JP4000674B2 - 低炭素鋼の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低炭素鋼の製造方法に関し、特に、Ｔｉを主成分とする脱酸剤で脱酸し、連続鋳造過程での所謂浸漬ノズル（イマージョン・ノズル）の閉塞が少ないばかりでなく、製品での非金属介在物に起因した欠陥が少なく、且つ発錆しない鋼を製造する技術に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
Ｔｉを含む極低炭素冷延鋼板の素材としての鋼材は、その製造開始当初、特公昭４４−１８０６６号公報に開示されているように、溶鋼を２次精錬で脱ガスした後、Ａｌを用いずＦｅＴｉで脱酸して製造されていたが、近年では、Ｔｉや酸素の濃度を安定させ、且つ低コストにするため、Ａｌで脱酸して該Ａｌを０．００５重量％以上含有させて製造する方法が主流となっている。
Ａｌで脱酸する場合、通常は、ガス撹拌付き取鍋やＲＨ脱ガス装置を用い、生成した酸化物を凝集、合体して浮上分離させスラグに吸収するが、鋳片には、どうしても不可避的酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）が残留する。しかも、このＡｌ2 Ｏ3 は、形状が所謂クラスター状（偏平で長い）となるので、溶鋼に対する見掛け比重の差が小さく、浮上分離し難く、鋼中には数１００μｍ以上の大きさの介在物として残留する。このＡｌ2 Ｏ3 からなるクラスター状の介在物が、精錬後の連続鋳造において、鋳型内で鋳片の表層部に捕捉されると、製品として美麗さを必要とする自動車用冷延鋼板の表面性状が損なわれるばかりでなく、所謂ヘゲやスリーバのような表面欠陥の生成原因となる。また、Ａｌ脱酸で生成した溶鋼中に浮遊する固相のＡｌ2 Ｏ3 介在物は、該溶鋼を連続鋳造する際に、上記浸漬ノズルの内壁に付着堆積し、該ノズルの閉塞を引き起こす。
【０００３】
そこで、上記Ａｌでの脱酸問題を解決する方法として、例えば、特公昭６３−４１６７１号公報は、溶鋼中のＣａ濃度が０．００１重量％以上になるようにＣａを添加してＡｌとの複合脱酸とし、生成する酸化物をＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯやＴｉＯ2 −ＣａＯ等の低融点組成物に形態を変更する方法を提案している。しかしながら、この方法では、Ｃａ合金としてＣａＳｉ、ＣａＡｌ、ＦｅＣａを用い、溶鋼中のＣａ濃度を０．００１重量％以上になるように添加するが、Ｃａの蒸気圧が高いために，その歩留りが低いばかりでなく、Ｃａ濃度が安定せず、しかも溶鋼の飛散やヒュームが発生して操業がやり難い。また、溶鋼中のＣａＯ濃度が０．００１重量％以上になると、冷延鋼板に錆が発生しやすくなるという問題もある。
【０００４】
また、Ａｌとの複合脱酸法による酸化物の形態変更方法として、別途、特公昭５７−７２１６号公報に開示された技術もある。それは、Ｃａを用いずに、Ａｌ：１５〜８９．５モル％、Ｔｉ：１０〜８０モル％、およびＹ、Ｃｅまたはミッシュメタルの１種又は２種以上の金属：０．５〜５モル％から構成される合金を添加する方法である。しかしながら、この方法を採用すると、デンドライト状の酸化物系介在物の生成を防止したり、巨大なクラスター状介在物の発生防止には効果が認められるが、自動車用冷延鋼板で問題となるような直径１００μｍ程度のクラスター状介在物の低減は不十分であり、また、連続鋳造に際しての浸漬ノズル閉塞も防止するまでには至らなかった。
上記したことの他に、Ａｌで脱酸する場合の問題として、特開昭６２−３０８２２号公報に記載されているように、酸化物として存在する以外のＡｌの濃度が増加してくると（つまり、ｓｏｌ．Ａｌの増加）、その鋼材の冷延鋼板を焼鈍した後に、プレス成形性が劣化する。
【０００５】
ところで、Ａｌによる脱酸は、以上述べたように問題点が多いので、最近は、Ｔｉを含む極低炭素冷延鋼板の製造に、Ａｌを添加せず、Ｔｉで脱酸した冷延鋼板の需要が再び高まっている。Ｔｉ脱酸では、冒頭で述べたように、Ａｌ脱酸に比べて溶鋼中の酸素濃度が不安定で、且つ到達酸素濃度が高く、介在物量が多い欠点もあるが、Ａｌ脱酸で生成するクラスター状の酸化物は生成せず、５〜１０μｍ程度の酸化物が分散した状態で存在するので、冷延用鋼板にクラスター状介在物に起因した表面欠陥が発生し難いという利点がある。しかしながら、Ａｌ≦０．００５重量％の極低炭素鋼の製造では、Ｔｉ濃度が０．０１０重量％以上とすると、Ｔｉ酸化物は溶鋼中では依然として固相状態であるため、Ａｌ2 Ｏ3 と同様、連続鋳造に際して浸漬ノズルの閉塞を引き起こす。このことは、「Ｃ≧０．５０重量％の高炭素鋼で、Ｔｉ≦０．０１５重量％とすると浸漬ノズル閉塞の発生は少ないが、極低炭素鋼では脱酸前の初期酸素濃度が高いため、Ｔｉ濃度が０．０１０重量％程度でも浸漬ノズルの閉塞が発生する」という特公昭５６−２９７３０号公報の記載からも明らかである。Ｔｉは、製品鋼材の優れた深絞り性を確保するには、少なくとも０．０１０重量％以上含有させる必要があるので、極低炭素鋼の製造でＴｉ脱酸を行うと、連続鋳造時の浸漬ノズル閉塞はどうしても避けられなかった。
【０００６】
そこで、この問題点を解決するために、特公平７−４１３８２号公報は、浸漬ノズルより気泡径が０．６ｍｍ以上の不活性ガスを吐出させる方法、または、３μｍ以上の径を有する気孔を総気孔の１３体積％以上含有する材質でノズルを製作し、その気孔を通して不活性ガスを吐出させる方法を提案している。しかしながら、これらの方法では、ノズル材の気孔率が高く弱いので、ノズル溶損が大きく、ノズル閉塞の防止効果も不十分であった。
また、特公平７−４７７６４号公報は、脱酸後、Ｍｎ：０．０３〜１．５重量％、Ｔｉ：０．０２〜１．５重量％となる溶鋼中の介在物が、ＭｎＯ−Ｔｉ酸化物（ＭｎＯ：１７〜３１重量％）を主成分とする低融点組成となるような非時効性冷延鋼板を提案している。この公報に記載されたＭｎＯ−Ｔｉ酸化物（ＭｎＯ：１７〜３１重量％）は低融点組成であり、溶鋼中では液相状態であるので、この介在物を含んだ溶鋼は、浸漬ノズルを通過してもノズルに付着することなく鋳型に注入され、浸漬ノズルの閉塞は防止できる。一方、森岡泰行、森田一樹ら（鉄と鋼、８１（１９９５）、ｐ４０参照）によれば、ＭｎＯ：１７〜３１重量％含有するＭｎＯ−Ｔｉ酸化物を得るには、溶鋼中のＭｎ及びＴｉの酸素との親和力の違いから、溶鋼中のＭｎとＴｉの濃度比を重量％でＭｎ／Ｔｉ≧１００とする必要がある。したがって、鋼中のＴｉ濃度が０．０１０重量％の場合、ＭｎＯを１７〜３１重量％含有したＭｎＯ−Ｔｉ酸化物を得るには、Ｍｎ濃度は１．０重量％以上必要となる。
