JP7477052B2 - 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であり、圧延時に穴あきのトラブルを発生させない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 continuous cast slab that prevents cracks during cooling and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a continuous cast slab for high strength steel (hi-tensile), which is effective in preventing cracks during cooling and does not cause problems such as holes during rolling, 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, to achieve this, higher alloys have been used. However, the use of higher alloys has 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、スラブの割れは抑制する必要がある。 As the toughness of slabs decreases due to the use of high alloys, cracks during cooling of slabs, so-called "placement cracks," have become more frequent. If placement cracks occur, the slab may break during transportation, making it impossible to use the slab 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 may 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 alloys, 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 taken with a scanning electron microscope (SEM) of the fracture surface of a cracked part of a high-strength steel slab that had fractured due to a placement crack. As is clear from Figure 1, the fracture surface of the cracked part of the slab appeared to be an intergranular fracture surface along the prior austenite grain boundary. Figure 2 shows a microstructure photograph of the cross section of the cracked part 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 part of the slab. Pearlite, or pearlite and bainite, was also 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 grain boundary 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 slab crack from propagating, 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, the slab will crack when 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 with 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 perspective, a method has been proposed to suppress the occurrence of stabilization cracks in a slab of high-tensile steel. For example, Patent Document 1 proposes a method of suppressing the bainite/martensite transformation by slowly cooling the 700-500°C temperature range in which austenite transforms into ferrite, thereby reducing the stress caused by the transformation expansion. In other words, Patent Document 1 discloses a method capable of suppressing the occurrence of stabilization cracks even in steel types in which stabilization 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 of suppressing the occurrence of stabilization cracks by controlling the cooling rate of the slab in accordance with the length of the internal cracks that have occurred in the high-tensile steel, based on the knowledge that the internal stress of high-tensile steel depends on its 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 temperature differences and stresses during transformation by starting slow cooling immediately after casting of the slab, and further slow cooling to 700-500°C at a temperature of 700°C or higher for 10 hours or more. That is, Patent Document 2 discloses a cooling method for slabs for high-strength steel plates that does not cause slab cracks during cooling of the slab, or quality defects such as scabbing during hot rolling, even for slabs containing Si. Specifically, the cooling method for slabs for high-strength steel plates disclosed in Patent Document 2 is one in which the average cooling rate at 500-700°C of a continuously cast slab of high-strength hot-rolled steel plate with limited contents of chemical components such as C, Si, and Mn 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、上記従来技術には以下の問題がある。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、冷却した際、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、スラブの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 above-mentioned 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 700°C to 500°C when the slab is cooled after casting, and controls the internal stress generated in the slab to be small. However, in recent high-alloyed high-strength steels, the toughness of the slab is low, so the state of the prior austenite grain boundaries through which the 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 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、完全に置き割れを抑制することが不可能であり、圧延時に穴あきのトラブルが発生することを知見した。
Furthermore, the cooling method for slabs for high-strength steel plates described in Patent Document 2 is based on the knowledge that the cause of slab cracking is the thermal stress generated due to the addition of Si to steel and temperature unevenness in the slab, and focuses on reducing thermal stress to suppress cracking 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 intensive research by the present inventors, it was found that the toughness of slabs containing large amounts of C, Si, and Mn according to conventional technology is quite low, it is impossible to completely suppress static cracks, and problems such as holes occurring during rolling occur.

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することなく、圧延時に穴あきのトラブルを発生させ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 continuously cast slab and a manufacturing method thereof that does not cause cracks in the slab during cooling, even in the case of a continuously cast slab with low toughness, and does not cause hole formation problems during rolling.

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、連続鋳造スラブにおける平均旧オーステナイト粒径や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し、圧延時に穴あきのトラブルを発生させないようにできることを見出し、本発明に想到した。The inventors have conducted intensive research to achieve the above object. As a result, they analyzed the fracture morphology of slab cracks and found that the fracture surface is at least one of the intergranular fracture surface along the prior austenite grain boundary and the intragranular fracture surface (cleavage fracture surface) crossing the prior austenite grain boundary. Furthermore, the inventors conducted detailed research and clarified 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 influenced by the morphology of the microstructure. Specifically, they found that by controlling the average prior austenite grain size and microstructure in the continuously cast slab and improving its toughness, it is possible to suppress the slab cracks during the cooling process of the continuously cast slab and prevent the occurrence of hole trouble during rolling, and thus came 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、フェライトの面積率とパー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5%未満または10%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 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 continuous cast slab is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the microstructure has a total area ratio of ferrite and area ratio of pearlite of 90% or more, and the area ratio of ferrite is less than 5% or 10% 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1.00%以下、Si:0.10%以上2.50%以下、Mn:0.40%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 that it contains, by mass%, (a) C: 0.10% or more and 1.00% or less, Si: 0.10% or more and 2.50% or less, and Mn: 0.40% 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、かつ前記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20℃/hr以下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10℃/hr以下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 at the center of the width direction of the slab is 20 ° C./hr or less when the surface temperature is 700 ° C. or more and 850 ° C. or less;
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 10°C/hr or lower.

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することなく、圧延時に穴あきのトラブルを発生させ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, even with the composition system of continuous cast slabs for high strength steel, it is possible to provide a continuous cast slab that does not suffer from cracking during the cooling process and does not cause problems with holes during rolling.

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-9)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-9) 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。 Below, the embodiments of the present invention are specifically described. Note that the drawings are schematic and may differ from the actual ones. Furthermore, the following embodiments are intended to exemplify devices and methods for embodying the technical ideas of the present invention, and are not intended to specify the configurations as described below. In other words, the technical ideas 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、フェライトの面積率とパーライトの面積率との合計が90%以上であって、(iii)前記フェライトの面積率が5%未満または10%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、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことができ、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 microstructure has a total area ratio of ferrite and area ratio of pearlite of 90% or more, and (iii) the area ratio of the ferrite is less than 5% or 10% 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 a continuous cast slab for high strength steel in recent years, in which the toughness of the continuous cast slab is very low, cracks during slab placement during the cooling process are not generated, and hole formation troubles during rolling can be prevented, and a continuous cast slab for high strength steel with a good yield can be provided.

