JP5343433B2 - Continuous cast slab for high-strength steel sheet and its continuous casting method - Google Patents

Continuous cast slab for high-strength steel sheet and its continuous casting method Download PDF

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Description

本発明は、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板等の高強度鋼板用の素材である連続鋳造鋳片およびその連続鋳造方法に関する。   The present invention relates to a continuous cast slab which is a material for a high strength steel sheet such as a high strength alloyed hot dip galvanized steel sheet and a continuous casting method thereof.

自動車用素材として用いられる鋼板は、軽量化による環境負荷低減を目的として高強度化が図られており、特に540MPa以上の引張強度を有する鋼板のニーズが高まっている。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、穴拡げ性または曲げ性といった加工性をも具備することが要求される。   Steel sheets used as materials for automobiles have been increased in strength for the purpose of reducing the environmental burden due to weight reduction, and in particular, there is an increasing need for steel sheets having a tensile strength of 540 MPa or more. Hot-rolled steel sheets for automobiles differ in required properties depending on the parts used, and have high strength and toughness, as well as workability such as good deep drawability, stretchability, hole expansibility or bendability. It is required to do.

成品加工の最終段階である成形プロセスにおいては、曲げ成形の頻度が最も高く、その組み合わせによって様々な形状の部品に加工されることから、曲げ成形性が良好である必要がある。さらに、部品として使用されることから曲げ加工後の表面性状も良好であることが必要である。   In the molding process, which is the final stage of product processing, the frequency of bending molding is the highest, and since it is processed into parts of various shapes depending on the combination thereof, it is necessary to have good bending moldability. Furthermore, since it is used as a component, it is necessary that the surface properties after bending be good.

高強度鋼板の曲げ性の改善については、従来より鋼組織の制御の面からアプローチがなされている。例えば特許文献1では、鋼板を構成する組織のうち、低温変態生成相の硬さを低下させ、フェライト相との硬度差を小さくすることが良いとされている。   About the improvement of the bendability of a high-strength steel plate, the approach is made from the surface of control of steel structure conventionally. For example, in Patent Document 1, among the structures constituting the steel sheet, it is preferable to reduce the hardness of the low-temperature transformation generation phase and reduce the hardness difference from the ferrite phase.

一方、特許文献2や特許文献3には、フェライトの結晶粒を微細化させると、曲げ性と同様に局部変形能が必要な伸びフランジ性と高強度化とを両立できることが開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose that when the ferrite crystal grains are refined, both stretch flangeability and local strength that require local deformability as well as bendability can be achieved.

しかしながら、高強度化を目的としてMnを多量に添加した高強度鋼板を製造する場合には、連続鋳造鋳片の凝固過程を考慮することが必要であり、これについては特許文献1〜3では検討されていない。   However, when manufacturing a high-strength steel sheet containing a large amount of Mn for the purpose of increasing the strength, it is necessary to consider the solidification process of the continuous cast slab. It has not been.

Mnを多量に添加した溶鋼の凝固過程においては、Mnの平衡分配係数が小さいことから、偏析により、凝固後の連続鋳造鋳片に見られるデンドライト組織の樹間ではMn濃度が上昇し、デンドライトの樹芯ではMn濃度が低下する。このため、連続鋳造鋳片は、デンドライトの樹間と樹芯のMn濃度が異なる領域が層状に形成されることになる。   In the solidification process of molten steel to which a large amount of Mn has been added, the equilibrium distribution coefficient of Mn is small, so segregation increases the Mn concentration between the dendritic microstructure trees found in the continuous cast slab after solidification. In the tree core, the Mn concentration decreases. For this reason, in the continuous cast slab, regions where the Mn concentration of the dendrite between the trees and the tree core are different are formed in layers.

このように、凝固過程における偏析により、凝固組織内で局所的に組成が変動し、特に、低温変態相の生成に大きく影響するMn濃度が周期的に変動すると、連続鋳造鋳片またはこれを熱間圧延した熱延鋼板において、拡散熱処理によるMn濃度の均一化が十分でない場合には、Mn濃度の変動に対応して組織も不均一になる。   Thus, segregation in the solidification process causes local fluctuations in the composition within the solidified structure, and in particular, if the Mn concentration, which greatly affects the formation of the low-temperature transformation phase, periodically fluctuates, In a hot-rolled steel sheet that has been cold-rolled, if the Mn concentration is not sufficiently uniform by diffusion heat treatment, the structure becomes non-uniform in response to fluctuations in the Mn concentration.

したがって、特許文献1に開示された技術では、鋼板全体でフェライト相および低温変態相の硬さ自体を精緻に制御することが極めて困難であるだけでなく、局所的な組成の変動に対応した不均一組織により、加工部の表面に目視によっても観察されるような顕著な凹凸が出現する。そして、その凹凸が不均一変形をさらに助長し、割れを誘発し、曲げ性そのものを劣化させる。また、割れに至らない場合であっても、加工部に凹凸が存在すると、外観不良となるだけでなく、部品としての衝突性能も劣化する。部品としての衝突性能とは、鋼板をプレス成形して加工した部品が、衝突時に強度を確保しながら変形することでエネルギーを吸収する能力を意味する。   Therefore, the technique disclosed in Patent Document 1 not only makes it extremely difficult to precisely control the hardness of the ferrite phase and the low-temperature transformation phase in the entire steel sheet, but also a problem corresponding to local composition fluctuations. Due to the uniform structure, remarkable irregularities appear on the surface of the processed part, which are also observed visually. The unevenness further promotes non-uniform deformation, induces cracking, and degrades the bendability itself. Moreover, even if it does not lead to a crack, if unevenness exists in the processed part, not only the appearance is deteriorated, but also the collision performance as a part is deteriorated. The impact performance as a part means the ability to absorb energy by deforming a part obtained by press-molding a steel plate while securing strength at the time of collision.

また、凝固過程における偏析によって、相変態現象も局所的に変化し、結晶粒径も不均一となるので、特許文献2や特許文献3に開示された技術を用いても、曲げ性を改善することができない。とりわけ、これらの文献に記載の技術では、鋼中に偏析し易いMnやNiを多量に添加するため、上述のように成形時の曲げ性はもちろん、部品としての衝突性能に劣ることが容易に予想される。   Further, the phase transformation phenomenon locally changes due to segregation in the solidification process, and the crystal grain size becomes non-uniform, so that the bendability is improved even by using the techniques disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3. I can't. In particular, in the techniques described in these documents, a large amount of Mn and Ni that easily segregate in steel is added, so that it is easy to be inferior in collision performance as a part as well as bendability during molding as described above. is expected.

組織均一化の観点からは、単相組織化という究極的なアプローチがあり、例えば特許文献4には、究極の均一組織であるマルテンサイト単相組織にすることによって、伸びフランジ性および曲げ性を向上できることが記載されている。しかしながら、特許文献4に開示された技術のように、鋼組織をマルテンサイト単相としたのでは、相変態時に生じた起伏により鋼板の平坦性が損なわれ、寸法精度が必要な自動車部品への適用が困難となる。   From the viewpoint of homogenization of the structure, there is an ultimate approach of single-phase organization. For example, Patent Document 4 discloses a martensite single-phase structure, which is the ultimate uniform structure, to improve stretch flangeability and bendability. It is described that it can be improved. However, as in the technique disclosed in Patent Document 4, if the steel structure is a single martensite phase, the flatness of the steel sheet is impaired by the undulations that occur during the phase transformation, and the dimensional accuracy is required for automobile parts. It becomes difficult to apply.