【０００７】
しかしながら、Ｍｎ含有量が１．０重量％を越えると、鋼材の材質が硬化すると共に、Ｔｉ含有量が０．０１０重量％未満であると、優れた深絞り性が得られない。そのため、介在物をＭｎＯ−Ｔｉ酸化物（ＭｎＯ：１７〜３１重量％）にすることは困難であった。
本発明は、かかる事情を鑑み、連続鋳造に際して浸漬ノズルの閉塞を起こさず、且つ鋼中にクラスター状介在物を生成させないと共に、製品鋼材のプレス加工性も劣化させない低炭素鋼の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、実験及び検討を重ね、その成果として適切な脱酸剤を開発した。そして、この脱酸剤の溶鋼への投入量を、製造する鋼材と、その中に含有させる非金属介在物の化学組成との関係で調整することを創案し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は、真空脱ガス装置内で溶鋼を脱炭処理し、
Ｃ≦０．０２０重量％、
Ａｌ≦０．００５重量％、
Ｔｉ≧０．０１０重量％、
Ｓｉ≦０．８重量％、
Ｍｎ≦１．０重量％、
Ｓ≦０．０５０重量％
を含有する低炭素鋼を製造する方法において、
上記溶鋼に、２０重量％以下のＣａ，Ｍｇ、Ｚｒ及び５重量％以下の希土類金属から選ばれた１種以上と、３０重量％以上のＴｉと、６０重量％以下のＳｉと、１５重量％以下のＡｌと、残りＦｅとからなる合金の脱酸剤を投入し、該脱酸剤の投入量を調整して、生成介在物をＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、希土類金属酸化物のうちの２種以上及び３０〜８５重量％のＴｉ酸化物を含む組成とすることを特徴とする低炭素鋼の製造方法である。
【００１０】
さらに、本発明は、真空脱ガス装置内で溶鋼を脱炭処理し、
Ｃ≦０．０２０重量％、
Ａｌ≦０．００５重量％、
Ｔｉ≧０．０１０重量％、
Ｓｉ≦０．８重量％、
Ｍｎ≦１．０重量％、
Ｓ≦０．０５０重量％
を含有する低炭素鋼を製造する方法において、
上記溶鋼に、単体金属及び／又は化合物を混合し、混合物としての化学組成が２０重量％以下のＣａ，Ｍｇ、Ｚｒ及び５重量％以下の希土類金属から選ばれた１種以上と、３０重量％以上のＴｉと、６０重量％以下のＳｉと、１５重量％以下のＡｌと、残りＦｅとなる脱酸剤を投入し、該脱酸剤の投入量を調整して、生成介在物をＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、希土類金属酸化物のうちの２種以上及び３０〜８５重量％のＴｉ酸化物を含む組成とすることを特徴とする低炭素鋼の製造方法である。
さらに加えて、本発明は、前記脱酸剤の投入前に、溶鋼中の溶存酸素が２００ｐｐｍ以下となるよう、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎのいずれかで予備脱酸することを特徴としたり、あるいは、前記いずれかの製造方法で得た溶鋼を、タンディッシュを介して鋳型に注入するに際し、該タンディッシュや浸漬ノズルの内部に、不活性ガスを吹き込むことなく注入することを特徴とする低炭素鋼の製造方法でもある。
【００１１】
本発明では、低炭素鋼の脱酸を、上記のように行うようにしたので、得られた溶鋼で連続鋳造を行なっても、浸漬ノズルの閉塞は起こらないようになる。また、鋼中にクラスター状介在物が生成しないので、その後に圧延、焼鈍、メッキ処理を施して製造した自動車用薄鋼板は、極めて表面性状が優れており、発錆も少なく、非金属介在物に起因する表面欠陥は皆無となり、加えて、従来の鋼材よりプレス加工性も劣化しなかった。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施形態は、上述したことから明らかなように、脱ガス後の溶鋼に、脱酸能力の大きい合金、あるいは単体金属及び又は化合物を混合した脱酸剤を投入し、脱酸反応で生成する介在物を３元系以上の低融点組成を有する複合介在物にすることである。ここで、図１は、１６００℃における溶鋼中の金属元素濃度（Ｍ ｐｐｍ）と酸素の活量（ａo ）との関係であるが、この図１を用いれば、本発明の実施形態を具体的に説明することができる。
例えば、本発明で狙いとする低融点組成の複合介在物のＴｉ酸化物（Ｔｉ2 Ｏ3 ）の活量（ａTi2O3 ）が０．５、Ｃｅ酸化物（Ｃｅ2 Ｏ3 ）の活量（ａCe2O3 ）が０．３、Ｃａ酸化物（ＣａＯ）の活量（ａCaO ）が０．３とすると、溶鋼中のＴｉ濃度が０．０５０重量％の場合、Ｃｅ＝１ｐｐｍ、Ｃａ＝４ｐｐｍにする必要がある。このような溶鋼組成と複合介在物組成は、脱ガス後の溶鋼を、５重量％以下の少量の希土類金属（主としてＣｅ，Ｌａ）と、２０重量％以下のＣａと、３０重量％以上のＴｉとからなる脱酸剤で脱酸すること、及び製造対象の溶鋼成分を下記のように限定することで達成されるのである。一方、狙いとする低融点組成の複合介在物のＴｉ酸化物の活量（ａTi2O3 ）が０．５、Ｃｅ酸化物の活量（ａCe2O3 ）が０．３、Ｍｇ酸化物（ＭｇＯ）の活量（ａMgO ）が０．３とすると、溶鋼中のＴｉ濃度が０．０５０重量％の場合、Ｃｅ＝１ｐｐｍ、Ｍｇ＝４ｐｐｍにする必要がある。このような溶鋼組成と複合介在物組成は、同様に５重量％以下の少量の希土類金属と、２０重量％以下のＭｇと、３０重量％以上のＴｉとからなる脱酸剤で脱酸すること、及び製造対象の溶鋼成分を下記のように限定することで達成される。
【００１３】
また、本発明では、前記脱酸剤の化学組成としてのＣａあるいはＭｇの代わりに，Ｚｒを用いても良い。Ｚｒは、その酸化物の活量（ａZrO2）が０．３とすると、溶鋼中のＴｉ濃度が０．０５重量％の場合、１２ｐｐｍであるから、ほとんどＣａやＭｇと同じ働きをするからである。
さらに、本発明では、前記脱酸剤の化学組成に、６０重量％以下のＳｉを加えたり、さらに１５重量％以下のＡｌを加えても良い。その方が、鋼中に生成する非金属介在物が溶鋼との濡れ性が良く、低融点の組成となり、溶鋼の鋳造時における浸漬ノズルの詰り防止に、一層効果があるからである。