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, we will explain the suitable range of the microstructure of a continuous cast slab and the reasons for its limitation. In the following explanation, "%" indicating the composition ratio of the microstructure means "area %" unless otherwise specified. Furthermore, observation of the microstructure of a 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。高合金高強度鋼板では、元々の連続鋳造スラブの靭性が非常に低いことに加え、これらの脆化因子がある場合には、スラブを徐冷し応力を低減させたとしても、置き割れを抑制することができない。そこで、本実施形態は、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に必要な条件として、(i)連続鋳造スラブの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 mentioned above, when the fracture morphology of the fracture surface of the cracked portion of the high-strength steel continuous casting slab that broke due to the crack was observed, it was found that most of the cracks had progressed to about 20 mm below the surface of the slab, and that the cracks had progressed to the prior austenite grain boundaries, taking the form of "intergranular fracture". In other words, the causes of the cracks due to the grain boundary fracture in the high-strength steel continuous casting slab are the coarse prior austenite grain size and the presence of the grain boundary ferrite structure, which is a factor in embrittling the grain boundaries. In addition to the fact that the toughness of the original continuous casting slab is very low in high-alloy high-strength steel plates, if these embrittling factors are present, the cracks cannot be suppressed even if the slab is cooled slowly to reduce the stress. Therefore, in this embodiment, as the necessary conditions for the high-strength steel continuous casting slab that does not generate the cracks during the cooling process, we focused on these two phenomena consisting of (i) the average prior austenite grain size at a predetermined position from the surface 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。粒界には溶質成分が濃化しやすいため析出物が集中しやすい特徴がある。すなわち、平均旧オーステナイト粒径が大きい程、単位体積当たりの粒界割合が減少するため、析出物密度が増大し、それによって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 the present 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. Grain boundaries are characterized in that solute components tend to concentrate, and therefore precipitates tend to concentrate at the grain boundaries. That is, the larger the average prior austenite grain size, the smaller the grain boundary ratio per unit volume, and therefore the precipitate density increases, and as a result, the toughness of the continuously cast slab decreases. Here, the average prior austenite grain size refers to the 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、旧オーステナイト粒界に集中する析出物を分散でき、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をする必要がある。その場合に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以上が好ましい。なお、平均旧オーステナイト粒径の下限は、好ましくは0.8mm以上であり、より好ましくは1.0mm以上である。
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, precipitates concentrated at the prior austenite grain boundaries can be dispersed, and the toughness of the continuously cast slab is not reduced, which is preferable.
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 or more. The lower limit of the average prior austenite grain size is preferably 0.8 mm or more, and more preferably 1.0 mm or more.

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、例えば、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 continuously cast slab has a fine γ grain structure, 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 continuous cast slab structure is required is a position 10 mm from a depth in the slab thickness direction, and may be, for example, 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、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を130s以下とすることが好ましい。
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析出物や粒界フェライトを分散させスラブの靭性を向上させ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未満であると、不均一凝固起因の割れが生じブレークアウトに至る危険があるため、40s以上とすることが好ましい。このような観点から、1450℃以下1200℃以上における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 has an effect. Furthermore, the longer the residence time of the continuous cast slab, 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, it is preferable to set the residence time of the continuous cast slab at 1450°C or less and 1200°C or more at a position 10 mm in the thickness direction from the surface layer of the slab to 130 s or less.
If the residence time of the continuously cast slab at 1,450°C or less and 1,200°C or more is 130 s or less, the average prior austenite grain size can be set to 2.0 mm or less. By controlling the average prior austenite grain size to a small size, precipitates and grain boundary ferrite can be dispersed, the toughness of the slab can be improved, and cracking of the slab can be suppressed, which is preferable.
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 lower and 1200° C. or higher is less than 40 seconds, there is a risk of cracks due to non-uniform solidification leading to breakout, so it is preferable to set it to 40 seconds or more. From this viewpoint, the residence time of the continuously cast slab at 1450° C. or lower and 1200° C. or higher is more preferably 60 seconds or more, and even more preferably 70 seconds 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 a continuously cast slab can be controlled by adjusting the cooling conditions in the early stages 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 form an initial solidified shell. Then, withdrawal begins, and after it leaves the water-cooled copper mold, it is cooled with a water spray. The surface temperature of the slab in the above range is greatly affected by the cooling inside the mold and immediately below the mold, so it can be controlled, for example, by improving the thermal conductivity of the mold powder used for lubrication inside the mold, or by increasing the flow rate of the water spray directly below the mold.

それらの冷却条件を制御することで、連続鋳造スラブの表層下10mm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、当該連続鋳造スラブ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 10 mm below the surface of the continuous cast slab can be controlled. It is difficult to actually measure the cooling temperature of a continuous cast slab. For this reason, the temperature history at a position 10 mm into the slab thickness direction from the surface of the continuous cast slab can be calculated by heat transfer analysis, representing the region from a depth of 5 mm into the slab thickness direction to a depth of 20 mm into the surface of the continuous cast slab, and the cooling temperature of the continuous cast slab can be estimated. In order to ensure that the residence time in the above temperature range is the longest inside the continuous cast slab, the heat transfer analysis position can be set to the center of the width of the continuous 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、フェライトの面積率とパーライトの面積率との合計が90%以上であって、(iii)フェライトの面積率が5%未満または10%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、(ii)ミクロ組織がフェライトの面積率とパー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5%未満または10%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、フェライトの面積率及びパーライトの面積率は、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フェライトとパーライトを識別することができる。
<(ii) to (iii) Microstructure of Continuously Cast Slab>
The continuous cast slab according to the present embodiment is characterized in that (ii) the microstructure has a total area ratio of ferrite and area ratio of pearlite of 90% or more, and (iii) the area ratio of ferrite is less than 5% or 10% or more. That is, in addition to the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface layer of the continuous cast slab being 2.0 mm or less, the ratio of internal structures 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 (ii) the microstructure has a total area ratio of ferrite and area ratio of pearlite of 90% or more, and (iii) the area ratio of ferrite is less than 5% or 10% or more. The area ratio of ferrite and the area ratio of pearlite can be calculated based on the observation result of the microstructure of the continuous cast slab using an observation means such as an optical microscope. Then, the ferrite and pearlite contained in the microstructure of the continuous 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、フェライトの面積Sferriteとパーライトの面積Spearliteとを合計した面積S(ferrite+pearlite)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に対するフェライトの面積Sferriteとパーライトの面積Spearliteとを合計した面積S(ferrite+pearlite)の比率を面積率(%)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 and the total area S (ferrite + pearlite) of the ferrite area S and the pearlite area S are calculated. Then, the ratio of the total area S (ferrite + pearlite) of the ferrite area S and the pearlite area S to the area S of the microstructure of the continuously cast slab is defined as an area ratio (%) and calculated.

