JP7477051B2 - Continuously cast slab and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、冷却時の割れを防止した連続鋳造スラブおよびその製造方法に関する。より詳しくは、高強度鋼(ハイテン)用連続鋳造スラブであって、置き割れ防止に有効な連続鋳造スラブおよびその製造方法に関する。The present invention relates to a continuously cast slab that is prevented from cracking during cooling and a method for manufacturing the same, and more particularly to a continuously cast slab for high strength steel (hi-tensile steel) that is effective in preventing cracking during cooling and a method for manufacturing the same.

近年、自動車の分野では、車体のさらなる薄肉化と衝突安全性の確保との両立のため、高強度鋼のさらなる高強度化、そのための高合金化が進行している。高合金化によりスラブの靭性を大きく低下させている。In recent years, in the field of automobiles, in order to achieve both thinner car bodies and collision safety, high strength steels have been further strengthened and higher alloys have been used for that purpose. However, the higher alloys have significantly reduced the toughness of the slabs.

高合金化によるスラブの靭性の低下に伴い、スラブ冷却時の割れ、いわゆる「置き割れ」が頻発するようになってきた。置き割れが生じると、スラブ搬送時にスラブが破断し、スラブを熱間圧延に供することができなくなるおそれがある。また、スラブが破断しなくとも、スラブの熱間圧延中に亀裂が開口して、熱間圧延鋼板が破断するおそれがある。あるいは、スラブの亀裂が小さいものについては、熱間圧延後や冷間圧延後、焼鈍後あるいはめっき後の鋼板にヘゲ疵やスリバー疵などの表面欠陥となって表れる。通常、スラブ表面の亀裂はグラインダーで除去している。ところが、高合金化によってスラブの靭性が低下し、グラインダーの応力により、スラブの亀裂が進展してしまい、スラブの亀裂を完全に除去することができないことがある。一方で、スラブの亀裂が小さいものについては、見逃されて、熱間圧延後、冷間圧延後、焼鈍後あるいはめっき後の鋼板に表面欠陥として現れる場合がある。これらのことから、スラブの置き割れは抑制する必要がある。As the toughness of the slab decreases due to the use of high alloying, cracks during cooling of the slab, so-called "placement cracks", have become more frequent. If a placement crack occurs, the slab may break during transportation, and the slab may not be able to be used for hot rolling. Even if the slab does not break, the cracks may open during hot rolling of the slab, causing the hot-rolled steel sheet to break. Alternatively, if the cracks in the slab are small, they appear as surface defects such as scabs and slivers on the steel sheet after hot rolling, cold rolling, annealing, or plating. Usually, cracks on the slab surface are removed with a grinder. However, the toughness of the slab decreases due to the use of high alloying, and the cracks in the slab may progress due to the stress of the grinder, making it impossible to completely remove the cracks in the slab. On the other hand, if the cracks in the slab are small, they may be overlooked and appear as surface defects on the steel sheet after hot rolling, cold rolling, annealing, or plating. For these reasons, it is necessary to suppress cracks in the slab.

図1は、置き割れにより破断した高強度鋼用スラブ亀裂部の破面を走査電子顕微鏡(SEM)により撮影した拡大写真である。図1からも明らかなように、スラブ亀裂部の破面は、旧オーステナイト粒界に沿った粒界破面の様相を呈していた。図2にスラブ亀裂部の断面を組織写真で示す。スラブ亀裂の深さは、主にスラブ表層から20mm程度であった。スラブ亀裂は旧オーステナイト粒界近傍を伝播しており、スラブ亀裂部先端には粒界フェライトが存在していた。また、旧オーステナイト粒内には、パーライトあるいは、パーライトとベイナイトが観察された。Figure 1 is an enlarged photograph of the fracture surface of a cracked portion of a high-strength steel slab fractured by a temporary crack, taken with a scanning electron microscope (SEM). As is clear from Figure 1, the fracture surface of the cracked portion of the slab exhibited the appearance of a grain boundary fracture surface along the prior austenite grain boundary. Figure 2 shows a microstructure photograph of the cross section of the cracked portion of the slab. The depth of the slab crack was mainly about 20 mm from the surface layer of the slab. The slab crack propagated near the prior austenite grain boundary, and grain boundary ferrite was present at the tip of the cracked portion of the slab. In addition, pearlite or pearlite and bainite were observed within the prior austenite grains.

粒界破壊は、旧オーステナイト粒が粗大であり、粒界が脆化した場合に発生する。粒界は、粒内に比べて析出物やフェライトが生成しやすい。粒界の析出物は粒界強度を下げ、スラブの靭性を低下させる要因となる。旧オーステナイト粒が粗大であると、粒界の占める割合が少なくなり、析出物密度が大きくなるため粒界はさらに脆化する。また、粒界フェライトが生じた場合、粒内のパーライトおよびベイナイトとの強度差が生じるため、強度の低い粒界フェライト部に応力集中が起こり、より低い応力でもスラブの亀裂へと進展する。こちらも旧オーステナイト粒が粗大であると、直線的に薄く伸びた粒界フェライトが析出してしまうため、スラブ割れの伸展を止めることができず、スラブの亀裂による被害が拡大する。一方、スラブを冷却すると、スラブ表面と内部の熱収縮差や変態膨張差に起因した応力が発生する。この応力が大きいとスラブを室温まで冷却する際にスラブ割れが発生する。近年の高合金高強度鋼ではスラブの靭性が低いため、このように発生したスラブの深い亀裂は、グラインダー等の手入れによって除去することが困難であり、スラブの歩留まりを大きく下げる問題となっていた。Intergranular fracture occurs when the prior austenite grains are coarse and the grain boundaries are embrittled. Precipitates and ferrite are more likely to form at the grain boundaries than within the grains. Precipitates at the grain boundaries reduce the grain boundary strength and cause the toughness of the slab to decrease. If the prior austenite grains are coarse, the proportion of the grain boundaries decreases, and the precipitate density increases, making the grain boundaries even more embrittled. In addition, when intergranular ferrite occurs, a difference in strength occurs between the prior austenite grains and the pearlite and bainite within the grains, so stress is concentrated in the intergranular ferrite, which has low strength, and even a lower stress can cause the slab to crack. Again, if the prior austenite grains are coarse, thin, linearly elongated intergranular ferrite precipitates, making it impossible to stop the extension of the slab crack, and the damage caused by the slab crack increases. On the other hand, when the slab is cooled, stress is generated due to the difference in thermal contraction and transformation expansion between the surface and the interior of the slab. If this stress is large, slab cracks will occur when the slab is cooled to room temperature. Because recent high-alloy, high-strength steels have low slab toughness, deep cracks that occur in the slabs in this way are difficult to remove by manual maintenance such as using a grinder, and this has been a problem that significantly reduces the slab yield.

このような観点から、高張力鋼のスラブに置き割れが発生することを抑制する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、オーステナイトからフェライトに変態する温度域である700~500℃を徐冷することで、ベイナイト/マルテンサイト変態を抑制し、その変態膨張によって生じる応力を低減させる方法が提案されている。すなわち、特許文献1には、高張力鋼において置き割れが発生しやすい鋼種でも、置き割れの発生を抑制することが可能な方法が開示されている。具体的に特許文献1に開示された高張力鋼のスラブの冷却方法は、高張力鋼の内部応力がその冷却速度に依存するという知見に基づいて高張力鋼に発生した内部割れ長さに応じて、スラブの冷却速度を制御することにより、置き割れの発生を抑制する方法である。From this viewpoint, a method for suppressing the occurrence of lattice cracks in a slab of high tensile steel has been proposed. For example, Patent Document 1 proposes a method for suppressing the bainite/martensite transformation by slow cooling from 700 to 500°C, which is a temperature range in which austenite transforms into ferrite, and reducing the stress caused by the transformation expansion. That is, Patent Document 1 discloses a method capable of suppressing the occurrence of lattice cracks even in a steel type in which lattice cracks are likely to occur in high tensile steel. Specifically, the cooling method for a slab of high tensile steel disclosed in Patent Document 1 is a method for suppressing the occurrence of lattice cracks by controlling the cooling rate of the slab in accordance with the length of an internal crack that has occurred in the high tensile steel based on the knowledge that the internal stress of high tensile steel depends on the cooling rate.

また、特許文献2には、スラブの鋳造後すぐに徐冷を開始し、700℃以上の温度で10時間以上、700~500℃までの温度をさらに徐冷することで温度差や変態時の応力を低減する方法が提案されている。すなわち、特許文献2には、Siを含む成分のスラブであっても、当該スラブの冷却中のスラブ割れのみならず、熱延時のヘゲ等の品質欠陥が発生しない高強度鋼板用スラブの冷却方法が開示されている。具体的に特許文献2に開示された高強度鋼板用スラブの冷却方法は、C、Si、Mn等の化学成分の含有量を限定した高強度熱延鋼板の連続鋳造スラブの500~700℃における平均冷却速度を20℃/hr以下とするものである。In addition, Patent Document 2 proposes a method of reducing the temperature difference and stress during transformation by starting slow cooling immediately after casting of the slab, and further slowly cooling the temperature to 700 to 500 ° C. at a temperature of 700 ° C. or higher for 10 hours or more. That is, Patent Document 2 discloses a cooling method for a slab for a high-strength steel plate, which does not cause slab cracks during cooling of the slab, even if the slab contains Si, and does not cause quality defects such as scabs during hot rolling. Specifically, the cooling method for a slab for a high-strength steel plate disclosed in Patent Document 2 is a method of cooling a slab for a high-strength hot-rolled steel plate, in which the content of chemical components such as C, Si, and Mn is limited, at 500 to 700 ° C., the average cooling rate is 20 ° C./hr or less.

特開2020-139209号公報JP 2020-139209 A 特開2019-167560号公報JP 2019-167560 A

しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。特許文献1に記載された高張力鋼のスラブを鋳造後に冷却する方法は、スラブ鋳造後、冷却する際にスラブの温度が700℃になってから500℃に至るまでの温度範囲のみに着目して、スラブに発生する内部応力が小さくなるように制御している。しかし、近年の高合金化された高強度鋼ではスラブの靭性が低いため、置き割れが伝播する旧オーステナイト粒界の状態も非常に重要になってくる。特許文献1に記載の方法では、旧オーステナイト粒径や粒界フェライトの制御を行っていないため、特許文献1に記載された高張力鋼のスラブの冷却方法を用いて炭素の含有率を高めたスラブを製造しても、スラブの置き割れ発生を十分に抑制することができない。However, the conventional techniques have the following problems. The method of cooling a slab of high tensile steel after casting described in Patent Document 1 focuses only on the temperature range from when the temperature of the slab reaches 700°C to 500°C when cooling after casting the slab, and controls the internal stress generated in the slab to be small. However, since the toughness of the slab is low in recent high-alloyed high-strength steels, the state of the prior austenite grain boundaries through which the staging cracks propagate is also very important. The method described in Patent Document 1 does not control the prior austenite grain size or grain boundary ferrite, so that even if a slab with an increased carbon content is manufactured using the cooling method of a slab of high tensile steel described in Patent Document 1, the occurrence of staging cracks in the slab cannot be sufficiently suppressed.

さらに、特許文献2に記載された高強度鋼板用スラブの冷却方法は、スラブ割れの原因が鋼中へのSi添加とスラブ内の温度ムラに起因して発生する熱応力にあるという知見に基づき、熱応力の低減に着目してスラブの割れを抑制している。しかし、特許文献2に記載された高強度鋼板用スラブの冷却方法において、スラブのミクロ組織について何ら限定されていない。このため、特許文献2に記載された高強度鋼板用スラブの冷却方法を用いてスラブを製造しても、スラブの置き割れ発生を十分に抑制することができない。
また、本発明者らが鋭意検討した結果、従来技術によるC、Si、Mnを多く含んだスラブでは靭性がかなり低く、熱応力の低減を志向した緩冷却のみでは完全に置き割れを抑制することが不可能であることを知見した。
Furthermore, the cooling method for slabs for high-strength steel plates described in Patent Document 2 suppresses cracking of the slab by focusing on reducing thermal stress, based on the knowledge that the cause of slab cracking is thermal stress generated due to the addition of Si to steel and temperature unevenness in the slab. However, the cooling method for slabs for high-strength steel plates described in Patent Document 2 does not impose any restrictions on the microstructure of the slab. Therefore, even if a slab is manufactured using the cooling method for slabs for high-strength steel plates described in Patent Document 2, it is not possible to sufficiently suppress the occurrence of cracking in the slab.
Furthermore, as a result of extensive research, the inventors have found that the toughness of slabs containing large amounts of C, Si, and Mn as produced by conventional techniques is quite low, and that it is impossible to completely suppress temporary cracking by only slow cooling aimed at reducing thermal stress.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、靭性の低い連続鋳造スラブであっても、当該スラブの冷却中において、スラブの置き割れが発生しない連続鋳造スラブおよびその製造方法の提供を目的としている。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a continuous cast slab and a manufacturing method thereof in which no cracking occurs in the slab during cooling, even in the case of a continuously cast slab with low toughness.

発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた。その結果、スラブ割れの破壊形態を解析し、その破面には旧オーステナイト粒界に沿った粒界破面、旧オーステナイト粒界を横切る粒内破面(へき開破面)の破面のうち少なくとも1種が存在していることを見出した。さらに、発明者らは、詳細な検討を重ね、スラブの置き割れは、冷却速度の制御および温度ムラの低減による応力低下だけでは抑制できず、ミクロ組織の形態が大きく影響していることを明らかにした。具体的には、連続鋳造スラブの平均旧オーステナイト粒径およびミクロ組織を制御し、その靭性を向上させることにより、連続鋳造スラブの冷却過程でのスラブ置き割れを抑制できることを見出し、本発明に想到した。The inventors have conducted extensive research to achieve the above object. As a result, they have analyzed the fracture morphology of slab cracks and found that the fracture surface includes at least one of a grain boundary fracture surface along the prior austenite grain boundary and an intragranular fracture surface (cleavage fracture surface) crossing the prior austenite grain boundary. Furthermore, the inventors have conducted detailed research and found that the slab cracks cannot be suppressed only by controlling the cooling rate and reducing the stress by reducing the temperature unevenness, but are greatly affected by the morphology of the microstructure. Specifically, they have found that the slab cracks during the cooling process of the continuously cast slab can be suppressed by controlling the average prior austenite grain size and microstructure of the continuously cast slab and improving its toughness, and have come up with the present invention.

