TW202024356A - 薄板鋼板之製造裝置及薄板鋼板之製造方法 - Google Patents

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Abstract

使用一種薄板鋼板之製造裝置，設薄鑄片的鑄造速度為4~7m/分鐘，在凝固完成後且鑄片中心溫度在1300℃以上時，藉由軋縮輥以軋縮率30%以上來軋縮鑄片，並且在維持爐中將鑄片在1150℃以上且1300℃以下之溫度下維持5分鐘以上，該薄板鋼板之製造裝置依序配置有薄鑄片之連續鑄造裝置、維持爐及進行精整軋延之軋延軋台，其中前述薄鑄片係鑄模下端的鑄片厚度為70mm至120mm者，該維持爐可將所鑄造出的鑄片進行保溫及/或加熱。

Description

薄板鋼板之製造裝置及薄板鋼板之製造方法
本發明有關薄板鋼板之製造裝置及薄板鋼板之製造方法。 本案係依據已於2018年11月14日於日本提申之特願2018-213447號主張優先權，並於此援引其內容。
汽車用等薄板鋼板係以鑄片作為胚料，藉由熱軋延或更歷經冷軋延而製出。近年來，汽車用之薄板鋼板為了輕量化而要求薄化，而漸漸變成需有如板厚小於1.2mm之厚度較薄者。若欲利用以往之軋延產線製造如上述厚度較薄之板材，除了軋延負荷會增大之外，還有卷料的頂部及底部的通板變得困難的問題。
另一方面，已知有一種組合了薄鑄片之連續鑄造裝置與軋延產線而成之產線(以下稱為TSCR：Thin Slab Casting and Rolling)。其係直接連結了薄鑄片之連續鑄造與熱軋延產線而成之產線，其特徵為：與以往之製程相較之下較為精簡；以及不裁切在連續鑄造中鑄造出的鑄片而直接進行軋延，藉此可進行連續軋延(Endless rolling)。製造如上述之厚度薄之薄板鋼板時，由於起始材料係薄鑄片而可減低軋延負荷。並且，由於係連續軋延，故可使軋延中卷料的頂部及底部通板的頻率變得極少。因此，可大幅減低軋延中之通板性的問題。從而可期望穩定製造如板厚小於1.2mm之厚度較薄的鋼板。
專利文獻1中揭示了一種屬TSCR且用以藉由鑄造軋延來製造金屬條帶之方法，該鑄造軋延中，最初係利用鑄造裝置鑄造出薄鑄片，接著該薄鑄片係在1個以上的軋延產線中利用鑄造步驟的1次熱而被軋延。在此，所鑄造出的薄鑄片在鑄造裝置與1個以上的軋延產線之間，通過維持爐與感應爐。維持爐與感應爐係與所選擇之運轉模式、亦即連續地製造金屬條帶之第1運轉模式與非連續地製造金屬條帶之第2運轉模式相關，而起動或停止、或者加以控制或調整。
專利文獻2中揭示了一種從薄鑄片製造帶鋼或板鋼之連續製造方法，該薄鑄片係藉由屬TSCR且具有水平的排出方向之彎曲連續鑄造方法製出。在此，在連續鑄造胚料凝固後，在較1100℃更高的溫度下於第1成形段中成形薄鑄片。在涵蓋上述薄鑄片之整個截面於盡可能最佳的溫度補償中，再次進行感應加熱至約1100℃的溫度。並且在至少1個第2成形段中，在應於各個輥的軋延速度下成形上述薄鑄片。
專利文獻3中揭示了一種鑄片之連續鑄造方法，係連續鑄造鋼鑄片，該方法之特徵在於：在鑄片的厚度方向中心凝固後，馬上進行軋縮，該軋縮係將以剛軋縮後之鑄片厚度除即將軋縮前之鑄片厚度而得之值、亦即軋縮比設為1.41以上且2.00以下，以使以不進行軋縮而鑄造之情況的鑄片的厚度方向中心之樹枝狀結晶1次晶臂間隔λ0 作為基準，鑄片的厚度方向中心之樹枝狀結晶1次晶臂間隔λ與前述λ0 之比值λ/λ0 成為0.1~0.8。
先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本特表2009-508691號公報 專利文獻2：日本特表平3-504572號公報 專利文獻3：日本特開2015-6680號公報
發明欲解決之課題 如前所述，在製造尤其薄化之薄板鋼板時，藉由使用TSCR，可避免軋延負荷增大的問題、及卷料的頂部及底部通板時的問題。另一方面，汽車用薄板鋼板為了防止因薄化所致剛性降低，係將材料高強度化來因應。高強度鋼板之成分系為高合金系(高Mn鋼)。高合金系薄板鋼板由於偏析較明顯，故在因偏析所致材質之劣化及鋼板表面的美關上有其課題。在以往的軋延產線中，可藉由將以連續鑄造製出之鑄片進行均熱處理，來進行偏析擴散。相對於此，如上所述，在TSCR中鑄造出的鑄片會馬上被軋延而成為薄板鋼板，因此有無法進行藉由均熱處理所行偏析改善之課題。
本發明之目的在於：提供一種薄板鋼板之製造裝置及薄板鋼板之製造方法，該製造裝置及製造方法可藉由TSCR穩定地製造高合金系且偏析少之薄板鋼板。