本実施形態に係る連続鋳造スラブは、(ii)ミクロ組織が、フェライトの面積率とパーライトの面積率との合計が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に対するフェライトの面積Sferriteとパーライトの面積Spearliteとを合計した面積S(ferrite+pearlite)の比率である面積率(%)が90%以上であれば、スラブ徐冷時のベイナイト・マルテンサイト変態による熱応力・変態応力を低減することができ、また、発生したこれらの応力もミクロ組織内に十分に多く存在しているフェライト・パーライトに分散し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 continuous cast slab according to this embodiment is characterized in that (ii) the microstructure has a total area ratio of ferrite and pearlite of 90% or more. That is, in the continuous cast slab according to this embodiment, if the area ratio (%), which is the ratio of the total area S (ferrite + pearlite) of the ferrite area S ferrite and the pearlite area S pearlite to the area S total of the microstructure of the continuous cast slab, is 90% or more, the thermal stress and transformation stress due to the bainite-martensite transformation during the slow cooling of the slab can be reduced, and the generated stress is also dispersed to the ferrite-pearlite present in a sufficient amount in the microstructure, improving the toughness of the continuous cast slab, which is preferable. On the other hand, if the area ratio is less than 90%, the toughness of the continuous 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5%未満または10%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、フェライトの面積率が5%以上10%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、軟質なフェライト部に応力が集中し割れが進展するため好ましくない。フェライトの面積率が5%未満であれば、割れが進展してもすぐに止まるため好ましく、フェライトの面積率が10%以上の時はフェライト部に応力集中しにくく、割れが進展しないため好ましい。 Furthermore, the continuous casting slab according to this embodiment is characterized in that (iii) the area ratio of ferrite is less than 5% or 10% or more. That is, in the continuous casting slab according to this embodiment, when the area ratio of ferrite is 5% or more and less than 10%, thin ferrite is present at the grain boundaries, and stress is concentrated in the soft ferrite portion, which is not preferable because cracks grow. If the area ratio of ferrite is less than 5%, it is preferable because even if cracks grow, they stop immediately, and when the area ratio of ferrite is 10% or more, it is preferable because stress is less likely to concentrate in the ferrite portion and cracks do not grow.

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、応力がかかった場合、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、パーライト主体の組織においても粒界フェライトの生成を抑制することで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 occurs, it reduces the toughness of the continuously cast slab. In addition, since ferrite has lower strength than austenite, pearlite, and bainite, there is a problem that when stress is applied, stress is likely to concentrate in the grain boundary ferrite. Based on this perspective, the inventors conducted extensive research and discovered that the toughness of the continuously cast slab in this embodiment can be greatly improved by suppressing the generation of grain boundary ferrite even in a pearlite-based structure, in terms of the microstructural type possessed by the continuously cast slab in this embodiment.

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% carbon by mass, 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 cooled slowly. Pearlite is formed by alternating layers of ferrite and cementite.

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℃以下の冷却速度を制御する必要がある。フェライト変態域の冷却速度が臨界速度より遅いが十分な析出時間が確保できない場合は、析出が起こりやすい粒界に優先的にフェライト析出する。このため、この後に変態するパーライトやベイナイト・マルテンサイト変態時の応力が軟質なフェライト部に集中してしまい、スラブ置き割れが発生するためふさわしくない。その対策として、フェライト変態域での冷却速度を低下させ、十分にフェライトの析出時間を確保することで、粒界から析出したフェライトを成長させ、ポリゴナルフェライトにすることが可能である。ポリゴナルフェライトの場合、過度な応力集中を抑制するため、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 it is necessary to control the cooling rate to 850°C or less and 700°C or less. If the cooling rate in the ferrite transformation region is slower than the critical rate but sufficient precipitation time cannot be secured, ferrite will preferentially precipitate at the grain boundaries where precipitation is likely to occur. For this reason, the stress during the pearlite and bainite-martensite transformation that occurs after this will concentrate on the soft ferrite parts, which is not suitable because it will cause cracks when the slab is placed. As a countermeasure, it is possible to grow the ferrite precipitated from the grain boundaries and turn it into polygonal ferrite by reducing the cooling rate in the ferrite transformation region and securing sufficient ferrite precipitation time. In the case of polygonal ferrite, excessive stress concentration is suppressed, and the toughness of the slab can be improved.

また、スラブ置き割れを抑制する上で、旧オーステナイト粒界の脆化を抑制するだけでなく、変態時の応力を低減することも重要である。そこで、パーライト変態域(700℃以下500℃以上)での冷却速度も種々制御することによって、連続鋳造スラブのミクロ組織を制御することができる。 In addition, in order to suppress cracking during slab placement, it is important not only to suppress embrittlement of the prior austenite grain boundaries, but also to reduce the stress during transformation. Therefore, by controlling the cooling rate in the pearlite transformation region (700°C or less and 500°C or more), the microstructure of the continuously cast slab can be controlled.

