JP3462790B2 - 介在物性欠陥が少ない圧延鋼材 - Google Patents
介在物性欠陥が少ない圧延鋼材Info
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Description
絞り缶用鋼板、鋼管などに適した介在物性欠陥が少ない
圧延鋼材に関するものである。
一般的に転炉で溶製された未脱酸の溶鋼をAlで脱酸を行
うアルミキルド鋼として製造されており、圧延後におい
て介在物起因の表面欠陥や内部欠陥として、冷延時のス
リバー疵(線状疵)、深絞り時の割れやピンホール、鋼
管溶接部のUST欠陥などが発生する場合がある。これ
らの介在物性欠陥は、精錬時における溶鋼中の脱酸工程
で生成されるアルミナ等の酸化物系介在物に起因するこ
とが知られている。この酸化物系介在物を溶鋼から除去
する方法として、(1) 脱酸後に、酸化物系介在物の凝
集、合体による溶鋼からの浮上、分離時間をできるだけ
長くとるように転炉での出鋼時にAl等の脱酸剤を投入す
る方法や、(2) 二次精錬法の一つであるCASやRH処
理で溶鋼の強攪拌を行い、酸化物系介在物の浮上、分離
を促進する方法や、(3) 溶鋼中へのCaの添加によって
アルミナをCaO-Al2O3 とし、圧延加工時に破砕され易い
形態に制御して無害化する方法等が行われていた。
化物系介在物の浮上、分離対策では限界があって、完全
にスリバー疵、割れ、ピンホール、UST欠陥を防止す
ることはできないという問題点があった。また、(3) の
Caによる酸化物系介在物の改質は、Caを添加して生成す
るCaO-Al2O3 が肥大化しやすく、このような介在物が浮
上しきれず残留した場合には欠陥になるという問題点が
あった。
従来の問題点を解決して、鋼中の酸化物系介在物を微細
でかつ鋼材中に分散された状態にコントロールすること
ができる介在物性欠陥が少ない圧延鋼材を提供すること
を目的として完成されたものである。
めになされた本発明の介在物性欠陥が少ない圧延鋼材
は、重量%で、C:0.0002〜0.7 %、Si:0.001〜 0.5%、
Mn:0.005〜2.0 %、P:0.001 〜0.05、S:0.0005〜0.15
%、Ti:0.001〜0.25%、溶存Al:0.001〜0.1 %を含有す
ることを基本構成として、更にCa:50ppm以下、Mg:50ppm
以下の1種以上を含有することを選択構成とした圧延さ
れた鋼材であって、生成される酸化物系介在物が、90
%超のTi酸化物を含有する晶出相と、90%超のアルミ
ナを含有する晶出相と、90%超のCaO/MgOを含有する
晶出相とからなり、かつその常温マイクロビッカース硬
度が600〜1300であって、該晶出相が鋼材中に存
在していることを特徴とするものである。なお、前記酸
化物系介在物の晶出相は、鋼材の中央付近において圧延
方向に列状に分散していることが好ましく、また、スラ
イム抽出で得られる酸化物系介在物の最大径は、300
μm 以下であることが好ましく、また、スライム抽出で
得られる38μm 以上の酸化物系介在物の個数は、50
個/kg以下であることが好ましい。
形態を示す。本発明でいう圧延鋼材とは、鋼板、鋼管、
形鋼、棒鋼、線材などいずれの鋼種も含むものであり、
重量%で、C:0.0002〜0.7 %、Si:0.001〜 0.5%、Mn:
0.005〜2.0 %、P:0.001 〜0.05%、S:0.0005〜0.15
%、Ti:0.001〜0.25%、溶存Al:0.001〜0.1 %を含有す
ることを基本構成として、更にCa:50ppm以下、Mg:50ppm
以下の1種以上を含有することを選択構成とする。炭素
は鋼の強度を最も安定して向上させる基本的な元素であ
るため、所望する材料の強度によって含有量を0.0002〜
0.7 %の範囲で調整する。強度あるいは硬度確保のため
には0.0002%以上含有させることが必要であるが、0.7
%より多いと加工性が悪くなるので0.7 %以下で含有さ
せる。
理由は以下のとおりである。Si:0.001〜 0.5%としたの
は、0.001 %未満では予備処理等が必要となって精錬に
大きなコスト負担をかけ経済性を損ねることとなり、0.
5 %より多いとめっき不良が発生し表面性状や耐食性を
損ねるためである。Mn:0.005〜2.0 %としたのは、0.00
5 %未満では精錬時間が長くなって経済性を損ねること
となり、2.0 %より多いと鋼材の加工性が大きく劣化す
るためである。P:0.001 〜0.05%としたのは、0.001 %
未満では溶銑処理に時間とコストがかかり経済性を損ね
ることとなり、0.05%より多いと鋼材の加工性が大きく
劣化するためである。S:0.0005〜0.15%としたのは、0.
