JP4858295B2

JP4858295B2 - 析出物が微細分散した高強度鋼材および高強度鋼材用鋳片の連続鋳造方法

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Publication number: JP4858295B2
Application number: JP2007124429A
Authority: JP
Inventors: 英夫水上; 光裕沼田; 章裕山中; 泰明田中; 達生金井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: JP2008280566A

Description

本発明は、鋼の連続鋳造過程において金属元素を添加することにより微細析出物を分散形成させた高強度鋼材および高強度鋼材製造用鋳片の連続鋳造方法に関する。

自動車用素材として用いられる熱延鋼板は、軽量化による環境負荷低減を目的として高強度化が計られている。自動車用の熱延鋼板は、使用される部位により要求される特性が異なり、高強度および高靱性であるとともに、良好な深絞り性、張り出し性、穴拡げ性、および曲げ性といった加工性をも具備することが要求される。これらの特性を向上させるためには、要求される特性のレベルに合わせて熱延鋼板の金属組織や析出物を最適化する必要がある。このうち、析出物に関しては、そのサイズを微細化し、しかも鋼板内に均一に分散させることが重要である。

例えば、特許文献１には、自動車用の高強度鋼板の穴拡げ性を向上させるため、Ｍｇ系酸化物およびＭｇ系硫化物を（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｎ析出物の生成核として作用させることで、（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｎを均一に微細化させる技術が開示されている。Ｍｇ系酸化物を利用する場合、酸化物のみを制御することから、酸素の自由度が少なく、脱酸後の限られたフリー酸素を利用するので、その総量も少ない。したがって、所定の分散状態を得ることが難しく、充分な微細化効果を得ることが困難である。同文献に開示された技術は、この問題を解決するために提案されたものである。

しかしながら、この技術では、Ｍｎ系の硫化物の析出を回避させるために、Ｍｇ系の硫化物を析出させることを特徴としているので、Ｓ濃度を確保しながらＯ濃度およびＭｎ濃度のバランスを適正範囲に調整する必要がある。また、Ｍｇのように沸点が溶鋼温度よりも低く蒸気圧の高い金属を溶鋼中に添加する方法が明示されていないため、詳細は不明であるが、連続鋳造のように鋳造時間が長い場合には鋳造初期および鋳造末期においてＭｇ濃度が大幅に低下し、鋳片内の濃度分布が不均一になるという問題がある。さらに、Ｏ濃度の他に、Ｍｎ濃度およびＳ濃度を適正範囲に調整する工程が必要になるという操業上の難点もある。

特許文献２には、超大入熱溶接熱影響部の靭性に優れた溶接用高張力鋼に関する技術が開示されている。この技術は、ＭｇやＳｒなどを利用してスピネル構造を有する（Ｔｉ、Ｍｇ、Ｍｎ）Ｏなどの粒子や、ペロブスカイト構造を有する（Ｔｉ、Ｓｒ、Ｍｎ）Ｏなどの粒子を生成させて、この粒子の近傍のＭｎ濃度を低下させることによりオーステナイト粒内のフェライト変態を起こさせることを特徴としている。

しかしながら、溶接用高張力鋼の場合には、Ｔｉ濃度が０．０２％を超えると靭性が低下するとの記述があり、これではＴｉ濃度の高い自動車用の鋼板には適用できない。また、自動車用鋼板の穴拡げ性や延性といった機械的特性を向上させるには、析出物であるＴｉＮを微細分散させる必要があり、このためにはＭｎを含まない微細な酸化物を核物質として利用する必要がある。なお、ＭｇやＳｒのように沸点が溶鋼温度よりも低く蒸気圧の高い金属を溶鋼中に添加する方法が明示されていないため、詳細は不明であるが、鋳造時間が長くなると、鋳造初期と鋳造末期とでＭｇ濃度が大幅に低下し、鋳片内の濃度分布が不均一になる。

ところで、溶鋼中に金属元素を添加するには、塊状の金属元素を溶鋼の湯面に投入するか、あるいは金属元素単味で作製されたワイヤー、それらの金属元素をアルミニウムや鋼などで被覆したワイヤー、それらの金属元素を含有する合金で作製されたワイヤーにより添加する方法などが採用されている。しかしながら、これらの方法を用いてマグネシウム、ビスマス、カルシウム、希土類元素などのように蒸気圧が高く、融点の低い金属元素を精度良く添加することは困難である。その理由は、蒸気圧が高い金属元素が溶鋼中に添加されると、溶鋼の湯面近傍において、金属元素が気化して大気中に放散されるため、溶鋼中への添加量を制御することが難しく、添加歩留りも低下して、均一に添加することが困難だからである。