用以解決課題之手段 亦即，本發明主旨如以下。 (1)一種薄板鋼板之製造裝置，依序配置有薄鑄片之連續鑄造裝置、維持爐及進行精整軋延之軋延軋台，該製造裝置可從連續鑄造起通過維持爐及至精整軋延為止都不切斷鑄片而連續進行；該薄鑄片係鑄模下端的鑄片厚度為70mm至120mm者，該維持爐可將所鑄造出的鑄片進行保溫及/或加熱；在該薄板鋼板之製造裝置中，在前述連續鑄造裝置內且較鑄片之凝固完成位置更下游側具有軋縮輥，可藉由該軋縮輥來軋縮鑄片。 (2)在上述(1)中，前述維持爐可為以下中之任一種爐：使鑄片通過維持在高溫的氣體環境中的爐、或藉由感應加熱來加熱鑄片的爐。 (3)一種薄板鋼板之製造方法，係使用了如上述(1)或(2)之薄板鋼板之製造裝置；該方法可設前述鑄模下端之薄鑄片的鑄造速度為4~7m/分鐘，在凝固完成後且鑄片中心溫度在1300℃以上時，藉由前述軋縮輥以軋縮率30%以上來軋縮鑄片。 (4)一種薄板鋼板之製造方法，係使用了如上述(1)或(2)之薄板鋼板之製造裝置；該方法可設前述鑄模下端之薄鑄片的鑄造速度為4~7m/分鐘，在凝固完成後且鑄片中心溫度在1300℃以上時，藉由前述軋縮輥以軋縮率30%以上來軋縮鑄片；並且可在前述維持爐中，將鑄片在1150℃以上且1300℃以下之溫度下維持5分鐘以上。 (5)在上述(3)或(4)中，前述薄板鋼板可具有以下化學成分：以質量%計，含有C：0.01%~1.0%、Si：0.02%~2.00%、Mn：0.1%~3.5%、P：0.02%以下、S：0.002~0.030%、Al：0.0005~0.0500%、N：0.002~0.010%及O：0.0001~0.0150%，且剩餘部分由Fe及不純物所構成。 (6)在上述(5)中，前述薄板鋼板可更含有以下中之1種或2種以上元素：以質量%計，Ti：0.005~0.030%、Nb：0.0010~0.0150%、V：0.010~0.150%、B：0.0001~0.0100%、Cr：0.01~2.00%、Ni：0.01~2.00%、Cu：0.01~2.00%、Mo：0.01~1.00%及W：0.01~1.00%。
發明效果 根據本發明，在產線中製造薄板鋼板時，可穩定地製造高合金系且偏析少之薄板鋼板，該產線組合了：薄鑄片連續鑄造裝置、可將鑄片進行保溫及/或加熱之維持爐、及軋延產線。
用以實施發明之形態 如專利文獻3所記載，已知在連續鑄造裝置內，只要在鑄片厚度中心凝固後馬上以特定條件進行軋縮，便能將偏析間隔短距離化，而即便係短時間的熱處理仍可使偏析元素擴散且變得無害。另外，在該文獻中亦揭示有一種添加Bi、Sn及Te的方法，以作為使成為偏析間隔之樹枝狀結晶組織變得微細的方法。在該文獻中，係以以下連續鑄造方法為對象進行了研討：鑄模厚度為200mm以上且鑄造速度在1m/分鐘左右的條件下之連續鑄造方法。
作為穩定地製造無偏析之高合金系薄板鋼板的方法，考慮了一種組合了可高速鑄造之連續鑄造(Continuous casting，CC)與精簡的熱軋之製程，該連續鑄造係使在鑄模中之鑄片厚度為100mm左右，並且調査了鑄造條件、加熱條件及軋延條件之最佳條件。
並且發想到：在連續鑄造裝置內，軋縮剛凝固完成後之鑄片、以及將軋縮後之鑄片在熱處理爐內維持在高溫，藉此更加減輕鑄片中心部的巨觀偏析及樹枝狀結晶樹間的微觀偏析。
於是，針對在條件A的情況與在條件B的情況下鑄造之鑄片，進行了以下實驗：在凝固完成後且在連續鑄造裝置的機內，在高溫的狀態下於凝固後馬上軋延。在凝固完成後且鑄片的中心溫度為1300℃以上的區域中，按軋縮率30~50%軋縮了鑄片。然後，在鑄片從連續鑄造裝置排出後馬上將其切斷，並馬上將切斷後之鑄片裝入維持在1250℃的維持爐，以10分鐘至60分鐘實施了於該爐內維持之熱處理。條件A的情況係比較以下情況，並求出在各條件下之中心偏析比及微觀偏析比：不軋縮亦不進行熱處理的情況、按軋縮率30%進行軋縮但不進行熱處理的情況、及按軋縮率30%、40%及50%進行軋縮並且在1250℃下進行10分鐘及60分鐘之熱處理時間的情況。條件B的情況則係比較以下情況，並求出在各條件下之中心偏析比及微觀偏析比：不軋縮亦不進行熱處理的情況、按軋縮率30%進行軋縮但不進行熱處理的情況、及按軋縮率30%及50%進行軋縮並且進行10分鐘及60分鐘之熱處理時間的情況。中心偏析比之測定中，相對於鑄片的軋延方向成垂直的面之厚度中心附近的Mn濃度分析係使用EPMA，以光束直徑50μm在厚度方向上進行線分析，測定鑄片內的Mn濃度分布，求出了測定範圍中的Mn最大濃度。然後，以將Mn的最大濃度值除以Mn的初始含有率(2.40質量%)而得之值作為中心偏析比，該Mn的初始含有率係從鋼液階段的化學分析求得。微觀偏析比的測定係使用與中心偏析測定相同的鑄片，在1/4鑄片厚度中之寬度方向上進行了線分析。然後，以將Mn的最大濃度值除以Mn的初始含有率而得之值作為微觀偏析比，該Mn的最大濃度值係來自於樹枝狀結晶1次晶臂中濃化的Mn的分布，該Mn的初始含有率係從鋼液階段的化學分析求得。在此，軋縮輥所致軋縮率(%)係設為「(軋縮前鑄片厚-軋縮後鑄片厚)/軋縮前鑄片厚×100」來求算。
