JPWO2020189762A1 - 高マンガン鋼鋳片の製造方法、高マンガン鋼鋼片および高マンガン鋼鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
高マンガン鋼鋳片の製造方法であって、特定の成分組成を含有する溶鋼を連続鋳造するにあたり、タンディッシュにおける溶鋼のCa、OおよびSの含有量が下記(1)式を満足する、高マンガン鋼鋳片の製造方法。
0.4≦ACR≦1.4・・・(1)
上記(1)式のACRは、下記(2)式で算出される。
ACR={[%Ca]−(0.18+130×[%Ca])×[%O]}/(1.25×[%S])・・・(2)
上記(2)式の[%Ca]は前記溶鋼中のCaの含有量(質量%)であり、[%O]は前記溶鋼中のOの含有量(質量%)であり、[%S]は前記溶鋼中のSの含有量(質量%)である。
Description
[1]質量%で、C:0.10%以上1.3%以下、Si:0.10%以上0.90%以下、Mn:10%以上35%以下、P:0.030%以下、S:0.0070%以下、Al:0.01%以上0.1%以下、Cr:10%以下、Ca:0.0001%以上0.010%以下、Mg:0.0001%以上0.010%以下、Ti:0.001%以上0.03%以下、N:0.0001%以上0.20%以下、O:0.0100%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する溶鋼を連続鋳造するにあたり、タンディッシュにおける前記溶鋼のCa、OおよびSの含有量が下記(1)式を満足する、高マンガン鋼鋳片の製造方法。
0.4≦ACR≦1.4・・・(1)
上記(1)式のACRは、下記(2)式で算出される。
ACR={[%Ca]−(0.18+130×[%Ca])×[%O]}/(1.25×[%S])・・・(2)
上記(2)式の[%Ca]は前記溶鋼中のCaの含有量(質量%)であり、[%O]は前記溶鋼中のOの含有量(質量%)であり、[%S]は前記溶鋼中のSの含有量(質量%)である。
[2]前記タンディッシュにおける前記溶鋼のTi、MgおよびNの含有量がさらに下記(3)式を満足する、[1]に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法。
[%Ti]×[%N]×[%Mg]≧2.0×10−8・・・(3)
上記(3)式の[%Ti]は前記溶鋼中のTiの含有量(質量%)であり、[%N]は前記溶鋼中のNの含有量(質量%)であり、[%Mg]は前記溶鋼中のMgの含有量(質量%)である。
[3]さらに質量%で、Nb:0.001%以上0.01%以下、V:0.001%以上0.03%以下、Cu:0.01%以上1.00%以下、Ni:0.01%以上0.50%以下、Mo:0.05%以上2.00%以下、W:0.05%以上2.00%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する成分組成を有する溶鋼を連続鋳造する、[1]または[2]に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法。
[4][1]から[3]の何れか1つに記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法で製造された鋳片を熱間圧延して鋼片を製造する、高マンガン鋼鋼片の製造方法。
[5][1]から[3]の何れか1つに記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法で製造された鋳片を熱間圧延して鋼板を製造する、高マンガン鋼鋼板の製造方法。
Cは、オーステナイト相の安定化と強度の向上を目的として添加される。Cの含有量が0.10%未満では必要な強度が得られない。一方、Cの含有量が1.3%を超えると炭化物やセメンタイトの析出量が過大となり靱性が低下する。このため、Cの含有量は0.10%以上1.3%以下である必要があり、0.30%以上0.8%以下であることが好ましい。
Siは、脱酸と固溶強化を目的として添加される。この効果を得るには、Siの含有量が0.10%以上である必要がある。一方、Siは、フェライト安定化元素であり、多量に添加すると高マンガン鋼のオーステナイト組織が不安定になる。このため、Siの含有量は0.90%以下である必要がある。したがって、Siの含有量は0.10%以上0.90%以下である必要があり、0.20%以上0.60%以下であることが好ましい。