すなわち、上記課題を有利に解決する本発明に係る連続鋳造スラブは、高強度鋼用連続鋳造スラブであって、連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であり、かつ、ミクロ組織が、ベイナイトの面積率とフェライトの面積率との合計で90%以上であって、前記フェライトの面積率が0%または3%以上であることを特徴とする。In other words, the continuous cast slab of the present invention, which advantageously solves the above-mentioned problems, is a continuous cast slab for high-strength steel, characterized in that the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface of the continuously cast slab is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the microstructure has a total area ratio of bainite and area ratio of ferrite of 90% or more, and the area ratio of ferrite is 0% or more or 3% or more.

なお、本発明に係る連続鋳造スラブは、(a)質量%で、C:0.10%以上0.40%以下、Si:0.10%以上2.50%以下、Mn:1.00%以上5.00%以下を
含有すること、などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
In addition, it is considered that a more preferable solution for the continuous cast slab according to the present invention is to contain, by mass%, (a) C: 0.10% or more and 0.40% or less, Si: 0.10% or more and 2.50% or less, and Mn: 1.00% or more and 5.00% or less.

さらに、本発明に係る連続鋳造スラブの製造方法は、冷却により発生するスラブ置き割れが抑制された高強度鋼用連続鋳造スラブの製造方法であって、
(a)に記載の成分組成の連続鋳造スラブを、
連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から10mm位置における前記連続鋳造スラブの冷却温度が1200℃以上1450℃以下であり、前記連続鋳造スラブの滞留時間が130s以下である冷却条件により冷却する第一冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央の表面温度が700℃以上850℃以下における平均冷却速度が25℃/hr以上40℃/hr以下、または50℃/hr以上である冷却条件により冷却する第二冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央の表面温度が500℃以上700℃以下における平均冷却速度が15℃/hr以上である冷却条件により冷却する第三冷却工程と、を含むことを特徴とする。
Furthermore, the manufacturing method of the continuous cast slab according to the present invention is a manufacturing method of the continuous cast slab for high strength steel in which the cracks caused by cooling in the slab are suppressed,
A continuous casting slab having the composition described in (a) is
A first cooling step in which the cooling temperature of the continuous casting slab at a position 10 mm from the surface of the continuous casting slab in the width direction center of the continuous casting slab is 1200 ° C. or more and 1450 ° C. or less, and the residence time of the continuous casting slab is 130 s or less;
A second cooling step in which the continuous casting slab is cooled under cooling conditions in which the average cooling rate at the surface temperature of the continuous casting slab at the center in the width direction is 700° C. or more and 850° C. or less is 25° C./hr or more and 40° C./hr or less, or 50° C./hr or more;
and a third cooling step in which the continuous cast slab is cooled under cooling conditions in which the surface temperature at the width center of the slab is 500°C or higher and 700°C or lower at an average cooling rate of 15°C/hr or higher.

本発明によれば、高強度鋼用連続鋳造スラブの成分系であっても、冷却過程での置き割れが発生しない連続鋳造スラブを提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a continuously cast slab that does not generate cracks during the cooling process, even if the slab has a composition system for a continuously cast slab of high strength steel.

置き割れにより破断した高強度鋼用連続鋳造スラブの亀裂部破面を走査電子顕微鏡(SEM)により撮影した写真である。1 is a photograph taken by a scanning electron microscope (SEM) of a fracture surface of a cracked portion of a high-strength steel continuous casting slab fractured by a plate crack. 上記亀裂部の断面組織写真である。1 is a cross-sectional micrograph of the cracked portion. 本発明に係る実施形態の連続鋳造スラブの発明例(試験No.D-2)において製造した連続鋳造スラブの光学顕微鏡による観察拡大写真である。1 is an enlarged photograph of a continuously cast slab produced in an example (Test No. D-2) of a continuously cast slab according to an embodiment of the present invention, taken with an optical microscope.

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the drawings are schematic and may differ from the actual ones. Furthermore, the following embodiments are merely examples of devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and are not intended to limit the configuration to the following. In other words, the technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.

[第1実施形態]
第1実施形態に係る連続鋳造スラブについて説明する。本実施形態に係る連続鋳造スラブは、高強度鋼用連続鋳造スラブであって、(i)連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であり、(ii)ミクロ組織がベイナイトの面積率とフェライトの面積率との合計で90%以上であること、(iii)前記フェライトの面積率が0%または3%以上であることを特徴とする。すなわち、本実施形態に係る発明によれば、少なくとも上記(i)~(iii)の特性を備えることにより、連続鋳造スラブの靭性が非常に低い近年の高強度鋼用連続鋳造スラブにおいても、冷却過程でのスラブ置き割れを発生させず、歩留まりの良い高強度鋼用連続鋳造スラブを提供することができる。
[First embodiment]
A continuous cast slab according to the first embodiment will be described. The continuous cast slab according to this embodiment is a continuous cast slab for high strength steel, characterized in that (i) the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface layer of the continuous cast slab is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, (ii) the total area ratio of bainite and ferrite in the microstructure is 90% or more, and (iii) the area ratio of the ferrite is 0% or 3% or more. That is, according to the invention according to this embodiment, by having at least the above characteristics (i) to (iii), even in the case of recent continuous cast slabs for high strength steel in which the toughness of the continuous cast slab is very low, it is possible to provide a continuous cast slab for high strength steel with a good yield without causing slab placement cracks during the cooling process.

まず、連続鋳造スラブのミクロ組織の適性範囲および限定理由について説明する。なお、以下の説明において、ミクロ組織の構成率を示す「%」は、特に明記しない限り「面積%」を意味する。また、連続鋳造スラブのミクロ組織の観察は、常温で行ったものとする。First, the suitable range of the microstructure of the continuous cast slab and the reason for limiting it will be explained. In the following explanation, "%" indicating the composition ratio of the microstructure means "area %" unless otherwise specified. In addition, the observation of the microstructure of the continuous cast slab was performed at room temperature.

前述したように、置き割れにより破断した高強度鋼用連続鋳造スラブの亀裂部の破面の破壊形態を観察したところ、割れの多くがスラブ表層下20mm程度まで進展していること、及び旧オーステナイト結晶粒界に割れが進展した「粒界破壊」の形態をとっていることが判明した。つまり、高強度鋼用連続鋳造スラブにおいて、結晶粒界の破壊による置き割れの要因は、旧オーステナイト粒径が粗大であること、及び結晶粒界を脆化する因子となっている結晶粒界フェライト組織の存在である。そこで、本実施形態は、冷却過程でのスラブ置き割れが発生しない高強度鋼用連続鋳造スラブに必要な条件として、(i)連続鋳造スラブ表層から所定の位置における平均旧オーステナイト粒径と、(ii)~(iii)前記連続鋳造スラブのミクロ組織とからなる、これら2つの事象に着目した。As described above, when the fracture morphology of the fracture surface of the cracked portion of the high-strength steel continuous casting slab fractured by the placement crack was observed, it was found that most of the cracks had progressed to about 20 mm below the slab surface, and had taken the form of "intergranular fracture" in which the cracks had progressed to the prior austenite grain boundaries. In other words, the causes of placement cracks due to the fracture of the grain boundaries in the high-strength steel continuous casting slab are the coarse prior austenite grain size and the presence of grain boundary ferrite structure, which is a factor in embrittling the grain boundaries. Therefore, in this embodiment, as the necessary conditions for the high-strength steel continuous casting slab that does not generate the placement crack during the cooling process, attention was paid to these two phenomena consisting of (i) the average prior austenite grain size at a predetermined position from the surface layer of the continuous casting slab, and (ii) to (iii) the microstructure of the continuous casting slab.

<(i)平均旧オーステナイト粒径について>
本実施形態に係る高強度鋼用連続鋳造スラブは、冷却により発生する置き割れが抑制された高強度鋼用連続鋳造スラブであって、(i)連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であることを特徴とする。ここで、平均旧オーステナイト粒径は、当該スラブの破壊の単位を決める因子である。すなわち、平均旧オーステナイト粒径が大きい程、連続鋳造スラブの靭性は低下する。ここで、平均旧オーステナイト粒径は、複数の視野分において測定された旧オーステナイト粒径から算出された複数の旧オーステナイト粒径の値を平均した値をいう。
<(i) Average Prior Austenite Grain Size>
The continuously cast slab for high strength steel according to this embodiment is a continuously cast slab for high strength steel in which the occurrence of cooling-induced cracks is suppressed, and is characterized in that (i) the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface of the continuously cast slab is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less. Here, the average prior austenite grain size is a factor that determines the unit of fracture of the slab. In other words, the larger the average prior austenite grain size, the lower the toughness of the continuously cast slab. Here, the average prior austenite grain size refers to an average value of multiple prior austenite grain sizes calculated from the prior austenite grain sizes measured in multiple fields of view.

従来の連続鋳造スラブでは、平均旧オーステナイト粒径が数mmサイズと非常に大きい。このため、当該連続鋳造スラブの靭性を大きく低下させている。従来の低合金鋼では、元々の連続鋳造スラブの靭性も高いため、平均旧オーステナイト粒径は問題とならなかったが、高合金高強度鋼においては、平均旧オーステナイト粒径が非常に重大な問題となり得る。そこで、本実施形態に係る連続鋳造スラブは、連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径を2.0mm以下に設定した。平均旧オーステナイト粒径が2.0mm以下であれば、連続鋳造スラブの靭性を低下させることがないため好ましい。
一方、平均旧オーステナイト粒径の下限は厳密には限定しないが、平均旧オーステナイト粒径を0.5mm未満の微細なサイズにするには、例えば凝固の初期に強冷却をする必要がある。その場合不均一凝固性のブレークアウトが発生する危険がある。このため、平均旧オーステナイト粒径の下限は、0.5mmが好ましい。なお、平均旧オーステナイト粒径の下限は、より好ましくは0.8mmであり、さらに好ましくは1.0mmである。
In conventional continuously cast slabs, the average prior austenite grain size is very large, at several mm in size. This significantly reduces the toughness of the continuously cast slab. In conventional low alloy steels, the average prior austenite grain size does not pose a problem because the toughness of the original continuously cast slab is also high, but in high alloy high strength steels, the average prior austenite grain size can be a very serious problem. Therefore, in the continuously cast slab according to this embodiment, the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface layer of the continuously cast slab is set to 2.0 mm or less. If the average prior austenite grain size is 2.0 mm or less, it is preferable because it does not reduce the toughness of the continuously cast slab.
On the other hand, the lower limit of the average prior austenite grain size is not strictly limited, but in order to make the average prior austenite grain size finer than 0.5 mm, for example, strong cooling is required in the early stage of solidification. In that case, there is a risk of non-uniform solidification breakout occurring. For this reason, the lower limit of the average prior austenite grain size is preferably 0.5 mm. The lower limit of the average prior austenite grain size is more preferably 0.8 mm, and further preferably 1.0 mm.

平均旧オーステナイト粒径は、連続鋳造スラブ表層から10mm位置における旧オーステナイト組織を構成する結晶粒の粒径としている。ここで、平均旧オーステナイト粒径を設定するに際して、連続鋳造スラブ表層から10mm位置であることを規定した理由は、スラブの置き割れの多くがスラブ表層下20mm程度まで進展していることから、連続鋳造スラブ表層から10mm位置がスラブの置き割れを抑制するために必要な位置であると考えられるからである。
一方で、連続鋳造スラブ表層から5mm未満の領域は、鋳型あるいは鋳型直下の水スプレーにより直接急冷される。このため、連続鋳造スラブのγ粒径が微細な組織であり、当該スラブの靭性が高く、この領域から置き割れの起点が生じているとは考えにくい。このため、連続鋳造スラブ表層から5mm未満の領域をスラブ組織の制御が必要な位置から除外することができる。したがって、連続鋳造スラブのミクロ組織の制御が必要な位置は、スラブ厚み方向に入った深さから10mm位置であり、例えば、連続鋳造スラブ表層から10mm位置を基準として、連続鋳造スラブ表層から深さ5~20mmであってもよい。
The average prior austenite grain size is defined as the grain size of crystal grains constituting the prior austenite structure at a position 10 mm from the surface layer of the continuously cast slab. The reason why the position 10 mm from the surface layer of the continuously cast slab is specified when setting the average prior austenite grain size is that since most of the cracks in the slab progress to about 20 mm below the surface layer of the slab, the position 10 mm from the surface layer of the continuously cast slab is considered to be a necessary position for suppressing the cracks in the slab.
On the other hand, the region less than 5 mm from the surface layer of the continuous cast slab is directly quenched by the mold or water spray directly below the mold. Therefore, the γ grain size of the continuous cast slab is fine, and the toughness of the slab is high, so it is unlikely that the starting point of the temporary crack occurs in this region. Therefore, the region less than 5 mm from the surface layer of the continuous cast slab can be excluded from the position where the control of the slab structure is required. Therefore, the position where the control of the microstructure of the continuous cast slab is required is a position 10 mm from a depth in the slab thickness direction, and for example, may be a depth of 5 to 20 mm from the surface layer of the continuous cast slab, based on a position 10 mm from the surface layer of the continuous cast slab.