[表1]
Figure 02_image001
根據表1可知：軋縮率越高、熱處理時間越長，中心偏析比及微觀偏析比皆會接近表示無偏析之1，而有所改善。並且可知：屬連續鑄造薄鑄片之條件A，其改善偏析比的效果係較屬連續鑄造以往的厚鑄片之條件B更大。
針對連續鑄造薄鑄片中，在進行高速鑄造時藉由凝固完成後馬上軋縮及鑄造後馬上熱處理而改善了中心偏析比及微觀偏析比的理由，可認為如以下。亦即，藉由凝固完成後馬上軋縮及熱處理來改善中心偏析比及微觀偏析比的理由，可能係在軋縮時導入的差排成為偏析元素的擴散路徑，從而高速地擴散開來。並且，認為以下亦為改善偏析的理由：中心偏析因軋縮而在軋延長度方向上延伸，並且因厚度變薄而使至中心偏析擴散為止的時間縮短。如上述之擴散機制係整合成在軋縮率30%下，即便不在維持爐中積極進行熱處理，中心偏析比仍會改善。由於係在鑄片的中心溫度在1300℃以上時軋縮了鑄片，故可認為在軋縮後，鑄片的中心部溫度在1300℃附近的時間仍有一定程度，而偏析元素係在該期間擴散。微觀偏析也與中心偏析同樣地因軋縮而微觀偏析間隔變短，故偏析元素的擴散會被促進而改善偏析。
關於本實施形態之連續鑄造薄鑄片，鑄模下端的鑄片厚度設為70mm至120mm。並且，鑄模下端之薄鑄片的鑄造速度設為4~7m/分鐘。藉由以4m/分鐘以上的高速來鑄造厚度120mm以下之薄鑄片，可將剛凝固完成後之樹枝狀結晶晶臂間隔微細化，而可減低同樣剛凝固完成後之中心偏析比及微觀偏析比。另一方面，因生產性的理由，鑄片厚度下限設為70mm。另外，因鑄漏等的鑄造問題的理由，鑄造速度的上限設為7m/分鐘。在連續鑄造裝置內，亦可在凝固殼通過鑄模後，在輥帶上進行未凝固軋縮，使鑄片厚度變薄。
根據圖2說明在連續鑄造裝置1的機內，凝固完成部位附近的鑄片10、支持輥7及軋縮輥4之關係。又，所謂的連續鑄造裝置內，係指位於較維持爐2更上游側21之連續鑄造裝置1的機內，且係指較設於最下游側22之支持輥7更上游側21的部分。凝固完成前之鑄片10從表面起依序具備固相部13、固液共存相14及液相部15。在此，將固相部13與固液共存相14之境界稱為固相線16。將固液共存相14與液相部15之境界稱為液相線17。隨著鑄片10在從上游側21朝下游側22之鑄造方向20上移動，鑄片10的凝固會進行，固相部13的厚度就變厚。鑄片10的上面側與下面側的固相線16相交的部分係凝固完成位置11。隨著較凝固完成位置11更朝向下游，鑄片厚度中心部的溫度就越降低。 在連續鑄造裝置內使用了軋縮輥4之軋縮，宜在凝固完成後且鑄片中心溫度成為1300℃以上的位置，以軋縮率30%以上軋縮鑄片10。亦即，在連續鑄造裝置內，利用於鑄造產線之1處的一組軋縮輥4來軋縮鑄片10之1個道次中之軋縮率可在30%以上。又，亦可為在連續鑄造裝置內，於鑄造產線之多處的多組軋縮輥4之軋縮。亦即，以軋縮輥4軋縮之鑄造方向20上的鑄片10的部位，會係凝固完成位置11與中心部1300℃位置12之間的位置。換言之，製造裝置係在以下位置具有軋縮輥4：在連續鑄造裝置內，且較鑄片10的凝固完成位置11更下游側22，並且較中心部1300℃位置12更上游側21。軋縮輥4係較在連續鑄造裝置內位於最下游之支持輥7更位於上游側21。將軋縮位置設為凝固完成後的原因在於：若在內部未凝固時進行軋縮，會發生內部破裂。將軋縮位置設為鑄片中心溫度在1300℃以上的原因在於：以在1300℃以上之軋縮可展現出改善偏析比的效果。藉由在連續鑄造裝置內於鑄造中軋縮鑄片10，通常可達成該要件。並且，以軋縮率30%以上軋縮鑄片10的理由係：藉此可明確獲得中心偏析比及微觀偏析比之改善。 如上所述，本實施形態製造裝置係在較維持爐2更上游側21，於凝固完成後馬上以30%以上之較大軋縮率軋縮鑄片厚度為70mm至120mm之薄鑄片，因此，可藉由TSCR穩定地製造偏析少之高合金系薄板鋼板。