また、金属元素が気化する際の体積膨張が大きいことから、溶鋼の湯面近傍で気化した場合には、溶鋼の飛散が激しく、操業上の安全の確保が難しい。さらに、添加金属元素の融点が低い場合には、添加前に溶鋼の輻射熱により軟化あるいは溶融し、所定量を添加することも困難となる。溶鋼よりも密度の小さい金属元素を添加する場合には、添加された金属が溶鋼の表層部のみに偏在し、溶鋼の内部にまで侵入しない。密度の大きな金属元素を添加する場合には、添加位置から溶鋼内部に沈降するのみであり、溶鋼全体に均一に混合させることは困難である。

特開２００５−１２０４３５号公報（特許請求の範囲および段落［０００６］〜［００１６］）特開２００２−１２１６４１号公報（特許請求の範囲および段落［０００７］〜［００１０］）特開２００４−２４９３１５号公報（特許請求の範囲および段落［００１１］〜［００１７］）特開２００５−１６９４０４号公報（特許請求の範囲および段落［００１１］〜［００１６］）特開２００５−２１９０７２号公報（特許請求の範囲および段落［００１３］〜［００２０］）

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題の第１は、穴拡げ性や延性といった機械的特性に優れた自動車用の高強度鋼板の素材とすることができ、析出物が微細に分散した鋼材を提供することにある。また、課題の第２は、上記の高強度鋼材を得るために必要な金属元素の適正量を溶鋼中に効率良く添加し、連続鋳造鋳片内に均一に分散させることのできる連続鋳造方法を提供することにある。

自動車用の高強度鋼板の穴拡げ性や延性といった機械的特性を向上させるためには、（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｎ析出物に対する不均質核を生成させ、（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｎを均一に微細化することが必要である。この不均質核は析出物よりも微細であり、Ｍｎ系の硫化物の析出を抑制する必要がある。また、鋼板の機械的特性を低減させるＭｎ系の硫化物の析出を抑制するにはＳ濃度は低い方が良い。

溶鋼中のＯ濃度が高くても、微細な不均質核を生成するような脱酸材を添加することができれば、Ｓ濃度などの調整が不要であり、精錬工程における時間短縮が可能となる。このような脱酸材としては、蒸気圧が高く融点が低い金属元素が適している場合が多い。

先に、本発明者らは特許文献３、特許文献４および特許文献５において、金属元素の蒸気あるいは金属元素の化合物をタンディッシュ内または連続鋳造鋳型内の溶鋼中に添加する方法を提案した。これらの方法により、金属元素あるいは金属元素の化合物を溶鋼中に均一に、しかも歩留り良く添加することが可能になった。

本発明者らは、高強度で延性にも優れた鋼板を製造するにあたり、金属元素を連続鋳造鋳片（スラブ）内に効率良く、しかも均一に添加するための連続鋳造方法を検討し、下記の（ａ）〜（ｄ）の知見を得て、本発明を完成させた。

（ａ）鋼板が高強度であることの他に、延性が良好であることが必要である。なかでも自動車の足回り部品に適用するには穴拡げ性が良好であることが重要である。穴拡げ性を向上させるには、鋼板中の晶出または／および析出物であるＴｉＮや複合析出物（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｎを微細分散させることにより、鋼板の加工時における応力集中を抑制して、析出物などが割れの起点となる確率を低減すればよい。

（ｂ）上記（ａ）の晶出物または／および析出物を鋼板中で微細分散させるには、晶出物や析出物といった不均質核生成物質を添加してこれを微細分散化させることにより、結果的に、この不均質核生成物質上に生成するＴｉＮなどの析出物を微細分散化することができる。この不均質核生成物質としては、Ｍｇ酸化物もしくは硫化物が有効であり、さらにはＳｒ酸化物もしくは硫化物、またはＢａ酸化物もしくは硫化物が有効である。