本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、平均旧オーステナイト粒径を決定する因子は、連続鋳造スラブを冷却する際の温度である。連続鋳造スラブを冷却する温度は、特に1450℃以下1200℃以上の範囲であり、その滞留時間が影響する。さらに、連続鋳造スラブのその温度域における滞留時間が長いほど平均旧オーステナイト粒径が粗大化する。すなわち、本実施形態に係る連続鋳造スラブが(i)連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下である条件を満たすためには、1450℃以下1200℃以上における連続鋳造スラブの滞留時間を制御することが重要である。具体的には、連続鋳造スラブ表層から厚み方向に10mm入った位置における1450℃以下1200℃以上における連続鋳造スラブの滞留時間が130s以下であれば、平均旧オーステナイト粒径を2.0mm以下とすることができ、平均旧オーステナイト粒径を小さく制御することによりスラブの置き割れを抑制することができるため好ましい。
さらに、このような観点から連続鋳造スラブの滞留時間を好ましくは120s以下とし、より好ましくは110s以下とし、さらに好ましくは100s以下とする。
なお、連続鋳造スラブの滞留時間の下限は特に限定しないが、滞留時間が短すぎると不均一凝固による連続鋳造でのブレークアウトのリスクが高くなるため、40s以上とする。
すなわち、1450℃以下1200℃以上における連続鋳造スラブの滞留時間が40s以上であれば、ブレークアウトのリスクを低位にし、平均旧オーステナイト粒径を2.0mm以下とすることができ、スラブの置き割れを抑制することができるため好ましい。なお、連続鋳造スラブの滞留時間は、60s以上がより好ましく、さらには70s以上がより好ましい。
In the continuous cast slab according to the present embodiment, the factor that determines the average prior austenite grain size is the temperature at which the continuous cast slab is cooled. The temperature at which the continuous cast slab is cooled is particularly in the range of 1450°C or less and 1200°C or more, and the residence time affects the temperature. Furthermore, the longer the residence time of the continuous cast slab in that temperature range, the larger the average prior austenite grain size becomes. That is, in order for the continuous cast slab according to the present embodiment to satisfy the condition (i) that the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface layer of the continuous cast slab is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, it is important to control the residence time of the continuous cast slab at 1450°C or less and 1200°C or more. Specifically, if the residence time of the continuous cast slab at a position 10 mm in the thickness direction from the surface layer of the continuous cast slab at 1450°C or less and 1200°C or more is 130 s or less, the average prior austenite grain size can be made 2.0 mm or less, which is preferable because the average prior austenite grain size can be controlled to be small to suppress the placement cracking of the slab.
From this viewpoint, the residence time of the continuously cast slab is preferably set to 120 seconds or less, more preferably set to 110 seconds or less, and further preferably set to 100 seconds or less.
Although there is no particular lower limit to the residence time of the continuously cast slab, if the residence time is too short, there is an increased risk of breakout during continuous casting due to non-uniform solidification, so the residence time is set to 40 seconds or more.
That is, if the residence time of the continuously cast slab at 1450° C. or less and 1200° C. or more is 40 s or more, the risk of breakout can be reduced, the average prior austenite grain size can be set to 2.0 mm or less, and cracking of the slab during placement can be suppressed, which is preferable. The residence time of the continuously cast slab is more preferably 60 s or more, and further preferably 70 s or more.

連続鋳造スラブの滞留時間は、スラブ鋳造の初期段階の冷却条件を調整することで制御が可能である。例えば、鋼の連続鋳造では、まず成分を調整した溶鋼を水冷銅鋳型に注入し、初期凝固シェルを生成させる。その後引き抜きを開始し、水冷銅鋳型から出た後は水スプレーによる冷却を実施する。上述の範囲のスラブ表面温度は鋳型内や鋳型直下の冷却が大きく影響するため、例えば、鋳型内潤滑をするためのモールドパウダーの熱伝導率を向上させてもよいし、鋳型直下の水スプレーの流量を増加させることで制御することが可能である。The residence time of the continuously cast slab can be controlled by adjusting the cooling conditions in the initial stage of slab casting. For example, in the continuous casting of steel, molten steel with adjusted composition is first poured into a water-cooled copper mold to generate an initial solidified shell. Then, the drawing starts, and after it leaves the water-cooled copper mold, it is cooled by water spray. The surface temperature of the slab in the above range is greatly affected by the cooling in the mold and immediately below the mold, so it can be controlled by, for example, improving the thermal conductivity of the mold powder for lubrication in the mold or increasing the flow rate of the water spray immediately below the mold.

それらの冷却条件を制御することで、連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径を制御することができる。連続鋳造スラブの冷却温度を実測することは、困難である。このため、伝熱解析によって連続鋳造スラブ表層から、例えばスラブ厚み方向に5mm入った深さから、20mm入った深さ位置までの領域を代表して、当該連続鋳造表層からスラブ厚み方向に10mm入った位置での温度履歴を算出し、連続鋳造スラブの冷却温度を推定することができる。連続鋳造スラブの内部において、最も上記温度域の滞留時間が長くなるようにするため、伝熱解析位置を上記連続鋳造スラブ幅中央に設定することができる。By controlling these cooling conditions, the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface layer of the continuously cast slab can be controlled. It is difficult to actually measure the cooling temperature of a continuously cast slab. For this reason, the temperature history at a position 10 mm into the thickness direction of the slab from the surface layer of the continuously cast slab is calculated by heat transfer analysis, representing the region from a depth of 5 mm into the thickness direction of the slab to a depth of 20 mm into the surface layer of the continuously cast slab, and the cooling temperature of the continuously cast slab can be estimated. In order to make the residence time in the above temperature range the longest inside the continuously cast slab, the heat transfer analysis position can be set to the center of the width of the continuously cast slab.

<(ii)~(iii)連続鋳造スラブのミクロ組織について>
本実施形態に係る連続鋳造スラブは、(ii)ミクロ組織がベイナイトの面積率とフェライトの面積率との合計で90%以上であって、(iii)フェライトの面積率が0%または3%以上であることを特徴とする。すなわち、連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が2.0mm以下であることに加えて、ベイナイトとフェライトなどの内部組織の比率も破壊の単位を決める因子であり、適切な比率でスラブの靭性が向上することが知られている。そこで、発明者らは、冷却速度を制御し、ミクロ組織が面積率でベイナイトとフェライトとの合計が90%以上であって、フェライトの面積率が0%または3%以上であることで、スラブの靭性が向上することを見出した。なお、ベイナイトの面積率及びフェライトの面積率は、光学顕微鏡等の観察手段を用いて、連続鋳造スラブのミクロ組織の観察結果に基づいて算出することができる。そして、光学顕微鏡等の観察手段を用いて、連続鋳造スラブのミクロ組織に含まれるベイナイト、フェライトを識別することができる。
<(ii) to (iii) Regarding the microstructure of continuously cast slabs>
The continuous cast slab according to the present embodiment is characterized in that (ii) the microstructure has an area ratio of bainite and an area ratio of ferrite of 90% or more in total, and (iii) the area ratio of ferrite is 0% or 3% or more. That is, in addition to the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface layer of the continuously cast slab being 2.0 mm or less, the ratio of the internal structure such as bainite and ferrite is also a factor that determines the unit of fracture, and it is known that the toughness of the slab is improved at an appropriate ratio. Therefore, the inventors have found that the toughness of the slab is improved by controlling the cooling rate, and the microstructure has an area ratio of bainite and ferrite of 90% or more in total, and the area ratio of ferrite is 0% or 3% or more. The area ratio of bainite and the area ratio of ferrite can be calculated based on the observation result of the microstructure of the continuously cast slab using an observation means such as an optical microscope. Then, the bainite and ferrite contained in the microstructure of the continuously cast slab can be identified using an observation means such as an optical microscope.

連続鋳造スラブのミクロ組織の識別結果により、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalと、ベイナイトの面積Sbainiteと、フェライトの面積Sferriteと、ベイナイトの
面積Sbainiteとフェライトの面積Sferriteとを合計した面積S(bainite+ferrite)と、を算出する。そして、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalに対するベイナイト
の面積Sbainiteの比率と、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalに対するフェライトの面積Sferriteの比率と、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalに対するベイナイトの面積Sbainite及びフェライトの面積Sferriteを合計した面積S(bainite+ferri te)の比率をそれぞれベイナイトの面積率、フェライトの面積率、ベイナイトとフェライトとの合計面積率(%)として定義して算出する。
Based on the identification result of the microstructure of the continuously cast slab, the area S of the microstructure of the continuously cast slab, the area S of bainite , the area S of ferrite , and the total area S of the bainite and ferrite , S (bainite + ferrite) , are calculated. Then, the ratio of the area S of bainite to the area S of the microstructure of the continuously cast slab, the ratio of the area S of ferrite to the area S of the microstructure of the continuously cast slab, and the ratio of the area S of bainite to the area S of the microstructure of the continuously cast slab (bainite + ferrite ) are defined and calculated as the area ratio of bainite, the area ratio of ferrite, and the total area ratio (%) of bainite and ferrite, respectively.

本実施形態に係る連続鋳造スラブは、(ii)ミクロ組織が、ベイナイトおよびフェライトが面積率の合計で90%以上であることを特徴とする。すなわち、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、(ii)連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalに対するベイ
ナイトの面積Sbainiteとフェライトの面積Sferriteとを合計した面積S(bainite+fer rite)の比率である面積率(%)が90%以上であれば、連続鋳造スラブの靭性を向上できるため好ましい。一方、上記面積率が90%未満であると、連続鋳造スラブの靭性が低下するため好ましくない。
The continuously cast slab according to this embodiment is characterized in that (ii) the microstructure has an area ratio of bainite and ferrite of 90% or more in total. That is, in the continuously cast slab according to this embodiment, (ii) if the area ratio ( % ), which is the ratio of the area S (bainite + ferrite ) obtained by summing the area S of bainite and the area S of ferrite to the area S of the microstructure of the continuously cast slab, is 90% or more, the toughness of the continuously cast slab can be improved, which is preferable. On the other hand, if the area ratio is less than 90%, the toughness of the continuously cast slab decreases, which is not preferable.

さらに、本実施形態に係る連続鋳造スラブは、(iii)フェライトの面積率が0%以下または3%以上であることを特徴とする。すなわち、本実施形態に係る連続鋳造スラブは、ベイナイトを主体としたミクロ組織において、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalに対するフェライトの面積Sferriteの比率であるフェライト面積率が0%または3%以上である。フェライトの面積率が0%であれば、上記の軟質なフェライトへの応力集中による割れが起こらないため好ましく、フェライトの面積率が3%以上であれば、フェライト部の割合が十分に確保され、フェライト部における応力集中による割れが進展しないため好ましい。一方、フェライトの面積率が0%超3%未満の場合、粒界に薄いフェライトが存在した状態であり、わずかなフェライト部に応力集中し、割れが進展するため好ましくない。 Furthermore, the continuous cast slab according to this embodiment is characterized in that (iii) the area ratio of ferrite is 0% or less or 3% or more. That is, in the continuously cast slab according to this embodiment, in the microstructure mainly composed of bainite, the ferrite area ratio, which is the ratio of the area S ferrite of the ferrite to the area S total of the microstructure of the continuously cast slab, is 0% or 3% or more. If the area ratio of ferrite is 0%, it is preferable because cracks due to stress concentration on the soft ferrite do not occur, and if the area ratio of ferrite is 3% or more, it is preferable because the proportion of the ferrite part is sufficiently secured and cracks due to stress concentration in the ferrite part do not progress. On the other hand, if the area ratio of ferrite is more than 0% and less than 3%, it is not preferable because thin ferrite exists at the grain boundary, and stress is concentrated in the small ferrite part and cracks progress.

ここで、結晶粒界フェライトは、結晶粒界強度を決める因子である。結晶粒界フェライトが発生すると、連続鋳造スラブの靭性を低下させる。また、フェライトは、オーステナイトやパーライト、ベイナイトと比べ強度が低いため、応力が掛った場合、粒界フェライトに応力が集中しやすいと言った問題もある。このような観点を踏まえ、本発明者らが調査を重ねた結果、本実施形態に係る連続鋳造スラブが有するミクロ組織種について、ベイナイト主体の組織においても粒界フェライトの生成の抑制もしくはフェライトの厚みの十分な確保により、連続鋳造スラブの靭性を大きく向上できることを知見した。Here, grain boundary ferrite is a factor that determines grain boundary strength. When grain boundary ferrite is generated, it reduces the toughness of the continuously cast slab. In addition, since ferrite has a lower strength than austenite, pearlite, and bainite, there is a problem that stress is likely to concentrate on grain boundary ferrite when stress is applied. Based on this viewpoint, the inventors conducted extensive research and found that, regarding the microstructural type possessed by the continuously cast slab according to the present embodiment, even in a structure mainly composed of bainite, the toughness of the continuously cast slab can be significantly improved by suppressing the generation of grain boundary ferrite or ensuring a sufficient thickness of ferrite.

なお、フェライトには、最大で0.02質量%の炭素を含む鉄が含まれており、純鉄に近い組織である。フェライトは、常温から780℃までは強磁性体であり、鉄鋼組織の中で最も柔らかく延性に優れている。パーライトは、オーステナイトをゆっくり冷却したときに得られる組織である。パーライトは、フェライト層とセメンタイト層とからなり、これらの層が交互に並ぶことによって形成される。Ferrite contains iron with a maximum of 0.02% by mass of carbon, and is a structure close to pure iron. Ferrite is a ferromagnetic material from room temperature to 780°C, and is the softest and most ductile of all steel structures. Pearlite is a structure obtained when austenite is slowly cooled. Pearlite is formed by alternating ferrite layers and cementite layers.

粒界フェライトの析出には、フェライト変態域の冷却速度が大きく影響している。冷却速度が臨界速度よりも遅い場合、フェライト析出が起こるため、850℃以下700℃以上および700℃以下500℃以上の冷却速度を一定以上に制御し、それぞれの温度域で粒界フェライト、パーライトの析出を抑制した。具体的には、フェライト-パーライト変態域での冷却速度を上昇させることで、それらの析出を抑止し、連続鋳造スラブのミクロ組織をベイナイト主体にすることが可能であり、スラブの靭性を向上させることができる。The precipitation of grain boundary ferrite is greatly influenced by the cooling rate in the ferrite transformation region. If the cooling rate is slower than the critical rate, ferrite precipitation occurs, so the cooling rates below 850°C and above 700°C and below 700°C and above 500°C are controlled to a certain level or higher to suppress the precipitation of grain boundary ferrite and pearlite in each temperature range. Specifically, by increasing the cooling rate in the ferrite-pearlite transformation region, it is possible to suppress the precipitation and make the microstructure of the continuously cast slab mainly bainite, thereby improving the toughness of the slab.