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、保温カバーの有無、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 conditions such as the slab temperature at the exit of the continuous casting machine, the time it takes to stack multiple slabs, the number of slabs to be stacked, whether or not to use a thermal insulation cover, and water toughening treatment. The cooling rate can be measured using a thermocouple. For example, the measurement can be made by placing a thermocouple in the center of the top surface of the slab's wide side (long side) after it comes out of the continuous casting machine.

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、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことができ、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 recent continuous cast slabs for high strength steel, which have very low toughness, cracks during cooling are not generated, and problems such as holes during rolling can be prevented, making it possible to obtain continuous cast slabs for high strength steel 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1.00%以下、Si:0.10%以上2.50%以下、Mn:0.40%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% or more and 1.00% or less, Si: 0.10% or more and 2.50% or less, and Mn: 0.40 % or more and 5.00% or less in the continuous cast slab according to the above embodiment.
In the following description, "%" representing the content of a component element in steel means "mass %" unless otherwise specified.

<C:0.10%以上1.00%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1.00%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1.00%を超えると、上記高強度鋼板の溶接性や加工性が不充分となるため好ましくない。
<C: 0.10% or more and 1.00% or less>
In the continuous cast slab according to the present embodiment, the reasons for limiting each chemical component contained in the continuous cast slab will be described. The content of each chemical component contained in the continuous cast slab is in mass %. The reason for limiting the C content in the continuous cast slab to 0.10% or more and 1.00% or less is as follows. C contained in the 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 1.00%, the weldability and workability of the high strength steel plate become insufficient, which is not preferable.

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1.00%以下とすることが好ましく、さらに0.12%以上0.40%以下とすることがより好ましく、0.15%以上0.40%以下とすることが特に好ましい。Therefore, from this viewpoint, in the continuous cast slab according to this embodiment, it is preferable that the C content in the continuous cast slab be 0.10% or more and 1.00% or less, more preferably 0.12% or more and 0.40% or less, and particularly preferably 0.15% or more and 0.40% 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 high-strength steel plate saturates, and strong scale is generated on the hot-rolled sheet before it is processed into high-strength steel plate. As a result, the appearance and pickling property of the high-strength steel plate deteriorate, 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、さらに0.50%以上2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以上1.80%以下とすることがより好ましい。Therefore, from this viewpoint, in the continuous casting slab according to this embodiment, it is preferable that the Si content contained in the continuous casting slab is 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:0.40%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0.40%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0.40%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、0.40%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: 0.40% or more and 5.00% or less>
Furthermore, the reason why the content of Mn contained in the continuous cast slab is set to 0.40% 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 0.40%, the high strength steel plate cannot be sufficiently strengthened, so the lower limit of the content of Mn is 0.40%. 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0.40%以上5.00%以下とすることが好ましく、1.20%以上4.50%以下とすることがさらに好ましく、1.40%以上4.00%以下とすることがより好ましい。Therefore, from this viewpoint, in the continuous cast slab according to this embodiment, it is preferable that the Mn content contained in the continuous cast slab is 0.40% or more and 5.00% or less, it is more preferable that it is 1.20% or more and 4.50% or less, and it is even more preferable that it is 1.40% 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 casting slab according to this embodiment has the above-mentioned composition, the balance being Fe and unavoidable impurities, and has an average prior austenite grain size and microstructure of appropriate composition. To that extent, taking into consideration other properties, it may contain P of 0.100% or less, S of 0.0200% or less, N of 0.0100% or less, Al of 0.100% or less, and O of 0.0100% or less. Examples of unavoidable impurities include Zn, Pb, and As. A total content of 0.100% or less of these unavoidable 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 can cause slab placement cracks. Therefore, the P content is preferably 0.100% or less. There is no particular lower limit for the P content, but since P is a solid solution strengthening element and can increase the strength of the steel plate, it is preferable to set it to 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 sulfides and is an element that causes slab embrittlement. Therefore, it is preferable that the S content be 0.0200% or less. There is no particular lower limit for the S content, but due to production technology constraints, it is preferable that it be 0.0001% or more. 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 affects the percentage of retained austenite in the slab, as it suppresses the formation of carbides during slab cooling and promotes the formation of retained austenite. 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, it is preferable that the Al content be 0.100% or less. More preferably, it is 0.010% or more. Even more preferably, it is 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, it is preferable that the N content be 0.0100% or less. There is no particular lower limit for the N content, but due to production technology constraints, it is preferable that the N content be 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, it is preferable that the O content be 0.0100% or less. There is no particular lower limit for the O content, but due to production technology constraints, it is preferable that the O content be 0.0001% or more. 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 Ti, Nb and V contents 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, it is preferable that the Ti, Nb and V contents are each 0.200% or less. Although there is no particular lower limit for the Ti, Nb and V contents, the Ti, Nb and V contents are more preferably 0.001% or more, since they increase the strength of the steel plate 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, their contents are each 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, it is preferable that the content of Ta and W is 0.10% or less. Although there is no particular lower limit for the content of Ta and W, it is more preferable that the content of Ta and W is 0.01% or more, since the strength of the steel plate 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 casting slab according to this embodiment may contain at least one selected from Cr, Mo, Ni and Cu as necessary within the scope 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 casting 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 casting 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 continuous 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, it is preferable that the B content be 0.0100% or less. There is no particular lower limit for the B content, but since B is an element that segregates to the austenite grain boundaries during hot rolling and annealing of the continuous cast slab and improves the hardenability, it is more preferable that the B content be 0.0003% or more. Therefore, if 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, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase, and the toughness of the slab will not decrease. Therefore, it is preferable that the Co content be 1.00% or less. There is no particular lower limit for the Co content, but since Co is an element that improves hardenability, it is more preferable that the Co content be 0.001% or more. Therefore, if Co is contained, its content should be 1.00% or less. More preferably, it should be 0.001% or more. Even more preferably, it should be 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, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase, and the toughness of the slab will not decrease. Therefore, it is preferable that the Cu content be 1.00% or less. There is no particular lower limit for the Cu content, but since Cu is an element that improves hardenability, it is more preferable that the Cu content be 0.01% or more. Therefore, if Cu is contained, its content should be 1.00% or less. More preferably, it should be 0.01% or more. Even more preferably, it should be 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, it is preferable that the Sn content be 0.200% or less. There is no particular lower limit for the Sn content, but since Sn is an element that improves hardenability, it is more preferable that the Sn content be 0.001% or more. Therefore, if Sn is contained, its content should be 0.200% or less. More preferably, it should be 0.001% or more. Even more preferably, it should be 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 does not decrease. Therefore, it is preferable that the Sb content be 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, if Sb is contained, its content should be 0.200% or less. More preferably, it should be 0.001% or more. Even more preferably, it should be 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, it is preferable that the content of Ca, Mg and REM is 0.0100% or less. Although there is no particular lower limit for the content of Ca, Mg and REM, it is more preferable that the content of Ca, Mg and REM is 0.0005% or more, since these elements make the shape of nitrides and sulfides spherical and improve the toughness of the slab. Therefore, when Ca, Mg and REM are contained, the content of each 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, it is preferable that the content of each of Zr and Te is 0.100% or less. Although there is no particular lower limit for the content of each of Zr and Te, 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 content of Zr and Te is 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, it is preferable that the Hf content be 0.10% or less. There is no particular lower limit for the Hf content, but since Hf is an element that makes the shape of nitrides and sulfides spherical and improves the ultimate deformability of the steel plate, it is more preferable that the Hf content be 0.01% or more. Therefore, if Hf is contained, its content should be 0.10% or less. More preferably, it should be 0.01% or more. Even more preferably, it should be 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, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase, and the toughness of the slab will not decrease. Therefore, it is preferable that the Bi content be 0.200% or less. There is no particular lower limit for the Bi content, but since Bi is an element that reduces segregation, it is more preferable that the Bi content be 0.001% or more. Therefore, if Bi is contained, its content should be 0.200% or less. More preferably, it should be 0.001% or more. Even more preferably, it should be 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, with regard to the above-mentioned Ti, Nb, V, Ta, W, B, Cr, Mo, Ni, Co, Cu, Sn, Sb, Ca, Mg, REM, Zr, Te, Hf and Bi, if the content of each is less than the preferred lower limit value, the effect of the present invention will not be impaired, and therefore they 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、高強度鋼に必要な強度を得ることができ、さらに、高強度鋼の溶接性、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 high-strength steel, and further to obtain a continuous cast slab having excellent weldability, workability and appearance of high-strength steel.