なお、本発明に係る低炭素鋼の製造方法で使用する脱酸剤は、前記した化学組成を有する合金が好ましい。しかし、単体金属及び／又は化合物の混合物であっても良い。この場合、化合物としては、ＦｅＳｉ，ＦｅＴｉ，ＣａＳｉ等の金属間化合物の使用が好ましく、単体金属としては、金属Ａｌ，金属Ｔｉ，金属Ｍｇ，金属Ｚｒ，希土類金属等が使用される。
本発明で使用する脱酸剤の化学組成を、前記のように限定した理由は、以下の通りである。
２０重量％以下のＣａ、Ｍｇ、Ｚｒの１種以上、３０重量％以上のＴｉとからなる合金、あるいはこの合金に２０重量％以下のＳｉを加えたものを溶鋼に投入すると、溶鋼中で生成する介在物が十分な液相状態ではなく、その組成と形態は不安定で、前記浸漬ノズルの詰りが十分に解消できない。そこで、該介在物の組成と形態を安定させるために、脱酸剤に５重量％以下の希土類金属を加えたのである。また、Ｃａが２０重量％超えるようにすると、鋼中にＣａＯ、ＣａＳ等の濃度の高い介在物が大量に生成し、製品である冷延鋼板において非常に錆が発生しやすくなるので、それ以下に限定したのである。さらに、Ｍｇ，Ｚｒのいずれかが２０重量％を超えると、鋼中にＭｇＯ，ＺｒＯ2 濃度の高い介在物が生成し、その介在物は固相状態となり、浸漬ノズルを詰まらせたり、介在物性欠陥を増大させるので、それ以下に限定したのである。好ましくは１０重量％以下が良い。
【００１４】
合金中の希土類金属が５重量％を超えると、介在物中の希土類金属酸化物（Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 ）が３０重量％を超えるため、前述したように、介在物の融点が上がり、連続鋳造時に浸漬ノズルの閉塞につながり、また、介在物の溶鋼中での浮上性が悪くなり、鋼中の全酸素濃度が高く、冷延鋼板での清浄性を悪化させる。
Ｔｉを３０重量％以上としたのは、それ未満では、介在物中のＴｉ酸化物濃度が３０重量％を超えないからである。また、上限は、Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｒのため、希土類金属を添加する必要があるので、９５重量％である。
Ｓｉを６０重量％未満としたのは、それ未満では、鋼中のＳｉ濃度が上昇し、Ｓｉが０．２０重量％以上となるからである。
Ａｌを１５重量％未満としたのは、それ未満では、Ａｌ脱酸となり、Ｔｉ酸化物が３０重量％以上となるからである。
なお、本発明に係る前記脱酸剤は、金属ＡｌやＦｅＴｉ合金に比べても高価であるので、介在物の組成調整が可能な限り少量の使用で済むよう添加するのが経済的である。そのため、本発明では、脱酸剤を添加する前に、溶鋼中の酸素濃度を２００ｐｐｍ以下になるように、予め予備脱酸するようにもした。この予備脱酸は、真空中での溶鋼撹拌、脱酸後のＡｌが≦０．００５重量％となるように予備脱酸するのがよい。また、該予備脱酸は、真空中での溶鋼撹拌が良好で、予備脱酸後のＡｌが０．００５重量％以下となるように、少量の金属Ａｌ、金属ＳｉやＦｅＳｉ合金、あるいは金属ＭｎやＦｅＭｎによる脱酸が好ましい。
【００１５】
次に、本発明に係る製造方法の実施で得る溶鋼成分の限定であるが、本発明では、ＡｌとＴｉを特に重視して、Ａｌ≦０．００５重量％で、Ｔｉ≧０．０１０重量％とする。
溶鋼中のＡｌが０．００５重量％を超えると、それによってもＡｌ脱酸が起こり、クラスター状のＡｌ2 Ｏ3 が大量に生成するからである。また、脱酸で生成する介在物を３０〜８５重量％のＴｉ酸化物を主とした酸化物にし、粒径５〜１０μｍ程度の大きさで鋼中に分散した状態で存在させて、冷延用鋼板において介在物中の表面欠陥を防止するには、Ａｌ≦０．００５重量％であることが必要である。
【００１６】
一方、溶鋼中のＴｉについては、それが０．０１０重量％未満では、Ｃが０．０２０重量％以下の低炭素鋼では、深絞り性を確保することができず、また溶鋼の脱酸素能力が弱く、全酸素濃度が高くなるからである。なお、Ｔｉは、ＴｉＮの大量の生成による浸漬ノズルの閉塞防止を図る観点からは、０．１５重量％以下であることが望ましい。
溶鋼中のＣは、０．０２０重量％を超えると、製品鋼材の深絞り性が確保できなくなるので、０．０２０重量％以下にする必要がある。
溶鋼中のＳｉは、０．８０重量％を超えると、製品鋼材のめっき性が劣化し表面性状が悪化するので、０．８０重量％以下にする必要がある。
溶鋼中のＭｎは、１．０重量％を超えると、鋼材が硬化するので、１．０重量％以下にする。また、１．０重量％を超えると、鋼中の介在物は、Ｔｉ酸化物−ＭｎＯ系の低融点組成の介在物となり、本発明のような合金を添加する必要はなくなる。
溶鋼中のＳは、０．０５０重量％を超えると、鋼中にＣａＳや希土類金属硫化物が多くなり、深絞り性が確保できないだけでなく、製品である冷延鋼板において非常に錆が発生しやすくなるので、０．０５０重量％以下に限定する。
さらに、本発明においては、冷延鋼板の材質要求に応じて、溶鋼中にＢ、Ｎｂの１種又は２種を含有させることは、何ら問題はない。
以上述べた溶鋼に、前記脱酸剤の量を調整しながら投入し、溶鋼中に生成する介在物の形態を希望のものにするのが、本発明である。従って、本発明では、生成させる非金属介在物（以下、単に介在物ということが多い）の形態を以下のようにする。
【００１７】
溶鋼中に生成する前記複合介在物中のＴｉ酸化物の濃度が３０重量％より少ないと、相対的にＣａＯやＭｇＯが高くなり、かかる組成の介在物が鋼中に残留していると、製品である冷延鋼板において非常に錆が発生しやすくなる。また、ＭｇＯや希土類金属酸化物（例えば、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｌａ3 Ｏ3 ）が３０重量％を超えるようになると、該介在物の融点が上がり、連続鋳造において浸漬ノズルの閉塞につながる。さらに、上記希土類金属酸化物の比重が他の酸化物に比べ大きいために、それが３０重量％を超えて含有されると、該介在物の溶鋼中での浮上性が悪くなり、鋼中の全酸素濃度が高くなって、冷延鋼板の清浄性が悪化する。
【００１８】