ベイナイトは、炭素鋼あるいは合金鋼のオーステナイトから生成する変態組織の一種であり、通常の焼き入れ焼き戻し処理で得られる組織よりも延性、衝撃性に優れており、靭性、耐久性に富んだ組織である。ベイナイトは、黒色の針状結晶であり、マルテンサイトと微細パーライトとの中間に位置する機械的性質を有する。また、マルテンサイトは、オーステナイト組織を急冷したときに発生し、硬く脆い組織である。Bainite is a type of transformed structure formed from austenite in carbon steel or alloy steel, and is superior in ductility and impact resistance, toughness, and durability to structures obtained by normal quenching and tempering. Bainite is a black needle-like crystal with mechanical properties intermediate between martensite and fine pearlite. Martensite is formed when austenite structures are rapidly cooled, and is a hard and brittle structure.

なお、連続鋳造スラブが連続鋳造機を出た後の冷却は、連続鋳造機出側のスラブ温度、複数のスラブを積重ねるまでの時間、積重ねるスラブの枚数、水靭処理等の条件等を変更することで制御可能である。冷却速度の測定は、熱電対で行うことができる。例えば、連続鋳造機からスラブが出てきた後にスラブの広い面(長辺)の上面中央部に熱電対を設置することで測定ができる。The cooling of the continuously cast slab after it leaves the continuous casting machine can be controlled by changing the slab temperature at the exit of the continuous casting machine, the time until multiple slabs are stacked, the number of slabs to be stacked, the water toughening treatment conditions, etc. The cooling rate can be measured using a thermocouple. For example, the measurement can be performed by installing a thermocouple in the center of the top surface of the wide surface (long side) of the slab after it leaves the continuous casting machine.

C、Si、Mnを多く含んだ連続鋳造スラブは、靭性が極めて低い。このため、(i)連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であることのみ、(ii)ミクロ組織がベイナイトおよびフェライトが面積率の合計で90%以上であることのみ、もしくは(iii)フェライトの面積率が0%または3%以上であることのみ、といった制御ではスラブ置き割れが発生しないほどの十分なスラブの靭性を確保することができないためスラブ置き割れが発生してしまうことになる。したがって、本実施形態に係る高強度鋼用連続鋳造スラブは、(i)平均旧オーステナイト粒径と(ii)~(iii)ミクロ組織の要件を同時に満足することが重要である。Continuously cast slabs containing a large amount of C, Si, and Mn have extremely low toughness. Therefore, by controlling only (i) the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface of the continuously cast slab to be 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, (ii) the total area ratio of bainite and ferrite in the microstructure is 90% or more, or (iii) the area ratio of ferrite is 0% or 3% or more, it is not possible to ensure sufficient slab toughness to prevent slab placement cracks, and slab placement cracks will occur. Therefore, it is important that the continuously cast slab for high strength steel according to this embodiment simultaneously satisfies the requirements of (i) the average prior austenite grain size and (ii) to (iii) the microstructure.

以上説明したように、第1実施形態に係る発明によれば、連続鋳造スラブの靭性が非常に低い近年の高強度鋼用スラブにおいても、冷却過程でのスラブ置き割れを発生させず、歩留まりの良い高強度鋼用連続鋳造スラブを得ることができる。As described above, according to the invention of the first embodiment, even in the case of recent high-strength steel slabs in which the toughness of continuous cast slabs is very low, no slab placement cracks occur during the cooling process, and a high-strength steel continuous cast slab can be obtained with good yield.

[第2実施形態]
第2実施形態に係る連続鋳造スラブについて説明する。本実施形態に係る連続鋳造スラブは、上記実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、連続鋳造スラブが質量%でC:0.10%以上0.40%以下、Si:0.10%以上2.50%以下、Mn:1.00%以上5.00%以下を含有する。
なお、以下の説明において、鋼の成分元素の含有量を表す「%」は、特に明記しない限り「質量%」を意味する。
[Second embodiment]
A continuous cast slab according to the second embodiment will be described. The continuous cast slab according to this embodiment contains, in mass %, C: 0.10% to 0.40%, Si: 0.10% to 2.50%, and Mn: 1.00% to 5.00%.
In the following description, "%" representing the content of a component element in steel means "mass %" unless otherwise specified.

<C:0.10%以上0.40%以下>
本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、連続鋳造スラブに含まれる各化学成分の成分組成を限定する理由について説明する。なお、連続鋳造スラブに含まれる各化学成分の含有量は質量%である。連続鋳造スラブに含まれるCの含有量を0.10%以上0.40
%以下とする理由は以下の通りである。高強度鋼用連続鋳造スラブに含まれるCは、連続鋳造スラブを原料とする高強度鋼板の強度を高めるために必要な元素である。Cの含有量が0.10%未満であると、高強度鋼板に必要な強度を得ることが出来ないため、Cの含有量の下限は、0.10%である。一方、Cの含有量が0.40%を超えると、連続鋳造スラブの冷却速度の範囲では前述のようなベイナイトおよびフェライトが主体となるミクロ組織を得ることが出来ないため好ましくない。
<C: 0.10% or more and 0.40% or less>
The reason for limiting the composition of each chemical component contained in the continuously cast slab according to the present embodiment will be described. The content of each chemical component contained in the continuously cast slab is expressed in mass %. The content of C contained in the continuously cast slab is set to 0.10% or more and 0.40% or less.
The reason for setting the C content at 0.10% or less is as follows. C contained in a continuous cast slab for high strength steel is an element necessary for increasing the strength of a high strength steel plate made from the continuous cast slab. If the C content is less than 0.10%, the strength required for a high strength steel plate cannot be obtained, so the lower limit of the C content is 0.10%. On the other hand, if the C content exceeds 0.40%, it is not preferable because the microstructure mainly composed of bainite and ferrite as described above cannot be obtained within the range of the cooling rate of the continuous cast slab.

したがって、このような観点から、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、当該連続鋳造スラブに含まれるCの含有量を0.10%以上0.40%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.12%以上0.35%以下、さらに好ましくは、0.15%以上0.30%以下とする。From this viewpoint, therefore, in the continuous cast slab according to this embodiment, the C content of the continuous cast slab is preferably 0.10% or more and 0.40% or less, more preferably 0.12% or more and 0.35% or less, and even more preferably 0.15% or more and 0.30% or less.

<Si:0.10%以上2.50%以下>
次に、高強度鋼用連続鋳造スラブに含まれるSiの含有量を0.10%以上2.50%以下とする理由は以下の通りである。連続鋳造スラブに含まれるSiは、連続鋳造スラブを原料とする高強度鋼板の焼鈍工程おいて、当該鋼板に残留オーステナイトを確保するために必要な元素である。加えて、連続鋳造スラブに含まれるSiは、固溶強化により高強度鋼板の高強度化にも寄与するため必須の添加元素である。Siの含有量が0.10%未満であると、高強度鋼板に必要な強度を得ることが出来ないため、Siの含有量の下限は、0.10%である。
<Si: 0.10% or more and 2.50% or less>
Next, the reason why the content of Si contained in the continuous cast slab for high strength steel is set to 0.10% or more and 2.50% or less is as follows. The Si contained in the continuous cast slab is an element necessary for securing retained austenite in the steel plate in the annealing process of the high strength steel plate made from the continuous cast slab. In addition, the Si contained in the continuous cast slab is an essential additive element because it contributes to increasing the strength of the high strength steel plate by solid solution strengthening. If the Si content is less than 0.10%, the strength required for the high strength steel plate cannot be obtained, so the lower limit of the Si content is 0.10%.

一方、Siの含有量が2.50%を超えると、高強度鋼板に必要な強度を得ることが出来る効果が飽和するとともに、高強度鋼板に加工される前の熱延板に強固なスケールが発生する。その結果、高強度鋼板の外観及び酸洗性を劣化させるため、Siの含有量の上限は、2.50%である。On the other hand, if the Si content exceeds 2.50%, the effect of obtaining the strength required for the high-strength steel plate is saturated, and strong scale is generated on the hot-rolled sheet before being processed into the high-strength steel plate, which results in deterioration of the appearance and pickling property of the high-strength steel plate, so the upper limit of the Si content is 2.50%.

したがって、このような観点から、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、当該連続鋳造スラブに含まれるSiの含有量を0.10%以上2.50%以下とすることが好ましく、0.50%以上2.00%以下とすることがより好ましく、1.00%以上1.80%以下とすることがさらに好ましい。Therefore, from this viewpoint, in the continuous casting slab according to this embodiment, the Si content contained in the continuous casting slab is preferably 0.10% or more and 2.50% or less, more preferably 0.50% or more and 2.00% or less, and even more preferably 1.00% or more and 1.80% or less.

<Mn:1.00%以上5.00%以下>
さらに、連続鋳造スラブに含まれるMnの含有量を1.00%以上5.00%以下とする理由は以下の通りである。連続鋳造スラブに含まれるMnは、高強度鋼板の強度をさらに高めるために必要な元素である。具体的には、Mnは、連続鋳造スラブの熱延工程において、その変態制御を通じて高強度鋼板の強度を制御するために添加される元素である。Mnの含有量が1.00%未満であると、高強度鋼板の十分な強化が出来ないため、Mnの含有量の下限は、1.00%である。一方、Mnの含有量が5.00%を超えると、高強度鋼板の十分な強化される程度が飽和するとともに、高強度鋼板の製造コストが増加し、経済性の観点から好ましくない。
<Mn: 1.00% or more and 5.00% or less>
Furthermore, the reason why the content of Mn contained in the continuous cast slab is set to 1.00% or more and 5.00% or less is as follows. Mn contained in the continuous cast slab is an element necessary for further increasing the strength of the high strength steel plate. Specifically, Mn is an element added to control the strength of the high strength steel plate through transformation control in the hot rolling process of the continuous cast slab. If the content of Mn is less than 1.00%, the high strength steel plate cannot be sufficiently strengthened, so the lower limit of the content of Mn is 1.00%. On the other hand, if the content of Mn exceeds 5.00%, the degree of sufficient strengthening of the high strength steel plate is saturated and the manufacturing cost of the high strength steel plate increases, which is not preferable from the viewpoint of economy.

したがって、このような観点から、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、当該連続鋳造スラブに含まれるMnの含有量を1.00%以上5.00%以下とすることが好ましく、1.50%以上4.50%以下とすることがより好ましく、1.80%以上4.00%以下とすることがさらに好ましい。Therefore, from this viewpoint, in the continuous casting slab according to this embodiment, the Mn content contained in the continuous casting slab is preferably 1.00% or more and 5.00% or less, more preferably 1.50% or more and 4.50% or less, and even more preferably 1.80% or more and 4.00% or less.

本実施形態に係る連続鋳造スラブは、上記成分組成を有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、適切な組成の平均旧オーステナイト粒径およびミクロ組織を有するものである。その限りにおいて、他の特性を考慮し、Pを0.100%以下、Sを0.0200%以下、Nを0.0100%以下、Alを0.100%以下およびOを0.0100%以下、含有していてもよい。ここで不可避的不純物として、Zn、PbおよびAsが挙げられる。これら不可避的不純物の合計で0.100%以下の含有は許容される。The continuous cast slab according to the present embodiment has the above-mentioned composition, the balance being Fe and inevitable impurities, and has an average prior austenite grain size and microstructure of appropriate composition. Insofar as this is the case, taking into consideration other properties, it may contain 0.100% or less P, 0.0200% or less S, 0.0100% or less N, 0.100% or less Al, and 0.0100% or less O. Examples of inevitable impurities include Zn, Pb, and As. A total content of 0.100% or less of these inevitable impurities is permitted.

Pは、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させるため、スラブ置き割れを生じさせることがある。そのため、Pの含有量は0.100%以下にすることが好ましい。なお、Pの含有量の下限は特に規定しないが、Pは固溶強化元素であり、鋼板の強度を上昇させることができることから、0.001%以上とすることが好ましい。したがって、Pの含有量は、好ましくは、0.100%以下とする。好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.070%以下とする。P segregates at prior austenite grain boundaries and embrittles the grain boundaries, which may cause slab placement cracks. Therefore, the P content is preferably 0.100% or less. Although there is no particular lower limit for the P content, since P is a solid solution strengthening element and can increase the strength of the steel sheet, it is preferable that the P content be 0.001% or more. Therefore, the P content is preferably 0.100% or less. Preferably, it is 0.001% or more. More preferably, it is 0.070% or less.

Sは、硫化物として存在し、スラブ脆化をもたらす元素である。そのため、Sの含有量は0.0200%以下にすることが好ましい。なお、Sの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、0.0001%以上とすることが好ましい。したがって、Sの含有量は、好ましくは0.0200%以下とする。好ましくは0.0001%以上とする。さらに好ましくは0.0050%以下とする。S exists as sulfide and is an element that causes slab embrittlement. Therefore, the S content is preferably 0.0200% or less. Although the lower limit of the S content is not particularly specified, it is preferably 0.0001% or more due to constraints on production technology. Therefore, the S content is preferably 0.0200% or less. Preferably, it is 0.0001% or more. More preferably, it is 0.0050% or less.

Alは、スラブ冷却中の炭化物生成を抑制し、残留オーステナイトの生成を促進することから、スラブの残留オーステナイトの分率に影響する元素である。また、脱酸のため0.005%以上添加することが好ましい。Alの含有量が0.100%を超えると、スラブ脆化をもたらすおそれがある。したがって、Alの含有量は、0.100%以下とすることが好ましい。さらに好ましくは0.010%以上とする。さらに好ましくは0.080%以下とする。Al is an element that suppresses the formation of carbides during slab cooling and promotes the formation of retained austenite, and thus affects the fraction of retained austenite in the slab. It is also preferable to add 0.005% or more for deoxidation. If the Al content exceeds 0.100%, there is a risk of causing slab embrittlement. Therefore, the Al content is preferably 0.100% or less, more preferably 0.010% or more, and even more preferably 0.080% or less.

Nは、窒化物として存在し、スラブの脆化をもたらす元素である。そのため、Nの含有量は0.0100%以下にすることが好ましい。なお、Nの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、Nの含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。したがって、Nの含有量は、好ましくは0.0100%以下とする。好ましくは0.0001%以上とする。さらに好ましくは0.0050%以下とする。N exists as a nitride and is an element that causes embrittlement of the slab. Therefore, the N content is preferably 0.0100% or less. Although there is no particular lower limit for the N content, due to constraints on production technology, the N content is preferably 0.0001% or more. Therefore, the N content is preferably 0.0100% or less. Preferably, it is 0.0001% or more. More preferably, it is 0.0050% or less.