關於維持爐2內之鑄片10的保溫，係以將鑄片10在1150℃以上且1300℃以下的爐內氣體環境溫度下維持5分鐘以上為佳。其原因在於：藉由在1150℃以上維持5分鐘以上，可更明確地獲得中心偏析比及微觀偏析比之改善。另一方面，設維持溫度之上限為1300℃之原因在於：在其以上的高溫下會生成氧化皮，導致發生氧化皮瑕疵。
惟，就算不在如上述之維持爐2內維持5分鐘以上，只要使用軋縮輥4軋縮鑄片10則鑄片10的中心偏析比及微觀偏析比仍會被改善，該軋縮輥4係在鑄模下端的鑄片厚度為70mm至120mm之連續鑄造裝置內，並且設置在較鑄片10的凝固完成位置11更下游側22。 連續鑄造裝置1主要具備有輥帶，該輥帶係用以支持鑄模及具有未凝固部之鑄片10。輥帶具備有輥道(Roller apron)及支持輥7等。又，支持輥7可為具備了可自由旋轉的輥者，並且可為具備了可旋轉驅動的輥之夾送輥，該夾送輥能夠賦予旋轉轉矩，使對鑄造方向20進給鑄片10。支持輥7中之幾個輥可為夾送輥。夾送輥通常係配置在較軋縮輥4更上游側21。 完全凝固後之鑄片10通常係呈被迅速地從連續鑄造裝置1排出之構成。因此，即便係在連續鑄造裝置內具備軋縮輥4之本實施形態，從鑄片10的完全凝固位置起至連續鑄造裝置1的末端為止係3~5m左右，只要鑄造速度為4~7m/分鐘，鑄片10便會在1分鐘以內被排出到裝置外。
由於係如上述之短時間，故在連續鑄造裝置1之出側，鑄片10的中心部溫度仍幾乎係在1300℃以上。因此，若只是為了改善中心偏析比及微觀偏析比，則不一定須於維持在1150~1300℃的爐內將鑄片10維持5分鐘以上。然而，在本實施形態中，被連續鑄造出的鑄片10不會被切斷而迅速地被軋延。此時，即便係剛從連續鑄造裝置1排出，鑄片10的表面角落部等大多係成為低溫，而無法馬上進行軋延，但由於係用以進行軋延之鑄片加熱，只要可在短時間升溫即已足夠。適於如上述加熱目的之裝置已知有感應加熱裝置。
本實施形態中，係將維持爐或加熱爐之任一者或兩者統稱為「維持爐」，該維持爐係將鑄造出的鑄片10保溫，該加熱爐係加熱所鑄造出的鑄片10。在本實施形態中，特徵在於：依連續鑄造裝置1、維持爐2及軋延軋台3的順序直線地配置。
鑄造中在鑄造方向20之各位置上鑄片厚度方向中心部的溫度TC 可藉由一維之熱傳遞凝固解析(計算)來求算。以中心部的溫度TC 係與固相線溫度TS 一致的位置作為凝固完成位置11。藉由相同解析，可定出中心部1300℃位置12。在熱傳遞凝固解析時，可使用焓法、等價比熱法等。
本實施形態薄板鋼板之製造方法可使用如圖1所示薄板鋼板之製造裝置來實施。亦即，薄板鋼板之製造裝置依序配置有薄鑄片之連續鑄造裝置1、維持爐2及進行精整軋延之軋延軋台3，並且可從連續鑄造起通過維持爐及至精整軋延為止都不切斷鑄片10而連續進行；該薄鑄片係鑄模下端的鑄片厚度為70mm至120mm者，該維持爐2可將所鑄造出的鑄片10進行保溫及/或加熱。薄板鋼板之製造裝置係在連續鑄造裝置內且在較鑄片10的凝固完成部更下游側22具有軋縮輥4，並且可藉由軋縮輥4軋縮鑄片10。又，軋縮輥4係以下之軋延機：一種將鑄片10夾於可旋轉之輥與平板之間或夾於可旋轉之輥彼此之間，一邊按壓一邊使其通過，藉此進行伸展及軋延之軋延機。
藉由連續鑄造裝置1內之軋縮輥4所行軋縮，係在鑄片10的凝固完成後的位置進行。因此，軋縮輥4係配置在較鑄片10的凝固完成位置11更下游側22。軋縮輥4係配置在連續鑄造裝置內且在機端附近，藉此可在適當位置進行軋縮。在此，所謂機端附近，係指連續鑄造裝置1的末端位置或從該末端位置起算5m以內的位置。只要係該位置，便能在鑄造中鑄片10的厚度中心部凝固後馬上進行軋縮。並且，藉由將軋縮輥4配置在連續鑄造裝置內，便可在鑄片10的中心溫度在1300℃以上時軋縮鑄片10。
本實施形態薄板鋼板之製造裝置，如圖1所示地依序配置有連續鑄造裝置1、維持爐2及精整軋延之軋延軋台3。並且，該製造裝置係從連續鑄造起通過維持爐及至精整軋延為止都不切斷鑄片10而連續進行。在精整軋延後，捲取裝置6會捲取薄板鋼板。在以往的批次式軋延中，在每個軋延的卷料會存在頂部及底部，而抱有通板時的問題，然在本實施形態中係不切斷鑄片10而連續進行軋延，故可避免頂部及底部之通板時的問題。另外，由於連續鑄造後的鑄片10為薄鑄片，故在製造板厚小於1.2mm這樣的薄板鋼板時，也可減輕軋延負荷。
本實施形態中，維持爐2具有將鑄造出的鑄片10進行保溫及/或加熱的功能。維持爐2可為使鑄片10通過維持在高溫的氣體環境中的爐、亦即係將要使鑄片10通過的氣體環境維持在高溫的爐，亦可為藉由感應加熱來加熱鑄片10的爐。