Mnは、オーステナイト組織を安定化し、強度の増加をもたらす元素である。特に、Mnの含有量を10%以上とすることによって、オーステナイト鋼に期待される非磁性および低温靱性といった特性が得られる。一方で、一般にオーステナイト鋼は熱間加工性に乏しく、中でも高マンガン鋼は連続鋳造や熱間圧延時の割れの感受性が高い材料として知られている。特に、Mnの含有量が35%を超えると加工性が著しく低下する。従って、Mnの含有量は10%以上35%以下である必要があり、20%以上28%以下であることが好ましい。
Pは、鋼中に含まれる不純物元素であり、靱性の低下や熱間脆化を招く。このため、Pの含有量は少ないほどよいが、0.030%までは許容できる。したがって、Pの含有量は、0.030%以下である必要があり、0.015%以下であることが好ましい。
Sは、鋼中に含まれる不純物元素であり、MnS等の硫化物が起点となって靱性を低下させる。このため、Sの含有量は少ないほどよいが、0.0070%までは許容できる。したがって、Sの含有量は、0.0070%以下である必要があり、0.0030%以下であることが好ましい。
Alは、脱酸を目的として添加される。必要な脱酸効果を得るには、Alの含有量が0.01%以上である必要がある。一方、Alの含有量が0.1%を超えるほど添加されても脱酸効果は頭打ちとなると同時に過剰なAlNが生成して熱間加工性が低下する。したがって、Alの含有量は0.01%以上0.1%以下である必要があり、0.02%以上0.05%以下であることが好ましい。
Crは、固溶強化を目的として添加される。一方、Crを多量に添加すると高マンガン鋼のオーステナイト組織が不安定になり、脆化の原因となる粗大炭化物が析出する。したがって、Crの含有量は10%以下が必要であり、7%以下であることが好ましい。
Caは、適量添加すると微細な酸化物や硫化物を形成し、析出介在物による粒界脆化を抑制する。このため、Caの含有量は0.0001%以上である必要がある。一方、Caの含有量が過剰になると、析出介在物が粗大化し、逆に粒界脆化を促進する。このため、Caの含有量は0.010%以下である必要がある。Caの含有量は、0.0005%以上0.0050%以下であることが好ましい。
Mgは、Caと同様でO、S元素と非常に結合しやすく、微細な酸化物や硫化物を形成することから析出介在物による粒界脆化の抑制が期待できる。このため、Mgの含有量は0.0001%以上である必要がある。一方、Mgの含有量が過剰になると、添加時に溶鋼との反応が激しくなって溶鋼清浄を逆に悪化させる懸念を生じさせるだけでなく、析出介在物を粗大化させる懸念もある。このため、Mgの含有量は0.010%以下である必要がある。Mgの含有量は、0.0005%以上0.0020%以下であることが好ましい。
Tiは、高温条件でC、N元素と結合するので、巨大な炭化物の生成抑制や割れ感受性の高いNb、Vの炭窒化物の析出抑制に有効である。このため、Tiの含有量は0.001%以上である必要がある。一方、Tiを大量に添加すると巨大な炭窒化物を生成することになり、低温靱性の劣化が問題になる。このため、Tiの含有量は0.03%以下である必要がある。Tiの含有量は、0.001%以上0.02%以下であることが好ましい。
Nは、オーステナイト組織を安定化させ、固溶および析出によって強度を増加させる。この効果を狙って、Nの含有量は0.0001%以上である必要がある。一方、Nの含有量が0.20%を超えると熱間加工性が低下する。このため、Nの含有量は0.0001%以上0.20%以下である必要がある。Nの含有量は、0.0050%以上0.10%以下であることが好ましい。
Oの含有量は、溶鋼段階の脱酸ならびに介在物浮上除去の程度により決まる値であり、清浄性の観点からOの含有量はより少ないことが好ましい。ここで、Oの含有量は、酸化物(介在物)としてのOを含むトータルOの含有量である。Oの含有量が多すぎると上述したCa、Mgなどの元素が十分な効果を発生できなくなるばかりでなく、鋳片に巣などの凝固欠陥が多発しやすくなる。このため、Oの含有量は0.0100%以下であることが必要である。Oの含有量は、0.0030%以下であることが好ましい。
NbおよびVは、いずれも炭窒化物を生成し、生成した炭窒化物が拡散性水素のトラップサイトとして作用するので、応力腐食割れを抑制する効果を有する。この効果を得るには、Nb:0.001%以上0.01%以下、V:0.001%以上0.03%以下で含有することが好ましい。これら成分組成範囲であれば、表面傷の発生を抑制しながら高マンガン鋼鋳片を製造すること、および、当該高マンガン鋼鋳片を鋼片または鋼板に熱間圧延するに際し、圧延時の表面傷の発生を抑制しながら、高マンガン鋼鋼片または鋼板を製造することには影響しない。
CuおよびNiは、オーステナイト組織を安定化し、炭化物の析出抑制に寄与する。これらの効果を得るには、Cu:0.01%以上1.00%以下、Ni:0.01%以上0.50%以下で含有することが好ましい。これら成分組成範囲であれば、表面傷の発生を抑制しながら高マンガン鋼鋳片を製造すること、および、当該高マンガン鋼鋳片を鋼片または鋼板に熱間圧延するに際し、圧延時の表面傷の発生を抑制しながら、高マンガン鋼鋼片または鋼板を製造することには影響しない。