（ｃ）上記（ｂ）にＢｉを添加することにより、上記の効果をさらに高めることができる。

（ｄ）上記（ａ）〜（ｃ）にて述べたような蒸気圧の高い金属元素または融点の低い金属元素を溶鋼中に添加する場合には、それらの添加金属は、溶鋼と接触するかまたは溶鋼からの輻射熱を受けて、溶融あるいは気化する。溶鋼中に添加する以前に、または添加した瞬間に金属元素が溶融または気化すると、これらの金属元素を溶鋼中に均一に、かつ歩留り良く添加することは困難である。このような問題を解決し、連続鋳造鋳片内に金属元素を均一に添加するには、連続鋳造鋳型に近いタンディッシュ内、または連続鋳造鋳型内の溶鋼に、金属元素の蒸気を添加する方法が最適である。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）および（２）に示す高強度鋼材、ならびに（３）〜（６）に示す鋼の連続鋳造方法にある。

（１）連続鋳造された鋳片を素材として熱間圧延により得られる高強度鋼材であって、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０９％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｔｉ：０．０５〜０．２５％、Ｎ：０．０００４〜０．０１％、Ａｌ：０．００２〜２．０％を含有し、ＳｒおよびＭｇをそれぞれ０．００００５〜０．００３％含有するか、またはＳｒ、ＭｇおよびＢａをそれぞれ０．００００５〜０．００３％含有し、残部がＦｅおよび不純物からなることを特徴とする析出物が微細分散した高強度鋼材。

（２）さらに、質量％で、Ｂｉ：０．００００５〜０．００１％を含有することを特徴とする前記（１）に記載の析出物が微細分散した高強度鋼材。

（３）前記（１）または（２）に記載の析出物が微細分散した高強度鋼材を製造するための熱間圧延用素材としての鋳片を鋳造する連続鋳造方法であって、タンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、ＳｒおよびＭｇ、またはＳｒ、ＭｇおよびＢａの金属蒸気および／または金属粒子をキャリアガスとともに該溶鋼中に供給することを特徴とし、連続鋳造鋳片内に安定して連続的に金属蒸気および／または金属粒子を添加することのできる鋼の連続鋳造方法。

（４）さらに、Ｂｉの金属蒸気および／または金属粒子をキャリアガスとともに前記溶鋼中に供給することを特徴とする前記（３）に記載の鋼の連続鋳造方法。

（５）前記（１）または（２）に記載の析出物が微細分散した高強度鋼材を製造するための熱間圧延用素材としての鋳片を鋳造する連続鋳造方法であって、タンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、ＳｒおよびＭｇ、またはＳｒ、ＭｇおよびＢａを含有する金属のワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給することを特徴とし、連続鋳造鋳片内に安定して連続的に金属蒸気および／または金属粒子を添加することのできる鋼の連続鋳造方法。

（６）さらに、Ｂｉを含有する金属のワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに前記溶鋼中に供給することを特徴とする前記（５）に記載の鋼の連続鋳造方法。

本発明において、「析出物が微細分散した」とは、熱延鋼板から採取した試料をＳＥＭにより５００〜２０００倍の倍率で観察し、中心にＳｒおよびＭｇの酸化物または硫化物、またはＳｒ、Ｍｇ、およびＢａ酸化物または硫化物が存在する析出物であって、観察された矩形の析出物粒子２００個あたりの長辺の長さの平均値が１μｍ以下であるような析出物が分散している鋼を意味する。

「高強度鋼材」とは、引張強度が５９０ＭＰａ以上の鋼材を意味する。
また、「金属蒸気および／または金属粒子」とは、金属蒸気および／または、蒸発が不十分なために液体または固体粒子として存在する金属粒子、もしくは金属蒸気が凝縮して形成される金属粒子を意味する。また、「金属」とは、純金属および金属の合金のいずれをも含む。

なお、以下の説明では、鋼の成分組成についての「質量％」を、単に「％」とも表示する。

本発明の鋼材は、析出物が微細に分散しているので、強度および延性といった特性に加えて、鋼板の穴拡げ性などの加工性に優れ、自動車用の高強度鋼板をはじめとする素材として好適である。また、本発明の連続鋳造方法は、上記の高強度鋼材を得るために必要な金属元素の適正量を溶鋼中に効率良く添加し、連続鋳造鋳片内に均一に分散させることのできる最適の連続鋳造方法である。