關於進行精整軋延之軋延軋台3，精加工軋台的數量並無限制。若要製造板厚1.2mm以下之厚度較薄之板材，則精加工軋台的數量宜為5以上。
又，維持爐2與精整軋延之軋延軋台3之間通常會配置去氧化皮裝置5。
在一般的具有TSCR之保熱爐之產線構成中，一般而言係將連續鑄造後的鑄片裝入保熱爐，將其均熱化後再進行精整軋延，在保熱爐之前並不進行軋延。其原因在於：一直以來係認為若在保熱爐前進行軋縮，在保熱爐內的通板速度就會增加，而造成在保熱爐的在爐時間變短，從而必須延長保熱爐以進行溫度均質化。本實施形態不同於上述想法，係以偏析擴散為目標而在連續鑄造裝置內進行軋縮。在以往的常識中，因進行了軋縮而造成在保熱爐的在爐時間變短，從而預測其不利於偏析擴散及溫度均質化。然而，如上述所詳述，可知在凝固完成後且鑄片中心為1300℃以上的溫度時，宜以軋縮率30%以上進行軋縮，藉此軋縮後鑄片的中心偏析比及微觀偏析比會減輕，從而就算在後續的維持爐中之維持時間短，偏析仍會擴散。另外，只要於連續鑄造裝置內的軋縮中，進行中心溫度為1300℃以上之高溫且軋縮率30%以上之軋縮，鋼板截面的平均溫度便會因軋縮而均質化，即便係短時間的熱處理，對於溫度均質化即已足夠。
亦即，根據本實施形態，可提供一種在無法進行均熱處理之TSCR中製造偏析少之高合金系薄板鋼板的方法。
說明本實施形態薄板鋼板之製造方法中所用薄板鋼板之較佳成分組成。 本實施形態薄板鋼板宜具有以下化學成分：以質量%計含有C：0.01%~1.0%、Si：0.02%~2.00%、Mn：0.1%~3.5%、P：0.02%以下、S：0.002%~0.030%、Al：0.0005%~0.0500%、N：0.002%~0.010%及O：0.0001%~0.0150%，且剩餘部分由Fe及不純物所構成。
C：0.01%~1.0% C係為了提高高強度鋼板的強度而含有。但若C含量大於1.0%，熔接性就會變差。另一方面，C含量若小於0.01%，強度會降低。
Si：0.02%~2.00% Si係以下元素：為了抑制鋼板中生成鐵系碳化物，以提高強度與成形性之必要元素。但若Si含量大於2.00%，鋼板就會脆化而導致延性劣化。另一方面，Si含量小於0.02%時，強度會降低。
Mn：0.1%~3.5% Mn係被添加於本實施形態鋼板，以提高鋼板強度。但若Mn含量大於3.5%，則即便藉由本實施形態，仍會有在鋼板的板厚中央部產生粗大的Mn濃化部，而變得容易發生脆化的疑慮。並且，Mn含量若大於3.5%，熔接性亦會劣化。因此，Mn含量宜設為3.5%以下。從熔接性的觀點來看，Mn含量較佳係在3.00%以下。另一方面，Mn含量若小於0.1%，便無法明確地享受到改善中心偏析及微觀偏析的效果。由此觀點來看，Mn含量係在0.1%以上，更以在0.5%以上為佳。
P：0.02%以下 P具有於鋼板之板厚中央部偏析的傾向，會致使熔接部脆化。P含量若大於0.02%，則即便藉由本實施形態，仍會有熔接部大幅脆化的疑慮。
S：0.002%~0.030% S會對熔接性以及鑄造時及熱軋時之製造性帶來不好的影響。並且，其會與Ti結合而生成硫化物，妨礙Ti成為氮化物，間接地誘發Al氮化物生成，因此宜設S含量的上限值為0.030%。而，S含量的下限就算不特別規定，也可發揮改善偏析比的效果。由於要使S含量小於0.002%會伴隨著製造成本的大幅增加，故設S含量的下限為0.002%。
Al：0.0005%~0.0500% Al若大量添加便會形成粗大氮化物，使得在低溫下的縮面率降低並使耐衝撃特性降低，故宜設Al含量的上限為0.050%。而為了避免生成粗大氮化物，Al含量較佳係設為0.035%以下。Al含量的下限不特別規定也可發揮改善偏析比的效果，但要使Al含量小於0.0005%會伴隨著製造成本的大幅增加。另外，Al作為脫氧材亦為有效元素，由此觀點來看，宜設Al含量為0.005%以上，設為0.010%以上更佳。
N：0.002%~0.010% N會形成成為在低溫下之破壞起點之粗大氮化物，使得耐衝撃特性降低，故必須抑制其添加量。N含量若大於0.010%，該影響會很明顯，故宜將N含量範圍設為0.010%以下。由此觀點來看，N含量較佳係在0.0040%以下，在0.0030%以下更佳。N含量的下限不特別規定也可發揮改善偏析比的效果，但若要使N含量小於0.002%會招致製造成本的大幅增加。