以上のことから、連続鋳造鋳片を圧延した鋼板において、平坦性を維持しつつ、曲げ性と高強度化とを両立させるためには、高強度化のためにMnを多量に含有させながら、均一な組織を得るという、見かけ上、相反する特性を両立させなければならないことがわかる。   From the above, in the steel plate obtained by rolling the continuous cast slab, while maintaining flatness, in order to achieve both bendability and high strength, while containing a large amount of Mn for high strength, It can be seen that the apparently contradictory properties of obtaining a uniform structure must be compatible.

均一組織を得る方法として、不均一組織の起源である凝固時の成分偏析自体を拡散によって解消するというアプローチがなされている。例えば特許文献5には、鋼材を1250℃以上の高温で10時間以上の長時間保持する溶体化処理を行うことによって、成分偏析が低減され、鋼材が均質化されることが記載されている。しかしながら、特許文献5に記載されているような、高温で長時間保持するプロセスは、著しいコスト増大および生産性の低下を招くため、現実的ではない。   As a method for obtaining a uniform structure, an approach is adopted in which component segregation during solidification, which is the origin of the heterogeneous structure, is eliminated by diffusion. For example, Patent Document 5 describes that component segregation is reduced and the steel material is homogenized by performing a solution treatment for holding the steel material at a high temperature of 1250 ° C. or higher for a long time of 10 hours or longer. However, the process of holding at high temperature for a long time as described in Patent Document 5 is not practical because it causes a significant increase in cost and a decrease in productivity.

特開昭62−13533号公報(特許請求の範囲および第4頁右上欄)JP-A-62-153333 (Claims and upper right column on page 4) 特開2004−211126号公報(特許請求の範囲、段落[0014]、[0047]および[0049])JP 2004-211126 A (claims, paragraphs [0014], [0047] and [0049]) 特開2004−250774号公報(特許請求の範囲および段落[0043])Japanese Patent Laying-Open No. 2004-250774 (Claims and paragraph [0043]) 特開2002−161336号公報(特許請求の範囲、段落[0042]、[0058]および[0062])JP 2002-161336 A (claims, paragraphs [0042], [0058] and [0062]) 特開平4−191322号公報(特許請求の範囲および第2頁)JP-A-4-191322 (Claims and second page) Mizukami、外2名、「High Temperature Deformation Behavior of Peritectic Carbon Steel during Solidification」、ISIJ International、社団法人日本鉄鋼協会、Vol.42(2002)No.9、p.964−97338Mizukami, two others, “High Temperature Deformation Behavior of Peritectic Carbon Steel during Solidification”, ISIJ International, Japan Iron and Steel Institute, Vol. 42 (2002) No. 9, p. 964-97338

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、平坦性を有するとともに、高強度化に必要なMnを多量に含有しても均一な組織を有し、曲げ加工時の表面性状に優れた高強度鋼板を得ることができる連続鋳造鋳片、およびその鋳造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the problem is that it has flatness and has a uniform structure even when it contains a large amount of Mn necessary for increasing the strength, and during bending. An object of the present invention is to provide a continuous cast slab capable of obtaining a high-strength steel sheet having excellent surface properties, and a casting method thereof.

連続鋳造鋳片の凝固組織は、通常はデンドライト形態を呈している。このデンドライトは、凝固過程における溶質元素の拡散に起因して形成され、溶質元素は、その平衡分配係数に依存して、デンドライトの樹間部または樹芯部において濃化する。高強度鋼板に含有されるMnは、平衡分配係数が小さいことから樹間部において濃化し、樹芯部での濃度は低下する。   The solidification structure of the continuous cast slab usually has a dendrite form. This dendrite is formed due to diffusion of a solute element in the solidification process, and the solute element is concentrated in the dendrite between trees or the tree core depending on its equilibrium partition coefficient. Since Mn contained in the high-strength steel plate has a small equilibrium partition coefficient, it is concentrated in the portion between the trees, and the concentration in the tree core portion is reduced.

この連続鋳造鋳片を素材として高強度鋼板を製造する場合、連続鋳造後の鋳片を加熱炉内において1200〜1300℃程度で数時間保持した後、熱間圧延工程および冷間圧延工程において圧延する。   When producing a high-strength steel sheet using this continuously cast slab as a raw material, the slab after continuous casting is kept in a heating furnace at about 1200 to 1300 ° C. for several hours, and then rolled in a hot rolling process and a cold rolling process. To do.

本発明者らは、詳細な実験および分析により、連続鋳造鋳片のデンドライト組織に形成されるMnの偏析は、通常の加熱炉操業における温度および時間の範囲内では、拡散により解消することができず、その後の熱間圧延工程および冷間圧延工程を経ても偏析が残存することを明らかにした。   Through detailed experiments and analyses, the inventors have found that segregation of Mn formed in the dendrite structure of continuous cast slabs can be eliminated by diffusion within the range of temperature and time in normal furnace operation. In addition, it was clarified that segregation remains even after the subsequent hot rolling process and cold rolling process.

特に、鋼板表面に発生するすじ模様が、連続鋳造鋳片の表層部で形成されるデンドライトの1次アーム間隔と対応し、デンドライトの樹間のMn濃化部において硬質のパーライトまたはベイナイトが形成され、Mn濃度の低い樹芯部では軟質のフェライトが形成されることを明らかにした。このような、硬質のパーライトまたはベイナイトと、軟質のフェライトとが鋼板内において層状に形成されると、鋼板の曲げ加工時にすじ状の模様が発生することになる。   In particular, the streak pattern generated on the surface of the steel sheet corresponds to the primary arm interval of the dendrite formed in the surface layer part of the continuous cast slab, and hard pearlite or bainite is formed in the Mn-concentrated part between dendrite trees. It has been clarified that soft ferrite is formed in the core portion having a low Mn concentration. When such hard pearlite or bainite and soft ferrite are formed in layers in the steel sheet, a streak-like pattern is generated during bending of the steel sheet.

上記のすじ模様の原因であるMnの偏析を低減させる方法の一つとして、Mn濃度を低下させる方法が挙げられる。しかし、鋼板の強度を確保する観点から、偏析を解消する程度にまでMn濃度を低下させることはできない。   One method for reducing the segregation of Mn, which is the cause of the streak pattern, is to reduce the Mn concentration. However, from the viewpoint of ensuring the strength of the steel sheet, the Mn concentration cannot be lowered to the extent that segregation is eliminated.

Mnの偏析を低減させる別の方法としてMnの拡散を促進させる方法が挙げられる。   As another method for reducing the segregation of Mn, there is a method for promoting the diffusion of Mn.

熱伝導に関して、フーリエの法則が知られており、半無限固体における熱伝導の理論解析結果から、フーリエ数F0=α・t/x2が導かれている。ここで、α:熱拡散係数(m2/s)、t:時間(s)、x:熱移動距離(m)である。 The Fourier law is known for heat conduction, and the Fourier number F 0 = α · t / x 2 is derived from the theoretical analysis result of heat conduction in a semi-infinite solid. Here, α: thermal diffusion coefficient (m 2 / s), t: time (s), x: heat transfer distance (m).

このフーリエ数F0を、鋼の凝固過程における凝固組織と元素の拡散に適用することにより、拡散の効果を表す指標として一般に用いられる、フーリエ数Fr=D・t/λ2が得られる。ここで、D:溶質の拡散係数(cm2/s)、t:拡散時間(s)、λ:拡散距離(cm)である。そして、このλは、凝固組織におけるデンドライトの1次アーム間隔に等しい。また、拡散係数Dは温度Tの関数であり、一般に温度が高いほど大きい。 By applying this Fourier number F 0 to the solidification structure and element diffusion in the solidification process of steel, the Fourier number Fr = D · t / λ 2 generally used as an index representing the effect of diffusion can be obtained. Here, D: diffusion coefficient of solute (cm 2 / s), t: diffusion time (s), λ: diffusion distance (cm). This λ is equal to the dendrite primary arm spacing in the solidified tissue. The diffusion coefficient D is a function of the temperature T, and generally increases as the temperature increases.

