JP4660037B2 - 薄板用鋼板の溶製方法およびその鋳片 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工性、成形性に優れた低炭素薄鋼板の溶製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。しかし、Ａｌは脱酸によりアルミナ系介在物を生成し、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く、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、従来は特開平５−１０４２１９号公報の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、或いは特開昭６３−１４９０５７号公報の注入流を利用して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、特開平５−３０２１１２号公報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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した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疵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、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。
【０００５】
これらの問題を鑑み、本発明は溶鋼中の介在物を低減すると共に、凝集・合体を防止し溶鋼中に介在物を微細分散させることにより、確実に表面疵を防止できる薄鋼板用素材の低炭素溶鋼を溶製する方法を提示することを課題とする。
【０００６】
【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）低炭素薄鋼板の溶製方法において、炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌとＴｉを添加せずＬａを添加し、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００１質量％以上、０．０２質量％以下に調整した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素薄鋼板の溶製方法である。また、（２）低炭素薄鋼板の溶製方法において、真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌとＴｉを添加せずＬａを添加し、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００１質量％以上、０．０２質量％以下に調整した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素薄鋼板の溶製方法である。また、（３）低炭素薄鋼板の溶製方法において、電磁攪拌、或いは電磁場を印加する機能を有する鋳型で鋳造することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の低炭素薄鋼板の溶製方法である。また、（４）上記（１）から（３）の方法で溶製し、連続鋳造して得られた鋳片において、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が鋳片内に１０００個／ｍｍ3以上、１０００００個／ｍｍ3未満分散していることを特徴とする連続鋳造鋳片である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明の溶製法では、転炉や電気炉等の製鋼炉で精錬して、或いはさらに真空脱ガス処理等して、炭素濃度を０．０１質量％以下とした溶鋼にＬａを添加して、溶存酸素濃度を０．００１〜０．０２質量％になるように調整する。この溶製法の基本思想は、鋳造時にＣと反応してＣＯガスを発生させない程度の溶存酸素を残し、この溶存酸素により溶鋼とランタンオキサイド系介在物の界面エネルギーを制御することにより、介在物同士の凝集合体を抑制し、微細なランタンオキサイド系介在物を溶鋼中に分散させることにある。
【０００８】
転炉や真空処理容器で脱炭処理された溶鋼中には、多量の溶存酸素が含まれており、この溶存酸素は通常Ａｌの添加により殆ど脱酸される（（１）式の反応）ため、多量のアルミナ系介在物を生成する。
２Ａｌ＋３Ｏ＝Ａｌ2Ｏ3 （１）
このアルミナ系介在物は脱酸直後からお互いに凝集合体し、粗大なアルミナ系介在物となり、鋼板製造時に表面欠陥の原因となる。しかし、溶存酸素を残すようにＬａを添加すれば、溶存酸素量に相当する分だけランタンオキサイド系介在物の生成量を低減することができる。さらに、本発明者らは、Ｌａ添加後の溶存酸素濃度を変化させて、溶鋼中のランタンオキサイド系介在物の凝集挙動を実験的に評価したところ、Ｌａで溶存酸素を殆ど脱酸した状態でもランタンオキサイド系介在物はアルミナ系介在物に比べて凝集合体が起こり難いこと、さらに溶存酸素濃度を０．００１質量％以上にすると溶存酸素濃度の増加と共に、ランタンオキサイド系介在物がさらに微細化することを見いだした。この理由は、アルミナ系介在物からランタンオキサイド系介在物に組成を変化させること、さらに溶鋼中の溶存酸素濃度を高くすることの両効果により、介在物と溶鋼間の界面エネルギーが大きく低下し、介在物同士の凝集合体が抑制されたためである。本発明によって得られた鋳片内の介在物分散状態を評価したところ、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物を鋳片内に１０００個／ｍ3以上１０００００個／ｍ3未満分散しており、このような酸化物分散状態を有する鋳片では圧延後に表面欠陥は発生しなかった。以上の結果から、本発明により介在物量を低減し、その上で介在物を溶鋼中に微細分散させることができるため、鋼板製造時に介在物は表面疵発生の原因とならず、薄鋼板の品質は大きく向上する。