0005%未満では溶銑処理に時間とコストがかかり経済性
を損ねることとなり、0.15%より多いと鋼材の加工性と
耐食性が大きく劣化するためである。Ti:0.001〜0.25%
としたのは、0.001 %未満では溶鋼の鋳造が困難にな
り、0.25%より多いとクラスター化しやすいTi酸化物の
みが生成し介在物径が大きくなってアルミナと同様にス
リバー疵等を発生させるためである。溶存(sol) Al:0.0
01〜0.1 %としたのは、0.001 %未満では十分な脱酸処
理が行えず、0.1 %より多いとアルミナのみが生成し、
表面欠陥や内部欠陥が発生するためである。
相を酸化物系介在物中に形成して、 晶出相自体の微細化と圧延時に微細な晶出相の界面
に沿った更なる介在物の破砕、微細化に寄与する。Ca:5
0ppm以下、Mg:50ppm以下の1種以上を含有することとし
たのはCaとMgは蒸気圧が高く歩留りが低いので、これ以
上ではコストデメリットが大きくなるためである。ま
た、CaとMgの下限を明示していないのは鋼の組成分析に
おいて、CaとMgの濃度が分析下限値以下でも介在物中に
十分にCaO 、MgO の1種以上を含有させることができる
ためである。
基本構成および選択構成とする鋼を圧延した鋼材であ
り、且つ、脱酸工程・凝固過程で生成される酸化物系介
在物が、90%超のTi酸化物を含有する晶出相と、90
%超のアルミナを含有する晶出相と、90%超のCaO/Mg
Oを含有する晶出相とからなり、この晶出相が鋼材中に
分散して存在していることを特徴的構成としている。こ
こで晶出相とは、固体状態の結晶相を示すのであり、固
体状態のガラス相を含まない。即ち、酸化物系介在物を
90%超のTi酸化物を含有する晶出相と、90%超のア
ルミナを含有する晶出相と、90%超のCaO/MgOを含有
する晶出相の少なくとも3相からなるものとすることに
より、晶出相自体を微細化したうえ圧延時に微細な晶出
相の界面に沿って更に微細に破砕し易くし、この結果、
スリバー疵等の発生を防止して介在物性欠陥が少ない圧
延鋼材を得るものである。
厚みに対し中央付近において圧延方向に列状に分散した
ものとした場合は、鋼材表面に酸化物系介在物がほとん
ど存在せず、より介在物性欠陥が少ない圧延された鋼材
が得られることとなって一層好ましい。本発明において
は、上記した酸化物系介在物の常温マイクロビッカース
硬度は、熱間圧延後の圧延時における変形能への影響を
考慮すると600〜1300の範囲とする。これは60
0未満では伸延しすぎ、1300より大きいとほとんど
伸延せず圧延加工が難しくなるからである。
得られる酸化物系介在物の最大径を300μm 以下と
し、更にはスライム抽出で得られる38μm 以上の酸化
物系介在物の個数を、50個/kg以下としておけば、鋼
材表面で酸化物系介在物が列状に引き延ばされることも
なく、より介在物性欠陥が少ない圧延鋼材が得られるこ
ととなり好ましい。
あって、脱酸工程・凝固過程で生成される酸化物系介在
物が、90%超のTi酸化物を含有する晶出相と、90%
超のアルミナを含有する晶出相と、90%超のCaO/MgO
を含有する晶出相とからなり、該晶出相が鋼材中に分散
して存在しているものとしたものであって、酸化物系介
在物をTi酸化物を主成分として90%超含有する晶出相
およびアルミナを主成分として90%超含有する晶出
相、更にCaO /MgO を主成分として90%超含有する晶
出相の少なくとも3相からなる酸化物であって微細化し
た晶出相としておき、次いで、圧延処理により該酸化物
系介在物を、前記の微細化した晶出相の界面で更に破砕
して列状に分散させ、より微細化したTi酸化物を主成分
とする晶出相および/またはアルミナを主成分とする晶
出相、更にCaO を主成分とする晶出相、MgO を主成分と
する晶出相の1種以上の介在物とすることで、冷延時の
スリバー疵、割れ、ピンホール、UST欠陥等の酸化物
系介在物起因の製品欠陥を大幅に低減したものである。
5mm 厚×1200〜1600mm幅、鋳造速度が1.4 〜1.7m/min、
タンディッシュ内溶鋼温度が1560℃の条件下で鋼材
を製造し、その後、熱間圧延、更には必要に応じて酸
洗、冷間圧延、焼鈍、二次冷間圧延を施し、表1、表4
および表7に示すとおりの製品を製造した。これらに用
いた脱酸合金や酸化物系介在物内晶出相中の主成分等は
表2、表5及び表8、表9に示すとおりであり、また、
酸化物系介在物の硬度や存在形態および欠陥発生率等は
表3、表6及び表10に示すとおりで、本発明が酸化物
系介在物起因の製品欠陥を大幅に低減して優れた生産性
を示すものであることが確認できた。表2、表5および
表9の介在物の晶出相の成分は、重量1±0.1kg の全厚