フーリエ数Frを用いて、実操業における操業因子の変更による効果について以下のような検討を行った。   Using the Fourier number Fr, the following examination was performed on the effect of changing the operation factor in actual operation.

フーリエ数Frを増大させるためには、拡散距離λを低減させるか、拡散係数Dまたは拡散時間tを増大させる必要がある。   In order to increase the Fourier number Fr, it is necessary to reduce the diffusion distance λ or increase the diffusion coefficient D or the diffusion time t.

拡散距離λは、上述のように連続鋳造鋳片で見られるデンドライトの1次アーム間隔に相当し、通常は鋳片の冷却速度の1/2乗に反比例して小さくなる。しかし、冪指数が1/2であることから、冷却速度が大きく変化してもλの変化は小さく、また、通常の連続鋳造方法において冷却速度を大きく変化させることは困難である。したがって、実際の操業においてλを低減させることは困難である。   As described above, the diffusion distance λ corresponds to the primary arm interval of the dendrite found in the continuous cast slab, and usually decreases in inverse proportion to the 1/2 power of the cooling rate of the slab. However, since the power index is ½, the change in λ is small even if the cooling rate changes greatly, and it is difficult to change the cooling rate greatly in a normal continuous casting method. Therefore, it is difficult to reduce λ in actual operation.

拡散係数Dは、温度Tを高めることにより増大させることができる。操業においては、加熱炉の温度を上昇させることになる。しかし、通常の操業温度は1200〜1300℃程度であるため、これ以上に温度を高めると、コストの大幅な上昇になるだけでなく、加熱時のスケールの発生量の増加をともなって、歩留まりを低下させ、鋳片の表面性状の劣化による圧延後の鋼板の表面性状を悪化させることになる。したがって、実際の操業において温度Tを高めること、すなわち拡散係数Dを増大させることは事実上困難である。   The diffusion coefficient D can be increased by increasing the temperature T. In operation, the temperature of the heating furnace is increased. However, since the normal operating temperature is about 1200 to 1300 ° C., raising the temperature beyond this will not only significantly increase the cost, but also increase the amount of scale generated during heating, and increase the yield. The surface property of the steel sheet after rolling due to deterioration of the surface property of the slab is deteriorated. Therefore, it is practically difficult to increase the temperature T, that is, increase the diffusion coefficient D in actual operation.

拡散時間tを大きくすることは、操業においては、加熱炉内への装入時間を延長することになる。通常の加熱時間を数時間とすると、Mnの偏析を解消するにはその数倍を要すると試算される。現状の操業でこのような装入時間の延長を行うと、生産効率が大幅に低下することになるため、時間tを大きくすることも事実上困難である。   Increasing the diffusion time t extends the charging time into the heating furnace in operation. Assuming that the normal heating time is several hours, it is estimated that several times as much is required to eliminate the segregation of Mn. If the charging time is extended in the current operation, the production efficiency is greatly reduced, so it is practically difficult to increase the time t.

以上のことから、Mnの偏析を低減させるためにフーリエ数Frを増大させることも、現実的ではないことがわかる。   From the above, it can be seen that increasing the Fourier number Fr in order to reduce the segregation of Mn is not realistic.

ところで、高強度鋼の凝固モードを平衡状態図から単純に検討すると、以下の3通りの凝固モードが考えられる。第1の凝固モードは、液相から初晶のδ相が晶出して液相およびδ相の2相共存状態となり、固相線温度における凝固完了時にδ相単相となり、さらに温度が低下するとδ/γ変態が生じてδ相とγ相の2相共存状態に移行するものである。第2の凝固モードは、液相から初晶のδ相が晶出して液相およびδ相の2相共存状態となり、続いてγ相が晶出または析出して3相共存状態となり、固相線温度における凝固完了時にδ相およびγ相の2相共存状態に移行するものである。そして、第3の凝固モードは、液相から初晶のδ相が晶出して液相およびδ相の2相共存状態となり、続いてγ相が晶出または析出して3相共存状態となった後、δ相が消滅して液相およびγ相の2相共存状態となり、固相線温度における凝固完了時にγ相単相の状態に移行するものである。   By the way, when the solidification mode of high-strength steel is simply examined from the equilibrium diagram, the following three solidification modes can be considered. In the first solidification mode, the δ phase of the primary crystal is crystallized from the liquid phase and becomes a two-phase coexistence state of the liquid phase and the δ phase. When solidification at the solidus temperature is completed, the δ phase becomes a single phase. The δ / γ transformation occurs and shifts to a two-phase coexistence state of δ phase and γ phase. In the second solidification mode, the δ phase of the primary crystal is crystallized from the liquid phase to be in a two-phase coexistence state of the liquid phase and the δ phase, and then the γ phase is crystallized or precipitated to be in the three-phase coexistence state. When solidification at the line temperature is completed, the state shifts to a two-phase coexistence state of δ phase and γ phase. In the third solidification mode, the δ phase of the primary crystal is crystallized from the liquid phase and becomes a two-phase coexistence state of the liquid phase and the δ phase, and then the γ phase crystallizes or precipitates to become the three-phase coexistence state. After that, the δ phase disappears and the liquid phase and the γ phase coexist, and when the solidification at the solidus temperature is completed, the phase shifts to the γ phase single phase.

前述のように、デンドライト組織は溶質が再分配されながら形成されることから、拡散係数が組織の形成を支配していることがわかる。高強度鋼板において問題となるMnは、拡散係数がδ相中とγ相中とで異なり、δ相中での拡散係数の方が、γ相中での拡散係数よりも大きいことから、デンドライト組織の形成が完了する凝固終了時におけるδ相の割合を大きくすれば、Mnの拡散が進行しやすくなり、Mnの偏析が低減することになる。   As described above, since the dendrite structure is formed while the solute is redistributed, it is understood that the diffusion coefficient dominates the formation of the structure. Mn, which is a problem in high-strength steel sheets, has a different diffusion coefficient in the δ phase and in the γ phase, and the diffusion coefficient in the δ phase is larger than the diffusion coefficient in the γ phase. Increasing the proportion of the δ phase at the end of solidification when the formation of Mn is completed facilitates the diffusion of Mn and reduces the segregation of Mn.

そこで、本発明者らは、連続鋳造鋳片の凝固モードと最終製品である鋼板のすじ模様との関連に着目し、基礎的検討を行った。   Therefore, the present inventors focused on the relationship between the solidification mode of the continuous cast slab and the streak pattern of the steel plate as the final product, and performed a basic study.

まず、熱力学平衡計算ソフトThermo−Calcを用いて、Fe−0.1mass%C−2.5mass%Mn鋼のδ相およびγ相の存在割合と温度との関係を算出した。その結果、凝固完了時点(固相線温度)で凝固組織中のδ相の占める割合は約30%と小さいことが予測された。ただし、これは平衡状態についての計算値であり、溶質元素であるMnの拡散の影響は考慮されていないため、拡散現象と関連するすじ模様の発生に関する評価はできないと推測される。   First, the thermodynamic equilibrium calculation software Thermo-Calc was used to calculate the relationship between the abundance ratios of δ phase and γ phase and temperature of Fe-0.1 mass% C-2.5 mass% Mn steel. As a result, it was predicted that the proportion of the δ phase in the solidified tissue at the time of completion of solidification (solidus temperature) was as small as about 30%. However, this is a calculated value for an equilibrium state, and the influence of diffusion of Mn, which is a solute element, is not taken into consideration, and therefore it is assumed that evaluation regarding the occurrence of streak patterns related to the diffusion phenomenon cannot be performed.