MoおよびWは、母材強度の向上に寄与する。これらの効果を得るには、Mo:0.05%以上2.00%以下、W:0.05%以上2.00%以下で含有することが好ましい。これら成分組成範囲であれば、表面傷の発生を抑制しながら高マンガン鋼鋳片を製造すること、および、当該高マンガン鋼鋳片を鋼片または鋼板に熱間圧延するに際し、圧延時の表面傷の発生を抑制しながら、高マンガン鋼鋼片または鋼板を製造することには影響しない。
上記ACRは、下記(2)式で算出される。
上記(2)式の[%Ca]はタンディッシュにおける溶鋼中のCaの含有量(質量%)であり、[%O]は、タンディッシュにおける溶鋼中のOの含有量(質量%)であり、[%S]はタンディッシュにおける溶鋼中のSの含有量(質量%)である。
上記ACRは、上記(2)式で算出される。
CaO・MnO・Al2O3を析出させる温度は、TLLからTSLまでの間であって、高マンガン鋼溶鋼の固相率が0.3以上となる温度とすることが好ましい。固相率0.3以上は、溶鋼の流動限界固相率に近く、析出した介在物が溶鋼に流されることなく析出した位置に留まるからである。固相率とは、鋼のTLL以上で固相率=0、鋼のTSL以下で固相率=1.0と定義されるものである。
上記(3)式において[%Ti]はタンディッシュにおける溶鋼中のTiの含有量(質量%)であり、[%N]はタンディッシュにおける溶鋼中のNの含有量(質量%)であり、[%Mg]はタンディッシュにおける溶鋼中のMgの含有量(質量%)である。分析下限を考慮し、Tiが無添加の場合であってもTiを0.0001質量%とし、Mgが無添加の場合であってもMgを0.0001質量%とする。
Claims (5)
- 質量%で、
C:0.10%以上1.3%以下、
Si:0.10%以上0.90%以下、
Mn:10%以上35%以下、
P:0.030%以下、
S:0.0070%以下、
Al:0.01%以上0.1%以下、
Cr:10%以下、
Ca:0.0001%以上0.010%以下、
Mg:0.0001%以上0.010%以下、
Ti:0.001%以上0.03%以下、
N:0.0001%以上0.20%以下、
O:0.0100%以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する溶鋼を連続鋳造するにあたり、タンディッシュにおける前記溶鋼のCa、OおよびSの含有量が下記(1)式を満足する、高マンガン鋼鋳片の製造方法。
0.4≦ACR≦1.4・・・(1)
上記(1)式のACRは、下記(2)式で算出される。
ACR={[%Ca]−(0.18+130×[%Ca])×[%O]}/(1.25×[%S])・・・(2)
上記(2)式の[%Ca]は前記溶鋼中のCaの含有量(質量%)であり、[%O]は前記溶鋼中のOの含有量(質量%)であり、[%S]は前記溶鋼中のSの含有量(質量%)である。 - 前記タンディッシュにおける前記溶鋼のTi、MgおよびNの含有量がさらに下記(3)式を満足する、請求項1に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法。
[%Ti]×[%N]×[%Mg]≧2.0×10−8・・・(3)
上記(3)式の[%Ti]は前記溶鋼中のTiの含有量(質量%)であり、[%N]は前記溶鋼中のNの含有量(質量%)であり、[%Mg]は前記溶鋼中のMgの含有量(質量%)である。 - さらに質量%で、
Nb:0.001%以上0.01%以下、
V:0.001%以上0.03%以下、
Cu:0.01%以上1.00%以下、
Ni:0.01%以上0.50%以下、
Mo:0.05%以上2.00%以下、
W:0.05%以上2.00%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する成分組成を有する溶鋼を連続鋳造する請求項1または請求項2に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法。 - 請求項1から請求項3の何れか一項に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法で製造された鋳片を熱間圧延して鋼片を製造する、高マンガン鋼鋼片の製造方法。
- 請求項1から請求項3の何れか一項に記載の高マンガン鋼鋳片の製造方法で製造された鋳片を熱間圧延して鋼板を製造する、高マンガン鋼鋼板の製造方法。
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