本発明の高強度鋼材および連続鋳造方法について以下にさらに詳細に説明する。

（１）鋼材の成分組成の限定理由および好ましい範囲
Ｃ：０．０３〜０．０９％
Ｃは、強度および靱性を確保するために有効な元素である。その含有量が０．０３％未満では、上記の効果が充分に得られず、一方、その含有量が０．０９％を超えて高くなると炭化物が生成し、熱延鋼板に要求される穴拡げ性が低下する。そこで、Ｃの適正範囲を０．０３〜０．０９％とした。

Ｓｉ：０．１〜２．０％
Ｓｉは、炭化物の生成を抑制するとともに、強度および延性を確保するために必要な元素である。強度および延性を向上させるためにはその含有量を０．１％以上とする必要がある。また、一方、その含有量が２．０％を超えて高くなると靱性が劣化する。上記の理由から、その適正範囲を０．１〜２．０％とした。

Ｍｎ：０．５〜３．０％
Ｍｎは、鋼板の高強度化および靱性の確保のために有効な元素である。これらの効果を得るためには、その含有量を０．５％以上とする必要がある。一方、その含有量が３．０％を超えて高くなると、靱性が損なわれる。このため、Ｍｎ含有量の適正範囲を０．５〜３．０％とした。

Ｐ：０．０２％以下
Ｐは、鋼板の延性および靱性ならびに加工性を劣化させる元素であることから、その含有量を０．０２％以下に制限する。また、Ｐは鋼板の高強度化に有効な作用を有する元素であることから、その効果を得るためには、０．０００５％以上を含有させることが好ましい。

Ｓ：０．００５％以下
Ｓは、ＭｎＳ介在物などを形成して鋼板の延性や穴拡げ性を低下させる元素である。このため、その含有量を０．００５％以下とした。製鋼コストの上昇が許容される鋼種においては、０．０００５％以下にまで低下させることが好ましい。

Ｔｉ：０．０５〜０．２５％
Ｔｉは、主として炭窒化物を析出し、その析出強化作用により母材強度の向上に寄与する有効な元素である。Ｔｉ含有量が０．０５％未満では、上記の効果は充分に得られず、一方、その含有量が０．２５％を超えて高くなると、鋼中に粗大な析出物や介在物を形成して、鋼の延性、靱性および加工性を低下させる。上記の理由から、Ｔｉ含有量の適正範囲を０．０５〜０．２５％とした。

Ｎ：０．０００４〜０．０１％
Ｎは鋼中に含有されると延性、靱性および加工性が低下するので、Ｎ元素単独では有害元素であるが、Ｔｉと反応し高温で安定なＴｉＮを析出し、この析出物が微細な場合には鋼板の機械的特性を向上させる。ただし、その含有量が０．０１％を超えて高くなると、鋼板の機械的特性の劣化が著しくなることから、含有量の上限を０．０１％とした。しかしながら、Ｔｉと反応させて析出物を生成させるには、０．０００４％以上を含有させる必要がある。

Ａｌ：０．００２〜２．０％
Ａｌは、溶鋼の脱酸元素であり、その効果を得るためには０．００２％以上を含有させる必要がある。しかし、その含有量が２．０％を超えて高くなると、鋼中の粗大な酸化物系介在物量が増加し、母材強度に悪影響を及ぼす。上記の理由から、その含有量の適正範囲を０．００２〜２．０％とした。

Ｓｒ：０．００００５〜０．００３％
Ｓｒは、本発明における最も重要な添加元素である。溶鋼中の酸素と添加されたＳｒとが反応してＳｒ酸化物を生成する。Ｓｒ酸化物としては、ＳｒＯ単独の他にＳｒＯとＭｇＯ、ＢａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｔｉ₂Ｏ₃などのうちの１種以上を含有する酸化物が生成される。これらの酸化物は、鋼中で微細分散するとともに、これらの酸化物上にＴｉＮなどが不均質核生成する。この効果は、他の元素に比して極めて高く、本発明において最も重要な元素である。この効果を得るためには０．００００５％以上を含有させることが必要である。しかし、その含有量が０．００３％を超えて高くなると鋼中の粗大な酸化物系介在物量が増加し、鋼板の強度に悪影響を及ぼす。上記の理由から、その含有量の適正範囲を０．００００５〜０．００３％とした。製鋼工程における成分組成制御の観点から、Ｓｒ含有量は０．０００１％以上とすることが望ましい。また、その含有量が０．００２％を超えて高くなると、添加効果の増加度合が低減し、添加量に見合った効果が得られにくくなることから、０．０００１〜０．００２％の範囲とすることが好ましい。