次に、拡散の影響を検討するため、非特許文献1に記載の解析方法を用いて、拡散を考慮した凝固過程におけるδ相およびγ相の存在割合と温度との関係を算出した。Mnの拡散係数は、δ相では7.6×10-5×exp(−53640/RT)m2/s、γ相では5.5×10-6×exp(−59600/RT)m2/s、液相では4.4×10-92/sとした。 Next, in order to examine the influence of diffusion, the analysis method described in Non-Patent Document 1 was used to calculate the relationship between the existence ratio of the δ phase and the γ phase and the temperature in the solidification process considering diffusion. The diffusion coefficient of Mn is 7.6 × 10 −5 × exp (−53640 / RT) m 2 / s in the δ phase, and 5.5 × 10 −6 × exp (−59600 / RT) m 2 / s in the γ phase. In the liquid phase, it was 4.4 × 10 −9 m 2 / s.

その結果、凝固完了時のδ相の割合は約50%であり、単純な平衡計算の結果とは異なる値となった。このことからも、凝固過程の現象は、平衡計算では正確に評価できないことがわかる。そこで、実際の凝固組織を評価の対象とすることにした。   As a result, the proportion of the δ phase at the completion of solidification was about 50%, which was different from the result of simple equilibrium calculation. This also indicates that the phenomenon of the solidification process cannot be accurately evaluated by equilibrium calculation. Therefore, an actual coagulated tissue was selected for evaluation.

一般に、凝固組織を評価する場合には、試料表面を鏡面研磨してからエッチングにより組織の顕出を行い、光学顕微鏡でこれを観察する。炭素鋼のデンドライト形状の凝固組織を顕出する場合には、ピクリン酸溶液が通常用いられる。ピクリン酸溶液を用いたエッチングでは、デンドライト樹間のMn濃化部のγ相がエッチングされ、光学顕微鏡で観察した際には黒く見え、エッチングされないδ相は白く見える。したがって、δ相とγ相の判別および割合の判定が可能であり、エッチング条件を同一とした場合には、複数の試料間でδ相とγ相の割合の比較が可能である。   In general, when evaluating a solidified structure, the surface of a sample is mirror-polished, and then the structure is revealed by etching and observed with an optical microscope. A picric acid solution is usually used to reveal a dendrite-shaped solidified structure of carbon steel. In etching using a picric acid solution, the γ phase of the Mn-concentrated portion between dendritic trees is etched, and when viewed with an optical microscope, it appears black and the δ phase that is not etched appears white. Therefore, it is possible to determine the δ phase and the γ phase and to determine the ratio, and when the etching conditions are the same, it is possible to compare the ratio of the δ phase and the γ phase among a plurality of samples.

表1に示す条件で連続鋳造鋳片について凝固組織を顕出し、倍率50倍の光学顕微鏡を介してCCDカメラで撮影し、画像解析により鋳片中のδ相とγ相の割合を算出した。   Under the conditions shown in Table 1, the solidified structure of the continuously cast slab was revealed, photographed with a CCD camera through an optical microscope with a magnification of 50 times, and the ratio of δ phase and γ phase in the slab was calculated by image analysis.

Figure 0005343433
Figure 0005343433

本発明者らは、成分組成を変えた連続鋳造鋳片を用いて鋼板を製造し、その曲げ加工時においてすじ模様が発生するMn偏析比と、上述の解析により算出した鋳片中のδ相の割合の関係を明らかにし、すじ模様の抑制が可能となるδ相の割合を求めた。その結果、凝固完了時におけるδ相の割合が50%以上であればMn偏析比が1.12以下となり、鋼板の曲げ加工時にすじ模様が発生しないことがわかった。   The inventors of the present invention manufactured steel sheets using continuous cast slabs with different component compositions, and the Mn segregation ratio at which streaks occur during bending, and the δ phase in the slabs calculated by the above analysis. The ratio of the δ phase was clarified, and the ratio of the δ phase capable of suppressing the stripe pattern was obtained. As a result, it was found that when the proportion of the δ phase at the time of solidification was 50% or more, the Mn segregation ratio was 1.12 or less, and no streak pattern was generated during bending of the steel sheet.

ここで、Mn偏析比は、(デンドライト樹間のMn濃度(質量%))/(初期の溶鋼中のMn濃度(質量%))により定義し、デンドライト樹間のMn濃度の測定にはEPMAを用いた。EPMAによる測定時のビーム径は1μmとし、デンドライトの成長方向と垂直方向に、50mmの領域の線分析を行い、最大値をデンドライト樹間のMn濃度とした。   Here, the Mn segregation ratio is defined by (Mn concentration between dendrite trees (mass%)) / (Mn concentration in molten steel (mass%) in the initial molten steel). Using. The beam diameter at the time of measurement by EPMA was 1 μm, a line analysis of a region of 50 mm was performed in a direction perpendicular to the dendrite growth direction, and the maximum value was defined as the Mn concentration between dendrite trees.

以上のように、鋼板のすじ模様が連続鋳造鋳片のデンドライト組織とその鋳片の相変態とに関連することに着目したアプローチは、本発明における調査研究が初めてであり、他に、この点につき報じた文献は見当たらない。   As described above, the research focusing on the fact that the streak pattern of the steel sheet is related to the dendrite structure of the continuous cast slab and the phase transformation of the slab is the first research in the present invention. There is no literature reported.

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は下記の(1)に示す連続鋳造鋳片および(2)に示す連続鋳造方法にある。   This invention is made | formed based on said knowledge, The summary exists in the continuous casting slab shown to following (1), and the continuous casting method shown in (2).

(1)質量%で、C:0.03〜0.15%、Si:0.005〜0.5%、Mn:3.1〜4.0%、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜1.0%、N:0.01%以下、Mg:0.0001〜0.0015%およびTi:0.003〜0.50%を含有し、さらに、Nb:0.50%以下、Ca:0.01%以下およびREM:0.01%以下の1種または2種以上を含有し、残部がFeおよび不純物からなる組成を有し、固相線温度での凝固組織中のδ相の割合が50%以上であることを特徴とする高強度鋼板用の連続鋳造鋳片。
(1) By mass%, C: 0.03 to 0.15%, Si: 0.005 to 0.5%, Mn: 3.1 to 4.0%, P: 0.1% or less, S: 0.01% or less, Al: 0.01-1.0%, N: 0.01% or less, Mg: 0.0001-0.0015% and Ti: 0.003-0.50%, Furthermore, it contains one or more of Nb: 0.50% or less, Ca: 0.01% or less, and REM: 0.01% or less, with the balance being composed of Fe and impurities, A continuous cast slab for a high-strength steel sheet, wherein the proportion of the δ phase in the solidified structure at a line temperature is 50% or more.

(2)上記(1)に記載の鋳片を製造するための連続鋳造方法であって、タンディッシュ内の溶鋼または鋳型内の溶鋼中に浸漬させた浸漬ランス内にMgならびにCaおよび/またはREMを含有する金属ワイヤーまたはロッドを挿入することにより、ランス内で金属蒸気および/または金属粒子を発生させ、該金属蒸気および/または金属粒子をキャリアガスとともに溶鋼中に添加することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。 (2) A continuous casting method for producing the slab according to (1) above, wherein Mg and Ca and / or REM are immersed in a dipping lance immersed in molten steel in a tundish or molten steel in a mold. Characterized in that a metal vapor and / or metal particles are generated in a lance by inserting a metal wire or rod containing the metal, and the metal vapor and / or metal particles are added to the molten steel together with a carrier gas. Continuous casting method.

