中にAlが十分に存在することになる。
この後にREMを添加するREM添加工程S03を有しているので、Alを含むREM介在物(REM・Al)が生成される。また、REMを添加して5分以上撹拌する撹拌工程S04を備えているので、Alを含むREM介在物(REM・Al)を確実に生成することができる。
Further, according to the method of producing a carbon steel slabs are present embodiment is provided with the Al deoxidation step S02 to perform the deoxidation by adding Al against the molten steel, Al 2 O 3 in molten steel There will be enough.
Since they have REM addition step S03 of adding REM Thereafter, REM inclusions containing Al 2 O 3 (REM 2 O 3 · Al 2 O 3) is generated. Further, is provided with the stirring step S04 stirring over 5 minutes with the addition of REM, REM inclusions containing Al 2 O 3 a (REM 2 O 3 · Al 2 O 3) can be produced reliably.

そして、REM添加工程S03及び撹拌工程S04の後に、Caを添加するCa添加工程S05を有しているので、Alを含むREM介在物(REM・Al)が十分に存在する状態でCaを添加することになり、REMとCaを含有するREM複合介在物(REM−Ca−O−S)を安定して生成させることができる。
さらに、連続鋳造工程S06及び圧下工程S07を有しているので、粗大なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)が圧下により破砕され、上述の炭素鋼鋳片を製造することが可能となる。
Then, after the REM addition step S03 and stirring step S04, since it has a Ca addition step S05 of adding Ca, REM inclusions containing Al 2 O 3 (REM 2 O 3 · Al 2 O 3) is sufficiently In this state, Ca is added, and REM and Ca-containing REM composite inclusions (REM-Ca-O-S) can be stably generated.
Furthermore, since it has a continuous casting step S06 and a reduction step S07, coarse REM composite inclusions (REM-Ca-O-S) can be crushed by reduction, and the above-mentioned carbon steel slab can be produced. It becomes.

以上、本発明の実施形態である炭素鋼鋳片及び炭素鋼鋳片の製造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、Al等の脱酸剤および脱硫剤を添加することによってOおよびS濃度を調整するものとして説明したが、これに限定されることはなく、その他の手段によってOおよびS濃度を調整してもよい。
As mentioned above, although the carbon steel slab and the method for producing the carbon steel slab according to the embodiment of the present invention have been specifically described, the present invention is not limited to this and does not depart from the technical idea of the invention. The range can be changed as appropriate.
For example, it has been described that the O and S concentrations are adjusted by adding a deoxidizing agent and a desulfurizing agent such as Al. However, the present invention is not limited to this, and the O and S concentrations are adjusted by other means. Also good.

また、本発明の炭素鋼鋳片は、添加元素として、さらに、質量%で、Mg:0.0003%以上0.002%以下を含んでいてもよい。このMgは、Alのクラスター化を抑制する作用効果を有する。ここで、Mgの含有量が0.0003%未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Mgの含有量が0.002%を超えると、Mgが耐火物を溶損するおそれがある。よって、Mgを含む場合には、Mgの含有量を0.0003%以上0.002%以下の範囲内とすることが好ましい。 Further, the carbon steel slab of the present invention may further contain Mg: 0.0003% or more and 0.002% or less as an additive element in mass%. This Mg has the effect of suppressing the clustering of Al 2 O 3 . Here, if the Mg content is less than 0.0003%, the above-described effects may not be achieved. On the other hand, if the Mg content exceeds 0.002%, Mg may cause the refractory to melt. Therefore, when it contains Mg, it is preferable to make content of Mg into the range of 0.0003% or more and 0.002% or less.

さらに、本発明の炭素鋼鋳片は、添加元素として、さらに、質量%で、Cr;0.001%以上2.0%以下、Ni;0.001%以上2.0%以下、Cu;0.001%以上2.0%以下、Nb;0.001%以上0.2%以下、V;0.001%以上1.0%以下、W;0.001%以上1.0%以下、Zr;0.0001%以上0.2%以下、As;0.0001%以上0.5%以下、Co;0.0001%以上1.0%以下、Sn;0.0001%以上0.2%以下、Pb;0.0001%以上0.2%以下、Hf;0.0001%以上0.2%以下、からなる群から選択される一種又は二種以上を含んでいてもよい。   Further, the carbon steel slab of the present invention is further added as an additive element in mass%, Cr: 0.001% to 2.0%, Ni: 0.001% to 2.0%, Cu; 0 0.001% to 2.0%, Nb; 0.001% to 0.2%, V; 0.001% to 1.0%, W; 0.001% to 1.0%, Zr 0.0001% to 0.2%, As; 0.0001% to 0.5%, Co; 0.0001% to 1.0%, Sn; 0.0001% to 0.2% Pb; 0.0001% or more and 0.2% or less, Hf; 0.0001% or more and 0.2% or less, and one or two or more selected from the group consisting of:

これらの元素は、いずれも鋼板の強度の向上や靭性の向上のために必要に応じて含有させるものであって、本発明の基本的な特徴であるREM複合介在物(REM−Ca−O−S)を安定して微細に生成させ、もって穴拡げ性を確実に向上させるとともに、連続鋳造時のノズル閉塞を抑制するという作用効果に関して、影響を及ぼすものでは無い。   All of these elements are contained as necessary for improving the strength and toughness of the steel sheet, and the REM composite inclusion (REM-Ca-O-) which is a basic feature of the present invention. S) is produced stably and finely, so that the hole expandability is surely improved and the effect of suppressing nozzle blockage during continuous casting is not affected.

Crは、さらに鋼板の強度を確保するために、必要に応じて鋼中に含有させることができる。この効果を得るために、鋼中にCrを0.01%以上添加することがある。しかし、Crを多量に含有させると強度と延性とのバランスが劣化するので、上限は2.0%である。なお、Cr濃度の下限は、スクラップ等からの混入の影響もあって0.001%である。NiおよびCuは、焼入れ性を向上させて鋼の強度を高める元素で、いずれも0.001%〜2.0%の範囲で必要に応じて鋼中に含有させることができる。   In order to further secure the strength of the steel sheet, Cr can be contained in the steel as necessary. In order to obtain this effect, 0.01% or more of Cr may be added to the steel. However, if a large amount of Cr is contained, the balance between strength and ductility deteriorates, so the upper limit is 2.0%. The lower limit of the Cr concentration is 0.001% due to the influence of mixing from scraps and the like. Ni and Cu are elements that improve the hardenability and increase the strength of the steel, and any of them can be contained in the steel in the range of 0.001% to 2.0% as necessary.

Nb,W,Vは、C又はNと、炭化物、窒化物、炭窒化物を形成して、母材組織の細粒化を促進し、靭性を向上させる元素である。そのために、鋼中にNbを0.01%以上添加しても良い。しかし、多量のNbを添加してこのNb濃度が0.2%を超えても、母材の組織細粒化の効果が飽和し、製造コストが高くなるだけなので、上限は0.2%である。なお、Nb濃度の下限は、スクラップ等からの混入の影響もあって0.001%である。同様に、W,Vは、0.01%〜1.0%の範囲で添加しても良い。これらの元素も、濃度の下限は0.001%である。   Nb, W, and V are elements that form carbides, nitrides, and carbonitrides with C or N, promote fine graining of the base material structure, and improve toughness. Therefore, you may add 0.01% or more of Nb in steel. However, even if a large amount of Nb is added and the Nb concentration exceeds 0.2%, the effect of refining the structure of the base material is saturated and the manufacturing cost only increases, so the upper limit is 0.2%. is there. The lower limit of the Nb concentration is 0.001% due to the influence of mixing from scraps and the like. Similarly, W and V may be added in the range of 0.01% to 1.0%. These elements also have a lower concentration limit of 0.001%.

Zrは、硫化物を球状化して、母材の靭性を改善する元素であるので、鋼中に0.001%以上添加しても良い。しかし、鋼中に多量に添加すると鋼の清浄性が損なわれ、延性が劣化するので、その上限は0.2%である。Zr濃度の下限は0.0001%である。   Zr is an element that spheroidizes sulfides and improves the toughness of the base metal, so 0.001% or more may be added to the steel. However, if added in a large amount in steel, the cleanliness of the steel is impaired and the ductility deteriorates, so the upper limit is 0.2%. The lower limit of the Zr concentration is 0.0001%.