Ｍｇ：０．００００５〜０．００３％
ＭｇはＳｒに次いで重要な添加元素である。含有することによる効果はＳｒと同様であり、溶鋼中の酸素と添加されたＭｇとが反応してＭｇ酸化物を生成する。Ｍｇ酸化物としては、ＭｇＯ単独の他にＭｇＯとＳｒＯ、ＢａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｔｉ₂Ｏ₃などのうちの１種以上を含有する酸化物が生成される。これらの酸化物は鋼中で微細分散するとともに、これらの酸化物上にＴｉＮなどが不均質核生成する。この効果を得るためにはＭｇを０．００００５％以上を含有させることが必要である。しかし、その含有量が０．００３％を超えて高くなると鋼中の粗大な酸化物系介在物量が増加し、鋼板の強度に悪影響を及ぼす。上記の理由から、その含有量の適正範囲を０．００００５〜０．００３％とした。製鋼工程における成分組成制御の観点から、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上とすることが望ましい。また、その含有量が０．００２％を超えて高くなると、添加効果の増加度合が低減し、添加量に見合った効果が得られにくくなるので、０．０００１〜０．００２％の範囲とすることが好ましい。

Ｂａ：０．００００５〜０．００３％
ＢａもＳｒに次いで重要な添加元素である。含有することによる効果はＳｒ、Ｍｇと同様であり、溶鋼中の酸素と添加されたＢａとが反応してＢａ酸化物を生成する。Ｂａ酸化物としては、ＢａＯ単独の他にＢａＯとＳｒＯ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｔｉ₂Ｏ₃などのうちの１種以上を含有する酸化物が生成される。これらの酸化物は鋼中で微細分散するとともに、これらの酸化物上にＴｉＮなどが不均質核生成する。この効果を得るためには０．００００５％以上を含有させることが必要である。しかし、その含有量が０．００３％を超えて高くなると鋼中の粗大な酸化物系介在物量が増加し、鋼板の強度に悪影響を及ぼす。上記の理由から、その含有量の適正範囲を０．００００５〜０．００３％とした。製鋼工程における成分組成制御の面から、Ｂａ含有量は０．０００１％以上とすることが望ましい。また、その含有量が０．００２％を超えて高くなると、添加効果の増加度合が低減し、添加量に見合った効果が得られにくくなることから、含有量は０．０００１〜０．００２％の範囲とすることが好ましい。

Ｂｉ：０．００００５〜０．００１％
Ｂｉは、鋼に対する溶解度が小さいことから、鋼の凝固過程において、凝固界面の液相側に濃化され、これが溶鋼中の酸素と反応して微細なＢｉ酸化物を晶出する。この酸化物はＴｉＮなどの不均質核生成物質として作用する。また、Ｂｉは界面活性効果が高く、ＳｒＯ、ＭｇＯなどへのＴｉＮなどの不均質核生成効果を高める作用がある。これらの効果を得るためには０．００００５％以上を含有させることが好ましい。しかし、その含有量が０．００１％を超えて高くなると鋼中の粗大な酸化物系介在物量が増加し、鋼板の強度に悪影響を及ぼす場合がある。上記の理由から、その含有量は０．００００５〜０．００１％とすることが好ましい。製鋼工程における成分組成制御の面から、Ｂｉ含有量は０．０００１％以上とすることが望ましい。また、その含有量が０．０００５％を超えて高くなると、添加効果の増加度合が低減し、添加量に見合った効果が得られにくくなることから、含有量は０．０００１〜０．０００５％の範囲とすることが好ましい。

（２）連続鋳造方法
鋼材製造用鋳片の連続鋳造方法は、前記のとおり、タンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、添加金属の蒸気および／もしくは金属粒子、または添加金属を含有するワイヤーもしくはロッドをキャリアガスとともに溶鋼中に供給することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。