本発明において、「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もしくは固体粒子として存在する金属粒子、また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、純金属および合金のいずれをも含む。   In the present invention, “metal vapor and / or metal particles” means metal vapor and / or metal particles present as liquid or solid particles due to insufficient evaporation, or metal formed by condensation of metal vapor. Means particles. The “metal” includes both pure metals and alloys.

以下の説明では、鋼の成分組成についての「質量%(mass%)」を、単に「%」とも表記する。   In the following description, “mass%” regarding the composition of steel is also simply expressed as “%”.

本発明の鋳片は、引張強度540MPa以上の鋼板用の素材として好適であり、本鋳片を素材として用いることにより、鋼板の曲げ加工時における表面のすじ模様の発生を抑制することができるとともに、穴拡げ性、延性、材質の安定性についても良好な性能を発揮することが期待できる。   The slab of the present invention is suitable as a material for a steel sheet having a tensile strength of 540 MPa or more, and by using this slab as a material, it is possible to suppress the generation of surface streaks during bending of the steel sheet. Also, it can be expected to exhibit good performance in terms of hole expansibility, ductility, and material stability.

また、本発明の連続鋳造方法は、上記の鋼板用素材となる鋳片を製造するのに必要な、蒸気圧が高く融点の低い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。   In addition, the continuous casting method of the present invention efficiently adds an appropriate amount of a metal element having a high vapor pressure and a low melting point, which is necessary for producing a slab to be a raw material for the steel sheet, into the molten steel. This is an optimum continuous casting method for uniformly dispersing in the slab.

本発明の連続鋳造鋳片は、上述のとおり、質量%で、C:0.03〜0.15%、Si:0.005〜0.5%、Mn:2.0〜4.0%、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜1.0%、N:0.01%以下、Mg:0.0001〜0.005%およびTi:0.003〜0.50%を含有し、さらに、Nb:0.50%以下、Ca:0.01%以下およびREM:0.01%以下の1種または2種以上を含有し、残部がFeおよび不純物からなる組成を有し、固相線温度での凝固組織中のδ相の割合が50%以上であることを特徴とする高強度鋼板用の連続鋳造鋳片である。以下、本発明の内容についてさらに詳細に説明する。   As described above, the continuous cast slab of the present invention is in mass%, C: 0.03 to 0.15%, Si: 0.005 to 0.5%, Mn: 2.0 to 4.0%, P: 0.1% or less, S: 0.01% or less, Al: 0.01 to 1.0%, N: 0.01% or less, Mg: 0.0001 to 0.005%, and Ti: 0.00. 003 to 0.50%, Nb: 0.50% or less, Ca: 0.01% or less and REM: 0.01% or less, and the balance is Fe and A continuous cast slab for a high-strength steel sheet having a composition composed of impurities and having a δ phase ratio in a solidified structure at a solidus temperature of 50% or more. Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail.

1.鋼組成の範囲および限定理由
C:0.03〜0.15%
Cは、鋼の強度を確保するのに必要な元素であり、その効果を得るには含有量を0.03%以上とする必要がある。しかし、含有量が0.15%を超えて高くなると、連続鋳造鋳片におけるδ相の割合が低下する。そこで、Cの適正範囲を0.03〜0.15%とした。
1. Steel composition range and reasons for limitation C: 0.03 to 0.15%
C is an element necessary for ensuring the strength of the steel, and in order to obtain the effect, the content needs to be 0.03% or more. However, when the content exceeds 0.15%, the proportion of the δ phase in the continuous cast slab decreases. Therefore, the appropriate range of C is set to 0.03 to 0.15%.

Si:0.005〜0.5%
Siは、固溶強化により強度を向上させるとともに、フェライト変態を促進して延性などを向上させる元素であり、その効果を得るには含有量を0.005%以上とする必要がある。しかし、含有量が0.5%を超えて高くなると、鋼板表面のめっきの濡れ性や密着性が低下する。そこで、Siの適正範囲を0.005〜0.5%とした。
Si: 0.005 to 0.5%
Si is an element that improves strength by solid solution strengthening and promotes ferrite transformation to improve ductility and the like, and its content needs to be 0.005% or more in order to obtain the effect. However, when the content is higher than 0.5%, the wettability and adhesion of the plating on the steel sheet surface decrease. Therefore, the appropriate range of Si is set to 0.005 to 0.5%.

Mn:2.0〜4.0%
Mnは、固溶強化により強度を向上させるとともに、鋼のAc3変態温度を低下させ、好適な焼鈍温度範囲を広げる効果も有する元素であり、その効果を得るには含有量を2.0%以上とする必要がある。しかし、含有量が4.0%を超えて高くなると、偏析に起因するすじ模様の発生が顕著になるだけではなく、フェライト変態が抑制され、延性が劣化する。そこで、Mnの適正範囲を2.0〜4.0%とした。
Mn: 2.0 to 4.0%
Mn is an element that has the effect of improving the strength by solid solution strengthening, lowering the Ac 3 transformation temperature of the steel, and widening the suitable annealing temperature range. To obtain the effect, the content is 2.0%. It is necessary to do it above. However, when the content is higher than 4.0%, not only the generation of streak patterns due to segregation becomes remarkable, but also ferrite transformation is suppressed and ductility deteriorates. Therefore, the appropriate range of Mn is set to 2.0 to 4.0%.

P:0.1%以下
Pは、鋼板の高強度化に有効な作用を有する元素であり、その効果を得るには含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。しかし、含有量が0.1%を超えて高くなると鋼板の溶接性が低下する。そこで、Pの適正範囲を0.1%以下に制限した。
P: 0.1% or less P is an element having an action effective for increasing the strength of a steel sheet. To obtain the effect, the content is preferably 0.0005% or more. However, if the content exceeds 0.1%, the weldability of the steel sheet decreases. Therefore, the appropriate range of P is limited to 0.1% or less.

S:0.01%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0.01%以下に制限した。
S: 0.01% or less S is an element that forms MnS inclusions and the like and decreases the ductility and hole expansibility of the steel sheet. For this reason, the content was limited to 0.01% or less.

Al:0.01〜1.0%
Alは、溶鋼の脱酸作用を有する元素であり、また、Ti等の炭窒化物形成元素の歩留まりを向上させる作用を有する。これらの効果を両立させるためには含有量を0.01%以上とする必要がある。しかし、その含有量が1.0%を超えて高くなると、鋼中の粗大な酸化物系介在物の生成量が増加し、鋼板の表面性状や溶接性に悪影響を及ぼす。上記の理由から、その含有量の適正範囲を0.01〜1.0%とした。
Al: 0.01 to 1.0%
Al is an element having a deoxidizing action of molten steel, and has an action of improving the yield of carbonitride-forming elements such as Ti. In order to achieve both of these effects, the content needs to be 0.01% or more. However, if the content exceeds 1.0%, the amount of coarse oxide inclusions in the steel increases, which adversely affects the surface properties and weldability of the steel sheet. For the above reason, the appropriate range of the content is set to 0.01 to 1.0%.

N:0.01以下
Nは、一般には不可避的に含有される元素であるが、本発明においては、鋼板中にTi系、Nb系、またはTi−Nb複合系の窒化物や炭窒化物を形成させて鋼板の強度を上昇させるのに有効な元素である。その効果を得るには含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。一方、過度に多く含有されると、粗大なTiNが形成され、曲げ性および穴拡げ性が劣化するので、その含有量は、0.01%以下とする必要がある。
N: 0.01 or less N is an element that is inevitably contained in general, but in the present invention, a Ti-based, Nb-based, or Ti-Nb composite-based nitride or carbonitride is contained in the steel sheet. It is an element effective to increase the strength of the steel sheet when formed. In order to obtain the effect, the content is preferably 0.0005% or more. On the other hand, if the content is excessively large, coarse TiN is formed and the bendability and hole expansibility deteriorate, so the content needs to be 0.01% or less.

