JP3126256B2 - Cu含有鋼の連続鋳造方法およびその鋳片並びにCu含有鋼板の製造方法およびその鋼板 - Google Patents

Cu含有鋼の連続鋳造方法およびその鋳片並びにCu含有鋼板の製造方法およびその鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCu含有鋼を連続鋳造時
の冷却およびその後の熱間圧延工程での加熱条件を検討
して、Cu起因の表面割れを防止する製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】最近の電気炉製鋼が活発化してその溶解
量か増大している。この原料であるスクラップに含まれ
るトランプエレメント、特にCu、Sn含有量の高い自
動車、家電、缶屑等の劣悪スクラップの環境(屑処理)
問題が提起されている。スクラップについての公知資料
として、例えばElliott Symposium Proceeding( P599,1
990)に、Snの含Cu鋼への影響について、Snは含C
u鋼の表面疵を助長することが知られているが、Cu、
Snともに精錬による除去が困難である。そのため、C
u、Snを含有するスクラップの再生処理に、スクラッ
プの希釈が提案されている
【0003】また、含Cu鋼の熱間加工性について、例
えば「鉄鋼に及ぼす公金元素の影響」(P378,誠文堂新光
社) には、含Cu鋼の熱間加工においては、Cu0.3
%未満でも軽微な表面疵が認められる。Cu0.3%以
上になると小さな割れ疵が生じ、Cu0.8%に達すれ
ば割れ疵は著しく大きくなり、これ以上含Cu量を増加
すれば、割れ疵は含Cu量の増加にともない一層増大す
ることが記載されている。
【0004】さらに、最近では含Cu鋼にNiを所定量
添加することによって、疵の原因となる高温酸化時のC
u融液の鋼表面での析出を抑制し、割れを防止すること
ができるが知られている。しかし、上記の従来技術にお
いては、スクラップを再生処理するか、もしくは希釈に
よってCu、Snの影響を軽減するものであるが、これ
らは処理コストおよび希釈合金コストが高く、充分な対
策としては問題を有している。最近の鉄鋼製造におけ
る、スクラップ使用量の増大とともにより効率のよい、
含Cuスクラップの使用技術の開発が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点を解決することを目的に、Cu含有量:0.1%以
上の含Cu鋼の製造において発生する表面割れを防止す
るために、連続鋳造の冷却および熱間圧延条件を適正化
して、鋳片表面にCu融液が析出しないで、その後の加
工工程においてCuの粒界侵入を抑制することによっ
て、表面割れのない含Cu鋼の製造方法を提供する。
【0006】さらに、Cuを増量しても前記Cu融液の
析出が起こらない、鋳片の冷却および熱間圧延の加熱温
度領域を、Cu含有量との関係より決定することによっ
て、Cuのより広い範囲において、表面の良好な含Cu
鋼を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するもので、その要旨は、 (1)移動式または同期型鋳型を有する連続鋳造機によ
ってCu:0.1wt%以上のCu含有鋼を鋳造する際
に、鋳造条件を鋳片厚み:75mm以下、かつ鋳造速
度:3m/min以上とし、さらに1300〜1050
℃の温度域での滞留時間が1分未満となるように冷却し
て薄鋳片を製造することを特徴とするCu含有鋼の連続
鋳造方法、
【0008】
【0009】(2)移動式または同期型鋳型を有する連
続鋳造機によってCu:0.1wt%以上のCu含有鋼
を鋳造する際に、鋳造条件を鋳片厚み:75mm以下、
かつ鋳造速度:3m/min以上とし、さらに1300
〜1500℃の温度域での滞留時間が1分未満となるよ
うに冷却して薄鋳片を製造し、その後該薄鋳片を105
0℃以上の温度とならないように加熱した後、仕上げ熱
間圧延機によって熱間圧延鋼板を得ることを特徴とする