[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20℃/hr以下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10℃/hr以下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 at the center of the width direction of the slab is 20 ° C./hr or less when the surface temperature is 700 ° C. or more and 850 ° C. or less;
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 center in the width direction of the slab is 10° C./hr or lower.

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下限は、特に指定しないが、スラブを複数枚積重ね、さらに保温カバーを用いた場合の700℃以上850℃以下ならびに500℃以上700℃以下の平均冷却速度は、それぞれ最小で2℃/hr、1℃/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遅い平均冷却速度による冷却は、例えばスラブを加熱炉へ入れ、熱を加えることが必要となり、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下限は2℃/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下限は1℃/hrとするとよい。Here, the lower limit of the average cooling rate in the second and third cooling steps is not particularly specified, but the average cooling rates of 700°C to 850°C and 500°C to 700°C when multiple slabs are stacked and a heat-insulating cover is used are at least 2°C/hr and 1°C/hr, respectively. In the second and third cooling steps, cooling at an average cooling rate slower than these average cooling rates requires, for example, placing the slab in a heating furnace and applying heat, which is not preferable from the standpoint of economy because it requires equipment. Therefore, in the second cooling step, the lower limit of the average cooling rate of 700°C to 850°C and less is set to 2°C/hr, and in the third cooling step, the lower limit of the average cooling rate of 500°C to 700°C and less is set to 1°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, the handling time required for re-shipping (at most 1 to 2 hours) does not lead to the occurrence of cracks. Therefore, in the present invention, the average cooling rate is specified instead of the maximum cooling rate.
Hereinafter, each step included in the method for producing a continuous cast slab according to this embodiment will be described.

(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。平均旧オーステナイト粒径を2.0mm以下に制御することで旧オーステナイト粒界に析出する析出物密度の低減、および有害な粒界フェライトの析出を抑制し、スラブ靭性を向上させることができる。
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 in the continuously cast slab according to the embodiment to 2.0 mm or less at a predetermined position. By controlling the average prior austenite grain size to 2.0 mm or less, the density of precipitates precipitated at the prior austenite grain boundaries can be reduced, and the precipitation of harmful grain boundary ferrite can be suppressed, thereby improving the toughness of the slab.
In the method for producing a continuous cast slab according to this embodiment, the 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 lower and 1200°C or higher. In this way, the method for producing a continuous cast slab according to this embodiment focuses on the cooling temperature of the continuously cast slab in the range of 1450°C or lower and 1200°C or higher, which is the 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 reduced to 2.0 mm or less, which is preferable because it is possible to suppress cracking of the slab during placement. Note that 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, but if the residence time is too short, the risk of breakout during continuous casting due to non-uniform solidification increases, so it is preferable to set it to 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20℃/hr以下である冷却条件により冷却する第二冷却工程を含む。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粒界フェライトの析出を抑止し、フェライトの面積率を5%未満または10%以上と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 20° C./hr or less when the surface temperature at the center in the width direction of the continuous cast slab is 700° C. or more and 850° C. or less. The second cooling step is a step for suppressing precipitation of grain boundary ferrite contained in the microstructure of the continuously cast slab according to the above embodiment and setting the area ratio of ferrite to less than 5% or 10% or more.

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 continuous cast slab is further cooled is 700°C or higher and 850°C or lower. In this way, the method for producing a continuous cast slab according to this embodiment controls the temperature by focusing on the cooling rate in the temperature range in the ferrite transformation region where the precipitation of ferrite can be controlled.