従って、本発明では、該複合介在物中のＴｉ酸化物濃度を３０重量％にする必要があるが、そのため、前記したように、添加する合金脱酸剤中のＴｉを３０重量％以上にしたのである。一方、複合介在物中のＴｉ酸化物濃度が８５重量％より高いと、Ｔｉ酸化物は溶鋼中で固相状態となるため、連続鋳造において浸漬ノズルの閉塞が発生する。よって、本発明では、脱酸生成物としての複合介在物中のＴｉ酸化物を３０〜８５重量％の組成としたのである。なお、好ましくは、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＺｒＯ2 ＋希土類金属酸化物）／Ｔｉ酸化物＝０．２〜１．０の範囲の組成が良い。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
転炉から出鋼した３００ｔｏｎの溶鋼を、ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理し、主要成分をＣ＝０．００２５重量％、Ｍｎ＝０．３０重量％、Ｐ＝０．０１０重量％、Ｓ＝０．０１０重量％に、その温度を１６００℃に調整した。この溶鋼中にＡｌを０．７ｋｇ／ｔｏｎ添加して予備脱酸し、溶鋼中の溶存酸素濃度を１７０ｐｐｍまで低下させた。なお、この時の溶鋼中のＡｌ濃度は、０．００２重量％であった。そして、この溶鋼に、６０重量％Ｔｉ−１０重量％Ｍｇ−１０重量％Ｓｉ−４重量％Ｃｅ−６重量％Ａｌ−１０重量％Ｆｅの合金の脱酸剤を添加し、本発明に係る脱酸と溶鋼の成分調整とを行った。
このようにして得た溶鋼を、次に、２ストランドの連続鋳造装置にてスラブに鋳造を行った。その際、タンディッシュ内溶鋼の介在物を調査したところ、７０重量％Ｔｉ２Ｏ３ −１２重量％ＣａＯ−１０重量％Ｃｅ２Ｏ３ −８重量％Ａｌ２Ｏ３ −５重量％ＳｉＯ２の球状介在物であった。鋳造終了後、浸漬ノズルを観察したが、付着物はほとんどなかった。このスラブを、３．５ｍｍ厚まで熱間圧延してから、０．８ｍｍ厚みまで冷間圧延し、７８０℃で４５ｓｅｃ間焼鈍を行った。その結果、焼鈍後の鋼板には、表面欠陥や非金属介在物性の欠陥は認められなかった。また、発錆は、従来のＡｌ脱酸の場合と同様で何ら問題はなかった。
【００２４】
（比較例１）
転炉から出鋼した３００ｔｏｎの溶鋼を、ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理し、主要成分をＣ＝０．００３０重量％、Ｍｎ＝０．２０重量％、Ｐ＝０．０１５重量％、Ｓ＝０．０１０重量％に、その温度を１６００℃に調整した。この溶鋼中に金属Ａｌを０．７ｋｇ／ｔｏｎ添加して予備脱酸し、溶鋼中の溶存酸素濃度を１７０ｐｐｍまで低下させた。なお、この時の溶鋼中のＡｌ濃度は、０．００２重量％であった。そして、この溶鋼に、７５重量％Ｔｉ−２５重量％Ｆｅ合金からなる従来の脱酸剤を１．０ｋｇ／ｔｏｎ添加し、脱酸及び溶鋼の成分調整を行った。
このようにして得た溶鋼を、次に、２ストランドの連続鋳造装置にてスラブに鋳造した。その際、タンディッシュ内溶鋼の介在物を調査したところ、組成が８８重量％Ｔｉ2 Ｏ3 −１２重量％Ａｌ2 Ｏ3 の微小介在物が分散していた。鋳造終了後、浸漬ノズルを観察したところ、Ｔｉ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 の付着物が認められた。このスラブを３．５ｍｍ厚まで熱間圧延してから、０．８ｍｍ厚みまで冷間圧延し、７８０℃で４５ｓｅｃ間焼鈍を行った。その結果、この焼鈍鋼板には、表面欠陥や金属介在物性の欠陥が認められた。また、発錆は、従来のＡｌ脱酸の場合と同様で何ら問題はなかった。
【００２５】
（比較例２）
転炉から出鋼した３００ｔｏｎの溶鋼を、ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理し、主要成分をＣ＝０．００３０重量％、Ｍｎ＝０．２０重量％、Ｐ＝０．１５重量％、Ｓ＝０．０１０重量％に、その温度を１６００℃に調整した。この溶鋼中に、金属Ａｌを１．３ｋｇ／ｔｏｎ添加して予備脱酸した後、７５重量％Ｔｉ−２５重量％Ｆｅ合金からなる脱酸剤を０．７ｋｇ／ｔｏｎを添加し、脱酸及び成分調整を行った。
このようにして得た溶鋼を、次に、２ストランドの連続鋳造装置にてスラブに鋳造した。その際、タンディッシュ内溶鋼の介在物組成を調査したところ、５重量％Ｔｉ2 Ｏ3 −９５重量％Ａｌ2 Ｏ3 のクラスター状の介在物であった。鋳造終了後、浸漬ノズルを観察したところ、Ａｌ2 Ｏ3 の付着物が認められた。このスラブを３．５ｍｍ厚まで熱間圧延してから、０．８ｍｍ厚みまで冷間圧延し、７８０℃で４５ｓｅｃ間焼鈍を行った。その結果、この焼鈍鋼板には、表面欠陥や非金属介在物性の欠陥が認められた。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、低炭素鋼の製造に際しての連続鋳造時に、従来のように不活性ガスを吹き込まなくとも、浸漬ノズルの閉塞は起きないようになった。また、その後の圧延、焼鈍、メッキ処理を施した自動車用薄鋼板は、極めて表面性状が優れており、発生も少なく、非金属介在物に起因する表面欠陥は皆無となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】１６００℃における溶鋼中の各種金属元素濃度（Ｍ ｐｐｍ）と酸素の活量（ａo ）との関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、低炭素鋼の製造方法に関し、特に、Ｔｉを主成分とする脱酸剤で脱酸し、連続鋳造過程での所謂浸漬ノズル（イマージョン・ノズル）の閉塞が少ないばかりでなく、製品での非金属介在物に起因した欠陥が少なく、且つ発錆しない鋼を製造する技術に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
Ｔｉを含む極低炭素冷延鋼板の素材としての鋼材は、その製造開始当初、特公昭４４−１８０６６号公報に開示されているように、溶鋼を２次精錬で脱ガスした後、Ａｌを用いずＦｅＴｉで脱酸して製造されていたが、近年では、Ｔｉや酸素の濃度を安定させ、且つ低コストにするため、Ａｌで脱酸して該Ａｌを０．００５重量％以上含有させて製造する方法が主流となっている。