Cu含有鋼板の製造方法、である。
【0010】
【0011】すなわち、本発明は連続鋳造における薄鋳
片製造方法に注目するとともに、Cuに起因する表面割
れの解明によってなされたものである。例えば双ベルト
式連続鋳造においてはその特徴として、急速冷却プロセ
スであり、さらに薄鋳片のために粗圧延が省略できると
いうメリットがあげられる。本発明者等は、この二つの
特徴を有することに基ずいて、双ベルト式連続鋳造と熱
間圧延の仕上げ圧延を組み合わせることによって、Cu
含有鋼板を表面割れを発生することなく製造可能である
との知見を得た。この理由について以下に説明する。
【0012】図3はCu起因の割れ発生のメカニズムを
示すもので、Cu含有鋼の表面の酸化スケールにFeが
拡散することによって、その界面にCu融液が析出して
来る。その後、圧延等の加工を受けることによって、こ
の析出したCu融液相のCuが母材の粒界に侵入して、
脆化を生じせしめ割れに至る。発明者等の知見によれ
ば、Cu含有鋼の表面割れは、Feの選択酸化によっ
て、Cu融液がFe表面に析出し、それが加工時粒界に
侵入することによって発生する。したがって、酸化量を
減らすことによってCu融液の析出を防止することがで
きれば、割れは発生しない。
【0013】急速冷却鋳造プロセスである双ベルト式鋳
造法では、現行の連続鋳造法に比べ、酸化量を減らすこ
とができる。そのため、双ベルト式鋳造ではCu融液は
析出せず、割れを発生させることなくCu含有量を鋳造
できる。また、Cu起因の割れはCu融液の融点以下で
は発生しない。双ベルト式鋳造後は粗圧延を省略できる
ため、圧延前の加熱温度が現行連鋳材に比べ低くするこ
とができる。このため、Cu融点以下での圧延が可能と
なり、鋳造時だけでなく圧延時においても割れが発生し
ない。このように、急速冷却連鋳法と粗圧延の省略可能
なるプロセスでは、酸化物スケールの発生を極力抑える
ことが出来るために、Cu融液の析出がなくなり、鋳片
の表面割れを防止することが可能となる。
【0014】本発明について図に基ずいてさらに詳述す
る。図1は本発明のCu含有鋼の加熱条件と割れの発生
状況を示す。この図より、Cu0.2%では加熱温度が
1050〜1100℃で5分の加熱では割れ発生してい
るが、3分の加熱またはこの温度範囲外では割れの発生
はないことがわかる。同様にCu0.5〜1.5%のも
のでは、1050〜1200℃で1分以上の領域で割れ
発生がある。また、通常含Cu鋼にはSnが共存して含
有されているが、このSnによってCuは影響を受ける
ことが状態図より予想できる。
【0015】すなわち、Snが入ることによって、Fe
−Cuの固溶限がFe側に移動して、Cuの約1/10
の量でSnは顕著に作用する。図2はこのSnの添加量
の影響を示す図で、Snを0.05%まで増量した時の
割れ発生する加熱温度を示す。この時のCuは0.5%
である。この図より、例えばSn0.03%の時の割れ
温度は1000〜1200℃を示し、約50℃低温側に
移行している。以上の図1および図2をまとめて、本発
明のより好ましい実施の条件としては次のごとく述べる
ことができる。
【0016】本発明は厚さ75mm以下のCu、Snを
含有する鋳片を連続鋳造法、例えば薄スラブおよびベル
ト式連続鋳造等を含む連続鋳造方法によって鋳造し、仕
上げ圧延機で圧延する。ここで、連続鋳造時の鋳片表面
の冷却条件は以下のとおりである。Cuのみ、あるいは
Cu、Snの両方を含有し、その内Sn濃度が0.01
%以下である場合は、液相線温度から1050℃までの
温度範囲を、
【0017】Sn濃度>0.01%である場合は、液相
線温度から1000℃までの温度範囲を、Cu<0.5
wt%では、5分未満、Cu≦0.5wt%では、1分
未満 にて冷却する。また、仕上げ圧延前の加熱温度
は、Cuのみ、あるいはCu、Snの両方を含有し、そ
の内Sn濃度が0.01%以下である場合は1050℃
未満、Cu、Snの両方を含有しその内Sn濃度>0.