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20℃/hr以下である。平均冷却速度が20℃/hr超の場合、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ふさわしくない。当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が20℃/hr以下であれば、フェライト変態温度域での連続鋳造スラブの滞留時間を十分に確保でき、粒界フェライトをポリゴナルフェライトへ成長させ、粒界フェライトへの応力集中を抑止できるため好ましい。
なお、平均冷却速度の下限については厳密には限定しないが、冷却速度の制御に必要なエネルギー源が別途必要となるため、2℃/hr以上が好ましい。さらに好ましくは、上記平均冷却速度は、5℃/hr以上18℃/hr以下である。
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 20° C./hr or less. If the average cooling rate exceeds 20° C./hr, thin ferrite precipitation occurs only at the prior austenite grain boundaries, embrittling the grain boundaries, which is not suitable. If the average cooling rate of the continuously cast slab is 20° C./hr or less, the residence time of the continuously cast slab in the ferrite transformation temperature range can be sufficiently secured, grain boundary ferrite can be grown into polygonal ferrite, and stress concentration on the grain boundary ferrite can be suppressed, which is preferable.
Although there is no strict lower limit to the average cooling rate, since an energy source necessary for controlling the cooling rate is separately required, the average cooling rate is preferably 2° C./hr or more, and more preferably, the average cooling rate is 5° C./hr or more and 18° C./hr or less.

(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10℃/hr以下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をパーライト主体の組織にし、また、内部応力を下げ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に対するフェライトの面積Sferriteとパーライトの面積Spearliteとを合計した面積S(ferrite+pearlite)の比率である面積率(%)を90%以上と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 widthwise center is cooled under cooling conditions such that the average cooling rate at a temperature of 500°C or higher and 700°C or lower is 10°C/hr or lower.
The third cooling step is a step for making the microstructure of the continuously cast slab according to the above embodiment mainly composed of pearlite and for reducing internal stress. Specifically, the third cooling step is a step for making the area ratio (%), which is the ratio of the total area S (ferrite + pearlite) of the ferrite area S ferrite and the pearlite area S pearlite to the area S total of the microstructure of the continuously cast slab, 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 at which the continuous cast slab is further cooled is 500°C or higher and 700°C or lower. In this way, the method for producing a continuous cast slab according to this embodiment focuses on the cooling rate in the temperature range in the pearlite transformation region and controls the temperature.

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10℃/hr以下である。当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が10℃/hr超であると、パーライト主体のミクロ組織に対し、ベイナイト・マルテンサイトが析出してしまい、それにより大きな応力が生じるためふさわしくない。ベイナイト・マルテンサイトはパーライトに比べて変態温度が低く、その変態応力はすでに変態が完了しているパーライト部にかかるため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10℃/hr以下であれば、ベイナイト変態を抑制しパーライト主体の組織にすることで内部応力を低減できるため好ましい。
なお、平均冷却速度の下限については厳密には限定しないが、冷却速度の制御に必要なエネルギー源が別途必要となるため、1℃/hr以上が好ましく、さらに好ましくは5℃/hr以上である。
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 10° C./hr or less. If the average cooling rate of the continuously cast slab exceeds 10° C./hr, bainite-martensite precipitates in the microstructure mainly composed of pearlite, which generates large stress, and is therefore unsuitable. Bainite-martensite has a lower transformation temperature than pearlite, and the transformation stress is applied to the pearlite portion where transformation has already been completed, which is a factor promoting cracking.
From this viewpoint, it is preferable that the average cooling rate of the continuously cast slab is 10° C./hr or less, since this suppresses bainite transformation and forms a structure mainly composed of pearlite, thereby reducing internal stress.
Although there is no strict lower limit to the average cooling rate, since a separate energy source is required to control the cooling rate, the cooling rate is preferably 1° C./hr or more, and more preferably 5° C./hr or more.

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、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことが可能となる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 manufacturing method for continuous cast slabs according to this embodiment employs a three-stage cooling process for the cooling of the continuous cast slab, thereby precisely controlling the average prior austenite grain size and the microstructure of the continuous cast slab, thereby suppressing slab placement cracks that occur due to cooling and making it possible to provide a continuous cast slab for high strength steel that can prevent problems such as hole formation during rolling.

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、高強度鋼用連続鋳造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せず、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことができる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 for continuous cast slabs in the third embodiment, even with the composition system of a continuous cast slab 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 cracks during the cooling process and can prevent problems such as holes during rolling.

[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-24)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-24)で用いた連続鋳造スラブの原料である鋼の鋼種A~Iを示す。 The effects of the present invention will be specifically described below 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-24). Table 1 shows steel types A to I, which are the raw materials for 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-24).

Figure 0007477052000001
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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構造、スラブ置き割れの評価を示す。Tables 2 to 4 show the continuous casting slab cooling conditions (I) to (III), the microstructure of the obtained continuous casting slab, and the evaluation of slab placement cracks.

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、フェライト及びパー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。 The average prior austenite grain size was measured, the area ratios of ferrite and pearlite were calculated, and the placement cracks of the continuously cast slabs produced in the comparative examples and the invention examples were evaluated as follows.

<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、スラブ表層下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 cooled slab, 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, 5 fields of view were observed at a magnification of 10 times at a position 10 mm below the slab surface layer to obtain a microstructure image of the continuous cast 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 5-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、スラブ表層下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 below the surface layer of the slab 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 area ratio of ferrite for 10 fields of view using PHOTOSHOP (registered trademark) of Adobe, and the area ratio of ferrite is calculated by averaging these values. 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.

<パーライトの面積率の測定方法>
パーラ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、スラブ表層下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、パーライトの面積率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。パーライトは、フェライトとセメンタイトの共析晶であり、上記走査電子顕微鏡により観察すると両者の薄片状の層が真珠のような光沢を呈する組織である。
<Method for measuring area ratio of pearlite>
The method for measuring the area ratio of the pearlite structure is the same as the above-mentioned method for measuring ferrite, in which the structure is revealed 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 below the surface layer of the slab using an SEM, with ferrite removed from the field of view, and the microstructure image of the obtained continuous cast slab is calculated for the area ratio of pearlite and the area ratio of bainite for 10 fields of view using Adobe's PHOTOSHOP (registered trademark), 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 ratio of each structure is obtained. Pearlite is a eutectoid crystal of ferrite and cementite, and when observed by the above-mentioned scanning electron microscope, the flaky layers of both have a pearl-like luster.