Ａｌで脱酸する場合、通常は、ガス撹拌付き取鍋やＲＨ脱ガス装置を用い、生成した酸化物を凝集、合体して浮上分離させスラグに吸収するが、鋳片には、どうしても不可避的酸化物（Ａｌ2 Ｏ3 ）が残留する。しかも、このＡｌ2 Ｏ3 は、形状が所謂クラスター状（偏平で長い）となるので、溶鋼に対する見掛け比重の差が小さく、浮上分離し難く、鋼中には数１００μｍ以上の大きさの介在物として残留する。このＡｌ2 Ｏ3 からなるクラスター状の介在物が、精錬後の連続鋳造において、鋳型内で鋳片の表層部に捕捉されると、製品として美麗さを必要とする自動車用冷延鋼板の表面性状が損なわれるばかりでなく、所謂ヘゲやスリーバのような表面欠陥の生成原因となる。また、Ａｌ脱酸で生成した溶鋼中に浮遊する固相のＡｌ2 Ｏ3 介在物は、該溶鋼を連続鋳造する際に、上記浸漬ノズルの内壁に付着堆積し、該ノズルの閉塞を引き起こす。
【０００３】
そこで、上記Ａｌでの脱酸問題を解決する方法として、例えば、特公昭６３−４１６７１号公報は、溶鋼中のＣａ濃度が０．００１重量％以上になるようにＣａを添加してＡｌとの複合脱酸とし、生成する酸化物をＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯやＴｉＯ2 −ＣａＯ等の低融点組成物に形態を変更する方法を提案している。しかしながら、この方法では、Ｃａ合金としてＣａＳｉ、ＣａＡｌ、ＦｅＣａを用い、溶鋼中のＣａ濃度を０．００１重量％以上になるように添加するが、Ｃａの蒸気圧が高いために，その歩留りが低いばかりでなく、Ｃａ濃度が安定せず、しかも溶鋼の飛散やヒュームが発生して操業がやり難い。また、溶鋼中のＣａＯ濃度が０．００１重量％以上になると、冷延鋼板に錆が発生しやすくなるという問題もある。
【０００４】
また、Ａｌとの複合脱酸法による酸化物の形態変更方法として、別途、特公昭５７−７２１６号公報に開示された技術もある。それは、Ｃａを用いずに、Ａｌ：１５〜８９．５モル％、Ｔｉ：１０〜８０モル％、およびＹ、Ｃｅまたはミッシュメタルの１種又は２種以上の金属：０．５〜５モル％から構成される合金を添加する方法である。しかしながら、この方法を採用すると、デンドライト状の酸化物系介在物の生成を防止したり、巨大なクラスター状介在物の発生防止には効果が認められるが、自動車用冷延鋼板で問題となるような直径１００μｍ程度のクラスター状介在物の低減は不十分であり、また、連続鋳造に際しての浸漬ノズル閉塞も防止するまでには至らなかった。
上記したことの他に、Ａｌで脱酸する場合の問題として、特開昭６２−３０８２２号公報に記載されているように、酸化物として存在する以外のＡｌの濃度が増加してくると（つまり、ｓｏｌ．Ａｌの増加）、その鋼材の冷延鋼板を焼鈍した後に、プレス成形性が劣化する。
【０００５】
ところで、Ａｌによる脱酸は、以上述べたように問題点が多いので、最近は、Ｔｉを含む極低炭素冷延鋼板の製造に、Ａｌを添加せず、Ｔｉで脱酸した冷延鋼板の需要が再び高まっている。Ｔｉ脱酸では、冒頭で述べたように、Ａｌ脱酸に比べて溶鋼中の酸素濃度が不安定で、且つ到達酸素濃度が高く、介在物量が多い欠点もあるが、Ａｌ脱酸で生成するクラスター状の酸化物は生成せず、５〜１０μｍ程度の酸化物が分散した状態で存在するので、冷延用鋼板にクラスター状介在物に起因した表面欠陥が発生し難いという利点がある。しかしながら、Ａｌ≦０．００５重量％の極低炭素鋼の製造では、Ｔｉ濃度が０．０１０重量％以上とすると、Ｔｉ酸化物は溶鋼中では依然として固相状態であるため、Ａｌ2 Ｏ3 と同様、連続鋳造に際して浸漬ノズルの閉塞を引き起こす。このことは、「Ｃ≧０．５０重量％の高炭素鋼で、Ｔｉ≦０．０１５重量％とすると浸漬ノズル閉塞の発生は少ないが、極低炭素鋼では脱酸前の初期酸素濃度が高いため、Ｔｉ濃度が０．０１０重量％程度でも浸漬ノズルの閉塞が発生する」という特公昭５６−２９７３０号公報の記載からも明らかである。Ｔｉは、製品鋼材の優れた深絞り性を確保するには、少なくとも０．０１０重量％以上含有させる必要があるので、極低炭素鋼の製造でＴｉ脱酸を行うと、連続鋳造時の浸漬ノズル閉塞はどうしても避けられなかった。
【０００６】
そこで、この問題点を解決するために、特公平７−４１３８２号公報は、浸漬ノズルより気泡径が０．６ｍｍ以上の不活性ガスを吐出させる方法、または、３μｍ以上の径を有する気孔を総気孔の１３体積％以上含有する材質でノズルを製作し、その気孔を通して不活性ガスを吐出させる方法を提案している。しかしながら、これらの方法では、ノズル材の気孔率が高く弱いので、ノズル溶損が大きく、ノズル閉塞の防止効果も不十分であった。
また、特公平７−４７７６４号公報は、脱酸後、Ｍｎ：０．０３〜１．５重量％、Ｔｉ：０．０２〜１．５重量％となる溶鋼中の介在物が、ＭｎＯ−Ｔｉ酸化物（ＭｎＯ：１７〜３１重量％）を主成分とする低融点組成となるような非時効性冷延鋼板を提案している。この公報に記載されたＭｎＯ−Ｔｉ酸化物（ＭｎＯ：１７〜３１重量％）は低融点組成であり、溶鋼中では液相状態であるので、この介在物を含んだ溶鋼は、浸漬ノズルを通過してもノズルに付着することなく鋳型に注入され、浸漬ノズルの閉塞は防止できる。一方、森岡泰行、森田一樹ら（鉄と鋼、８１（１９９５）、ｐ４０参照）によれば、ＭｎＯ：１７〜３１重量％含有するＭｎＯ−Ｔｉ酸化物を得るには、溶鋼中のＭｎ及びＴｉの酸素との親和力の違いから、溶鋼中のＭｎとＴｉの濃度比を重量％でＭｎ／Ｔｉ≧１００とする必要がある。したがって、鋼中のＴｉ濃度が０．０１０重量％の場合、ＭｎＯを１７〜３１重量％含有したＭｎＯ−Ｔｉ酸化物を得るには、Ｍｎ濃度は１．０重量％以上必要となる。
【０００７】
しかしながら、Ｍｎ含有量が１．０重量％を越えると、鋼材の材質が硬化すると共に、Ｔｉ含有量が０．０１０重量％未満であると、優れた深絞り性が得られない。そのため、介在物をＭｎＯ−Ｔｉ酸化物（ＭｎＯ：１７〜３１重量％）にすることは困難であった。
本発明は、かかる事情を鑑み、連続鋳造に際して浸漬ノズルの閉塞を起こさず、且つ鋼中にクラスター状介在物を生成させないと共に、製品鋼材のプレス加工性も劣化させない低炭素鋼の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、実験及び検討を重ね、その成果として適切な脱酸剤を開発した。そして、この脱酸剤の溶鋼への投入量を、製造する鋼材と、その中に含有させる非金属介在物の化学組成との関係で調整することを創案し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は、真空脱ガス装置内で溶鋼を脱炭処理し、