01%である場合は1000℃未満とすることによっ
て、表面割れの発生はないことがわかる。
【0018】すなわち、本発明は前記の如く、鋳片厚み
を小さくすることによって鋳造時の冷却を速くすること
が可能となり、スケール生成によるCu析出が抑制さ
れ、鋳造時の割れ発生を防止するものである。この冷却
速度の条件については前図1から、温度の範囲について
は前図2から求められた。さらに、本発明は前記のごと
く鋳片厚み75mm以下にすることによって粗圧延を省
略することが可能となり、このことから圧延前の加熱温
度低下せしめ圧延時の割れ発生を抑止するものである。
この加熱温度の条件は前図2から求められた。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例に基ずいてその効果に
ついて詳述する。 実施例1 鋳片厚み75mm、化学成分としてCu:1.0%、S
n:0.01%を含有する炭素鋼を本発明の条件にて製
造した結果を表1に示す。この表の比較例は本発明材と
同一の組成の鋼を現行連続鋳造法および熱間圧延法によ
って製造したものである。この表によれば、本発明材で
は、鋳片を連続鋳造する際、連鋳の冷却水を強化して鋳
片表面を強冷却したところ、割れの発生はなかったこと
が示される。
【0020】その該当する鋳片の表面を切り出し顕微鏡
観察したところ、CuSn融液の析出は観察されなかっ
た。また、その鋳片を1000℃で加熱後圧延したとこ
ろ、割れは発生せずCuSn融液も観察されない。しか
し、1050℃で加熱し圧延すると割れは発生してい
る。また、表面にCuSn融液が析出していることがわ
かった。
【0021】
【表1】
【0022】実施例2 鋳片厚み75mm、化学成 としてCu:1.0%、S
n:0.1%を含有する炭素鋼を本発明の条件にて 造
した結果を表2に示す。この表の比較例は本発明材と同
一の組成の鋼を現行 続鋳造法および熱間圧延法によっ
て製造したものである。この表によれば本発明では、鋳
片を連続鋳造する際、連鋳の冷却水を強化して鋳片表面
を強冷却したところ、割れの発生はなかったことが示さ
れる。また、その鋳片を950℃で加熱後圧延したもの
では、割れは発生していない。しかし、1000℃で加
熱し圧延すると割れは発生することがわかる。
【0023】
【表2】
【0024】以上の実施例からも明らかなごとく、本発
明はCuとSnの含有量に対応して1000〜1300
℃の温度範囲の滞留時間を規制することによって、スケ
ールの発生を抑え、これによるFeの選択酸化を防止
し、CuSn融液の析出を極力抑制することによって、
その後の圧延加工時に発生するCuの粒界への侵入によ
る割れ発生の防止を可能とすることがわかる。
【0025】
【発明の効果】本発明はCu含有鋼の製造上の問題であ
るCu起因の表面割れを防止することを可能として、今
後のスクラップ事情に対応してCu含有量が増加してく
ることが予想されるが、これに対してNi添加および熔
銑希釈などコスト高をまねく方法をとることなく、Cu
含有鋼の製造を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加熱温度と加熱時間の関係における割
れ発生を示す図である。
【図2】本発明のCu0.5%含有鋼の脆化温度のSn
添加量との関係を示す図である。
【図3】本発明のCu起因の割れ発生について、スケー
ルとCu融液の挙動を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳光 直樹 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平4−162943(JP,A) 特開 昭63−216924(JP,A) 特開 平4−41054(JP,A) 特開 平4−41055(JP,A) 特開 平5−25548(JP,A) 特開 平5−285603(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/06 340 B21B 1/46 B22D 11/00 B22D 11/22 C22C 33/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動式または同期型鋳型を有する連続鋳
    造機によってCu:0.1wt%以上のCu含有鋼を鋳
    造する際に、鋳造条件を鋳片厚み:75mm以下、かつ
    鋳造速度:3m/min以上とし、さらに1300〜1
    500℃の温度域での滞留時間が1分未満となるように
    冷却して薄鋳片を製造することを特徴とするCu含有鋼
    の連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 移動式または同期型鋳型を有する連続鋳
    造機によってCu:0.1wt%以上のCu含有鋼を鋳
    造する際に、鋳造条件を鋳片厚み:75mm以下、かつ
    鋳造速度:3m/min以上とし、さらに1300〜1
    500℃の温度域での滞留時間が1分未満となるように
    冷却して薄鋳片を製造し、その後該薄鋳片を1050℃
    以上の温度とならないように加熱した後、仕上げ熱間圧
    延機によって熱間圧延鋼板を得ることを特徴とするCu
    含有鋼板の製造方法。
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