鋼材からスライム電解抽出(最小メッシュ38μm を使
用)した介在物をEDX付SEMで成分同定した。さら
に、検出された副成分については、特性X線ピークの積
分強度から含有量を求めた。表2、表5、および表9の
介在物の圧延方向断面での存在形態は、製品形状によ
り、以下のように決めた。板では圧延方向に平行な断面
の全厚を光学顕微鏡で観察し、介在物の存在する位置の
光学顕微鏡写真(400倍、50視野) から決めた。線では、
線引き方向(圧延方向)に平行な断面の全厚を光学顕微
鏡で観察し、介在物の存在する位置の光学顕微鏡写真(4
00倍、50視野) から決めた。管と棒では、圧延方向に平
行な断面の厚み方向の局部位置(表裏面下0.1 mm、1/8
t、1/4t、3/8t、1/2t、5/8t、3/4t、7/8t、但し、t は
厚み)を光学顕微鏡で観察し、介在物の存在する部分の
光学顕微鏡写真(400倍、局部位置毎に50視野)から決め
た。
の意味は以下のとおりである。 *1: Tr:分析可能下限以下、−:CaあるいはMgの添加な
し *2: 溶存酸素レベル A:400ppm以上、B:200 以上 400未
満ppm 、C:100 以上200 未満ppm 、D:100ppm未満 *3: 脱酸時の添加合金量によって晶出相中の主成分を制
御 *4: 晶出相中副成分としてMnO 、SiO2を10重量%以下含
有 *5: 晶出相中副成分としてTiO x を5重量%以下含有 *6: 晶出相中副成分としてAl2O3 を5重量%以下含有 *7: 晶出相中副成分としてAl2O3 を5重量%以下、MnO
、SiO2を10重量%以下含有 *8: 1介在物当たり3箇所に25g の荷重をかけて、介
在物10個の室温における平均値を算出 *9、*10:脱酸前の溶存酸素によって最大介在物径と介在
物個数を制御 最大介在物径の測定方法は、重量1±0.1kg の全厚鋼材
からスライム電解抽出(最小メッシュ38μm を使用)し
た介在物を実体顕微鏡にて写真撮影(40 倍)し、写真撮
影した介在物の長径と短径の平均値を全ての介在物で求
めてその平均値の最大値を最大介在物径とした。介在物
個数は重量1±0.1kg の全厚鋼材からスライム電解抽出
(最小メッシュ38μm を使用)した介在物であり、光学
顕微鏡(100倍)で観察した介在物の全ての個数を1kg単
位個数に換算した。 *11: 欠陥発生率は、以下の式による。板材は板表面で
のスリバー疵発生率(スリバー疵総長/コイル長)、管
材は電縫溶接部でのUST欠陥発生率(欠陥発生管数/
検査総管数)、棒・線材はヘゲ疵発生率(欠陥発生コイ
ル数/検査コイル総数)
明は鋼中の酸化物系介在物を微細でかつ鋼材中に分散さ
れた状態にコントロールすることができて介在物性欠陥
が少ない圧延鋼材を得ることができる。よって本発明は
従来の問題点を一掃した介在物性欠陥が少ない圧延鋼材
として、産業の発展に寄与するところは極めて大であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.0002〜0.7 %、Si:0.001
〜 0.5%、Mn:0.005〜2.0 %、P:0.001 〜0.05、S:0.00
05〜0.15%、Ti:0.001〜0.25%、溶存Al:0.001〜0.1 %
を含有することを基本構成として、更にCa:50ppm以下、
Mg:50ppm以下の1種以上を含有することを選択構成とし
た圧延された鋼材であって、生成される酸化物系介在物
が、90%超のTi酸化物を含有する晶出相と、90%超
のアルミナを含有する晶出相と、90%超のCaO/MgOを
含有する晶出相とからなり、かつその常温マイクロビッ
カース硬度が600〜1300であって、該晶出相が鋼
材中に存在していることを特徴とする介在物性欠陥が少
ない圧延鋼材。 - 【請求項2】 酸化物系介在物の晶出相が、鋼材の中央
付近において圧延方向に列状に分散している請求項1に
記載の介在物性欠陥が少ない圧延鋼材。 - 【請求項3】 スライム抽出で得られる酸化物系介在物
の最大径が、300μm以下である請求項1または2に
記載の介在物性欠陥が少ない圧延鋼材。 - 【請求項4】 スライム抽出で得られる38μm 以上の
酸化物系介在物の個数が、50個/kg以下である請求項
3に記載の介在物性欠陥が少ない圧延鋼材。
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1999
- 1999-04-16 JP JP10980599A patent/JP3462790B2/ja not_active Expired - Fee Related
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