本発明に係る連続鋳造スラブのミクロ組織は、パーライト主体であり粒界フェライトの無い組織である。しかし、粒界フェライトとポリゴナルフェライトを厳密に分類することは困難である。そこで、本発明者らは、スラブ置き割れが発生したスラブを鋭意調査し、フェライトの面積率が5%より大きく10%未満の時に粒界に多くのフェライトが存在していることを見出した。つまり、フェライト+パーライトの面積率が90%以上であり、かつ、フェライトの面積率が5%未満または10%以上の組織である。The microstructure of the continuous cast slab according to the present invention is mainly pearlite and has no grain boundary ferrite. However, it is difficult to strictly classify grain boundary ferrite and polygonal ferrite. Therefore, the inventors have thoroughly investigated slabs in which slab placement cracks have occurred, and have found that when the area ratio of ferrite is greater than 5% and less than 10%, a large amount of ferrite is present at the grain boundaries. In other words, the structure has an area ratio of ferrite + pearlite of 90% or more, and an area ratio of ferrite of less than 5% or 10% or more.

<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をチェックした。
なお、長さ50mm以上の割れがある場合、スラブハンドリング時や加熱炉内でのスラブ破断リスクが高く、また、圧延時の穴あきトラブルにもつながる可能性が高いため、スラブの置き割れの評価基準は、以下の通りとした。
・スラブの置き割れ 〇・・・スラブ表面に長さ50mm以上の割れが無いもの
・スラブの置き割れ ×・・・スラブ表面に長さ50mm以上の割れがあるもの
<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 on the surface of the slab.
In addition, if there is a crack that is 50 mm or more in length, there is a high risk of the slab breaking during slab handling or in the heating furnace, and it is also highly likely to lead to hole formation problems during rolling. Therefore, the evaluation criteria for slab placement cracks were set as follows.
・Cracks in slab placement 〇: No cracks of 50mm or more in length on the slab surface ・Cracks in slab placement ×: Cracks of 50mm or more in length on the slab surface

Figure 0007477052000002
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Figure 0007477052000003
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Figure 0007477052000004
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<比較例(試験No.A-1~A-4)>
試験No.A-1~A-4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、スラブ表層下10mm位置での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増大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-4)>
The microstructure of the slabs that the continuously cast slabs produced in Test Nos. A-1 to A-4 satisfied was 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 below the surface layer of the slab was larger than 2.0 mm. In these cases, the toughness of the prior austenite grain boundaries was 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 left the continuous slab casting machine were varied, it was not possible to suppress the slab from being placed on the ground.

<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はスラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径は2.0mm以下であるが、旧オーステナイト粒界に粒界フェライトが析出してしまった条件である。これらの場合、粒界フェライトによって、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、それ以降の冷却速度を種々変化させ、ミクロ組織の構成を変化させたとしても、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. B-1 to B-8)>
The microstructural structure of the slabs that the continuous cast slabs manufactured in Test Nos. B-1 to B-8 satisfied is defined as Condition B. Condition B is a condition in which the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the slab surface is 2.0 mm or less, but grain boundary ferrite precipitates at the prior austenite grain boundaries. In these cases, the toughness of the prior austenite grain boundaries is reduced by the grain boundary ferrite, so that the slab placement cracks could not be suppressed even if the cooling rate was changed in various ways thereafter to change the composition of the microstructure.

<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、平均旧オーステナイト粒径は2.0mm以下で、かつ粒界フェライトの析出を抑制した条件であるが、ベイナイトが10%以上析出してしまったため、スラブ割れを抑制できなかった例の条件である。ベイナイト変態はパーライト変態よりも低温で生じるため、オーステナイトとの密度差が大きく、変態応力も大きくなるため、スラブ割れを抑制できなかったと考えられる。
<Comparative Examples (Test Nos. C-1 to C-3)>
The microstructure of the slabs that is satisfied by the continuous cast slabs manufactured in Test Nos. C-1 to C-3 is defined as Condition C. Condition C is a condition in which the average prior austenite grain size is 2.0 mm or less and the precipitation of grain boundary ferrite is suppressed, but 10% or more of bainite is precipitated, so that it is an example of a condition in which slab cracking could not be suppressed. Bainite transformation occurs at a lower temperature than pearlite transformation, so the density difference with austenite is large and the transformation stress is also large, which is thought to be why slab cracking could not be suppressed.

<発明例(試験No.D-1~D-24)>
試験No.D-1~D-24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、平均旧オーステナイト粒径が2.0mm以下であり、かつ、ミクロ組織は粒界フェライトがほとんど無く、ベイナイトも少ない組織であった。すなわち、旧オーステナイト粒界を小さく制御し析出物の分散による靭性向上に加え、粒界フェライト析出の抑制による靭性向上、また、ベイナイト析出抑止による内部応力の低下を行うことで、冷却後のスラブ置き割れも発生していない。
<Examples of the invention (Test Nos. D-1 to D-24)>
The microstructure of the slabs satisfied by the continuously cast slabs produced in Test Nos. D-1 to D-24 is defined as Condition D. Condition D is a condition of the present invention, and the continuously cast slabs produced in the present invention had an average prior austenite grain size of 2.0 mm or less, and the microstructure had almost no grain boundary ferrite and little bainite. That is, in addition to improving toughness by controlling the prior austenite grain boundaries to be small and dispersing precipitates, toughness was improved by suppressing the precipitation of grain boundary ferrite, and internal stress was reduced by suppressing the precipitation of bainite, so that no cracks occurred during slab placement after cooling.