Mg:0.0001〜0.005%
Mgは、溶鋼中の酸素と反応してMg酸化物を生成する。溶鋼中のMg酸化物としては、MgO単独の他にMgOとAl23、SiO2、Ti23などのうちの1種以上を含有するものが生成される。これらの酸化物は鋼中で微細に分散し、鋼板の加工性を向上させる。また、鋼中のSと反応してMgS化合物を生成し、鋼板の機械的特性を低下させるMnSの生成を抑制する効果もある。これらの効果を得るためには含有量を0.0001%以上とする必要がある。しかし、その含有量が0.005%を超えて高くなると、鋼中の粗大な酸化物系介在物の生成量が増加し、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0.0001〜0.005%とした。
Mg: 0.0001 to 0.005%
Mg reacts with oxygen in the molten steel to produce Mg oxide. The Mg oxides in the molten steel, which contains one or more of the other MgO alone such as MgO and Al 2 O 3, SiO 2, Ti 2 O 3 is generated. These oxides are finely dispersed in the steel and improve the workability of the steel sheet. Moreover, it reacts with S in steel and produces | generates a MgS compound, and there also exists an effect which suppresses the production | generation of MnS which reduces the mechanical characteristic of a steel plate. In order to obtain these effects, the content needs to be 0.0001% or more. However, if the content exceeds 0.005%, the amount of coarse oxide inclusions in the steel increases, which adversely affects the strength of the steel sheet. For the above reason, the appropriate range of the content is set to 0.0001 to 0.005%.

Ti:0.003〜0.5%
Tiは、主として炭化物、窒化物あるいは炭窒化物を析出させ、その析出強化作用により、母材強度の向上や結晶粒径の微細化を促進し、鋼板の曲げ性の改善に有効な作用を有する元素である。その効果を十分に得るには含有量を0.003%以上とする必要がある。一方、その含有量が0.5%を超えて高くなると、鋼中に粗大な析出物や介在物が形成され、鋼の延性、靱性および加工性が低下する。上記の理由から、その含有量の適正範囲を0.003〜0.5%とした。
Ti: 0.003-0.5%
Ti mainly precipitates carbides, nitrides or carbonitrides and promotes the enhancement of the base metal strength and the refinement of the crystal grain size by its precipitation strengthening action, and has an effective action for improving the bendability of the steel sheet. It is an element. In order to sufficiently obtain the effect, the content needs to be 0.003% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.5%, coarse precipitates and inclusions are formed in the steel, and the ductility, toughness and workability of the steel are reduced. For the above reason, the appropriate range of the content is set to 0.003 to 0.5%.

Nb、CaおよびREMについては、これらの成分元素のうち、1種または2種以上を、下記の含有量の範囲で含有させる。   About Nb, Ca, and REM, 1 type (s) or 2 or more types are included in the range of the following content among these component elements.

Nb:0.50%以下
Nbは、主として炭化物、窒化物あるいは炭窒化物を形成し、鋼板の高強度化に有効な作用を有する元素である。また、結晶粒の微細化に効果があるため、鋼板の曲げ性の向上にも有効な元素である。さらに、焼鈍後の冷却時のフェライト変態を著しく促進させるとともに、硬質な変態相の生成を抑制する作用を有する。しかし、過度に多く含有させても、上記の効果が飽和するとともに、コストも増大するので、含有量を0.50%以下とする。また、含有させる場合の好ましい下限は、0.001%である。
Nb: 0.50% or less Nb is an element that mainly forms carbides, nitrides, or carbonitrides and has an action effective for increasing the strength of steel sheets. In addition, it is an element effective for improving the bendability of a steel sheet because it is effective in making crystal grains finer. Furthermore, it has the effect | action which suppresses the production | generation of a hard transformation phase while remarkably accelerating the ferrite transformation at the time of cooling after annealing. However, even if contained excessively, the above effect is saturated and the cost increases, so the content is made 0.50% or less. Moreover, the preferable minimum in the case of making it contain is 0.001%.

Ca:0.01%以下
Caは、鋼中のSと反応してCaSを生成し、鋼板の延性や穴拡げ性を低下させるMnSの生成を抑制する作用を有することから、鋼板のこれらの特性を向上させるために有効である。しかし、過度に多く含有させても、上記の効果が飽和するとともに、粗大な介在物を生成することから、かえって機械的特性を低下させる。そこで、含有量を0.01%以下とした。また、含有させる場合の好ましい下限は、0.0005%である。
Ca: 0.01% or less Ca reacts with S in steel to produce CaS, and has the action of suppressing the production of MnS, which reduces the ductility and hole expansibility of the steel sheet. It is effective to improve. However, even if contained excessively, the above effect is saturated and coarse inclusions are generated, so that the mechanical properties are lowered. Therefore, the content was made 0.01% or less. Moreover, the preferable minimum in the case of making it contain is 0.0005%.

REM:0.01%以下
REMは、鋼中のSと反応して硫化物を生成し、鋼板の機械的特性を低下させるMnSの生成を抑制する効果がある。しかし、過度に多く含有させても、上記の効果が飽和する。そこで、含有量を0.01%以下とした。ここでいうREMとは、Nd、Ce、Pr、Dy、SmおよびYの1種または2種以上を含有する化合物を意味する。また、含有させる場合の好ましい下限は、0.0001%である。
REM: 0.01% or less REM has an effect of suppressing the generation of MnS which reacts with S in steel to generate sulfides and lowers the mechanical properties of the steel sheet. However, even if it contains too much, said effect will be saturated. Therefore, the content was made 0.01% or less. Here, REM means a compound containing one or more of Nd, Ce, Pr, Dy, Sm and Y. Moreover, the preferable minimum in the case of making it contain is 0.0001%.

連続鋳造鋳片の鋼組成を上述の範囲とすることにより、固相線温度における凝固組織のδ相の割合を50%以上とすることができるため、Mnの偏析を低減させることができ、この鋳片を用いて製造した鋼板の曲げ加工時におけるすじ模様の発生を抑制することができる。   By setting the steel composition of the continuous cast slab in the above range, the ratio of the δ phase of the solidified structure at the solidus temperature can be set to 50% or more, so that the segregation of Mn can be reduced. Generation | occurrence | production of the stripe pattern at the time of the bending process of the steel plate manufactured using the slab can be suppressed.

2.連続鋳造方法
本発明の連続鋳造方法は、前述の通り、タンディッシュ内の溶鋼または鋳型内の溶鋼中に浸漬させた浸漬ランス内にMgならびにCaおよび/またはREMを含有する金属ワイヤーまたはロッドを挿入することにより、ランス内で金属蒸気および/または金属粒子を発生させ、該金属蒸気および/または金属粒子をキャリアガスとともに溶鋼中に添加することを特徴とする。このような方法でMgならびにCaおよび/またはREMを添加することにより、これらの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ができる。
2. Continuous casting method As described above, the continuous casting method of the present invention inserts a metal wire or rod containing Mg and Ca and / or REM into a dipping lance immersed in molten steel in a tundish or molten steel in a mold. Thus, metal vapor and / or metal particles are generated in the lance, and the metal vapor and / or metal particles are added to the molten steel together with the carrier gas. By adding Mg and Ca and / or REM by such a method, an appropriate amount of these elements can be efficiently added to the molten steel and uniformly dispersed in the continuous cast slab.