Ｃ≦０．０２０重量％、
Ａｌ≦０．００５重量％、
Ｔｉ≧０．０１０重量％、
Ｓｉ≦０．８重量％、
Ｍｎ≦１．０重量％、
Ｓ≦０．０５０重量％
を含有する低炭素鋼を製造する方法において、
上記溶鋼に、２０重量％以下のＣａ，Ｍｇ、Ｚｒ及び５重量％以下の希土類金属から選ばれた１種以上と、３０重量％以上のＴｉと、６０重量％以下のＳｉと、１５重量％以下のＡｌと、残りＦｅとからなる合金の脱酸剤を投入し、該脱酸剤の投入量を調整して、生成介在物をＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、希土類金属酸化物のうちの２種以上及び３０〜８５重量％のＴｉ酸化物を含む組成とすることを特徴とする低炭素鋼の製造方法である。
【００１０】
さらに、本発明は、真空脱ガス装置内で溶鋼を脱炭処理し、
Ｃ≦０．０２０重量％、
Ａｌ≦０．００５重量％、
Ｔｉ≧０．０１０重量％、
Ｓｉ≦０．８重量％、
Ｍｎ≦１．０重量％、
Ｓ≦０．０５０重量％
を含有する低炭素鋼を製造する方法において、
上記溶鋼に、単体金属及び／又は化合物を混合し、混合物としての化学組成が２０重量％以下のＣａ，Ｍｇ、Ｚｒ及び５重量％以下の希土類金属から選ばれた１種以上と、３０重量％以上のＴｉと、６０重量％以下のＳｉと、１５重量％以下のＡｌと、残りＦｅとなる脱酸剤を投入し、該脱酸剤の投入量を調整して、生成介在物をＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、希土類金属酸化物のうちの２種以上及び３０〜８５重量％のＴｉ酸化物を含む組成とすることを特徴とする低炭素鋼の製造方法である。
さらに加えて、本発明は、前記脱酸剤の投入前に、溶鋼中の溶存酸素が２００ｐｐｍ以下となるよう、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎのいずれかで予備脱酸することを特徴としたり、あるいは、前記いずれかの製造方法で得た溶鋼を、タンディッシュを介して鋳型に注入するに際し、該タンディッシュや浸漬ノズルの内部に、不活性ガスを吹き込むことなく注入することを特徴とする低炭素鋼の製造方法でもある。
【００１１】
本発明では、低炭素鋼の脱酸を、上記のように行うようにしたので、得られた溶鋼で連続鋳造を行なっても、浸漬ノズルの閉塞は起こらないようになる。また、鋼中にクラスター状介在物が生成しないので、その後に圧延、焼鈍、メッキ処理を施して製造した自動車用薄鋼板は、極めて表面性状が優れており、発錆も少なく、非金属介在物に起因する表面欠陥は皆無となり、加えて、従来の鋼材よりプレス加工性も劣化しなかった。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施形態は、上述したことから明らかなように、脱ガス後の溶鋼に、脱酸能力の大きい合金、あるいは単体金属及び又は化合物を混合した脱酸剤を投入し、脱酸反応で生成する介在物を３元系以上の低融点組成を有する複合介在物にすることである。ここで、図１は、１６００℃における溶鋼中の金属元素濃度（Ｍ ｐｐｍ）と酸素の活量（ａo ）との関係であるが、この図１を用いれば、本発明の実施形態を具体的に説明することができる。
例えば、本発明で狙いとする低融点組成の複合介在物のＴｉ酸化物（Ｔｉ2 Ｏ3 ）の活量（ａTi2O3 ）が０．５、Ｃｅ酸化物（Ｃｅ2 Ｏ3 ）の活量（ａCe2O3 ）が０．３、Ｃａ酸化物（ＣａＯ）の活量（ａCaO ）が０．３とすると、溶鋼中のＴｉ濃度が０．０５０重量％の場合、Ｃｅ＝１ｐｐｍ、Ｃａ＝４ｐｐｍにする必要がある。このような溶鋼組成と複合介在物組成は、脱ガス後の溶鋼を、５重量％以下の少量の希土類金属（主としてＣｅ，Ｌａ）と、２０重量％以下のＣａと、３０重量％以上のＴｉとからなる脱酸剤で脱酸すること、及び製造対象の溶鋼成分を下記のように限定することで達成されるのである。一方、狙いとする低融点組成の複合介在物のＴｉ酸化物の活量（ａTi2O3 ）が０．５、Ｃｅ酸化物の活量（ａCe2O3 ）が０．３、Ｍｇ酸化物（ＭｇＯ）の活量（ａMgO ）が０．３とすると、溶鋼中のＴｉ濃度が０．０５０重量％の場合、Ｃｅ＝１ｐｐｍ、Ｍｇ＝４ｐｐｍにする必要がある。このような溶鋼組成と複合介在物組成は、同様に５重量％以下の少量の希土類金属と、２０重量％以下のＭｇと、３０重量％以上のＴｉとからなる脱酸剤で脱酸すること、及び製造対象の溶鋼成分を下記のように限定することで達成される。
【００１３】
また、本発明では、前記脱酸剤の化学組成としてのＣａあるいはＭｇの代わりに，Ｚｒを用いても良い。Ｚｒは、その酸化物の活量（ａZrO2）が０．３とすると、溶鋼中のＴｉ濃度が０．０５重量％の場合、１２ｐｐｍであるから、ほとんどＣａやＭｇと同じ働きをするからである。
さらに、本発明では、前記脱酸剤の化学組成に、６０重量％以下のＳｉを加えたり、さらに１５重量％以下のＡｌを加えても良い。その方が、鋼中に生成する非金属介在物が溶鋼との濡れ性が良く、低融点の組成となり、溶鋼の鋳造時における浸漬ノズルの詰り防止に、一層効果があるからである。
なお、本発明に係る低炭素鋼の製造方法で使用する脱酸剤は、前記した化学組成を有する合金が好ましい。しかし、単体金属及び／又は化合物の混合物であっても良い。この場合、化合物としては、ＦｅＳｉ，ＦｅＴｉ，ＣａＳｉ等の金属間化合物の使用が好ましく、単体金属としては、金属Ａｌ，金属Ｔｉ，金属Ｍｇ，金属Ｚｒ，希土類金属等が使用される。
本発明で使用する脱酸剤の化学組成を、前記のように限定した理由は、以下の通りである。
２０重量％以下のＣａ、Ｍｇ、Ｚｒの１種以上、３０重量％以上のＴｉとからなる合金、あるいはこの合金に２０重量％以下のＳｉを加えたものを溶鋼に投入すると、溶鋼中で生成する介在物が十分な液相状態ではなく、その組成と形態は不安定で、前記浸漬ノズルの詰りが十分に解消できない。そこで、該介在物の組成と形態を安定させるために、脱酸剤に５重量％以下の希土類金属を加えたのである。また、Ｃａが２０重量％超えるようにすると、鋼中にＣａＯ、ＣａＳ等の濃度の高い介在物が大量に生成し、製品である冷延鋼板において非常に錆が発生しやすくなるので、それ以下に限定したのである。さらに、Ｍｇ，Ｚｒのいずれかが２０重量％を超えると、鋼中にＭｇＯ，ＺｒＯ2 濃度の高い介在物が生成し、その介在物は固相状態となり、浸漬ノズルを詰まらせたり、介在物性欠陥を増大させるので、それ以下に限定したのである。好ましくは１０重量％以下が良い。