O：0.0001%~0.0150% O會形成粗大氮化物，從而產生在低溫下之破壞的起點，故必須抑制其含量。O含量若大於0.0150%，該影響會很明顯，故宜將O含量的上限設為0.0150%以下。由此觀點來看，O含量較佳係在0.0020%以下，在0.0010%以下更佳。O含量的下限不特別規定也可發揮改善偏析比的效果，但要使O含量小於0.0001%會伴隨著製造成本的大幅增加。
本實施形態之薄板鋼板亦可選擇性地更含有下述元素。亦即，薄板鋼板可更含有以下中之1種或2種以上元素：以質量%計，Ti：0.005%~0.030%、Nb：0.0010~0.0150%、V：0.010~0.150%、B：0.0001~0.0100%、Cr：0.01~2.00%、Ni：0.01~2.00%、Cu：0.01~2.00%、Mo：0.01~1.00%及W：0.01~1.00%。本實施形態之主要效果係改善中心偏析與微觀偏析，並不會因含有下述元素而特別影響其效果。
Ti：0.005%~0.030% Ti係一種藉由在適當條件下施行熱軋延而會形成微細氮化物，抑制粗大Al氮化物生成的元素，其會使在低溫下之破壞的起點減少並提升耐衝撃特性。要獲得該效果，宜設Ti含量為0.005%以上。另一方面，Ti含量若大於0.030%，便會因析出微細碳氮化物導致在鋼板中軟質部位的成形性劣化，反而使得在低溫下之縮面率降低。從成形性的觀點來看，Ti含量宜在0.0120%以下，較佳係在0.0100%以下。
Nb：0.0010%~0.0150% Nb係一種藉由在適當條件下施行熱軋延而會形成微細氮化物，抑制粗大Al氮化物生成的元素，其會使在低溫下之破壞的起點減少。要獲得該效果，宜設Nb含量為0.0010%以上，較佳係設Nb含量為0.0030%以上，設為0.0050%以上更佳。另一方面，Nb含量若大於0.0150%，便會因析出微細碳氮化物導致在鋼板中軟質部位的成形性劣化，反而使得在低溫下之縮面率降低，故Nb含量宜在0.0150%以下。從成形性的觀點來看，Nb含量較佳係在0.0120%以下，在0.0100%以下更佳。
V：0.010%~0.150% V係一種藉由在適當條件下施行熱軋延而會形成微細氮化物，抑制粗大Al氮化物生成的元素，其會使在低溫下之破壞的起點減少。要獲得該影響，須設V含量為0.010%以上，並且宜設含量為0.030%以上，設為0.050%以上更佳。另一方面，V含量若大於0.150%，便會因析出微細碳氮化物導致在鋼板中軟質部位的成形性劣化，反而使得在低溫下之縮面率降低，故V含量宜在0.150%以下。從成形性的觀點來看，V含量較佳係在0.120%以下，在0.100%以下更佳。
B：0.0001%~0.0100% B係一種藉由在適當條件下施行熱軋延而會形成微細氮化物，抑制粗大Al氮化物生成的元素，其會使在低溫下之破壞的起點減少。要獲得該效果，宜設B含量為0.0001%以上，又宜設B含量為0.0003%以上，設為0.0005%以上更佳。另外，B係一種會抑制在高溫下之相變態而可有效高強度化的元素，從而亦可更添加其，但若B含量大於0.0100%，會損及熱處理中之加工性而使生產性降低，故B含量宜在0.0100%以下。從生產性的觀點來看，B含量較佳係在0.0050%以下，在0.0030%以下更佳。
Cr：0.01%~2.00% Cr係一種會抑制在高溫下之相變態而可有效高強度化的元素，亦可取代C及/或Mn的一部分而添加其。若Cr含量大於2.00%，會損及熱處理中之加工性而使生產性降低，故Cr含量宜在2.00%以下。Cr含量的下限不特別規定也可發揮改善偏析比的效果，但要充分獲得藉由Cr所帶來的高強度化效果，Cr含量宜在0.01%以上。
Ni：0.01%~2.00% Ni係一種會抑制在高溫下之相變態而可有效高強度化的元素，亦可取代C及/或Mn的一部分而添加其。Ni含量若大於2.00%便會損及熔接性，故Ni含量宜在2.00%以下。Ni含量的下限不特別規定也可發揮改善偏析比的效果，但要充分獲得藉由Ni所帶來的高強度化效果，Ni含量宜在0.01%以上。
Cu：0.01%~2.00% Cu係一種藉由以微細粒子之形態存在於鋼中來提高強度的元素，可替換C及/或Mn的一部分而添加其。Cu含量若大於2.00%便會損及熔接性，故Cu含量宜在2.00%以下。Cu含量的下限不特別規定也可發揮改善偏析比的效果，但要充分獲得藉由Cu所帶來的高強度化效果，Cu含量宜在0.01%以上。