さらに、原料としてスクラップ等を用いた場合には、不可避的にAs,Co,Sn,Pb,Hfが混入することがある。これらの元素が、鋼板の機械的特性等に悪影響を及ぼさないためには、次のように各元素の濃度を制限することが好ましい。As濃度の上限は0.5%であり、Co濃度の上限は1.0%である。また、Sn,Pb,Hfの濃度の上限は、いずれも0.2%である。なお、これらの元素の濃度下限は、いずれも0.0001%である。   Furthermore, when scrap or the like is used as a raw material, As, Co, Sn, Pb, and Hf may inevitably be mixed. In order to prevent these elements from adversely affecting the mechanical properties of the steel sheet, it is preferable to limit the concentration of each element as follows. The upper limit of As concentration is 0.5%, and the upper limit of Co concentration is 1.0%. Further, the upper limit of the concentration of Sn, Pb, Hf is 0.2%. Note that the lower limit of the concentration of these elements is 0.0001%.

以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。   In the following, the results of experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described.

(実施例1)
表1に記載した溶鋼成分に調整した溶鋼を、垂直曲げ連続鋳造装置を用いて、鋳造幅2000mm、鋳片厚み240mmの鋳型に鋳造した。なお、本鋼種における固相線温度は1459℃である。
Example 1
The molten steel adjusted to the molten steel components described in Table 1 was cast into a mold having a casting width of 2000 mm and a slab thickness of 240 mm using a vertical bending continuous casting apparatus. The solidus temperature in this steel type is 1459 ° C.

連続鋳造中の凝固完了後の位置に圧下ロールを設け、表2に示す板厚中央の温度および圧下率に制御して圧下を行った。圧下時の板厚中央の温度は、鋳造速度を0.5m/分から1.5m/分まで変化させることによって凝固完了位置を変化させて制御した。圧下位置での板厚中心温度は、熱流体解析ソフトFLUENTを用いて、連続鋳造中の鋳片伝熱シミュレーションにより算出した。なお、あらかじめ鋳片板厚中心部の測温結果と伝熱シミュレーション結果が一致していることを確認している。   A reduction roll was provided at a position after completion of solidification during continuous casting, and the reduction was performed while controlling the temperature and reduction rate at the center of the plate thickness shown in Table 2. The temperature at the center of the plate thickness at the time of rolling was controlled by changing the solidification completion position by changing the casting speed from 0.5 m / min to 1.5 m / min. The plate thickness center temperature at the reduction position was calculated by a slab heat transfer simulation during continuous casting using the thermal fluid analysis software FLUENT. In addition, it has been confirmed in advance that the temperature measurement result at the center portion of the slab thickness matches the heat transfer simulation result.

また、鋳片のオーステナイト粒径の測定は、鋳片表層部から鋳造方向に50mm、幅方向に50mm、厚み方向に10mmの試料を採取し、黒皮表面から厚み方向に0.1mm研削後、鏡面研磨を施した。その後、ピクリン酸飽和水溶液中に、室温で60秒間浸し、結晶粒径を観察した。凝固組織であるデンドライトの方向が同一である領域をひとつのオーステナイト粒とし、結晶粒の円相当径を測定した。オーステナイト粒を10個調査し、その平均値を鋳片のオーステナイト粒径とした。   Further, the measurement of the austenite grain size of the slab was taken from the surface of the slab, 50 mm in the casting direction, 50 mm in the width direction, and 10 mm in the thickness direction, and after grinding 0.1 mm in the thickness direction from the black skin surface, Mirror polishing was performed. Then, it was immersed in a saturated aqueous picric acid solution at room temperature for 60 seconds, and the crystal grain size was observed. A region in which the directions of the dendrite, which is a solidified structure, are the same is defined as one austenite grain, and the equivalent circle diameter of the crystal grain was measured. Ten austenite grains were investigated, and the average value was defined as the austenite grain size of the slab.

また、本発明例1−1の介在物の観察写真を図6に、比較例1−1の介在物の観察写真を図7に示す。   Moreover, the observation photograph of the inclusion of this invention example 1-1 is shown in FIG. 6, and the observation photograph of the inclusion of Comparative Example 1-1 is shown in FIG.

圧下開始温度が固相線温度以上である比較例1−1においては、圧下により濃化溶鋼が押し出され、この濃化溶鋼により介在物の凝集合体が促進されたため、介在物が粗大化した。   In Comparative Example 1-1 in which the rolling start temperature was equal to or higher than the solidus temperature, the concentrated molten steel was extruded by the rolling, and the aggregated coalescence was promoted by the concentrated molten steel, so that the inclusions became coarse.