表2~4によれば、(i)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、(ii)連続鋳造スラブのミクロ組織がフェライトとパーライトとの面積率が合計で90%以上、(iii)前記フェライトの面積率が5%未満または10%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 (i) the average prior austenite grain size at a position 10 mm from the surface of the slab is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, (ii) the microstructure of the continuously cast slab has an area ratio of ferrite and pearlite in total of 90% or more, and (iii) the area ratio of the ferrite is less than 5% or 10% or more, thereby making it possible to suppress slab placement cracking during cooling of the slab.

すなわち、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、ミクロ組織がフェライトとパーライトとの面積率で合計90%以上であり、フェライトの面積率が5%未満または10%以上であるので、鋳造後のスラブ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、ミクロ組織がフェライトとパーライトとの面積率が合計で90%以上、(iii)前記フェライトの面積率が5%未満または10%以上とすることでスラブの冷却時の割れが抑制可能なことが判明した。That is, 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 an area ratio of ferrite and pearlite in total of 90% or more, and the area ratio of ferrite is less than 5% or 10% or more, so that a slab for high alloy high strength steel can be provided that is free of slab cracks after casting, and it is possible to prevent problems such as hole formation during rolling. That is, according to the invention example and the comparative example, it was found that cracks during cooling of the slab can be suppressed by making the 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 an area ratio of ferrite and pearlite in total of 90% or more, and (iii) the area ratio of the ferrite is less than 5% or 10% or more.

図3は、連続鋳造スラブの発明例(試験No.D-9)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に対するフェライトの面積Sferriteとパーライトの面積Spearliteとを合計した面積S(ferrite+pearlite)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、ミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で90%以上であることが判明した。さらに、本発明例の連続鋳造スラブは、フェライトの面積率が5%未満または10%以上を満たすことが判明した。 FIG. 3 is an enlarged photograph of a continuous cast slab produced in an invention example (Test No. D-9) 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 (ferrite + pearlite) of the ferrite area S ferrite and the pearlite area S pearlite to the area S total 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 present invention has an average prior austenite grain size at a position 10 mm from the slab surface layer of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the microstructure has an area ratio of ferrite and area ratio of pearlite of 90% or more in total. Furthermore, it was found that the continuous cast slab of the present invention satisfies the area ratio of ferrite of less than 5% or 10% or more.

このような連続鋳造スラブのミクロ組織を得るためには、例えば、スラブ表層下10mm位置の温度が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20℃/hr以下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10℃/hr以下とする三段階の冷却を採用することが好ましい。To obtain such a microstructure of a continuously cast slab, it is preferable to adopt a three-stage cooling process in which, for example, the temperature at a position 10 mm below the surface of the slab is cooled to 1,450°C or less and the residence time is 130 seconds or less when the temperature is 1,200°C or more, and then the cooling rate at the surface at the center of the slab width is 20°C/hr or less when the surface temperature is 850°C or less and 700°C or more, and further the average cooling rate at the surface at the center of the slab width is 10°C/hr or less when the surface temperature is 700°C or less and 500°C or more.

なお、1450℃以下1200℃以上の温度範囲にて連続鋳造スラブを強冷却すると、不均一凝固によるスラブ表面割れが生じるリスクもある。そういった場合、例えば、スラブ幅中央、かつスラブ表層下10mm深さの温度が900℃以上1200℃以下の時点でスラブ表面をBS点以下に急冷後、冷却を停止しAC3点以上に復熱させることで、オーステナイト逆変態を利用し旧オーステナイト粒径を微細化することが可能である。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20℃/hr以下となるように冷却し、その後、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10℃/hr以下とすることにより、このようなミクロ組織を有する連続鋳造スラブを得ることができる。また、上記連続鋳造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 addition, if the continuous cast slab is strongly cooled in the temperature range of 1450°C or less and 1200°C or more, there is a risk of the slab surface cracking due to non-uniform solidification. In such a case, for example, when the temperature at the center of the slab width and 10 mm below the surface layer of the slab is 900°C or more and 1200°C or less, the slab surface is quenched to below the BS point, and then the cooling is stopped and the slab is reheated to above the AC3 point, thereby making it possible to refine the prior austenite grain size by utilizing the austenite reverse transformation. Then, the slab is cooled so that the cooling rate at the center surface of the slab width is 850°C or less and 700°C or more is 20°C/hr or less, and then the average cooling rate at the center surface of the slab width is 700°C or less and 500°C or more is 10°C/hr or less, thereby obtaining a continuous cast slab having such a microstructure. In addition, the manufacturing method of the continuous cast slab having the microstructure of the above-mentioned continuous cast slab 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、ミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で90%以上であり、フェライトの面積率が5%未満または10%以上であるので、鋳造後のスラブ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 ferrite and pearlite of 90% or more, with the area ratio of ferrite being less than 5% or 10% or more. Therefore, a slab for high-strength steel that is free from slab cracking 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1.00%以下、
Si:0.10%以上2.50%以下、
Mn:0.40%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、Cu:1.00%以下、B:0.0100%以下、Co: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、パーライト及び残部不可避的組織、又は、前記パーライトと、フェライト及びベイナ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で90%以上であって、前記フェライトの面積率が5%未満または10%以上であり、
前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記ベイナ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 1.00% or less,
Si: 0.10% or more and 2.50% or less,
Mn: 0.40% 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, Cu: 1.00% or less, B: 0.0100% or less, Co: 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 pearlite and a remaining unavoidable structure, or the pearlite, one or both selected from ferrite and bainite, and the remaining unavoidable structure ,
The sum of the area ratio of the ferrite and the area ratio of the pearlite is 90% or more, and the area ratio of the ferrite is less than 5% or 10% or more,
A continuously cast slab, characterized in that the sum of the area ratio of the ferrite, the area ratio of the pearlite, and the area ratio of the bainite 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20℃/hr以下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10℃/hr以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 of cooling the continuous casting slab 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 20 ° C. / hr or less at 700 ° C. or more and 850 ° C. or less;
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 surface layer of the continuous cast slab is 10°C/hr or less at a temperature of 500°C or more and 700°C or less.
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