Mo：0.01%~1.00% Mo係一種會抑制在高溫下之相變態而可有效高強度化的元素，亦可取代C及/或Mn的一部分而添加其。若Mo含量大於1.00%，會損及熱處理中之加工性而使生產性降低。因此，Mo含量宜在1.00%以下。Mo含量的下限不特別規定也可發揮改善偏析比的效果，但要充分獲得藉由Mo所帶來的高強度化效果，Mo含量宜在0.01%以上。
W：0.01%~1.00% W係一種會抑制在高溫下之相變態而可有效高強度化的元素，亦可取代C及/或Mn的一部分而添加其。若W含量大於1.00%，會損及熱處理中之加工性而使生產性降低，故W含量宜在1.00%以下。W含量的下限不特別規定也可發揮改善偏析比的效果，但要充分獲得藉由W所帶來的高強度化效果，W含量宜在0.01%以上。
剩餘部分係鐵及不純物即可。 實施例
使用如圖1所示薄板鋼板之製造裝置製造出薄板鋼板，該薄板鋼板之製造裝置依序配置有薄鑄片之連續鑄造裝置1、維持爐2及進行精整軋延之軋延軋台3，並且可從連續鑄造起通過維持爐及至精整軋延為止都不切斷鑄片10而連續進行，其中前述薄鑄片係鑄模下端的鑄片厚度為100mm者，前述維持爐2可加熱所鑄造出的鑄片10。該製造裝置係在連續鑄造裝置1的機內且在其末端位置具有輥徑720mm的軋縮輥4。鑄模尺寸為100mm厚×1500mm寬。鑄造速度為5.0m/分鐘。藉由軋縮輥4所行軋延速度係與鑄造速度相同。軋縮率如表3所示。軋縮位置則設為以下位置：在凝固完成後且藉由熱傳遞凝固解析求出的鑄片寬度中央的厚度中心溫度成為表3所示溫度的位置。 使用可將鑄造出的鑄片10進行保溫之類型的維持爐2時，係在經軋縮後之鑄片10從連續鑄造裝置1送出的時間點，將其切斷成預定長度，並對設置於可加熱之類型的維持爐旁的維持爐2，以從假定為不切斷鑄片10時的軋縮率求得之通板速度裝入，並且裝入僅假設該維持爐2的爐長為180m時的在爐時間，然後使鑄片10回到上述薄板鋼板之製造裝置的產線上，製造出預定薄板鋼板；上述薄板鋼板之製造裝置可從連續鑄造起通過維持爐及至精整軋延為止都不切斷鑄片10而連續進行。此時，雖然鑄片10因被切斷一次而成為批次軋延，但可無問題地進行軋延。又，維持爐2的爐內氣體環境溫度設為1200℃。於表3列示在連續鑄造裝置1機端之鑄片厚度及鑄片速度(維持爐通過速度)、及在維持爐2中之熱處理時間(維持爐在爐時間)。
在試驗中，鑄造表2所示鋼種成分，製造出精整軋延後的板厚為1.8mm之熱軋鋼板(薄板製品)。於表3列示試驗條件及薄板製品品質一覽表。
[表2]
Figure 02_image002
[表3]
Figure 02_image004
測定了藉由上述軋延獲得的鋼板的偏析度。作為測定對象之溶質元素設為Mn。Mn濃度之分析係使用EPMA，以光束直徑50μm在厚度方向上進行線分析，測定鋼板內的Mn濃度分布，求出了測定範圍中的Mn最大濃度。以將Mn的最大濃度值除以Mn的初始含有率而得之值作為Mn偏析度，該Mn的初始含有率係從鋼液階段的化學分析求得。
並且，從熱軋鋼板切出擴孔試驗用試樣，依據JIS Z 2256：2010(金屬材料的擴孔試驗方法)實施擴孔試驗，算出擴孔極限值「λ(%)」。作為綜合評估，係以擴孔率在50%以上者為○，在其以下則為×。
本發明例1~4係以下薄板鋼板(薄板製品)之例：在連續鑄造裝置1內的末端位置按各軋縮率進行軋縮後馬上切斷鑄片10，並將鑄片10暫時裝入可保溫之類型的維持爐2中，在表3記載之維持時間後，利用去氧化皮機及精整軋延而被軋延至預定厚度而成之薄板鋼板(薄板製品)。 本發明例5係以下薄板鋼板之例：使用鑄片加熱用的維持爐2(感應加熱爐)，從連續鑄造起通過維持爐及至精整軋延為止都不切斷鑄片10而連續進行從而製出之薄板鋼板。 比較例1係以下薄板鋼板之例：在連續鑄造裝置內的末端位置不進行軋縮而切斷該鑄片，然後將鑄片暫時裝入可保溫之類型的維持爐2中，在表3記載之維持時間後進行軋延，而製成與本發明例1~5同樣板厚之薄板鋼板。 本發明例1之評價(※1)係指：即便剛凝固後的軋縮的軋縮率小且擴孔率在50%以下，相較於比較例1仍較優異。 本發明例5之評價(※1)係指：即便沒有在維持爐2內的維持時間，相較於比較例1仍明確較優異。其理由可推測係：除了在連續鑄造裝置內的末端位置進行30%的軋縮外，從連續鑄造機的機端起歷經感應加熱爐而至進行精整軋延之軋延軋台3的入口為止需花費5分鐘左右，故偏析元素的擴散在該期間進行了。並且可推測係：如先前於表1中所確認並顯示地，將使用薄鑄片之連續鑄造裝置1鑄造出的鑄片10在連續鑄造裝置內進行軋縮，從而改善了中心偏析與微觀偏析。因此，確認到：即便沒有充分確保在維持爐2內的鑄片維持時間，使用感應加熱並經軋延而成之薄板鋼板的品質相較於在維持爐2內維持60分鐘後之比較例1可在同等以上。