Oは、酸化物として存在し、スラブの脆化をもたらす元素である。そのため、Oの含有量は0.0100%以下にすることが好ましい。なお、Oの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、Oの含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。したがって、Oの含有量は、好ましくは0.0100%以下とする。好ましくは0.0001%以上とする。さらに好ましくは0.0050%以下とする。O exists as an oxide and is an element that causes embrittlement of the slab. Therefore, the O content is preferably 0.0100% or less. Although the lower limit of the O content is not particularly specified, the O content is preferably 0.0001% or more due to constraints on production technology. Therefore, the O content is preferably 0.0100% or less. Preferably, it is 0.0001% or more. More preferably, it is 0.0050% or less.

本実施形態に係る連続鋳造スラブは、高強度鋼板用として、上記成分組成に加えて、さらに、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.200%以下、Ta:0.10%以下、W:0.10%以下、Cr:.00%以下、Mo:.00%以下、Ni:.00%以下、Cu:.00%以下、Co:1.00%以下、B:0.0100%以下から選ばれる少なくとも1種の元素を単独で、あるいは、2種以上を組み合わせて含有してもよい。 The continuous cast slab according to this embodiment, for use as a high strength steel plate, may further contain, in addition to the above-mentioned component composition, at least one element selected from Ti: 0.200% or less, Nb: 0.200% or less, V: 0.200% or less, Ta: 0.10% or less, W: 0.10% or less, Cr: 1.00 % or less, Mo: 1.00 % or less, Ni: 1.00 % or less, Cu: 1.00 % or less, Co: 1.00% or less, and B: 0.0100% or less, either alone or in combination of two or more thereof.

Ti、NbおよびVは、それぞれ0.200%以下の含有量であれば、粗大な析出物や介在物が多量に生成せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Ti、NbおよびVの含有量はそれぞれ0.200%以下にすることが好ましい。なお、Ti、NbおよびVの含有量の下限は特に規定しないが、連続鋳造スラブの熱間圧延時あるいは連続焼鈍時に、微細な炭化物、窒化物もしくは炭窒化物を形成することによって、鋼板の強度を上昇させることから、Ti、NbおよびVの含有量はそれぞれ0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Ti、NbおよびVを含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.200%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.100%以下とする。If the contents of Ti, Nb and V are each 0.200% or less, large amounts of coarse precipitates and inclusions are not generated, and the toughness of the slab is not reduced. Therefore, the contents of Ti, Nb and V are preferably 0.200% or less. Although the lower limits of the contents of Ti, Nb and V are not particularly specified, the contents of Ti, Nb and V are more preferably 0.001% or more, since the strength of the steel sheet is increased by forming fine carbides, nitrides or carbonitrides during hot rolling or continuous annealing of the continuously cast slab. Therefore, when Ti, Nb and V are contained, the contents of each are 0.200% or less. More preferably, they are 0.001% or more. Even more preferably, they are 0.100% or less.

TaおよびWは、それぞれ0.10%以下の含有量であれば、粗大な析出物や介在物が多量に生成せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、TaおよびWの含有量はそれぞれ0.10%以下にすることが好ましい。なお、TaおよびWの含有量の下限は特に規定しないが、連続鋳造スラブの熱間圧延時あるいは連続焼鈍時に、微細な炭化物、窒化物もしくは炭窒化物を形成することによって、鋼板の強度を上昇させることから、TaおよびWの含有量はそれぞれ0.01%以上とすることがより好ましい。したがって、TaおよびWを含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.10%以下とする。より好ましくは0.01%以上とする。さらに好ましくは0.08%以下とする。If the content of Ta and W is 0.10% or less, large amounts of coarse precipitates and inclusions are not generated, and the toughness of the slab is not reduced. Therefore, the content of Ta and W is preferably 0.10% or less. Although the lower limit of the content of Ta and W is not particularly specified, the content of Ta and W is more preferably 0.01% or more, since the strength of the steel sheet is increased by forming fine carbides, nitrides or carbonitrides during hot rolling or continuous annealing of the continuously cast slab. Therefore, when Ta and W are contained, the content of each is 0.10% or less. More preferably, it is 0.01% or more. Even more preferably, it is 0.08% or less.

本実施形態に係る連続鋳造スラブには、本発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて、Cr、Mo、NiおよびCuから選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。Cr、Mo、NiおよびCuは、連続鋳造スラブの熱間圧延での組織制御を通じた鋼板の高強度化という効果をもたらす。この効果は、Cr、Mo、NiおよびCuの1種又は2種以上を、それぞれ、0.01%以上添加することで顕著になることから、0.01%以上添加することが好ましい。各元素の量が各元素の上限を超えると、鋼板の溶接性、熱間加工性などが劣化することから、Cr、Mo、NiおよびCuの各元素の量の上限は1.00%とする。したがって、連続鋳造スラブがCr、Mo、NiおよびCuを含有する場合はその各含有量は、1.00%以下とする。好ましくは、0.01%以上とする。さらに好ましくは0.80%以下とする。The continuous cast slab according to this embodiment may contain at least one selected from Cr, Mo, Ni and Cu as necessary within a range that does not impair the object of the present invention. Cr, Mo, Ni and Cu bring about the effect of increasing the strength of the steel plate through structure control in hot rolling of the continuous cast slab. This effect becomes remarkable by adding 0.01% or more of one or more of Cr, Mo, Ni and Cu, respectively, so it is preferable to add 0.01% or more. If the amount of each element exceeds the upper limit of each element, the weldability, hot workability, etc. of the steel plate deteriorates, so the upper limit of the amount of each element of Cr, Mo, Ni and Cu is 1.00%. Therefore, when the continuous cast slab contains Cr, Mo, Ni and Cu, the content of each of them is 1.00% or less. Preferably, it is 0.01% or more. More preferably, it is 0.80% or less.

Bは、連続鋳造スラブの熱間圧延や焼鈍中の組織変態を制御するため、組織強化を通じて強度に影響を与えることから添加してもよい。Bは、0.0100%以下であればスラブの靭性に影響しない。そのため、Bの含有量は0.0100%以下にすることが好ましい。なお、Bの含有量の下限は特に規定しないが、連続鋳造スラブの熱間圧延や焼鈍中にオーステナイト粒界に偏析し、焼入れ性を向上させる元素であることから、Bの含有量は0.0003%以上とすることがより好ましい。したがって、Bを含有する場合には、その含有量は0.0100%以下とする。より好ましくは0.0003%以上とする。さらに好ましくは0.0080%以下とする。B may be added because it controls the structural transformation during hot rolling and annealing of the continuously cast slab and affects the strength through structural strengthening. If B is 0.0100% or less, it does not affect the toughness of the slab. Therefore, the content of B is preferably 0.0100% or less. Although the lower limit of the content of B is not particularly specified, since B is an element that segregates to the austenite grain boundaries during hot rolling and annealing of the continuously cast slab and improves the hardenability, the content of B is more preferably 0.0003% or more. Therefore, when B is contained, its content is 0.0100% or less. More preferably, it is 0.0003% or more. Even more preferably, it is 0.0080% or less.

Coは、1.00%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Coの含有量は1.00%以下にすることが好ましい。なお、Coの含有量の下限は特に規定しないが、焼入れ性を向上させる元素であることから、Coの含有量は0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Coを含有する場合には、その含有量は1.00%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.80%以下とする。If Co is 1.00% or less, coarse precipitates and inclusions do not increase, and the toughness of the slab is not reduced. Therefore, the Co content is preferably 1.00% or less. Although the lower limit of the Co content is not particularly specified, since Co is an element that improves hardenability, the Co content is more preferably 0.001% or more. Therefore, when Co is contained, the content is 1.00% or less. More preferably, it is 0.001% or more. Further preferably, it is 0.80% or less.

Cuは、1.00%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Cuの含有量は1.00%以下にすることが好ましい。なお、Cuの含有量の下限は特に規定しないが、焼入れ性を向上させる元素であることから、Cuの含有量は0.01%以上とすることよりが好ましい。したがって、Cuを含有する場合には、その含有量は1.00%以下とする。より好ましくは、0.01%以上とする。さらに好ましくは0.80%以下とする。If Cu is 1.00% or less, coarse precipitates and inclusions do not increase, and the toughness of the slab is not reduced. Therefore, the Cu content is preferably 1.00% or less. Although the lower limit of the Cu content is not particularly specified, since Cu is an element that improves hardenability, the Cu content is more preferably 0.01% or more. Therefore, when Cu is contained, its content is 1.00% or less. More preferably, it is 0.01% or more. Even more preferably, it is 0.80% or less.

Snは、0.200%以下であればスラブの靭性に影響をしない。そのため、Snの含有量は0.200%以下にすることが好ましい。なお、Snの含有量の下限は特に規定しないが、Snは焼入れ性を向上させる元素であることから、Snの含有量は0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Snを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.100%以下とする。Sn does not affect the toughness of the slab if it is 0.200% or less. Therefore, the Sn content is preferably 0.200% or less. Although there is no particular lower limit for the Sn content, since Sn is an element that improves hardenability, the Sn content is more preferably 0.001% or more. Therefore, when Sn is contained, its content is 0.200% or less. More preferably, it is 0.001% or more. Further preferably, it is 0.100% or less.

Sbは、0.200%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Sbの含有量は0.200%以下にすることが好ましい。なお、Sbの含有量の下限は特に規定しないが、脱炭を抑制し、鋼板の強度調整を可能にする元素であることから、Sbの含有量は0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Sbを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.100%以下とする。If Sb is 0.200% or less, coarse precipitates and inclusions do not increase, and the toughness of the slab is not reduced. Therefore, the Sb content is preferably 0.200% or less. Although there is no particular lower limit for the Sb content, since Sb is an element that suppresses decarburization and enables the strength adjustment of the steel plate, it is more preferable that the Sb content be 0.001% or more. Therefore, when Sb is contained, its content is 0.200% or less. More preferably, it is 0.001% or more. Even more preferably, it is 0.100% or less.

Ca、MgおよびREMは、それぞれ0.0100%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Ca、MgおよびREMの各含有量は、0.0100%以下にすることが好ましい。なお、Ca、MgおよびREMの各含有量の下限は特に規定しないが、窒化物や硫化物の形状を球状化し、スラブの靭性を向上する元素であることから、Ca、MgおよびREMの含有量は、それぞれ0.0005%以上とすることがより好ましい。したがって、Ca、MgおよびREMを含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.0100%以下とする。より好ましくは0.0005%以上とする。さらに好ましくは0.0050%以下とする。If the content of Ca, Mg and REM is 0.0100% or less, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase and the toughness of the slab will not decrease. Therefore, the content of each of Ca, Mg and REM is preferably 0.0100% or less. Although the lower limit of the content of each of Ca, Mg and REM is not particularly specified, since these elements make the shape of nitrides and sulfides spherical and improve the toughness of the slab, the content of each of Ca, Mg and REM is more preferably 0.0005% or more. Therefore, when Ca, Mg and REM are contained, the content of each of them is 0.0100% or less. More preferably, it is 0.0005% or more. Even more preferably, it is 0.0050% or less.

ZrおよびTeは、それぞれ0.100%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、ZrおよびTeの各含有量は、0.100%以下にすることが好ましい。なお、ZrおよびTeの各含有量の下限は特に規定しないが、ZrおよびTeは、窒化物や硫化物の形状を球状化し、スラブの靭性を向上する元素であることから、ZrおよびTeの含有量はそれぞれ0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、ZrおよびTeを含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.100%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.080%以下とする。If Zr and Te are each 0.100% or less, coarse precipitates and inclusions do not increase, and the toughness of the slab is not reduced. Therefore, the contents of Zr and Te are preferably 0.100% or less. Although the lower limits of the contents of Zr and Te are not particularly specified, since Zr and Te are elements that make the shape of nitrides and sulfides spherical and improve the toughness of the slab, it is more preferable that the contents of Zr and Te are each 0.001% or more. Therefore, when Zr and Te are contained, their contents are each 0.100% or less. More preferably, they are 0.001% or more. Even more preferably, they are 0.080% or less.

Hfは、0.10%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Hfの含有量は0.10%以下にすることが好ましい。なお、Hfの含有量の下限は特に規定しないが、窒化物や硫化物の形状を球状化し、鋼板の極限変形能を向上する元素であることから、Hfの含有量は0.01%以上とすることがより好ましい。したがって、Hfを含有する場合には、その含有量は0.10%以下とする。より好ましくは0.01%以上とする。さらに好ましくは0.08%以下とする。If Hf is 0.10% or less, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase, and the toughness of the slab will not decrease. Therefore, the Hf content is preferably 0.10% or less. Although the lower limit of the Hf content is not particularly specified, since Hf is an element that spheroidizes the shape of nitrides and sulfides and improves the ultimate deformability of the steel plate, the Hf content is more preferably 0.01% or more. Therefore, when Hf is contained, its content is 0.10% or less. More preferably, it is 0.01% or more. Even more preferably, it is 0.08% or less.

Biは、0.200%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Biの含有量は0.200%以下にすることが好ましい。なお、Biの含有量の下限は特に規定しないが、偏析を軽減する元素であることから、Biの含有量は0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Biを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.100%以下とする。If Bi is 0.200% or less, coarse precipitates and inclusions do not increase, and the toughness of the slab is not reduced. Therefore, the Bi content is preferably 0.200% or less. Although there is no particular lower limit for the Bi content, since Bi is an element that reduces segregation, the Bi content is more preferably 0.001% or more. Therefore, when Bi is contained, the content is 0.200% or less. More preferably, it is 0.001% or more. Even more preferably, it is 0.100% or less.