【００１４】
合金中の希土類金属が５重量％を超えると、介在物中の希土類金属酸化物（Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 ）が３０重量％を超えるため、前述したように、介在物の融点が上がり、連続鋳造時に浸漬ノズルの閉塞につながり、また、介在物の溶鋼中での浮上性が悪くなり、鋼中の全酸素濃度が高く、冷延鋼板での清浄性を悪化させる。
Ｔｉを３０重量％以上としたのは、それ未満では、介在物中のＴｉ酸化物濃度が３０重量％を超えないからである。また、上限は、Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｒのため、希土類金属を添加する必要があるので、９５重量％である。
Ｓｉを６０重量％未満としたのは、それ未満では、鋼中のＳｉ濃度が上昇し、Ｓｉが０．２０重量％以上となるからである。
Ａｌを１５重量％未満としたのは、それ未満では、Ａｌ脱酸となり、Ｔｉ酸化物が３０重量％以上となるからである。
なお、本発明に係る前記脱酸剤は、金属ＡｌやＦｅＴｉ合金に比べても高価であるので、介在物の組成調整が可能な限り少量の使用で済むよう添加するのが経済的である。そのため、本発明では、脱酸剤を添加する前に、溶鋼中の酸素濃度を２００ｐｐｍ以下になるように、予め予備脱酸するようにもした。この予備脱酸は、真空中での溶鋼撹拌、脱酸後のＡｌが≦０．００５重量％となるように予備脱酸するのがよい。また、該予備脱酸は、真空中での溶鋼撹拌が良好で、予備脱酸後のＡｌが０．００５重量％以下となるように、少量の金属Ａｌ、金属ＳｉやＦｅＳｉ合金、あるいは金属ＭｎやＦｅＭｎによる脱酸が好ましい。
【００１５】
次に、本発明に係る製造方法の実施で得る溶鋼成分の限定であるが、本発明では、ＡｌとＴｉを特に重視して、Ａｌ≦０．００５重量％で、Ｔｉ≧０．０１０重量％とする。
溶鋼中のＡｌが０．００５重量％を超えると、それによってもＡｌ脱酸が起こり、クラスター状のＡｌ2 Ｏ3 が大量に生成するからである。また、脱酸で生成する介在物を３０〜８５重量％のＴｉ酸化物を主とした酸化物にし、粒径５〜１０μｍ程度の大きさで鋼中に分散した状態で存在させて、冷延用鋼板において介在物中の表面欠陥を防止するには、Ａｌ≦０．００５重量％であることが必要である。
【００１６】
一方、溶鋼中のＴｉについては、それが０．０１０重量％未満では、Ｃが０．０２０重量％以下の低炭素鋼では、深絞り性を確保することができず、また溶鋼の脱酸素能力が弱く、全酸素濃度が高くなるからである。なお、Ｔｉは、ＴｉＮの大量の生成による浸漬ノズルの閉塞防止を図る観点からは、０．１５重量％以下であることが望ましい。
溶鋼中のＣは、０．０２０重量％を超えると、製品鋼材の深絞り性が確保できなくなるので、０．０２０重量％以下にする必要がある。
溶鋼中のＳｉは、０．８０重量％を超えると、製品鋼材のめっき性が劣化し表面性状が悪化するので、０．８０重量％以下にする必要がある。
溶鋼中のＭｎは、１．０重量％を超えると、鋼材が硬化するので、１．０重量％以下にする。また、１．０重量％を超えると、鋼中の介在物は、Ｔｉ酸化物−ＭｎＯ系の低融点組成の介在物となり、本発明のような合金を添加する必要はなくなる。
溶鋼中のＳは、０．０５０重量％を超えると、鋼中にＣａＳや希土類金属硫化物が多くなり、深絞り性が確保できないだけでなく、製品である冷延鋼板において非常に錆が発生しやすくなるので、０．０５０重量％以下に限定する。
さらに、本発明においては、冷延鋼板の材質要求に応じて、溶鋼中にＢ、Ｎｂの１種又は２種を含有させることは、何ら問題はない。
以上述べた溶鋼に、前記脱酸剤の量を調整しながら投入し、溶鋼中に生成する介在物の形態を希望のものにするのが、本発明である。従って、本発明では、生成させる非金属介在物（以下、単に介在物ということが多い）の形態を以下のようにする。
【００１７】
溶鋼中に生成する前記複合介在物中のＴｉ酸化物の濃度が３０重量％より少ないと、相対的にＣａＯやＭｇＯが高くなり、かかる組成の介在物が鋼中に残留していると、製品である冷延鋼板において非常に錆が発生しやすくなる。また、ＭｇＯや希土類金属酸化物（例えば、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｌａ3 Ｏ3 ）が３０重量％を超えるようになると、該介在物の融点が上がり、連続鋳造において浸漬ノズルの閉塞につながる。さらに、上記希土類金属酸化物の比重が他の酸化物に比べ大きいために、それが３０重量％を超えて含有されると、該介在物の溶鋼中での浮上性が悪くなり、鋼中の全酸素濃度が高くなって、冷延鋼板の清浄性が悪化する。
【００１８】
従って、本発明では、該複合介在物中のＴｉ酸化物濃度を３０重量％にする必要があるが、そのため、前記したように、添加する合金脱酸剤中のＴｉを３０重量％以上にしたのである。一方、複合介在物中のＴｉ酸化物濃度が８５重量％より高いと、Ｔｉ酸化物は溶鋼中で固相状態となるため、連続鋳造において浸漬ノズルの閉塞が発生する。よって、本発明では、脱酸生成物としての複合介在物中のＴｉ酸化物を３０〜８５重量％の組成としたのである。なお、好ましくは、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＺｒＯ2 ＋希土類金属酸化物）／Ｔｉ酸化物＝０．２〜１．０の範囲の組成が良い。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
転炉から出鋼した３００ｔｏｎの溶鋼を、ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理し、主要成分をＣ＝０．００２５重量％、Ｍｎ＝０．３０重量％、Ｐ＝０．０１０重量％、Ｓ＝０．０１０重量％に、その温度を１６００℃に調整した。この溶鋼中にＡｌを０．７ｋｇ／ｔｏｎ添加して予備脱酸し、溶鋼中の溶存酸素濃度を１７０ｐｐｍまで低下させた。なお、この時の溶鋼中のＡｌ濃度は、０．００２重量％であった。そして、この溶鋼に、６０重量％Ｔｉ−１０重量％Ｍｇ−１０重量％Ｓｉ−４重量％Ｃｅ−６重量％Ａｌ−１０重量％Ｆｅの合金の脱酸剤を添加し、本発明に係る脱酸と溶鋼の成分調整とを行った。