こ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通り、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もしく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。   As an apparatus for carrying out this continuous casting method, for example, as described in the examples described later, a tundish, an immersion nozzle provided at the lower part of the tundish and for supplying molten steel in the tundish to the mold, A mold located below the tundish, a dipping lance for supplying a wire or rod to the molten steel in the tundish, or a dipping lance for supplying a wire or rod to the molten steel in the mold, and a hole in the dipping lance A continuous casting apparatus having a wire or rod supply device for supplying a wire or a rod to the steel and a gas supply device for supplying a carrier gas into the immersion lance is suitable.

本発明の連続鋳造鋳片およびそ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。   In order to confirm the effects of the continuous cast slab and the continuous casting method of the present invention, the following tests were conducted and the results were evaluated.

〔鋳造条件〕
溶鋼成分:C、Si、Mn、P、S、Al、N、TiおよびNbの各成分が後述する表2に記載された組成に調製された溶鋼を使用し、Mg、CaおよびREMの各成分については下記の添加方法により添加して表2に示される組成に調製
溶鋼温度:1600℃
鋳型サイズ:幅1100mm×厚み250mm
鋳造速度:1.0m/分
添加金属:Mg、CaおよびREMを下記のとおり組み合わせて添加
添加方法:下記の成分組成を有する直径3mmの金属ワイヤーを溶鋼中に供給
Mg添加の場合:純Mg金属ワイヤーを使用
Mg+Ca添加の場合:40%Ca−Mg合金ワイヤーを使用
Mg+REM添加の場合:5%REM−Mg合金ワイヤーを使用
Mg+Ca+REM添加の場合:5%REM−40%Ca−Mg合金ワイヤーを使用
REM添加の場合:REM単独ワイヤーを使用
添加位置:タンディッシュ内
キャリアガス:アルゴンガス10L/分
ガス圧力:0.05MPa
[Casting conditions]
Molten steel components: each component of C, Si, Mn, P, S, Al, N, Ti, and Nb is a molten steel prepared in the composition described in Table 2 to be described later, and each component of Mg, Ca, and REM Is added to the composition shown in Table 2 by the following addition method Molten steel temperature: 1600 ° C
Mold size: width 1100mm x thickness 250mm
Casting speed: 1.0 m / min Addition metal: Addition in combination of Mg, Ca and REM as follows Addition method: Supply metal wire with a diameter of 3 mm having the following composition into molten steel When Mg is added: Pure Mg metal Using wire Mg + Ca added: 40% Ca-Mg alloy wire used Mg + REM added: 5% REM-Mg alloy wire used Mg + Ca + REM added: 5% REM-40% Ca-Mg alloy wire used REM In case of addition: REM single wire is used Addition position: in tundish Carrier gas: Argon gas 10 L / min Gas pressure: 0.05 MPa

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内の溶鋼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る。   FIG. 1 shows a method of continuous casting while supplying a metal wire to molten steel in a tundish through an immersion lance. The molten steel 1 supplied from the ladle 3 to the tundish 2 is poured into the mold 8 through the immersion nozzle 6 and forms a solidified shell 7 while being drawn downward to form a slab. A metal wire 50 containing an additive metal element is inserted into the hole of the immersion lance 4 immersed in the molten steel 1 in the tundish 2 at a predetermined speed.

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。   The upper end of the immersion lance 4 is connected to the wire feeder 5. A wire reel 51 is loaded in the metal wire feeder 5, and the metal wire 50 is inserted and supplied into the immersion lance 4 by a wire feeding roll 52 whose feeding speed is controlled by a wire feeding speed control device 53. . The metal wire feeder 5 is introduced with a flow rate control valve 56 that operates in accordance with a command from the flow rate pressure control device 57 and a carrier gas 54 whose flow rate and pressure are controlled by the pressure indication control valve 55, and the immersion lance 4 together with the metal wire 50. Supplied in.

そして、連続鋳造試験により得られた連続鋳造鋳片を素材として、熱間圧延および冷間圧延を行い、鋼板の試作を行った。本試験では、EPMA分析用の試験片を採取するために、連続鋳造鋳片を一旦室温まで冷却した後、加熱炉に装入して所定の温度まで加熱して熱間圧延を行い、続いて冷間圧延を行った。圧延条件は以下に示す通りとした。   Then, using the continuous cast slab obtained by the continuous casting test as a raw material, hot rolling and cold rolling were performed, and a steel plate was prototyped. In this test, in order to collect a test piece for EPMA analysis, the continuous cast slab was once cooled to room temperature, then charged in a heating furnace and heated to a predetermined temperature, followed by hot rolling. Cold rolling was performed. The rolling conditions were as shown below.

〔圧延条件〕
鋼素材の圧延開始温度:1050〜1300℃
仕上温度:800〜950℃
巻取温度:450〜750℃
熱間圧延と冷間圧延の総圧下率:97%以上
焼鈍温度:Ac3変態点〜950℃
焼鈍時間:5〜200秒
750℃から600℃までの平均冷却速度:1〜50℃/秒
[Rolling conditions]
Rolling start temperature of steel material: 1050-1300 ° C
Finishing temperature: 800-950 ° C
Winding temperature: 450-750 ° C
Hot rolling the total reduction ratio in cold rolling: 97% Annealing temperature: Ac 3 transformation point to 950 ° C.
Annealing time: 5 to 200 seconds Average cooling rate from 750 ° C to 600 ° C: 1 to 50 ° C / second

本発明例の試験において鋳込まれた溶鋼の成分組成を表2中の本発明例1〜6の欄に示し、Mgを添加しない比較例の試験において鋳込まれた溶鋼の成分組成を表2中の比較例1および2の欄に示した。   The composition of the molten steel cast in the test of the present invention example is shown in the columns of Invention Examples 1 to 6 in Table 2, and the composition of the molten steel cast in the test of the comparative example in which Mg is not added is shown in Table 2. It showed in the column of the comparative examples 1 and 2 in the inside.

Figure 0005343433
Figure 0005343433

本試験では、溶鋼成分を変化させて連続鋳造を行い、連続鋳造鋳片を製造した。そして、得られた鋳片の表層から厚み方向に、幅50mm×長さ50mm×厚み8mmの試験片を採取し、凝固組織のMn濃度分布をEPMAを用いて分析した。EPMAによる分析では、測定時のビーム径は1μmとし、デンドライトの成長方向と垂直方向に、25mmの領域の線分析を行った。   In this test, continuous casting was performed by changing the molten steel components to produce a continuous cast slab. And the test piece of width 50mm x length 50mm x thickness 8mm was extract | collected in the thickness direction from the surface layer of the obtained slab, and Mn density | concentration distribution of the solidification structure | tissue was analyzed using EPMA. In the analysis by EPMA, the beam diameter at the time of measurement was set to 1 μm, and a line analysis of a region of 25 mm was performed in a direction perpendicular to the dendrite growth direction.

また、連続鋳造鋳片を素材として作製した鋼板について、先端角度が180°のU曲げ試験を実施し、曲げ部の表面でのすじ模様の発生の有無を調査した。曲げ試験片は、試験片の長手方向が鋼板の圧延方向と直角な方向となるように、幅40mm×長さ100mm×板厚2.6mmの試験片を採取し、その曲げ稜線が圧延方向となるように曲げて作製した。   Moreover, about the steel plate produced using the continuous cast slab as the raw material, a U-bending test with a tip angle of 180 ° was carried out, and the presence or absence of streaks on the surface of the bent portion was investigated. For the bending specimen, a specimen having a width of 40 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 2.6 mm is taken so that the longitudinal direction of the specimen is perpendicular to the rolling direction of the steel sheet, and the bending ridge line is the rolling direction. It was made to be bent as follows.