圧下開始温度が1150℃であった比較例1−2では、圧下しても介在物が破砕しておらず、粗大なまま存在した。これは、低温になるにつれ、Caリッチ相が低融点のカルシウムアルミネート相からCaSに変化したことで、破砕しにくくなったためと推測される。   In Comparative Example 1-2, in which the reduction start temperature was 1150 ° C., the inclusions were not crushed even after the reduction, and remained coarse. This is presumably because the Ca-rich phase changed from a low-melting-point calcium aluminate phase to CaS as the temperature became lower, which made it difficult to crush.

圧下率が5%であった比較例1−3では、圧下しても介在物が破砕しておらず、粗大なまま存在していた。また、オーステナイト粒径が0.05mm以上となっており、介在物に付着しているMnS量も少なかった。   In Comparative Example 1-3 in which the reduction ratio was 5%, the inclusions were not crushed even after the reduction, and the inclusions remained coarse. Moreover, the austenite particle size was 0.05 mm or more, and the amount of MnS adhering to the inclusions was small.

これに対して、圧下開始温度が固相線温度以下から1200℃までであり、圧下率が10%から50%の本実施例においては、介在物が破砕されて粗大な介在物が低減し、REM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が増加した。   On the other hand, the rolling start temperature is from the solidus temperature or lower to 1200 ° C., and in this example where the rolling reduction is 10% to 50%, the inclusions are crushed and coarse inclusions are reduced, The number density of inclusions having an equivalent circle diameter of REM composite inclusions of 0.5 μm or more and 4 μm or less increased.

(実施例2)
次に、実施例1の結果に基づいて、炭素鋼鋳片の成分組成の影響について確認を行った。
表3に記載された溶鋼成分になるように、図2に示した手順で添加元素を添加した。すなわち、RHでAlを添加した後に、REMとしてFe−Si−REM合金をRHで添加した。REM添加後5分以上撹拌した後で、Ca−Siをワイヤーで添加した。そして、得られた溶鋼を連続鋳造機によって鋳造した。連続鋳造中の冷却過程において、鋳片1/2厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下で1200℃以上の温度範囲内で、連続鋳造中の鋳片を20%圧下した。鋳造後、得られた鋳片の1/2厚部から観察試料を採取し、円相当直径が粒径10μmを超える介在物および0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度を算出した。評価結果を表4に示す。
(Example 2)
Next, based on the result of Example 1, the influence of the component composition of the carbon steel slab was confirmed.
The additive elements were added by the procedure shown in FIG. 2 so that the molten steel components described in Table 3 were obtained. That is, after adding Al by RH, an Fe-Si-REM alloy was added by RH as REM. After stirring for 5 minutes or more after REM addition, Ca-Si was added with a wire. And the obtained molten steel was cast with the continuous casting machine. In the cooling process during continuous casting, the slab during continuous casting was reduced by 20% while the temperature of the slab 1/2 thick part was below the solidus temperature of the carbon steel slab and above 1200 ° C. . After casting, an observation sample was collected from a ½ thick part of the obtained slab, and the number density of inclusions having a circle equivalent diameter exceeding 10 μm in particle diameter and 0.5 μm or more and 4 μm or less was calculated. The evaluation results are shown in Table 4.

また、得られた鋳片に対し、加熱炉で1150℃以上の温度まで加熱し、約900℃の仕上げ温度で熱間圧延し、平均冷却速度30℃/秒で冷却後、約300℃の巻取温度で巻き取り、板厚2.8mmの熱延鋼板を得た。そして、JIS Z2256:2010に準拠して穴拡げ性を評価した。評価結果を表4に、併せて示す。   Further, the obtained slab is heated to a temperature of 1150 ° C. or higher in a heating furnace, hot-rolled at a finishing temperature of about 900 ° C., cooled at an average cooling rate of 30 ° C./sec, and then wound at about 300 ° C. The coil was wound up at a coiling temperature to obtain a hot-rolled steel sheet having a thickness of 2.8 mm. And hole expansibility was evaluated based on JISZ2256: 2010. The evaluation results are also shown in Table 4.