また、上記の連続鋳造方法を実施するための装置としては、例えば、後述する実施例にて説明するとおり、タンディッシュと、タンディッシュ下部に設けられタンディッシュ内の溶鋼を鋳型に供給するための浸漬ノズルと、タンディッシュの下方に位置する鋳型と、タンディッシュ内の溶鋼にワイヤーもしくはロッドを供給するための浸漬ランスまたは鋳型内の溶鋼にワイヤーもしくはロッドを供給するための浸漬ランスと、浸漬ランスの孔内にワイヤーまたはロッドを供給するためのワイヤーまたはロッド供給装置と、浸漬ランス内にキャリアガスを供給するガス供給装置とを有する連続鋳造装置が好適である。

本発明の鋼材および鋼材製造用鋳片の連続鋳造方法の効果を確認するため、以下に示す試験を実施して、その結果を評価した。
〔試験条件〕
溶鋼：後述する表１に記載の成分組成を有する溶鋼
溶鋼温度：１６００℃
鋳型サイズ：幅１２００ｍｍ×厚さ２５０ｍｍ
鋳造速度：１．５ｍ／分
添加金属：表１に記載の金属元素
添加方法：金属ワイヤーの供給（ワイヤー直径：３ｍｍφ）
Ｓｒ添加の場合：１０％Ｓｒ−Ｍｇ合金のワイヤーを使用
Ｍｇ添加の場合：純Ｍｇ金属のワイヤーを使用
Ｂａ添加の場合：１０％Ｂａ−Ｍｇ合金のワイヤーを使用
Ｂｉ添加の場合：２０％Ｂｉ−Ｍｇ合金のワイヤーを使用
ワイヤーの供給速度：３ｍ／分
添加位置：タンディッシュ内
浸漬ランスの浸漬深さ：３００ｍｍ
キャリアガス：アルゴンガス１０Ｌ／分
ガス圧力：０．０３ＭＰａ
図１に、金属ワイヤーを浸漬ランスを通してタンディッシュ内の溶鋼に供給しながら連続鋳造する方法を示す。取鍋３からタンディッシュ２に供給された溶鋼１は、浸漬ノズル６を経由して鋳型８内に注入され、下方に引き抜かれながら凝固シェル７を形成して鋳片となる。添加金属元素を含有する金属ワイヤー５０が、タンディッシュ２内の溶融金属１中に浸漬された浸漬ランス４の孔内に所定の速度で挿入され、添加金属元素は最終的に金属蒸気となってタンディッシュ２内の溶融金属１中に供給される。

浸漬ランス４の上端部はワイヤー供給機５に接続されている。金属ワイヤー供給機５にはワイヤーリール５１が装填されており、金属ワイヤー５０は、ワイヤー繰出し速度制御装置５３によりその繰出し速度を制御されたワイヤー繰出しロール５２により、浸漬ランス４内に挿入供給される。金属ワイヤー供給機５には、流量圧力制御装置５７の指令により作動する流量制御弁５６および圧力指示調節弁５５により流量および圧力を制御されたキャリアガス５４が導入され、金属ワイヤー５０とともに浸漬ランス４内に供給される。

一方、比較例の試験として、上記のＳｒ、Ｍｇ、ＢａおよびＢｉのいずれの金属元素をも添加しない条件においても、同様の連続鋳造試験を行った。

試験に用いた低合金鋼の成分組成を表１に示した。

連続鋳造により得られた連続鋳造鋳片（スラブ）を下記の条件で再加熱後熱間圧延し、熱延鋼板を得た。

連鋳スラブの再加熱温度：１２５０℃
再加熱時間：２時間
熱間圧延仕上げ温度：８５０〜９００℃
熱延鋼板の板厚：３ｍｍ
巻き取り温度：４００〜５００℃
〔試験結果〕
試験結果を前記表１に併せ示した。

同表において、析出物粒径指数は、比較例である試験番号Ｃ１における析出物粒径を１．０（基準値）として、これに対する相対値により指数化して表示した。ここで、析出物の粒径は、熱延鋼板から採取した試料をＳＥＭにより５００〜２０００倍の倍率で観察し、中心にＳｒおよびＭｇの酸化物もしくは硫化物、またはＳｒ、Ｍｇ、およびＢａ酸化物もしくは硫化物が存在する析出物であって、観察された矩形、長円形、楕円形、線状などの析出物粒子２００個あたりの長辺相当長さの平均値を求め、これを採用した。