〔試験結果〕
上記条件で作製した連続鋳造鋳片および鋼板について、3種類の項目について評価を行った。試験結果を、前記表2に組成と併せて示した。評価項目は、「フェライト率」、「Mn偏析比」および「すじ発生」とした。
〔Test results〕
Three types of items were evaluated for continuous cast slabs and steel plates produced under the above conditions. The test results are shown in Table 2 together with the composition. The evaluation items were “ferrite ratio”, “Mn segregation ratio”, and “streaks”.

「フェライト率」は、固相率1.0におけるδ相の割合を表し、採取した鋳片のサンプルの横断面を鏡面研磨した後、ピクリン酸飽和溶液で顕出した組織を光学顕微鏡で観察し、画像解析により評価した値である。   “Ferrite ratio” represents the ratio of the δ phase at a solid phase ratio of 1.0. After the mirror sample of the cross section of the collected slab sample is mirror-polished, the microstructure revealed with a picric acid saturated solution is observed with an optical microscope. This is a value evaluated by image analysis.

また、「Mn偏析比」は、前述のように、連続鋳造鋳片より採取した試験片をEPMAにより分析し、得られたMn濃度の最大値を初期の溶鋼中のMn濃度により除した値を意味する。   As described above, the “Mn segregation ratio” is a value obtained by analyzing a test piece collected from a continuous cast slab by EPMA and dividing the maximum value of the obtained Mn concentration by the Mn concentration in the initial molten steel. means.

そして、「すじ発生」とは、連続鋳造鋳片から作製した鋼板についてU曲げ試験を実施した際の、曲げ部の表面におけるすじ模様の発生の有無を目視観察により判別した結果を示す。   And "streaks generation | occurrence | production" shows the result of having discriminate | determined by visual observation the presence or absence of the generation | occurrence | production of the stripe pattern in the surface of a bending part at the time of implementing a U bending test about the steel plate produced from the continuous casting slab.

フェライト率すなわちδ相の割合は、Mgを含有しない比較例1および2では、25%および12%であった。一方、Mgを含有し、さらにNb、CaおよびREMの1種または2種以上を含有する本発明例1〜6では、δ相の割合は54〜98%の良好な結果が得られた。   The ferrite ratio, that is, the ratio of the δ phase was 25% and 12% in Comparative Examples 1 and 2 not containing Mg. On the other hand, in Examples 1 to 6 of the present invention containing Mg and further containing one or more of Nb, Ca and REM, good results were obtained in which the proportion of δ phase was 54 to 98%.

また、Mn偏析比は、比較例1および2では1.25および1.47と大きかったが、本発明例1〜6では1.03〜1.10であり、比較例1および2と比べて小さく良好な値となった。これは、本発明例1〜6ではフェライト率が50%以上であり、Mnの拡散が進行しやすかったためと考えられる。   Moreover, although Mn segregation ratio was as large as 1.25 and 1.47 in Comparative Examples 1 and 2, it was 1.03 to 1.10 in Invention Examples 1 to 6, compared with Comparative Examples 1 and 2. Small and good value. This is considered to be because in Examples 1 to 6 of the present invention, the ferrite ratio was 50% or more, and Mn diffusion was easy to proceed.

そして、Mn偏析比の大きい比較例1および2では、いずれもU曲げ試験においてすじ模様が発生したが、Mn偏析比の小さい本発明例1〜6ではすじ模様は発生せず良好な表面性状であった。   In Comparative Examples 1 and 2 having a large Mn segregation ratio, both streaks were generated in the U-bending test, but in Examples 1 to 6 of the present invention having a small Mn segregation ratio, streaks were not generated and the surface properties were good. there were.

本発明の連続鋳造鋳片は、γ相よりもMnの拡散係数が大きいδ相の割合が多いため、Mnの偏析が生じにくく、この鋳片を素材として得られた鋼板は、曲げ加工時における表面でのすじ模様の発生を抑制することができ、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板として好適である。また、本発明の連続鋳造方法は、上記鋳片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。   Since the continuous cast slab of the present invention has a larger proportion of δ phase having a larger diffusion coefficient of Mn than that of γ phase, segregation of Mn hardly occurs. Generation of streaks on the surface can be suppressed, and it is suitable as a high-strength, high-workability steel sheet including a high-strength steel sheet for automobiles. In addition, the continuous casting method of the present invention is an optimum continuous casting method for efficiently adding an appropriate amount of a metal element necessary for obtaining the above slab into the molten steel and uniformly dispersing it in the continuous casting slab. It is.

したがって、本発明の鋳片は、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の素材として、また、本発明の鋳造方法は、上記鋼材製造用の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。   Therefore, the slab of the present invention is used as a structural or processing steel material excellent in strength, toughness and workability including hot rolled steel sheets for automobiles. As a continuous casting method for casting slabs, it can be widely applied.

金属ワイヤーを浸漬ランスを通しておよび直接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。It is a figure which shows the method of continuous casting, supplying a metal wire through the immersion lance and supplying the molten steel in a tundish directly.

符号の説明Explanation of symbols

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
1: molten steel, 2: tundish, 3: ladle, 4: immersion lance,
5: Metal wire feeder, 50: Metal wire, 51: Wire reel,
52: Wire feeding roll, 53: Wire feeding speed control device,
54: Carrier gas, 55: Pressure indicating control valve, 56: Flow control valve,
57: Flow rate pressure control device, 6: Immersion nozzle, 7: Solidified shell, 8: Continuous casting mold

Claims (2)

質量%で、C:0.03〜0.15%、Si:0.005〜0.5%、Mn:3.1〜4.0%、P:0.1%以下、S:0.01%以下、Al:0.01〜1.0%、N:0.01%以下、Mg:0.0001〜0.0015%およびTi:0.003〜0.50%を含有し、さらに、Nb:0.50%以下、Ca:0.01%以下およびREM:0.01%以下の1種または2種以上を含有し、残部がFeおよび不純物からなる組成を有し、固相線温度での凝固組織中のδ相の割合が50%以上であることを特徴とする高強度鋼板用の連続鋳造鋳片。 In mass%, C: 0.03 to 0.15%, Si: 0.005 to 0.5%, Mn: 3.1 to 4.0%, P: 0.1% or less, S: 0.01 %: Al: 0.01 to 1.0%, N: 0.01% or less, Mg: 0.0001 to 0.0015% and Ti: 0.003 to 0.50%, and Nb : 0.50% or less, Ca: 0.01% or less, and REM: 0.01% or less, containing one or more of them, the balance being composed of Fe and impurities, at the solidus temperature A continuous cast slab for a high-strength steel sheet, wherein the ratio of the δ phase in the solidified structure of the steel is 50% or more. 請求項1に記載の鋳片を製造するための連続鋳造方法であって、タンディッシュ内の溶鋼または鋳型内の溶鋼中に浸漬させた浸漬ランス内にMgならびにCaおよび/またはREMを含有する金属ワイヤーまたはロッドを挿入することにより、ランス内で金属蒸気および/または金属粒子を発生させ、該金属蒸気および/または金属粒子をキャリアガスとともに溶鋼中に添加することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。   A continuous casting method for producing a slab according to claim 1, wherein the metal contains Mg and Ca and / or REM in an immersion lance immersed in molten steel in a tundish or molten steel in a mold. A continuous casting method for steel, characterized by generating metal vapor and / or metal particles in a lance by inserting a wire or a rod, and adding the metal vapor and / or metal particles together with a carrier gas into molten steel .
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