REMの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例2−1においては、穴拡げ性の改善が不十分であった。REM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数が少なくもあったが、そもそもREM複合介在物の生成が少なく、MnSの延伸化を抑制できなかったためと推測される。
REMの含有量が本発明の範囲よりも多かった比較例2−2においては、(1)式の範囲を外れてもいたが、そもそもREMが多すぎたために粗大な介在物(REM−Ca−O−S)が多く生成し、穴拡げ性の改善が不十分であった。また、ノズル閉塞が認められた。
In Comparative Example 2-1, in which the content of REM is less than the range of the present invention, the improvement of hole expansibility was insufficient. Although the number of inclusions having a circle equivalent diameter of 0.5 μm or more and 4 μm or less of the REM composite inclusion was small, it is presumed that the generation of REM composite inclusion was small in the first place and extension of MnS could not be suppressed. .
In Comparative Example 2-2 in which the content of REM was larger than the range of the present invention, it was out of the range of the formula (1), but since there was too much REM in the first place, coarse inclusions (REM-Ca- A large amount of O-S) was generated, and the improvement of hole expansibility was insufficient. In addition, nozzle blockage was observed.

Caの含有量が本発明の範囲よりも多かった比較例2−3においては、粗大な介在物(CaO−Al)が多く生成し、穴拡げ性の改善が不十分であった。
Caの含有量が本発明の範囲よりも少なく(2)式の範囲を外れた比較例2−4においては、ノズルの閉塞が認められた。
In Comparative Example 2-3 in which the Ca content was larger than the range of the present invention, a large amount of coarse inclusions (CaO—Al 2 O 3 ) was generated, and the improvement of the hole expansibility was insufficient.
In Comparative Example 2-4 in which the Ca content was less than the range of the present invention and out of the range of the formula (2), nozzle clogging was observed.

(1)式の範囲を外れた比較例2−5においては、REM量が多いためノズルとの反応時に液相を生じず、ノズル閉塞が認められた。   In Comparative Example 2-5 outside the range of the formula (1), since the amount of REM was large, a liquid phase was not produced during the reaction with the nozzle, and nozzle clogging was observed.

(2)式の範囲を外れた比較例2−6においては、粗大なREM複合介在物(REM−Ca−O−S)が多数観察された。これは、溶鋼中で介在物が液相として存在したために、凝集合体により粗大化したと推測される。   In Comparative Example 2-6 outside the range of the formula (2), many coarse REM composite inclusions (REM-Ca-O-S) were observed. This is presumed that the inclusions were coarsened by agglomeration because the inclusions existed in the molten steel as a liquid phase.

これに対して、本発明の範囲内とされた本発明例2−1〜2−22においては、REM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が20個/mm以上とされ、また、円相当直径が10μmを超える介在物の個数密度が0.2個/mm未満であった。これにより、穴拡げ性が十分に改善されていた。また、ノズルの閉塞も認められなかった。 On the other hand, in Invention Examples 2-1 to 2-22 within the scope of the present invention, the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 0.5 μm or more and 4 μm or less of the REM composite inclusion is 20 pieces. / mm is 2 or more, the number density of inclusions circle equivalent diameter of more than 10μm is less than 0.2 pieces / mm 2. Thereby, the hole expansibility was fully improved. Also, no nozzle blockage was observed.

以上のことから、本発明によれば、粗大な介在物の生成を抑制し、確実に穴拡げ性を向上させることができ、さらにノズルの閉塞を抑制して、安定して鋳造を行うことが可能であることが確認された。   From the above, according to the present invention, it is possible to suppress the formation of coarse inclusions, reliably improve the hole expandability, further suppress nozzle clogging, and perform stable casting. It was confirmed that it was possible.

S02 Al脱酸工程
S03 REM添加工程
S04 撹拌工程
S05 Ca添加工程
S06 連続鋳造工程
S07 圧下工程
S02 Al deoxidation step S03 REM addition step S04 Stirring step S05 Ca addition step S06 Continuous casting step S07 Reduction step

Claims (3)