試験番号Ｈ１〜Ｈ６は、本発明で規定する条件を満足する本発明例についての試験であり、試験番号Ｃ１〜Ｃ３は、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａといった金属元素のいずれをも含有しないか、または、それらの含有量が本発明で規定する範囲を超えて高い比較例についての試験である。本発明例および比較例のいずれの試験においても、本発明の連続鋳造方法によれば、制御目標とする含有量の金属元素が鋳片内に均一に、かつ高歩留まりで添加されていた。

金属元素としてＳｒおよびＭｇを含有させた本発明例である試験番号Ｈ１およびＨ２では、比較例の試験番号Ｃ１〜Ｃ３に比較して、析出物径指数は小さく、析出物が微細化されている。金属元素としてＳｒ、ＭｇおよびＢａを含有させた本発明例の試験番号Ｈ４およびＨ５は、さらに析出物の微細化が進んでいる。

また、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａに加えて、さらにＢｉを含有させた本発明例の試験番号Ｈ６においては、さらに一段と析出物の微細化が促進されている。

これらに対して、比較例の試験番号Ｃ１〜Ｃ３では、析出物径指数が１．０またはそれ以上の値であって、析出物の微細化が進行していない。

本発明の鋼材は、析出物が微細に分散しているので、強度および延性といった特性に加えて、鋼板の穴拡げ性などの加工性に優れ、自動車用の高強度鋼板をはじめとする高強度高加工性鋼材として好適である。また、本発明の連続鋳造方法は、上記鋼材を得るために必要な金属元素の適正量を溶鋼中に効率良く添加し、連続鋳造鋳片内に均一に分散させるための最適な連続鋳造方法である。したがって、本発明の鋼材は、自動車用熱延鋼板をはじめとする強度、靱性および加工性に優れた構造用または加工用鋼材として、また、本発明の鋳造方法は、上記鋼材製造用鋳片を鋳造するための連続鋳造方法として、それぞれ広範に適用できる。

金属ワイヤーを浸漬ランスを通してタンディッシュ内の溶鋼に供給しながら連続鋳造する方法を示す図である。

符号の説明

１：溶鋼、２：タンディッシュ、３：取鍋、４：浸漬ランス、
５：金属ワイヤー供給機、５０：金属ワイヤー、５１：ワイヤーリール、
５２：ワイヤー繰出しロール、５３：ワイヤー繰出し速度制御装置、
５４：キャリアガス、５５：圧力指示調節弁、５６：流量制御弁、
５７：流量圧力制御装置、６：浸漬ノズル、７：凝固シェル、８：連続鋳造鋳型

Claims

連続鋳造された鋳片を素材として熱間圧延により得られる高強度鋼材であって、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０９％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｔｉ：０．０５〜０．２５％、Ｎ：０．０００４〜０．０１％、Ａｌ：０．００２〜２．０％を含有し、ＳｒおよびＭｇをそれぞれ０．００００５〜０．００３％含有するか、またはＳｒ、ＭｇおよびＢａをそれぞれ０．００００５〜０．００３％含有し、残部がＦｅおよび不純物からなることを特徴とする析出物が微細分散した高強度鋼材。
さらに、質量％で、Ｂｉ：０．００００５〜０．００１％を含有することを特徴とする請求項１に記載の析出物が微細分散した高強度鋼材。
請求項１または２に記載の析出物が微細分散した高強度鋼材を製造するための熱間圧延用素材としての鋳片を鋳造する連続鋳造方法であって、タンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、ＳｒおよびＭｇ、またはＳｒ、ＭｇおよびＢａの金属蒸気および／または金属粒子をキャリアガスとともに該溶鋼中に供給することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
さらに、Ｂｉの金属蒸気および／または金属粒子をキャリアガスとともに該溶鋼中に供給することを特徴とする請求項３に記載の鋼の連続鋳造方法。
請求項１または２に記載の析出物が微細分散した高強度鋼材を製造するための熱間圧延用素材としての鋳片を鋳造する連続鋳造方法であって、タンディッシュ内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスまたは鋳型内の溶鋼に浸漬させた浸漬ランスを通して、ＳｒおよびＭｇ、またはＳｒ、ＭｇおよびＢａを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
さらに、Ｂｉを含有するワイヤーまたはロッドをキャリアガスとともに該溶鋼中に供給することを特徴とする請求項５に記載の鋼の連続鋳造方法。