なお、上記したTi、Nb、V、Ta、W、B、Cr、Mo、Ni、Co、Cu、Sn、Sb、Ca、Mg、REM、Zr、Te、HfおよびBiについて、各含有量が好ましい下限値未満の場合には本発明の効果を害することがないため、不可避的不純物として含むものとする。In addition, when the content of each of the above-mentioned Ti, Nb, V, Ta, W, B, Cr, Mo, Ni, Co, Cu, Sn, Sb, Ca, Mg, REM, Zr, Te, Hf and Bi is less than the preferable lower limit value, the effect of the present invention is not impaired, and therefore, these elements are included as unavoidable impurities.

以上説明したように、第2実施形態に係る発明によれば、高強度鋼板に必要な強度を得ることができ、さらに、高強度鋼板の溶接性、加工性及び外観に優れた連続鋳造スラブを得ることができる。As described above, according to the invention relating to the second embodiment, it is possible to obtain the strength required for a high-strength steel plate, and further, it is possible to obtain a continuous cast slab having excellent weldability, workability, and appearance of the high-strength steel plate.

[第3実施形態]
第3実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法について説明する。本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、冷却により発生するスラブ置き割れが抑制された高強度鋼用連続鋳造スラブの製造方法であって、上記実施形態に記載された連続鋳造スラブの成分組成を有する連続鋳造スラブを、連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から10mm位置における前記連続鋳造スラブの冷却温度が1200℃以上1450℃以下であり、前記連続鋳造スラブの滞留時間が130s以下である冷却条件により冷却する第一冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央の表面温度が700℃以上850℃以下における平均冷却速度が25℃/hr以上40℃/hr以下、または50℃/hr以上である冷却条件により冷却する第二冷却工程と、
前記連続鋳造スラブの幅方向中央の表面温度が500℃以上700℃以下における平均冷却速度が15℃/hr以上である冷却条件により冷却する第三冷却工程と、を含む。
[Third embodiment]
A method for producing a continuous cast slab according to the third embodiment will be described. The method for producing a continuous cast slab according to this embodiment is a method for producing a continuous cast slab for high strength steel in which slab placement cracks caused by cooling are suppressed, and includes a first cooling step in which a continuous cast slab having the component composition of the continuous cast slab described in the above embodiment is cooled under cooling conditions in which the cooling temperature of the continuous cast slab at the center in the width direction of the continuous cast slab and at a position 10 mm from the surface layer of the continuous cast slab is 1200°C or more and 1450°C or less, and the residence time of the continuous cast slab is 130 seconds or less;
A second cooling step in which the continuous casting slab is cooled under cooling conditions in which the average cooling rate at the surface temperature of the continuous casting slab at the center in the width direction is 700° C. or more and 850° C. or less is 25° C./hr or more and 40° C./hr or less, or 50° C./hr or more;
and a third cooling step in which the continuous cast slab is cooled under cooling conditions in which the average cooling rate at a surface temperature of 500° C. or higher and 700° C. or lower at a width direction center of the slab is 15° C./hr or higher.

ここで、第二冷却工程及び第三冷却工程における平均冷却速度の上限は、特に指定しないが、一枚のスラブを大気放冷した場合の700℃以上850℃以下ならびに500℃以上700℃以下の平均冷却速度は、それぞれ最大で120℃/hr、70℃/hrである。第二冷却工程及び第三冷却工程において、これらの平均冷却速度より速い平均冷却速度による冷却は、例えばスラブへの散水や大気の吹き付けが必要となり、設備を要するため経済性の観点からも好ましくない。そのため、第二冷却工程において、700℃以上850℃以下の平均冷却速度の上限は120℃/hrとし、第三冷却工程において、500℃以上700℃以下の平均冷却速度の上限は70℃/hrとするとよい。Here, the upper limit of the average cooling rate in the second cooling step and the third cooling step is not particularly specified, but the average cooling rates of 700°C to 850°C and 500°C to 700°C when one slab is allowed to cool in the air are maximum 120°C/hr and 70°C/hr, respectively. In the second cooling step and the third cooling step, cooling at an average cooling rate faster than these average cooling rates requires, for example, water spraying or air blowing on the slab, which requires equipment and is not preferable from the viewpoint of economy. Therefore, in the second cooling step, the upper limit of the average cooling rate of 700°C to 850°C is set to 120°C/hr, and in the third cooling step, the upper limit of the average cooling rate of 500°C to 700°C is set to 70°C/hr.

なお、本実施形態に係る高強度鋼板用スラブの製造方法は、その製造工程の諸条件により積替えが発生する場合がある。積替えが発生した場合、スラブの冷却速度は、一時的に既定の冷却速度を超えることがある。しかしながら、変態にかかる時間は10hr以上と非常にゆっくりであるため、積替え程度のハンドリング時間(長くて1~2hr)であれば、置き割れの発生に至らない。そのため本発明では最大冷却速度ではなく平均冷却速度と規定している。以下、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法が含む各工程について説明する。In the manufacturing method of the slab for high strength steel plate according to the present embodiment, re-shipping may occur depending on various conditions of the manufacturing process. When re-shipping occurs, the cooling rate of the slab may temporarily exceed the specified cooling rate. However, since the time required for transformation is very slow, at 10 hours or more, if the handling time is about the same as re-shipping (1 to 2 hours at most), the occurrence of cracks due to placement will not occur. Therefore, in the present invention, the average cooling rate is specified instead of the maximum cooling rate. Each step included in the manufacturing method of the continuous casting slab according to the present embodiment will be described below.

(第一冷却工程)
本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、冷却により発生するスラブ置き割れが抑制された高強度鋼用連続鋳造スラブの製造方法であって、上記実施形態に記載された連続鋳造スラブの成分組成を有する連続鋳造スラブを、
連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から10mm位置における前記連続鋳造スラブの冷却温度が1200℃以上1450℃以下であり、前記連続鋳造スラブの滞留時間が130s以下である冷却条件により冷却する第一冷却工程を含む。
(First cooling step)
The method for producing a continuous cast slab according to the present embodiment is a method for producing a continuous cast slab for high strength steel in which slab placement cracks caused by cooling are suppressed, and the continuous cast slab having the component composition of the continuous cast slab described in the above embodiment is
The method includes a first cooling step in which the cooling temperature of the continuously cast slab at the width center of the continuously cast slab and at a position 10 mm from the surface of the continuously cast slab is 1,200°C or higher and 1,450°C or lower, and the residence time of the continuously cast slab is 130 s or shorter.

第一冷却工程は、上記実施形態に係る連続鋳造スラブに含まれる平均旧オーステナイト粒径を所定位置において2.0mm以下に制御するための工程である。本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法において、平均旧オーステナイト粒径を決定する因子は、スラブを冷却する際の温度である。第一冷却工程において、連続鋳造スラブを冷却する温度は、1450℃以下1200℃以上の範囲である。このように、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、平均旧オーステナイト粒径を決定する因子である連続鋳造スラブの1450℃以下1200℃以上の範囲における冷却温度に着目して、その温度を制御している。The first cooling step is a step for controlling the average prior austenite grain size contained in the continuously cast slab according to the above embodiment to 2.0 mm or less at a predetermined position. In the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment, a factor that determines the average prior austenite grain size is the temperature at which the slab is cooled. In the first cooling step, the temperature at which the continuously cast slab is cooled is in the range of 1450°C or less and 1200°C or more. In this way, the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment focuses on the cooling temperature of the continuously cast slab in the range of 1450°C or less and 1200°C or more, which is a factor that determines the average prior austenite grain size, and controls that temperature.

さらに、第一冷却工程において、連続鋳造スラブを冷却する上記温度範囲における当該連続鋳造スラブの滞留時間は、130s以下である。連続鋳造スラブの上記温度の滞留時間が130s以下であれば、平均旧オーステナイト粒径を2.0mm以下にでき、スラブの置き割れを抑制することができるため好ましい。なお、1200℃以上1450℃以下での連続鋳造スラブの滞留時間の下限は特に規定しないが、滞留時間が短すぎると不均一凝固による連続鋳造でのブレークアウトのリスクが高くなるため、40s以上とすることが好ましく、60s以上がより好ましく、さらには70s以上がより好ましい。Furthermore, in the first cooling step, the residence time of the continuously cast slab in the above temperature range for cooling the continuously cast slab is 130 seconds or less. If the residence time of the continuously cast slab at the above temperature is 130 seconds or less, the average prior austenite grain size can be made 2.0 mm or less, and cracking of the slab can be suppressed, which is preferable. Note that, although there is no particular lower limit for the residence time of the continuously cast slab at 1200°C or more and 1450°C or less, if the residence time is too short, the risk of breakout during continuous casting due to non-uniform solidification increases, so it is preferably 40 seconds or more, more preferably 60 seconds or more, and even more preferably 70 seconds or more.

(第二冷却工程)
次に、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、前記連続鋳造スラブ幅方向中央の表面温度が700℃以上850℃以下における平均冷却速度が25℃/hr以上40℃/hr以下、または50℃/hr以上である冷却条件により冷却する第2冷却工程を含む。第二冷却工程は、上記実施形態に係る連続鋳造スラブのミクロ組織に含まれるフェライトの析出を制御し、上記ミクロ組織をベイナイト主体の組織にするための工程である。
(Second cooling step)
Next, the manufacturing method of the continuous cast slab according to this embodiment includes a second cooling step in which the continuous cast slab is cooled under cooling conditions in which the average cooling rate is 25° C./hr to 40° C./hr, or 50° C./hr or more when the surface temperature at the center in the width direction of the continuous cast slab is 700° C. to 850° C. The second cooling step is a step for controlling the precipitation of ferrite contained in the microstructure of the continuously cast slab according to the above embodiment, and making the microstructure a structure mainly composed of bainite.

第二冷却工程において、連続鋳造スラブをさらに冷却する温度は、700℃以上850℃以下である。このように、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、フェライトの析出を制御することができるフェライト変態域における温度範囲の冷却速度に着目して、その温度を制御している。In the second cooling step, the temperature at which the continuously cast slab is further cooled is 700° C. or more and 850° C. or less. In this way, the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment focuses on the cooling rate in the temperature range in the ferrite transformation region where the precipitation of ferrite can be controlled, and controls the temperature.

第二冷却工程において、連続鋳造スラブを冷却する上記温度範囲において、当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が25℃/hr以上40℃/hr以下、または50℃/hr以上である。当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が25℃/hr未満の場合、フェライトが生成した後、当該フェライトの固溶限を超えた炭素などの溶質が濃化した残留オーステナイトが生成し、続いて、当該残留オーステナイトからパーライトが多量に析出するため好ましくない。また、当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が40℃/hr超50℃/hr未満の場合、鋼成分や平均旧オーステナイト粒径によっては旧オーステナイト粒界にのみ薄くフェライト析出が起こり、粒界を脆化させるため好ましくない。
このような観点から、当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が25℃/hr以上40℃/hr以下、または50℃/hr以上であれば、フェライト析出量の適正化ならびにパーライトの析出を抑制し、スラブの置き割れを抑制できるため好ましい。
なお、平均冷却速度の上限は特に指定しないが、一枚の連続鋳造スラブを大気放冷した場合の700℃以上850℃以下の平均冷却速度は最大で120℃/hrであり、これより速い平均冷却速度による冷却は、例えば連続鋳造スラブへの散水や大気の吹き付けが必要であるが、設備を要するため経済性の観点からも好ましくない。そのため、700℃以上850℃以下の平均冷却速度の上限は120℃/hrとするとよい。
In the second cooling step, in the above-mentioned temperature range for cooling the continuously cast slab, the average cooling rate of the continuously cast slab is 25°C/hr or more and 40°C/hr or less, or 50°C/hr or more. If the average cooling rate of the continuously cast slab is less than 25°C/hr, after ferrite is generated, residual austenite is generated in which solutes such as carbon exceeding the solid solubility limit of the ferrite are concentrated, and then a large amount of pearlite precipitates from the residual austenite, which is not preferable. Also, if the average cooling rate of the continuously cast slab is more than 40°C/hr and less than 50°C/hr, thin ferrite precipitates only at the prior austenite grain boundaries depending on the steel composition and the average prior austenite grain size, which is not preferable because it embrittles the grain boundaries.
From this viewpoint, it is preferable that the average cooling rate of the continuous cast slab is 25°C/hr or more and 40°C/hr or less, or 50°C/hr or more, since this optimizes the amount of ferrite precipitation, suppresses the precipitation of pearlite, and suppresses cracking of the slab during placement.
Although the upper limit of the average cooling rate is not particularly specified, the average cooling rate of 700°C or more and 850°C or less when one continuous cast slab is allowed to cool in the air is a maximum of 120°C/hr, and cooling at an average cooling rate faster than this requires, for example, water sprinkling or air blowing onto the continuous cast slab, which is not preferable from the viewpoint of economy because it requires equipment. Therefore, the upper limit of the average cooling rate of 700°C or more and 850°C or less should be set to 120°C/hr.

(第三冷却工程)
さらに、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、前記連続鋳造スラブ幅方向中央の表面温度が500℃以上700℃以下における平均冷却速度が15℃/hr以上である冷却条件により冷却する第三冷却工程を含む。
第三冷却工程は、上記実施形態に係る連続鋳造スラブのミクロ組織に含まれるパーライトの析出をさらに抑止し、上記ミクロ組織をベイナイト主体の組織にするための工程である。具体的に第三冷却工程は、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalに対するベイ
ナイトの面積Sbainiteとフェライトの面積Sferriteとを合計した面積S(bainite+fer rite)の比率である面積率(%)を90%以上に設定するための工程である。
(Third cooling step)
Furthermore, the manufacturing method of the continuous cast slab according to this embodiment includes a third cooling process in which the surface temperature of the continuous cast slab at the center in the width direction is cooled under cooling conditions in which the average cooling rate is 15°C/hr or more when the surface temperature is 500°C or more and 700°C or less.
The third cooling step is a step for further suppressing the precipitation of pearlite contained in the microstructure of the continuously cast slab according to the embodiment, and making the microstructure a structure mainly composed of bainite. Specifically, the third cooling step is a step for setting the area ratio (%), which is the ratio of the total area S (bainite + ferrite ) of the bainite area S bainite and the ferrite area S ferrite to the area S total of the microstructure of the continuously cast slab, to 90% or more.