又，可知在連續鑄造後切斷鑄片並在維持爐2內維持了長時間之條件下，即便不在剛凝固後軋縮鑄片，只要確保有360分鐘的熱處理時間的話，偏析就會緩和而擴孔率會改善。然而，在TSCR中係不切斷鑄片而連續進行處理，故無法進行如上述之熱處理，可行性低。
從該等比較調査結果可知：若使用薄板鋼板之製造裝置來製造薄板鋼板，在連續鑄造裝置1的末端位置之鑄片10的軋縮率越高且熱處理時間越長，越能製出中心偏析、微觀偏析少之薄板鋼板，該薄板鋼板之製造裝置依序配置有薄鑄片之連續鑄造裝置1、維持爐2及進行精整軋延之軋延軋台3，並且可從連續鑄造起通過維持爐及至精整軋延為止都不切斷鑄片10而連續進行，其中前述維持爐2可保溫或加熱所鑄造出的鑄片10。
另外，在本發明例5中，係從連續鑄造起通過維持爐通過及至精整軋延為止都不切斷鑄片10而連續進行，從而製出薄板鋼板，結果其在進行精整軋延之軋延軋台3之通板性良好，完全沒有問題地可利用含有2.6質量%的Mn的高Mn鋼來製造1.8mm厚之熱軋鋼板。並且還可確認到：只要係相同方法，便能製造0.8mm厚等厚度更薄的熱軋鋼板。只要在連續鑄造裝置1與軋延軋台3之間設置已將維持爐2的爐長製成180m的維持爐2，則在本發明例1~4中亦可與本發明例5同樣享受到提升在軋延該高Mn鋼時之通板性的效果。
產業上之可利用性 根據本發明，可應用於一種薄板鋼板之製造裝置及薄板鋼板之製造方法，該製造裝置及製造方法在以TSCR製造薄板鋼板時，可穩定製造高合金系且偏析少之薄板鋼板。
1:連續鑄造裝置 2:維持爐 3:軋延軋台 4:軋縮輥 5:去氧化皮裝置 6:捲取裝置 7:支持輥 10:鑄片 11:凝固完成位置 12:中心部1300℃位置 13:固相部 14:固液共存相 15:液相部 16:固相線 17:液相線 20:鑄造方向 21:上游側 22:下游側
圖1係顯示薄板鋼板之製造裝置之概要的圖。 圖2係顯示連續鑄造裝置之機端附近的部分截面圖。
1:連續鑄造裝置
2:維持爐
3:軋延軋台
4:軋縮輥
5:去氧化皮裝置
6:捲取裝置
10:鑄片

Claims (6)

  1. 一種薄板鋼板之製造裝置，依序配置有薄鑄片之連續鑄造裝置、維持爐及進行精整軋延之軋延軋台，該製造裝置可從連續鑄造起通過維持爐及至精整軋延為止都不切斷鑄片而連續進行；該薄鑄片係鑄模下端的鑄片厚度為70mm至120mm者，該維持爐可將所鑄造出的鑄片進行保溫及/或加熱； 該薄板鋼板之製造裝置之特徵在於：在前述連續鑄造裝置內且較鑄片之凝固完成位置更下游側具有軋縮輥，可藉由該軋縮輥來軋縮鑄片。
  2. 如請求項1之薄板鋼板之製造裝置，其中前述維持爐係以下中之任一種爐：使鑄片通過維持在高溫的氣體環境中的爐、或藉由感應加熱來加熱鑄片的爐。
  3. 一種薄板鋼板之製造方法，係使用了如請求項1或請求項2之薄板鋼板之製造裝置； 該薄板鋼板之製造方法之特徵在於：設前述鑄模下端之薄鑄片的鑄造速度為4~7m/分鐘，在凝固完成後且鑄片中心溫度在1300℃以上時，藉由前述軋縮輥以軋縮率30%以上來軋縮鑄片。
  4. 一種薄板鋼板之製造方法，係使用了如請求項1或請求項2之薄板鋼板之製造裝置； 該薄板鋼板之製造方法之特徵在於：設前述鑄模下端之薄鑄片的鑄造速度為4~7m/分鐘，在凝固完成後且鑄片中心溫度在1300℃以上時，藉由前述軋縮輥以軋縮率30%以上來軋縮鑄片；並且 在前述維持爐中，將鑄片在1150℃以上且1300℃以下之溫度下維持5分鐘以上。
  5. 如請求項3或請求項4之薄板鋼板之製造方法，其中前述薄板鋼板具有以下化學成分：以質量%計，含有C：0.01%~1.0%、Si：0.02%~2.00%、Mn：0.1%~3.5%、P：0.02%以下、S：0.002~0.030%、Al：0.0005~0.0500%、N：0.002~0.010%及O：0.0001~0.0150%，且剩餘部分由Fe及不純物所構成。
  6. 如請求項5之薄板鋼板之製造方法，其中前述薄板鋼板更含有以下中之1種或2種以上元素：以質量%計，Ti：0.005~0.030%、Nb：0.0010~0.0150%、V：0.010~0.150%、B：0.0001~0.0100%、Cr：0.01~2.00%、Ni：0.01~2.00%、Cu：0.01~2.00%、Mo：0.01~1.00%及W：0.01~1.00%。
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