【０００９】
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から、Ｃ濃度を０．０５質量％以下、好ましくは０．０１質量％以下にするのが良い。
【００１０】
脱炭処理後に多量の溶存酸素を含む溶鋼を脱酸せずにそのまま鋳造すると、凝固時にＣＯ気泡が発生し、鋳造性が大きく低下する。このため、従来はＡｌ等の脱酸材を脱炭処理後の溶鋼中に添加し、溶存酸素が殆ど残らない程度まで溶鋼を脱酸していた。しかし、加工性が求められる薄板用鋼板ではＣ濃度が低いため、或程度の溶存酸素が残っていても、鋳造時に（２）式で示されるＣＯ気泡発生の反応は起こり難い。
Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ （２）
ＣＯ気泡が発生しない限界溶存酸素濃度は、Ｃ濃度が０．０４質量％で０．００６質量％程度、Ｃ濃度が０．０１質量％で０．０１質量％程度となり、さらにＣ濃度の低い極低炭素鋼では０．０１５質量％程度まで溶存酸素を残してもＣＯ気泡は発生しない。最近では、連続鋳造機に鋳型内電磁攪拌装置が装備されるようになっており、凝固時に溶鋼を攪拌すれば、より高い溶存酸素、例えば０．０２質量％程度まで残してもＣＯ気泡は鋳片に捕捉されない。このため、Ｃ濃度が０．０１質量％以下の薄鋼板用の溶鋼では、０．０２質量％程度まで溶存酸素を残して鋳造することができ、反対に溶存酸素濃度が０．０２質量％を超えると薄鋼板用の溶鋼でもＣＯ気泡が発生してしまう。
【００１１】
また、溶存酸素濃度が低くなると溶鋼と介在物の界面エネルギーを大きく低下させることができず、ランタンオキサイド系介在物であっても介在物同士の凝集合体が徐々に進み、介在物が一部粗大化する。実験的な検討では、介在物の粗大化を防止するには、０．００１質量％以上の溶存酸素が必要であった。
よって、溶存酸素濃度を０．００１質量％から０．０２質量％に限定した。
【００１２】
Ｌａの添加は介在物の微細化に効果的であるが、非常に強い脱酸材であるため、溶鋼中に多量に添加すると、溶存酸素濃度が大きく低下し、本発明の介在物微細化効果が損なわれる。このため、Ｌａは溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００１質量％から０．０２質量％残せる範囲内で添加する必要がある。溶鋼中へのＬａの添加は必ずしも高純度のＬａを使用する必要はなく、例えばミッシュメタルのような低純度のＬａ含有合金を使用して十分な効果が得られる。また、薄板用鋼板では、鋼板中の固溶Ｃを固定する必要から溶鋼中にＴｉを添加する場合がある。ＴｉはＬａと比べて脱酸力が弱いが、それでも溶鋼中に多量に添加すると溶存酸素濃度を低下させてしまう。
【００１３】
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。
【００１４】
【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。
【００１５】
実施例１
転炉での精錬と環流式真空脱ガス装置での処理により炭素濃度を０．００３質量％とした３００ｔの取鍋内溶鋼をＬａで脱酸し、Ｌａ濃度０．０００２質量％で溶存酸素濃度を０．００１４質量％とした。この溶鋼を連続鋳造法で厚み２５０ｍｍ、幅１８００ｍｍ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。鋳片品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い、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。
【００１７】
比較例１
転炉での精錬と環流式真空脱ガス装置での処理により炭素濃度を０．００３質量％とした取鍋内溶鋼をＡｌで脱酸し、Ａｌ濃度０．０４質量％、溶存酸素濃度０．０００２質量％とした。この溶鋼を連続鋳造法で厚み２５０ｍｍ、幅１８００ｍｍ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。鋳片品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い、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、スラブ平均で５個／コイルの表面欠陥が発生した。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によると、溶鋼中の介在物を低減し、その上で溶鋼中に介在物を微細分散させることができるため、確実に表面疵を防止できる加工性、成形性に優れた薄鋼板用の低炭素溶鋼を溶製することが可能となる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工性、成形性に優れた低炭素薄鋼板の溶製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。しかし、Ａｌは脱酸によりアルミナ系介在物を生成し、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く、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、従来は特開平５−１０４２１９号公報の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、或いは特開昭６３−１４９０５７号公報の注入流を利用して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、特開平５−３０２１１２号公報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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した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疵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、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。