質量%で、
C;0.03%以上0.30%以下、
Si;0.08%以上2.1%以下、
Mn;0.5%以上4.0%以下、
P;0.05%以下、
S;0.0001%以上0.01%以下、
N;0.01%以下、
t.O;0.0005%以上0.005%以下、
Al;0.004%以上2.0%以下、
Ti;0.0001%以上0.20%以下、
REM;0.001%以上0.02%以下、
Ca;0.0011%以上0.005%以下、
を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
REM、Ca、t.Oの質量%をそれぞれ[REM]、[Ca]、[t.O]とした場合に、
0.25≦[Ca]/[REM]≦5 ・・・(1)
0.0011≦[Ca]−0.15×[t.O]≦0.005 ・・・(2)
を満たし、
鋳片1/2厚部のREM複合介在物の円相当直径が0.5μm以上4μm以下の介在物の個数密度が20個/mm以上、かつ、円相当直径が10μmを超える介在物の個数密度が0.2個/mm未満であり、
鋳片表面におけるオーステナイト粒径が0.05mm以下であることを特徴とする炭素鋼鋳片。
% By mass
C: 0.03% to 0.30%,
Si: 0.08% to 2.1%,
Mn: 0.5% to 4.0%,
P: 0.05% or less,
S; 0.0001% to 0.01%,
N: 0.01% or less,
t. O: 0.0005% or more and 0.005% or less,
Al: 0.004% to 2.0%,
Ti: 0.0001% or more and 0.20% or less,
REM; 0.001% to 0.02%,
Ca; 0.0011% or more and 0.005% or less,
And the balance consists of iron and inevitable impurities,
REM, Ca, t. The mass% of O is [REM], [Ca], [t. O],
0.25 ≦ [Ca] / [REM] ≦ 5 (1)
0.0011 ≦ [Ca] −0.15 × [t. O] ≦ 0.005 (2)
The filling,
Slab half the number density of the thick portion of the REM composite inclusions circle equivalent diameter 0.5μm or more 4μm following inclusions is 20 / mm 2 or more and the number of inclusions circle equivalent diameter is more than 10μm The density is less than 0.2 pieces / mm 2 ;
A carbon steel slab characterized in that the austenite grain size on the slab surface is 0.05 mm or less.
さらに、質量%で、
Mg;0.0003%以上0.002%以下、
Cr;0.001%以上2.0%以下、
Ni;0.001%以上2.0%以下、
Cu;0.001%以上2.0%以下、
Nb;0.001%以上0.2%以下、
V;0.001%以上1.0%以下、
W;0.001%以上1.0%以下、
Zr;0.0001%以上0.2%以下、
As;0.0001%以上0.5%以下、
Co;0.0001%以上1.0%以下、
Sn;0.0001%以上0.2%以下、
Pb;0.0001%以上0.2%以下、
Hf;0.0001%以上0.2%以下、
からなる群から選択される一種又は二種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の炭素鋼鋳片。
Furthermore, in mass%,
Mg: 0.0003% or more and 0.002% or less,
Cr: 0.001% or more and 2.0% or less,
Ni: 0.001% or more and 2.0% or less,
Cu: 0.001% to 2.0%,
Nb: 0.001% or more and 0.2% or less,
V; 0.001% to 1.0%,
W: 0.001% to 1.0%,
Zr: 0.0001% or more and 0.2% or less,
As; 0.0001% to 0.5%,
Co: 0.0001% to 1.0%,
Sn: 0.0001% or more and 0.2% or less,
Pb: 0.0001% to 0.2%,
Hf: 0.0001% to 0.2%,
The carbon steel slab according to claim 1, comprising one or more selected from the group consisting of:
請求項1又は請求項2に記載の炭素鋼鋳片を製造するための炭素鋼鋳片の製造方法であって、
溶鋼に対してAlを添加して脱酸を行うAl脱酸工程と、
Alを添加した溶鋼に、REMを添加するREM添加工程と、
REMを添加して5分以上撹拌する撹拌工程と、
撹拌後の溶鋼にCaを添加するCa添加工程と、
Caを添加した後に連続鋳造する連続鋳造工程と、
連続鋳造工程の冷却過程において、鋳片の圧下を行う圧下工程と、を備えており、
前記圧下工程では、鋳片1/2厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下で1200℃以上の温度範囲内で、圧下率10%以上50%以下の圧下をすることを特徴とする炭素鋼鋳片の製造方法。
A method for producing a carbon steel slab for producing the carbon steel slab according to claim 1 or 2,
Al deoxidation step of adding Al to the molten steel and deoxidizing;
REM addition step of adding REM to molten steel to which Al is added;
A stirring step of adding REM and stirring for 5 minutes or more;
A Ca addition step of adding Ca to the molten steel after stirring;
A continuous casting process of continuous casting after adding Ca;
A reduction process for reducing the slab in the cooling process of the continuous casting process,
In the reduction step, the reduction of the reduction ratio of 10% or more and 50% or less is performed within a temperature range of 1200 ° C. or more at a temperature of the slab 1/2 thick portion below the solidus temperature of the carbon steel slab. A method for producing a carbon steel slab characterized.
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