JP4035081B2

JP4035081B2 - 極低炭素鋼鋳片の製造方法

Info

Publication number: JP4035081B2
Application number: JP2003163516A
Authority: JP
Inventors: 勝浩笹井; 渡大橋; 勝行礒上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: JP2005002358A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、清浄性に優れた極低炭素鋼鋳片の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉や真空処理容器で精錬された溶鋼中には、多量の溶存酸素が含まれており、この過剰酸素は酸素との親和力が強い強脱酸元素であるＡｌにより脱酸されるのが一般的である。このため、溶存酸素は全てアルミナ系介在物となり、これが凝集合体して粗大なアルミナクラスターとなる。このアルミナクラスターは、鋼板製造時に表面疵発生の原因となり、薄鋼板の品質を大きく劣化させる。特に、炭素濃度が低く、精錬後の溶存酸素濃度が高い薄鋼板用素材である極低炭素溶鋼では、アルミナクラスターの量が非常に多く、表面疵の発生率が極めて高いため、アルミナ系介在物の低減対策は大きな課題となっている。
【０００３】
これに対して、従来は、介在物吸着用フラックスを溶鋼表面に添加してアルミナ系介在物を除去する方法（特許文献１参照）、或いは注入流を利用してＣａＯフラックスを溶鋼中に添加し、これによりアルミナ系介在物を吸着除去する方法（特許文献２参照）が提案、実施されてきた。一方、アルミナ系介在物を除去するのではなく、生成させない方法として、特許文献３にあるように溶鋼をＭｇで脱酸し、Ａｌでは殆ど脱酸しない薄鋼板用溶鋼の溶製方法も開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１０４２１９号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１４９０５７号公報
【特許文献３】
特開平５−３０２１１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１や特許文献２に開示されている様な、アルミナ系介在物を除去する方法では、低炭素溶鋼中に多量に生成したアルミナ系介在物を表面欠陥が発生しない程度まで低減することは非常に難しい。
また、特許文献３に開示されている様な、アルミナ系介在物を全く生成しないＭｇ脱酸では、Ｍｇの蒸気圧が高く、溶鋼への歩留まりが非常に低いため、低炭素鋼のように溶存酸素濃度が高い溶鋼をＭｇだけで脱酸するには多量のＭｇを必要とし、製造コストを考えると実用的なプロセスとは言えない。
【０００６】
本発明は、これらの問題に鑑みなされたもので、溶鋼中の介在物生成量を極限まで低下させることにより、確実に表面欠陥を防止できる極低炭素鋼鋳片の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を要旨とする。即ち、
（１）大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｎｂを添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
（２）大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｎｂを添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
（３）大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｎｂを０．００５〜０．１質量％添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
（４）大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｎｂを０．００５〜０．１質量％添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
（５）大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｔｉを０．０１質量％以下、Ｎｂを０．００５〜０．１質量％添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
（６）大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｔｉを０．０１質量％以下、Ｎｂを０．００５〜０．１質量％添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明の極低炭素鋼鋳片の製造法は、大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ｎｂを添加した後、該溶鋼を連続鋳造するものである。また、Ｎｂの添加は、原則としてＡｌ脱酸しない状態で行うことを特徴としている。
【０００９】
この極低炭素鋼製造の基本思想は、大気圧下で精錬してＣ濃度を従来より高めに吹き止め、この溶鋼をさらに減圧下で脱炭処理することにより、溶存酸素濃度を鋳造時にＣＯ気泡が発生しない程度まで減少させることができ、そのためＡｌ脱酸を行わなくても良いため、介在物を殆ど生成させないと共に、脱酸力の極めて弱いＮｂを添加してＣやＮを固定することで、薄板用鋼板としての材質をも確保することにある。
【００１０】