【０００５】
これらの問題を鑑み、本発明は溶鋼中の介在物を低減すると共に、凝集・合体を防止し溶鋼中に介在物を微細分散させることにより、確実に表面疵を防止できる薄鋼板用素材の低炭素溶鋼を溶製する方法を提示することを課題とする。
【０００６】
【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）低炭素薄鋼板の溶製方法において、炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌとＴｉを添加せずＬａを添加し、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００１質量％以上、０．０２質量％以下に調整した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素薄鋼板の溶製方法である。また、（２）低炭素薄鋼板の溶製方法において、真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌとＴｉを添加せずＬａを添加し、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００１質量％以上、０．０２質量％以下に調整した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素薄鋼板の溶製方法である。また、（３）低炭素薄鋼板の溶製方法において、電磁攪拌、或いは電磁場を印加する機能を有する鋳型で鋳造することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の低炭素薄鋼板の溶製方法である。また、（４）上記（１）から（３）の方法で溶製し、連続鋳造して得られた鋳片において、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が鋳片内に１０００個／ｍｍ3以上、１０００００個／ｍｍ3未満分散していることを特徴とする連続鋳造鋳片である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明の溶製法では、転炉や電気炉等の製鋼炉で精錬して、或いはさらに真空脱ガス処理等して、炭素濃度を０．０１質量％以下とした溶鋼にＬａを添加して、溶存酸素濃度を０．００１〜０．０２質量％になるように調整する。この溶製法の基本思想は、鋳造時にＣと反応してＣＯガスを発生させない程度の溶存酸素を残し、この溶存酸素により溶鋼とランタンオキサイド系介在物の界面エネルギーを制御することにより、介在物同士の凝集合体を抑制し、微細なランタンオキサイド系介在物を溶鋼中に分散させることにある。
【０００８】
転炉や真空処理容器で脱炭処理された溶鋼中には、多量の溶存酸素が含まれており、この溶存酸素は通常Ａｌの添加により殆ど脱酸される（（１）式の反応）ため、多量のアルミナ系介在物を生成する。
２Ａｌ＋３Ｏ＝Ａｌ2Ｏ3 （１）
このアルミナ系介在物は脱酸直後からお互いに凝集合体し、粗大なアルミナ系介在物となり、鋼板製造時に表面欠陥の原因となる。しかし、溶存酸素を残すようにＬａを添加すれば、溶存酸素量に相当する分だけランタンオキサイド系介在物の生成量を低減することができる。さらに、本発明者らは、Ｌａ添加後の溶存酸素濃度を変化させて、溶鋼中のランタンオキサイド系介在物の凝集挙動を実験的に評価したところ、Ｌａで溶存酸素を殆ど脱酸した状態でもランタンオキサイド系介在物はアルミナ系介在物に比べて凝集合体が起こり難いこと、さらに溶存酸素濃度を０．００１質量％以上にすると溶存酸素濃度の増加と共に、ランタンオキサイド系介在物がさらに微細化することを見いだした。この理由は、アルミナ系介在物からランタンオキサイド系介在物に組成を変化させること、さらに溶鋼中の溶存酸素濃度を高くすることの両効果により、介在物と溶鋼間の界面エネルギーが大きく低下し、介在物同士の凝集合体が抑制されたためである。本発明によって得られた鋳片内の介在物分散状態を評価したところ、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物を鋳片内に１０００個／ｍ3以上１０００００個／ｍ3未満分散しており、このような酸化物分散状態を有する鋳片では圧延後に表面欠陥は発生しなかった。以上の結果から、本発明により介在物量を低減し、その上で介在物を溶鋼中に微細分散させることができるため、鋼板製造時に介在物は表面疵発生の原因とならず、薄鋼板の品質は大きく向上する。
【０００９】
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から、Ｃ濃度を０．０５質量％以下、好ましくは０．０１質量％以下にするのが良い。
【００１０】
脱炭処理後に多量の溶存酸素を含む溶鋼を脱酸せずにそのまま鋳造すると、凝固時にＣＯ気泡が発生し、鋳造性が大きく低下する。このため、従来はＡｌ等の脱酸材を脱炭処理後の溶鋼中に添加し、溶存酸素が殆ど残らない程度まで溶鋼を脱酸していた。しかし、加工性が求められる薄板用鋼板ではＣ濃度が低いため、或程度の溶存酸素が残っていても、鋳造時に（２）式で示されるＣＯ気泡発生の反応は起こり難い。
Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ （２）
ＣＯ気泡が発生しない限界溶存酸素濃度は、Ｃ濃度が０．０４質量％で０．００６質量％程度、Ｃ濃度が０．０１質量％で０．０１質量％程度となり、さらにＣ濃度の低い極低炭素鋼では０．０１５質量％程度まで溶存酸素を残してもＣＯ気泡は発生しない。最近では、連続鋳造機に鋳型内電磁攪拌装置が装備されるようになっており、凝固時に溶鋼を攪拌すれば、より高い溶存酸素、例えば０．０２質量％程度まで残してもＣＯ気泡は鋳片に捕捉されない。このため、Ｃ濃度が０．０１質量％以下の薄鋼板用の溶鋼では、０．０２質量％程度まで溶存酸素を残して鋳造することができ、反対に溶存酸素濃度が０．０２質量％を超えると薄鋼板用の溶鋼でもＣＯ気泡が発生してしまう。
【００１１】
また、溶存酸素濃度が低くなると溶鋼と介在物の界面エネルギーを大きく低下させることができず、ランタンオキサイド系介在物であっても介在物同士の凝集合体が徐々に進み、介在物が一部粗大化する。実験的な検討では、介在物の粗大化を防止するには、０．００１質量％以上の溶存酸素が必要であった。
よって、溶存酸素濃度を０．００１質量％から０．０２質量％に限定した。
【００１２】
Ｌａの添加は介在物の微細化に効果的であるが、非常に強い脱酸材であるため、溶鋼中に多量に添加すると、溶存酸素濃度が大きく低下し、本発明の介在物微細化効果が損なわれる。このため、Ｌａは溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００１質量％から０．０２質量％残せる範囲内で添加する必要がある。溶鋼中へのＬａの添加は必ずしも高純度のＬａを使用する必要はなく、例えばミッシュメタルのような低純度のＬａ含有合金を使用して十分な効果が得られる。また、薄板用鋼板では、鋼板中の固溶Ｃを固定する必要から溶鋼中にＴｉを添加する場合がある。ＴｉはＬａと比べて脱酸力が弱いが、それでも溶鋼中に多量に添加すると溶存酸素濃度を低下させてしまう。
【００１３】
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。
【００１４】
【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。
【００１５】
実施例１
転炉での精錬と環流式真空脱ガス装置での処理により炭素濃度を０．００３質量％とした３００ｔの取鍋内溶鋼をＬａで脱酸し、Ｌａ濃度０．０００２質量％で溶存酸素濃度を０．００１４質量％とした。この溶鋼を連続鋳造法で厚み２５０ｍｍ、幅１８００ｍｍ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。鋳片品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い、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。
【００１７】
比較例１
転炉での精錬と環流式真空脱ガス装置での処理により炭素濃度を０．００３質量％とした取鍋内溶鋼をＡｌで脱酸し、Ａｌ濃度０．０４質量％、溶存酸素濃度０．０００２質量％とした。この溶鋼を連続鋳造法で厚み２５０ｍｍ、幅１８００ｍｍ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。鋳片品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い、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、スラブ平均で５個／コイルの表面欠陥が発生した。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によると、溶鋼中の介在物を低減し、その上で溶鋼中に介在物を微細分散させることができるため、確実に表面疵を防止できる加工性、成形性に優れた薄鋼板用の低炭素溶鋼を溶製することが可能となる。
Claims (4)
- 低炭素薄鋼板の溶製方法において、炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌとＴｉを添加せずＬａを添加し、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００１質量％以上、０．０２質量％以下に調整した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素薄鋼板の溶製方法。
- 低炭素薄鋼板の溶製方法において、真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌとＴｉを添加せずＬａを添加し、溶鋼中の溶存酸素濃度を０．００１質量％以上、０．０２質量％以下に調整した溶鋼を鋳造することを特徴とする低炭素薄鋼板の溶製方法。
- 低炭素薄鋼板の溶製方法において、電磁攪拌、或いは電磁場を印加する機能を有する鋳型で鋳造することを特徴とする請求項１又は２に記載の低炭素薄鋼板の溶製方法。
- 請求項１から３のいずれかの方法で溶製し、連続鋳造して得られた鋳片において、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が鋳片内に１０００個／ｍｍ3以上、１０００００個／ｍｍ3未満分散していることを特徴とする連続鋳造鋳片。
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|---|---|
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