このようにして得た溶鋼を、次に、２ストランドの連続鋳造装置にてスラブに鋳造を行った。その際、タンディッシュ内溶鋼の介在物を調査したところ、７０重量％Ｔｉ２Ｏ３ −１２重量％ＣａＯ−１０重量％Ｃｅ２Ｏ３ −８重量％Ａｌ２Ｏ３ −５重量％ＳｉＯ２の球状介在物であった。鋳造終了後、浸漬ノズルを観察したが、付着物はほとんどなかった。このスラブを、３．５ｍｍ厚まで熱間圧延してから、０．８ｍｍ厚みまで冷間圧延し、７８０℃で４５ｓｅｃ間焼鈍を行った。その結果、焼鈍後の鋼板には、表面欠陥や非金属介在物性の欠陥は認められなかった。また、発錆は、従来のＡｌ脱酸の場合と同様で何ら問題はなかった。
【００２４】
（比較例１）
転炉から出鋼した３００ｔｏｎの溶鋼を、ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理し、主要成分をＣ＝０．００３０重量％、Ｍｎ＝０．２０重量％、Ｐ＝０．０１５重量％、Ｓ＝０．０１０重量％に、その温度を１６００℃に調整した。この溶鋼中に金属Ａｌを０．７ｋｇ／ｔｏｎ添加して予備脱酸し、溶鋼中の溶存酸素濃度を１７０ｐｐｍまで低下させた。なお、この時の溶鋼中のＡｌ濃度は、０．００２重量％であった。そして、この溶鋼に、７５重量％Ｔｉ−２５重量％Ｆｅ合金からなる従来の脱酸剤を１．０ｋｇ／ｔｏｎ添加し、脱酸及び溶鋼の成分調整を行った。
このようにして得た溶鋼を、次に、２ストランドの連続鋳造装置にてスラブに鋳造した。その際、タンディッシュ内溶鋼の介在物を調査したところ、組成が８８重量％Ｔｉ2 Ｏ3 −１２重量％Ａｌ2 Ｏ3 の微小介在物が分散していた。鋳造終了後、浸漬ノズルを観察したところ、Ｔｉ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 の付着物が認められた。このスラブを３．５ｍｍ厚まで熱間圧延してから、０．８ｍｍ厚みまで冷間圧延し、７８０℃で４５ｓｅｃ間焼鈍を行った。その結果、この焼鈍鋼板には、表面欠陥や金属介在物性の欠陥が認められた。また、発錆は、従来のＡｌ脱酸の場合と同様で何ら問題はなかった。
【００２５】
（比較例２）
転炉から出鋼した３００ｔｏｎの溶鋼を、ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理し、主要成分をＣ＝０．００３０重量％、Ｍｎ＝０．２０重量％、Ｐ＝０．１５重量％、Ｓ＝０．０１０重量％に、その温度を１６００℃に調整した。この溶鋼中に、金属Ａｌを１．３ｋｇ／ｔｏｎ添加して予備脱酸した後、７５重量％Ｔｉ−２５重量％Ｆｅ合金からなる脱酸剤を０．７ｋｇ／ｔｏｎを添加し、脱酸及び成分調整を行った。
このようにして得た溶鋼を、次に、２ストランドの連続鋳造装置にてスラブに鋳造した。その際、タンディッシュ内溶鋼の介在物組成を調査したところ、５重量％Ｔｉ2 Ｏ3 −９５重量％Ａｌ2 Ｏ3 のクラスター状の介在物であった。鋳造終了後、浸漬ノズルを観察したところ、Ａｌ2 Ｏ3 の付着物が認められた。このスラブを３．５ｍｍ厚まで熱間圧延してから、０．８ｍｍ厚みまで冷間圧延し、７８０℃で４５ｓｅｃ間焼鈍を行った。その結果、この焼鈍鋼板には、表面欠陥や非金属介在物性の欠陥が認められた。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、低炭素鋼の製造に際しての連続鋳造時に、従来のように不活性ガスを吹き込まなくとも、浸漬ノズルの閉塞は起きないようになった。また、その後の圧延、焼鈍、メッキ処理を施した自動車用薄鋼板は、極めて表面性状が優れており、発生も少なく、非金属介在物に起因する表面欠陥は皆無となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】１６００℃における溶鋼中の各種金属元素濃度（Ｍ ｐｐｍ）と酸素の活量（ａo ）との関係を示す図である。
Claims (4)
- 真空脱ガス装置内で溶鋼を脱炭処理し、
Ｃ≦０．０２０重量％、
Ａｌ≦０．００５重量％、
Ｔｉ≧０．０１０重量％、
Ｓｉ≦０．８重量％、
Ｍｎ≦１．０重量％、
Ｓ≦０．０５０重量％
を含有する低炭素鋼を製造する方法において、
上記溶鋼に、２０重量％以下のＣａ，Ｍｇ、Ｚｒ及び５重量％以下の希土類金属から選ばれた１種以上と、３０重量％以上のＴｉと、６０重量％以下のＳｉと、１５重量％以下のＡｌと、残りＦｅとからなる合金の脱酸剤を投入し、該脱酸剤の投入量を調整して、生成介在物をＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、希土類金属酸化物のうちの２種以上及び３０〜８５重量％のＴｉ酸化物を含む組成とすることを特徴とする低炭素鋼の製造方法。 - 真空脱ガス装置内で溶鋼を脱炭処理し、
Ｃ≦０．０２０重量％、
Ａｌ≦０．００５重量％、
Ｔｉ≧０．０１０重量％、
Ｓｉ≦０．８重量％、
Ｍｎ≦１．０重量％、
Ｓ≦０．０５０重量％
を含有する低炭素鋼を製造する方法において、
上記溶鋼に、単体金属及び／又は化合物を混合し、混合物としての化学組成が２０重量％以下のＣａ，Ｍｇ、Ｚｒ及び５重量％以下の希土類金属から選ばれた１種以上と、３０重量％以上のＴｉと、６０重量％以下のＳｉと、１５重量％以下のＡｌと、残りＦｅとなる脱酸剤を投入し、該脱酸剤の投入量を調整して、生成介在物をＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＺｒＯ ２ 、希土類金属酸化物のうちの２種以上及び３０〜８５重量％のＴｉ酸化物を含む組成とすることを特徴とする低炭素鋼の製造方法。 - 前記脱酸剤の投入前に、溶鋼中の溶存酸素が２００ｐｐｍ以下となるよう、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎのいずれかで予備脱酸することを特徴とする請求項１又は２記載の低炭素鋼の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか記載の製造方法で得た溶鋼を、タンディッシュを介して鋳型に注入するに際し、該タンディッシュや浸漬ノズルの内部に、不活性ガスを吹き込むことなく注入することを特徴とする低炭素鋼の製造方法。
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