一般に、極低炭素鋼の溶製では、先ず大気圧下で酸素を吹き付けて脱炭処理し、Ｃ濃度０．０４質量％以下の低炭素溶鋼とする。この溶鋼中には、大気圧下でＣ濃度０．０４質量％に平衡する０．０６質量％以上の溶存酸素が含まれると共に、そのスラグ中にも多量の酸素が含有される。次に、この溶鋼は減圧下で脱炭処理され、例えば０．００５質量％以下の極低炭素鋼とする。この際、溶存酸素はＣと反応して（（１）式の反応）ＣＯガスとして溶鋼中から除去されるが、スラグ中に存在する多量の酸素が溶鋼中に供給されるため、減圧下での脱炭処理によっても殆ど溶存酸素濃度は低下しない。
Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ（１）
【００１１】
脱炭速度を速めるために減圧下での脱ガス処理中に酸素吹き込みを実施すると、大気圧下での脱炭処理後の溶存酸素濃度よりもさらに高くなる場合もある。この多量の溶存酸素は通常Ａｌの添加により殆ど脱酸される（（２）式の反応）ため、溶鋼中には０．０６質量％以上の酸素量に相当する多量のアルミナ系介在物を生成し、溶鋼の清浄性は大きく低下する。
２Ａｌ＋３Ｏ＝Ａｌ₂Ｏ₃ （２）
【００１２】
また、溶鋼中の溶存酸素濃度が高くなると、同時に取鍋スラグの酸素濃度も上昇するため、脱酸後にスラグによる溶鋼再酸化が生じ、アルミナ系介在物量が更に増大する。その結果、極低炭素鋼では鋳片段階においても全酸素濃度で０．００３〜０．００４質量％程度の介在物量であり、鋳片中には数百μｍ程度にも達する大型のアルミナ系介在物も含まれている。
【００１３】
これに対して、本発明では、大気圧下における脱炭処理によるＣ濃度を０．０４５〜０．０７質量％と従来より高めに脱炭処理するため、溶鋼中の溶存酸素濃度とスラグ中の酸素濃度は、大気圧下で０．０４質量％Ｃ濃度以下まで脱炭した場合（溶存酸素濃度は０．０６質量％以上）よりも低くなる。続いて、この溶鋼を減圧下で脱ガス処理すると、スラグ中の酸素濃度が従来よりも低く、スラグから溶鋼への酸素供給量が大きく減少するため、Ｃ濃度を０．００５質量％以下の最終成分値まで脱炭すると、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下まで低下させることができる。
【００１４】
本発明では、この脱炭処理後の溶鋼中にＡｌを添加して脱酸しないため、比較的多量の溶存酸素が含まれているが、介在物は殆ど生成せず、非常に清浄性の高い溶鋼が得られる。通常、減圧下での脱ガス処理後にＡｌ等で脱酸せずに鋳造を行うと、凝固時にＣＯガスが発生し、激しい場合には突沸現象が生じると共に、鋳片内に多量の気泡が捕捉されるため、鋳造性が悪化するだけでなく、鋳片品質も大きく低下する。しかし、本発明では、ＣＯガス抑制を目的として、減圧下での脱炭処理後のＣ濃度を０．００５質量％以下、且つ溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下としているため、ＣＯガス発生速度は非常に遅くなり、実質的に鋳造性や品質に悪影響を与えないことを見いだしている。
【００１５】
また、大気圧下での脱炭処理後のＣ濃度を０．０４５〜０．０７質量％の範囲に規定したのは、Ｃ濃度が０．０４５質量％未満では減圧下での脱ガス処理後の最終溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下にできず、Ｃ濃度が０．０７質量％超では減圧下での脱炭量が多くなりすぎ、最終Ｃ濃度を０．００５質量％以下にできなくなるためである。なお、溶存酸素が不足しＣ濃度が最終成分値まで下げられない場合には、外部から酸素を供給することも可能であり、供給した酸素は同様に上記（１）式で消費されるため、溶存酸素が大きく上昇することはない。
【００１６】
薄板用鋼板は、自動車用外板等の加工が厳しい用途に用いられるため、加工性を付加する必要がある。薄板用鋼板の加工性を高めるためには、Ｃ濃度を極力低下させ、その上で鋼中に固溶したＣとＮを他元素の添加により固定することが重要である。Ｃ濃度に関しては、加工性の観点から０．００５質量％以下にするのが良い。凝固時のＣＯ気泡発生防止の条件もＣ濃度０．００５質量％以下であるので、本発明では加工性と気泡発生防止の条件を同時に満足できる。なお、Ｃ濃度の下限値は特に規定するものではない。
【００１７】
通常ＡｌやＴｉ等が鋼中のＣとＮを固定する元素として使用されるが、これらの元素をＣやＮを固定するに十分な量を添加すると溶鋼を強く脱酸することにより、大きな介在物を生成してしまう。そこで、本発明では、ＮやＣを十分に固定できる程度の量を添加しても、殆ど脱酸に寄与しないＮｂに着目して、ＡｌやＴｉを添加しなくてもＮｂ添加だけで薄板用鋼板としての材質を確保できることを見いだした。
但し、溶鋼中のＮｂ濃度が０．００５質量％未満ではＣ、Ｎを十分に固定しにくくなり、０．１質量％超では加工性が低下し易くなることから、Ｎｂの添加量は溶鋼中のＮｂ濃度が０．００５質量％以上、０．１質量％以下になるようにすることが好ましい。
【００１８】
本発明では、凝集合体し易いアルミナ系介在物を生成させないように、溶鋼中にＡｌを添加しないことが好ましいが、耐火物等から不可避的に侵入するアルミナ系介在物については問題とならない。これは、少量のアルミナ系介在物であれば、溶鋼中の溶存酸素が高いため、溶鋼とアルミナ系介在物の界面エネルギーは低下しており、凝集合体が殆ど生じないためである。
【００１９】
また、鋼中のＴｉはＣとＮをＴｉＮやＴｉＣとして固定するため、加工性を向上させる上で有効であるが、Ｔｉの添加量も多くなると、例えばＴｉ濃度が０．０１質量％を超えると減圧下での脱炭処理後の溶存酸素を可能な限り低下させても、チタニア系介在物が生成してしまう。よって、加工性をさらに高める必要からＴｉを添加する場合には、０．０１質量％以下の範囲で添加しても良い。
【００２０】