第三冷却工程において、連続鋳造スラブをさらに冷却する温度は、500℃以上700℃以下である。このように、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、パーライトの析出を抑止することができるパーライト変態域における温度範囲の冷却速度に着目して、その温度を制御している。In the third cooling step, the temperature to which the continuously cast slab is further cooled is 500° C. to 700° C. In this manner, the method for producing a continuously cast slab according to the present embodiment controls the cooling temperature by focusing on the cooling rate in the temperature range in the pearlite transformation region where the precipitation of pearlite can be suppressed.

第三冷却工程において、連続鋳造スラブを冷却する上記温度範囲において、当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が15℃/hr以上である。当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が15℃/hr未満の場合、ベイナイト主体の組織に対し、パーライトが析出してしまう。パーライトはベイナイトに比べて変態温度が高く、変態応力は先に析出しているパーライト部にかかることと、単にパーライトはベイナイトよりも強度が低いことからパーライトとベイナイトとの強度差により歪がパーライトに集中し、割れを助長する要因となる。
このような観点から、当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が15℃/hr以上であれば、パーライトの多量の析出を回避し、スラブの置き割れを抑制できるため好ましい。
なお、平均冷却速度の上限は特に指定しないが、一枚の連続鋳造スラブを大気放冷した場合の500℃以上700℃以下の平均冷却速度は最大で70℃/hrであり、これより速い平均冷却速度による冷却は、例えばスラブへの散水や大気の吹き付けが必要であるが、設備を要するため経済性の観点からも好ましくない。そのため、500℃以上700℃以下の平均冷却速度の上限は70℃/hrとするとよい。
In the third cooling step, within the above-mentioned temperature range for cooling the continuously cast slab, the average cooling rate of the continuously cast slab is 15° C./hr or more. If the average cooling rate of the continuously cast slab is less than 15° C./hr, pearlite precipitates in a structure mainly composed of bainite. Pearlite has a higher transformation temperature than bainite, and transformation stress is applied to the pearlite portion that precipitated earlier. In addition, pearlite simply has lower strength than bainite, so that strain is concentrated in pearlite due to the difference in strength between pearlite and bainite, which is a factor promoting cracking.
From this viewpoint, it is preferable that the average cooling rate of the continuously cast slab is 15° C./hr or more, since this can avoid a large amount of pearlite precipitation and suppress cracking of the slab when placed.
Although the upper limit of the average cooling rate is not particularly specified, the average cooling rate of 500°C to 700°C in the case of cooling one continuous cast slab in the air is a maximum of 70°C/hr, and cooling at an average cooling rate faster than this requires, for example, water sprinkling or air blowing onto the slab, which is not preferable from the viewpoint of economy because it requires equipment. Therefore, the upper limit of the average cooling rate of 500°C to 700°C should be set at 70°C/hr.

このように本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、連続鋳造スラブの冷却工程として、三段階による冷却工程を採用して平均旧オーステナイト粒径、連続鋳造スラブのミクロ組織を緻密に制御することによって、冷却により発生するスラブ置き割れが抑制された高強度鋼用連続鋳造スラブを提供することができる。In this way, the method for manufacturing a continuous cast slab according to this embodiment employs a three-stage cooling process as the cooling process for the continuous cast slab, thereby precisely controlling the average prior austenite grain size and the microstructure of the continuous cast slab, thereby making it possible to provide a continuous cast slab for high-strength steel in which slab placement cracks caused by cooling are suppressed.

以上説明したように、第3実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法によれば、高強度鋼用スラブの成分系であっても、冷却工程を三段階に分けて、各冷却工程を緻密に制御することにより、冷却過程での置き割れが発生しない高強度鋼用連続鋳造スラブを提供することができる。As described above, according to the manufacturing method of the continuous cast slab of the third embodiment, even if the slab has a component system for high-strength steel, by dividing the cooling process into three stages and precisely controlling each cooling process, it is possible to provide a continuous cast slab for high-strength steel that does not generate placement cracks during the cooling process.

[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステム、または装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。
[Other embodiments]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. Various modifications that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the technical scope of the present invention. In addition, systems or devices that combine the separate features included in each embodiment in any way are also included in the technical scope of the present invention.

以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明者らは、本発明の効果を確認するため、比較例(試験No.A-1~A-4、試験No.B-1~B-8、試験No.C-1~C-3)、及び発明例(試験No.D-1~D-20)において、各鋼種を原料として用い、連続鋳造スラブを製造した。表1に比較例(試験No.A-1~A-4、試験No.B-1~B-8、試験No.C-1~C-3)、及び発明例(試験No.D-1~D-20)で用いた連続鋳造スラブの原料である鋼の鋼種A~Fを示す。Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. That is, in order to confirm the effects of the present invention, the inventors produced continuous cast slabs using each steel type as a raw material in comparative examples (Test Nos. A-1 to A-4, Test Nos. B-1 to B-8, Test Nos. C-1 to C-3) and inventive examples (Test Nos. D-1 to D-20). Table 1 shows the steel types A to F that are the raw materials of the continuously cast slabs used in the comparative examples (Test Nos. A-1 to A-4, Test Nos. B-1 to B-8, Test Nos. C-1 to C-3) and inventive examples (Test Nos. D-1 to D-20).

Figure 0007477051000001
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ここで、連続鋳造スラブの冷却条件は、(I)1200℃以上1450℃以下の滞留時間[s]、(II)700℃以上850℃以下の平均冷却速度[℃/hr]、及び(III)500℃以上700℃以下の平均冷却速度[℃/hr]からなる三段階冷却工程を採用し、これらの各段階の条件を適宜変化して冷却を行った。Here, the cooling conditions for the continuous cast slab were a three-stage cooling process consisting of (I) a residence time [s] of 1,200°C or more and 1,450°C or less, (II) an average cooling rate [°C/hr] of 700°C or more and 850°C or less, and (III) an average cooling rate [°C/hr] of 500°C or more and 700°C or less, and cooling was performed by appropriately changing the conditions for each of these stages.

表2~4に連続鋳造スラブ冷却条件(I)~(III)、得られた連続鋳造スラブのミクロ組織、スラブ置き割れの評価を示す。なお、表2~4中、ミクロ組織の欄中のF、P、Bは、それぞれフェライト、パーライト、ベイナイトを示す。Tables 2 to 4 show the cooling conditions (I) to (III) of the continuously cast slabs, the microstructures of the obtained continuously cast slabs, and the evaluation of cracks during slab placement. In Tables 2 to 4, F, P, and B in the microstructure column represent ferrite, pearlite, and bainite, respectively.

比較例及び発明例において製造した連続鋳造スラブにおける、平均旧オーステナイト粒径の測定、ベイナイト、パーライト及びフェライト面積率の算出、連続鋳造スラブの置き割れ評価は、以下の通りにして行った。In the continuously cast slabs produced in the comparative examples and the invention examples, the average prior austenite grain size was measured, the area ratios of bainite, pearlite and ferrite were calculated, and the continuous cast slabs were evaluated for cracking in the following manner.

<平均旧オーステナイト粒径の測定>
ここで、平均旧オーステナイト粒径の測定方法は、以下の通りである。冷却後のスラブの幅中央位置からサンプルを切り出し、スラブ幅方向に平行なスラブ厚断面が観察面となるようにした。次いで、観察面はダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨し、その後、コロイダルシリカを用い仕上げ研磨を施し、さらに、3vol.%ナイタールでエッチングして観察面に組織を現出させる。光学顕微鏡を用いて、スラブ表層から10mm位置において、10倍の倍率で、5視野観察し、連続鋳造スラブに係るミクロ組織画像を得る。得られたミクロ組織画像をJIS G 0551:2020に準拠した切断法により、5視野観察により得られた旧オーステナイト粒径をそれぞれ求め、これらの平均値を平均旧オーステナイト粒径として算出した。
<Measurement of average prior austenite grain size>
Here, the method for measuring the average prior austenite grain size is as follows. A sample was cut out from the width center position of the slab after cooling, and the slab thickness cross section parallel to the slab width direction was the observation surface. Next, the observation surface was mirror-polished using diamond paste, then finish-polished using colloidal silica, and further etched with 3 vol.% nital to reveal the structure on the observation surface. Using an optical microscope, five fields of view were observed at a magnification of 10 times at a position 10 mm from the slab surface layer to obtain a microstructure image of the continuous casting slab. The obtained microstructure image was cut by a cutting method in accordance with JIS G 0551:2020 to obtain the prior austenite grain size obtained by the five-field observation, and the average value of these was calculated as the average prior austenite grain size.

<フェライト面積率の測定方法>
フェライト面積率の測定方法は、上記平均旧オーステナイト粒径の測定方法と同様にスラブの観察面を用意する。次いで、観察面はダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨し、その後、コロイダルシリカを用い仕上げ研磨を施し、さらに、3vol.%ナイタールでエッチングして組織を現出させる。加速電圧が15kVの条件で、SEM(Scanning Electron Microscope;走査電子顕微鏡)を用いて、スラブ表層から10mm位置において、50倍の倍率で10視野観察し、得られた連続鋳造スラブに係るミクロ組織画像を、Adobe社のPHOTOSHOP(登録商標)を用いて、フェライトの面積率を10視野分算出し、それらの値を平均してフェライトの面積率として求めた。なお、フェライトはその他の組織(パーライト、ベイナイト、焼戻しマルテンサイト、焼入れマルテンサイト、残留オーステナイト)と比較して粒径が大きく、かつ、平滑な表面でコントラストが暗いため、50倍の倍率で容易に区別ができる。
<Method for measuring ferrite area ratio>
The measurement method of the ferrite area ratio is the same as the measurement method of the average prior austenite grain size, and the observation surface of the slab is prepared. Next, the observation surface is mirror-polished using diamond paste, then finished polished using colloidal silica, and further etched with 3 vol. % nital to reveal the structure. Under the condition of an acceleration voltage of 15 kV, 10 fields of view are observed at a position 10 mm from the slab surface layer at a magnification of 50 times using a SEM (Scanning Electron Microscope), and the microstructure image of the obtained continuous cast slab is calculated for the ferrite area ratio for 10 fields of view using Adobe's PHOTOSHOP (registered trademark), and the values are averaged to obtain the ferrite area ratio. Note that ferrite has a larger grain size than other structures (pearlite, bainite, tempered martensite, quenched martensite, and retained austenite), and has a smooth surface and dark contrast, so it can be easily distinguished at a magnification of 50 times.

<パーライトおよびベイナイトの面積率の測定方法>
パーライトおよびベイナイトの組織の面積率の測定方法は、上記フェライトの測定方法と同様にスラブの観察面に組織を現出させる。加速電圧が15kVの条件で、SEMを用いて、スラブ表層から10mm位置において、フェライトを視野から外して10000倍の倍率で10視野観察して、得られた組織画像を、Adobe社のPHOTOSHOP(登録商標)を用いて、パーライトおよびベイナイトの面積率を10視野分算出し、それらの値を平均し、前述の方法で測定したフェライトの面積率と合わせて合計で100%になるように計算し、各組織の面積率として求めた。ベイナイトは凹部の組織、パーライトは凹部の組織でラメラ状の炭化物を含む組織である。
<Method for measuring area ratio of pearlite and bainite>
The area ratio of the pearlite and bainite structures is measured in the same manner as in the above-mentioned ferrite measurement method, by revealing the structure on the observation surface of the slab. Under the condition of an acceleration voltage of 15 kV, 10 fields of view are observed at a magnification of 10,000 times at a position 10 mm from the surface layer of the slab, with ferrite removed from the field of view, using an SEM. The area ratios of pearlite and bainite are calculated for the 10 fields of view using the obtained structure images with PHOTOSHOP (registered trademark) of Adobe, and these values are averaged, and calculated so that the total is 100% together with the area ratio of ferrite measured by the above-mentioned method, and the area ratios of each structure are obtained. Bainite is a structure of the recesses, and pearlite is a structure of the recesses that contains lamellar carbides.

ミクロ組織の総合評価を行った。評価基準は、以下の通りである。
・ミクロ組織の評価:〇 ・・・Stotalに対するS(bainite+ferrite)の比率である
ベイナイトとフェライトの合計の面積率(%)が90%以上、かつStotalに対するS(f errite)の比率であるフェライトの面積率(%)が0%または3%以上
・ミクロ組織の評価:× ・・・Stotalに対するS(bainite+ferrite)の比率である
ベイナイトとフェライトの合計の面積率(%)が90%未満、またはStotalに対するS
(ferrite)の比率であるフェライトの面積率(%)が0~3%未満
A comprehensive evaluation of the microstructure was performed. The evaluation criteria are as follows:
Microstructure evaluation: ◯ ... The total area ratio (%) of bainite and ferrite, which is the ratio of S (bainite + ferrite) to S total , is 90% or more, and the area ratio (%) of ferrite, which is the ratio of S ( ferrite) to S total , is 0% or 3% or more. Microstructure evaluation: × ... The total area ratio (%) of bainite and ferrite, which is the ratio of S (bainite + ferrite) to S total , is less than 90%, or the area ratio (%) of S (bainite + ferrite) to S total is less than 90%.
The area ratio of ferrite (%) is 0 to less than 3%

<スラブの置き割れ評価>
スラブ置き割れの評価方法はJIS Z 2343:2017に規定された浸透探傷試験に基づいて試験を行い、スラブの広面および狭面部の割れの有無を評価した。現像液を塗布後に浸透液の表出を目視することにより、目視で表面に発生したスラブの置き割れや疵をチェックした。
なお、長さ10mm以下のスラブ割れや疵は、熱間圧延工程の加熱時における穴あき、開口および破断の原因にならないため、スラブの置き割れの評価基準を以下の通りとした。
・スラブの置き割れ:〇 ・・・目視でスラブ表面に長さ10mm以上の割れや疵が見られなかったもの
・スラブの置き割れ:× ・・・目視でスラブ表面に長さ10mm以上の割れや疵が見られたもの
<Slab placement crack evaluation>
The evaluation method for slab placement cracks was based on the penetrant test specified in JIS Z 2343: 2017, and the presence or absence of cracks on the wide and narrow surfaces of the slab was evaluated. After applying the developer, the appearance of the penetrant was visually observed to check for placement cracks and defects on the surface of the slab.
In addition, since slab cracks and defects with a length of 10 mm or less do not cause holes, openings, or breaks during heating in the hot rolling process, the evaluation criteria for slab placement cracks were set as follows.
・Cracks in slab placement: ◯ ... No cracks or scratches longer than 10 mm were found on the surface of the slab by visual inspection. ・Cracks in slab placement: × ... Cracks or scratches longer than 10 mm were found on the surface of the slab by visual inspection.