大気圧下での溶鋼の脱炭処理としては転炉や電気炉等の製鋼炉が、続いて行う減圧下での脱炭処理としては真空脱ガス装置が通常用いられる。また、減圧下での脱炭処理については減圧精錬装置等を用いても良い。
また、大気圧下での脱炭後や減圧下での脱炭後の溶鋼中の炭素濃度や溶存酸素濃度になる様に、操業する管理方法としては、溶鋼中の炭素濃度については脱炭処理中に溶鋼サンプルを採取して、カウントバック法によりＣ濃度を測定し、また溶鋼中の酸素濃度については酸素センサー（固体電解質法を用いた川惣電気製等）により溶存酸素濃度を測定し、その濃度変化から目標Ｃ濃度と溶存酸素濃度になる処理時間を推定した結果をもとに実施することができる。
【００２１】
以上の通り、本発明により溶鋼中で殆ど介在物を生成させることなく非常に清浄性の良い溶鋼を溶製できるため、鋼板製造時に介在物起因の表面欠陥は発生せず、薄板用鋼板の品質は大幅に向上する。
【００２２】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明について説明する。
［実施例１］
転炉での脱炭処理により、Ｃ濃度を０．０５質量％まで低下させ、その後真空脱ガス装置によりＣ濃度を０．００３質量％まで低下させ、溶存酸素濃度０．０４質量％の溶鋼とし、その上でＡｌ脱酸せずに成分調整し、Ｓｉ濃度０．０１質量％、Ｍｎ濃度０．１質量％、Ｎｂ濃度０．０３質量％の溶鋼３００ｔを溶製した。この溶鋼を厚み２５０mm、幅１８００mmのスラブに連続鋳造した。鋳造した鋳片は８５００mm長さに切断し、１コイル単位とした。このようにして得られたスラブは、常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的には０．７mm厚みで幅１８００mmコイルの冷延鋼板とした。品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察し、１コイル当たりに発生する表面欠陥の発生個数を評価した。その結果、表面欠陥は発生しなかった。
【００２３】
［実施例２］
転炉での脱炭処理により、Ｃ濃度を０．０６５質量％まで低下させ、その後真空脱ガス装置により酸素を供給しながら脱炭処理しＣ濃度を０．００３質量％まで低下させ、溶存酸素濃度０．０３５質量％の溶鋼とし、その上でＡｌ脱酸せずに成分調整し、Ｓｉ濃度０．０１２質量％、Ｍｎ濃度０．１３質量％、Ｔｉ濃度０．００５質量％、Ｎｂ濃度０．０４質量％の溶鋼３００ｔを溶製した。この溶鋼を厚み２５０mm、幅１８００mmのスラブに連続鋳造した。鋳造した鋳片は８５００mm長さに切断し、１コイル単位とした。このようにして得られたスラブは、常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的には０．７mm厚みで幅１８００mmコイルの冷延鋼板とした。品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察し、１コイル当たりに発生する表面欠陥の発生個数を評価した。その結果、表面欠陥は発生しなかった。
【００２４】
［比較例１］
転炉でのＣ濃度を０．０４質量％まで低下させ、その後Ａｌを添加して脱酸し、その後真空脱ガス装置により酸素を供給しながら脱炭処理しＣ濃度を０．００３質量％まで低下させ、溶存酸素濃度０．０６質量％の溶鋼とし、その上でＡｌ脱酸して成分調整し、Ｓｉ濃度０．０１２質量％、Ｍｎ濃度０．１３質量％、Ｔｉ濃度０．０２質量％、Ａｌ濃度０．０４質量％の溶鋼３００ｔを溶製した。この溶鋼を連続鋳造法で厚み２５０mm、幅１０００mmのスラブに鋳造した。鋳造した鋳片は８５００mm長さに切断し、１コイル単位とした。このようにして得られたスラブは、常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的には０．７mm厚みで幅１８００mmコイルの冷延鋼板とした。品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察し、１コイル当たりに発生する表面欠陥の発生個数を評価したところ、スラブ平均で７個／コイルの表面欠陥が発生した。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によると、低炭素鋼板で介在物生成量を極限まで低下させることができるため、確実に内部欠陥を低減できる。

Claims

大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｎｂを添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｎｂを添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｎｂを０．００５〜０．１質量％添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｎｂを０．００５〜０．１質量％添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｔｉを０．０１質量％以下、Ｎｂを０．００５〜０．１質量％添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。
大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０４５質量％以上０．０７質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．００５質量％以下、溶存酸素濃度を０．０４５質量％以下に精錬処理した溶鋼に、Ａｌ脱酸しない状態で、Ｔｉを０．０１質量％以下、Ｎｂを０．００５〜０．１質量％添加した後、連続鋳造することを特徴とする極低炭素鋼鋳片の製造方法。