Figure 0007477051000002
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Figure 0007477051000003
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Figure 0007477051000004
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<比較例(試験No.A-1~A-5)>
試験No.A-1~A-5において製造された連続鋳造スラブが満たしているスラブのミクロ組織構造を条件Aとする。条件Aは、スラブ表層から厚み方向に10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が2.0mmより大きくなってしまった例の条件である。これらの場合、旧オーステナイト粒界の析出物密度が増大することにより、旧オーステナイト粒界の靭性が低下してしまっているため、スラブ連続鋳造機を出てからのスラブ徐冷の条件を種々振ったとしても、スラブ置き割れを抑制することができなかった。
<Comparative Examples (Test Nos. A-1 to A-5)>
The microstructure of the slabs satisfied by the continuously cast slabs produced in Test Nos. A-1 to A-5 is defined as Condition A. Condition A is a condition for an example in which the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface layer of the slab in the thickness direction is larger than 2.0 mm. In these cases, the toughness of the prior austenite grain boundaries is reduced due to an increase in the precipitate density of the prior austenite grain boundaries, and therefore, even if the conditions for slow cooling of the slab after it leaves the continuous slab casting machine are varied, it is not possible to suppress the cracking of the slab during placement.

<比較例(試験No.B-1~B-8)>
試験No.B-1~B-8において製造された連続鋳造スラブが満たしているスラブのミクロ組織構造を条件Bとする。条件Bは、スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径は2.0mm以下であるが、パーライトが10%以上析出しスラブ置き割れが抑制できなかった例の条件である。
<Comparative Examples (Test Nos. B-1 to B-8)>
The microstructure of the slabs satisfied by the continuous cast slabs produced in Test Nos. B-1 to B-8 is defined as Condition B. Condition B is a condition for an example in which the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the slab surface is 2.0 mm or less, but pearlite is precipitated at 10% or more, and cracking during slab placement cannot be suppressed.

<比較例(試験No.C-1~C-3)>
試験No.C-1~C-3において製造された連続鋳造スラブが満たしているスラブのミクロ組織構造を条件Cとする。条件Cは、スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径は2.0mm以下であり、ベイナイトとフェライトの面積率が90%以上であるが、フェライトの面積率が1%または2%であり、粒界に薄くフェライトが析出し、スラブ置き割れが抑制できなかった例の条件である。
<Comparative Examples (Test Nos. C-1 to C-3)>
The microstructural structure of the slabs that is satisfied by the continuously cast slabs produced in Test Nos. C-1 to C-3 is defined as Condition C. Condition C is an example of a condition in which the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the slab surface is 2.0 mm or less, the area ratio of bainite and ferrite is 90% or more, but the area ratio of ferrite is 1% or 2%, thin ferrite precipitates at the grain boundaries, and slab placement cracking cannot be suppressed.

<実施例(試験No.D-1~D-20)>
試験No.D-1~D-20において製造された連続鋳造スラブが満たしているスラブのミクロ組織構造を条件Dとする。条件Dは、本発明例の条件であり、本発明例で製造された連続鋳造スラブは、スラブ表層から10mmにおける平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であり、かつ、連続鋳造スラブに係るミクロ組織がベイナイト単相またはベイナイト+フェライト組織であった。すなわち、旧オーステナイト粒径の微細化およびミクロ組織の適正化という観点からスラブの靭性向上を図ることによって、スラブ冷却後において、スラブ置き割れも発生していない。
<Examples (Test Nos. D-1 to D-20)>
The microstructural structure of the slabs satisfied by the continuously cast slabs produced in Test Nos. D-1 to D-20 is defined as Condition D. Condition D is a condition of the present invention example, and the continuously cast slabs produced in the present invention example had an average prior austenite grain size of 0.5 mm to 2.0 mm at 10 mm from the slab surface, and the microstructure of the continuously cast slab was a bainite single phase or a bainite + ferrite structure. In other words, by improving the toughness of the slab from the viewpoint of refining the prior austenite grain size and optimizing the microstructure, no slab placement cracks were generated after the slab was cooled.

表2~4によれば、スラブ表層からスラブ厚み方向に10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が2.0mm以下であり、かつ、連続鋳造スラブのミクロ組織がベイナイトの面積率とフェライトの面積率とを合計で90%以上、かつフェライトの面積率が0%または3%以上とすることでスラブの冷却時におけるスラブ置き割れの抑制可能なことが判明した。According to Tables 2 to 4, it was found that slab placement cracking during cooling of the slab can be suppressed by setting the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface of the slab in the slab thickness direction to 2.0 mm or less, and by setting the microstructure of a continuously cast slab to have a total area ratio of bainite and ferrite of 90% or more and an area ratio of ferrite of 0% or 3% or more.

図3は、連続鋳造スラブの発明例(試験No.D-2)において製造した連続鋳造スラブの光学顕微鏡による観察拡大写真である。図3に示された連続鋳造スラブの光学顕微鏡による観察拡大写真に基づいて、当該連続鋳造スラブに含まれる金属組織を識別し、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalに対するベイナイトの面積Sbainiteとフェライトの面積Sferriteとを合計した面積S(bainite+ferrite)の比率を面積率(%)として
算出した。その結果、本発明例の連続鋳造スラブは、スラブ表層からスラブ厚み方向に10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であり、かつ、ミクロ組織がベイナイトとフェライトの面積率が合計で90%以上、かつフェライトの面積率が0%または3%以上であることが判明した。
Fig. 3 is an enlarged photograph of a continuous cast slab produced in an invention example (Test No. D-2) of a continuous cast slab, observed by an optical microscope. Based on the enlarged photograph of the continuous cast slab observed by an optical microscope shown in Fig. 3, the metal structure contained in the continuous cast slab was identified, and the ratio of the total area S (bainite + ferrite) of the area S of bainite and the area S of ferrite to the area S of the microstructure of the continuous cast slab was calculated as the area ratio (%). As a result, it was found that the continuous cast slab of the invention has an average prior austenite grain size of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less at a position 10 mm from the slab surface in the slab thickness direction, and the microstructure has an area ratio of bainite and ferrite of 90% or more in total, and the area ratio of ferrite is 0% or 3% or more.

このように本発明の連続鋳造スラブは、スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であり、かつ、ミクロ組織がベイナイトとフェライトの面積率が合計で90%以上、かつフェライトの面積率が0%または3%以上であるので、鋳造後のスラブ置き割れの無い高合金高強度鋼用スラブを提供でき、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことが可能となる。すなわち、発明例及び比較例によれば、スラブ表層からスラブ厚み方向に10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であり、かつ、ミクロ組織がベイナイトとフェライトの面積率が合計で90%以上、かつフェライトの面積率が0%または3%以上とすることでスラブの冷却時のスラブ置き割れが抑制可能なことが判明した。In this way, the continuous cast slab of the present invention has an average prior austenite grain size of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less at a position 10 mm from the slab surface, and the microstructure has an area ratio of bainite and ferrite of 90% or more in total and an area ratio of ferrite of 0% or more or 3% or more, so that a slab for high alloy high strength steel can be provided that is free from slab placement cracks after casting, and it becomes possible to prevent problems such as hole formation during rolling. That is, according to the examples and comparative examples, it was found that slab placement cracks during cooling of the slab can be suppressed by setting the average prior austenite grain size of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less at a position 10 mm from the slab surface in the slab thickness direction, and setting the microstructure to an area ratio of bainite and ferrite of 90% or more in total and an area ratio of ferrite of 0% or more or 3% or more.

このような高強度鋼板用スラブのミクロ組織を得るためには、例えば、スラブ表面温度が1450℃以下1200℃以上の滞留時間を130s以下で冷却し、その後、スラブ幅中央表面の温度が850℃以下700℃以上のところの冷却速度が25℃/hr以上40℃/hr以下、または50℃/hr以上となるように冷却し、さらに、スラブ幅中央表面の温度が700℃以下500℃以上の平均冷却速度が15℃/hr以上とする三段階の冷却を採用することが好ましい。なお、高強度鋼板用スラブのミクロ組織を有する連続鋳造スラブの製造方法は、これに限定されない。In order to obtain such a microstructure of a slab for high strength steel plate, it is preferable to adopt a three-stage cooling in which, for example, the slab surface temperature is cooled for a residence time of 130 s or less from 1200° C. to 1450° C., and then the slab is cooled so that the cooling rate at the slab width center surface where the temperature is 850° C. to 700° C. is 25° C./hr to 40° C./hr, or 50° C./hr or more, and further the average cooling rate at the slab width center surface where the temperature is 700° C. to 500° C. is 15° C./hr or more. Note that the manufacturing method of a continuous cast slab having a microstructure of a slab for high strength steel plate is not limited to this.

本発明の連続鋳造スラブは、スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であり、かつ、ミクロ組織がベイナイトとフェライトの面積率が合計で90%以上、かつフェライトの面積率が0%または3%以上であるので、鋳造後のスラブ置き割れの無い高強度鋼用スラブを提供でき、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことが可能となるので、産業上有用である。The continuous cast slab of the present invention has an average prior austenite grain size at a position 10 mm from the slab surface of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the microstructure has a total area ratio of bainite and ferrite of 90% or more, and the area ratio of ferrite is 0% or 3% or more. Therefore, a slab for high strength steel that is free from cracks during slab placement after casting can be provided, and problems such as hole formation during rolling can be prevented, making it industrially useful.

Claims (2)

高強度鋼用連続鋳造スラブであって、
質量%で、
C:0.10%以上0.40%以下、
Si:0.10%以上2.50%以下、
Mn:1.00%以上5.00%以下を含有し、
任意選択的に、P:0.100%以下、S:0.0200%以下、Al:0.100%以下、N:0.0100%以下、およびO:0.0100%以下を含有し、
さらに、任意選択的に、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.200%以下、Ta:0.10%以下、W:0.10%以下、Cr:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Ni:1.00%以下、B:0.0100%以下、Co:1.00%以下、Cu:1.00%以下、Sn:0.200%以下、Sb:0.200%以下、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、REM:0.0100%以下、Zr:0.100%以下、Te:0.100%以下、Hf:0.10%以下、およびBi:0.200%以下から選ばれる少なくとも1種の元素を単独で、あるいは、2種以上を組み合わせて含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、
連続鋳造スラブ表層から10mm位置における平均旧オーステナイト粒径が0.5mm以上2.0mm以下であり、かつ、
ミクロ組織が、ベイナイト及び残部不可避的組織、又は、前記ベイナイトと、フェライト及びパーライトから選ばれるいずれか一方又は両方、及び前記残部不可避的組織であり、
前記ベイナイトの面積率と前記フェライトの面積率との合計で90%以上であって、前記フェライトの面積率が0%または3%以上であり、
前記ベイナイトの面積率と前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率との合計が100%であることを特徴とする連続鋳造スラブ。
A continuous casting slab for high strength steel, comprising:
In mass percent,
C: 0.10% or more and 0.40% or less,
Si: 0.10% or more and 2.50% or less,
Mn: 1.00% or more and 5.00% or less;
Optionally, P: 0.100% or less, S: 0.0200% or less, Al: 0.100% or less, N: 0.0100% or less, and O: 0.0100% or less;
Furthermore, optionally, at least one element selected from Ti: 0.200% or less, Nb: 0.200% or less, V: 0.200% or less, Ta: 0.10% or less, W: 0.10% or less, Cr: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, B: 0.0100% or less, Co: 1.00% or less, Cu: 1.00% or less, Sn: 0.200% or less, Sb: 0.200% or less, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, REM: 0.0100% or less, Zr: 0.100% or less, Te: 0.100% or less, Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less is contained alone or in combination of two or more kinds, with the balance being Fe and inevitable impurities;
The average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface of the continuous casting slab is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and
The microstructure is a bainite and a remaining unavoidable structure, or the bainite, and either one or both selected from ferrite and pearlite, and the remaining unavoidable structure ,
a sum of an area ratio of the bainite and an area ratio of the ferrite is 90% or more, and an area ratio of the ferrite is 0% or 3% or more;
A continuously cast slab, characterized in that the sum of the area ratio of bainite, the area ratio of ferrite, and the area ratio of pearlite is 100%.
冷却により発生するスラブ置き割れが抑制された高強度鋼用連続鋳造スラブの製造方法であって、請求項1に記載の組成成分の連続鋳造スラブ
連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から10mm位置である前記連続鋳造スラブの表面温度が1200℃以上1450℃以下の温度範囲において滞留時間が130s以下である冷却条件により冷却する第一冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、前記連続鋳造スラブ表層の表面温度が700℃以上850℃以下における平均冷却速度が25℃/hr以上40℃/hr以下、または50℃/hr以上である冷却条件により冷却する第二冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、前記連続鋳造スラブ表層の表面温度が500℃以上700℃以下における平均冷却速度が15℃/hr以上である冷却条件により冷却する第三冷却工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造スラブの製造方法。
A method for producing a high-strength steel continuous cast slab in which slab placement cracks caused by cooling are suppressed, comprising the steps of:
A first cooling step of cooling the continuous casting slab under cooling conditions in which the surface temperature of the continuous casting slab at a position 10 mm from the surface of the continuous casting slab is in a temperature range of 1200° C. to 1450° C. and the residence time is 130 s or less;
A second cooling step in which the continuous casting slab is cooled under cooling conditions in which the average cooling rate at the width direction center of the continuous casting slab and the surface temperature of the surface layer of the continuous casting slab is 700° C. or higher and 850° C. or lower is 25° C./hr or higher and 40° C./hr or lower, or 50° C./hr or higher;
The method for producing a continuous cast slab as described in claim 1, further comprising: a third cooling step in which the continuous cast slab is cooled at a center in the width direction thereof and under cooling conditions in which the average cooling rate at a surface temperature of the continuous cast slab is 15°C/hr or more at a temperature of 500°C or more and 700°C or less.
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