(57)【要約】【課題】連続鋳造時のノズル閉塞を防止した上で、大型介在物に起因するプレス割れが生じにくい薄鋼板用Ｔｉ脱酸鋼鋳片の製造方法、薄鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．０１％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．４％以下、Ｃａ：０．０００４％以下（Ｃａ：０％を含む）を含むＴｉ脱酸鋼の連続鋳造をする際に、ＣａＯ：３％以上１０％以下を含有する内装体を備えた浸漬ノズルを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．０１％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．４％以下、Ｃａ：０．０００４％以下（Ｃａ：０％を含む）を含むＴｉ脱酸鋼の連続鋳造をする際に、ＣａＯ：３％以上１０％以下を含有する内装体を備えた浸漬ノズルを用いることを特徴とする、Ｔｉ脱酸鋼鋳片の製造方法。
【請求項２】
鋼の成分としてさらに質量％で、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：３％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｎ：０．００４％以下を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＴｉ脱酸鋼鋳片の製造方法。
【請求項３】
鋼の付加成分としてさらに質量％で、ＲＥＭ：０．００１％以上０．００４％以下を含有する鋼を連続鋳造することを特徴とする、請求項１又は２に記載のＴｉ脱酸鋼鋳片の製造方法。
【請求項４】
鋼の付加成分としてさらに質量％で、Ｎｂ：０．１％以下、Ｂ：０．０５％以下の範囲でいずれか１種類以上を含有する鋼を連続鋳造することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＴｉ脱酸鋼鋳片の製造方法。
【請求項５】
浸漬ノズル内装体の付加成分としてさらに質量％で、ＺｒＯ２：４０％以上６０％以下、ＳｉＯ２：１％以上１５％以下、Ｃ：１５％以上３５％以下を含有する浸漬ノズルを用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＴｉ脱酸鋼鋳片の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で鋳造したＴｉ脱酸鋼の連続鋳造鋳片を圧下比１５０以上で圧延し、最終的な厚さを１．２ｍｍ以下にすることを特徴とする、Ｔｉ脱酸鋼薄鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｔｉ脱酸鋼鋳片の製造方法およびＴｉ脱酸鋼薄鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転炉や真空処理容器で酸化精錬された溶鋼中には、多量の溶存酸素が含まれている。この溶鋼中の過剰酸素は、酸素との親和力が強い強脱酸元素であるＡｌを用いた脱酸により一般的に除去される。しかし、このとき用いられるＡｌは、溶鋼中の酸素と結合することによりアルミナ系介在物となり、このアルミナ系介在物が凝集合体することで粗大なアルミナクラスターを形成する。このアルミナクラスターは、連続鋳造時にタンディシュからモールドへ注入するために使用されるタンディッシュノズル及び浸漬ノズルの内壁に付着し、ノズル閉塞を発生させるという問題がある。また、このアルミナクラスターは、モールドへ注入された溶鋼が凝固する過程で凝固部に捕捉され、鋳片に残留する。鋳片に残留したアルミナクラスターは、圧延時に延伸されつつ破砕されるが、圧延後の大きさや形状によっては線状疵等の鋼板の表面欠陥を引き起こすため、製品の外観を著しく損ねる。
【０００３】
特に、溶鋼中炭素濃度が低く薄鋼板に用いられる低炭素溶鋼では、脱炭精錬後の溶存酸素濃度が高く、脱酸後の溶鋼中のアルミナクラスターの量が非常に多くなるため、このアルミナ系介在物の低減対策が大きな課題となっている。
【０００４】
溶鋼のＡｌ脱酸に伴うこれらの問題に対し、特許文献１には、Ａｌを添加せずにＴｉで脱酸する方法が開示されている。このようなＡｌレスＴｉ脱酸の方法では、クラスター状の介在物は生成しにくくなる。そのため介在物がクラスター状になることに起因する表面欠陥は減少する。しかしながら、このＡｌレスＴｉ脱酸の場合、溶鋼中の固相状態のＴｉ酸化物が、連続鋳造時にタンディッシュノズルの内面で付着成長し、かえってノズルの閉塞を誘発するという新たな問題が生じた。
【０００５】
このような問題を受け、ノズルの閉塞防止のため特許文献２には、Ｔｉ脱酸溶鋼中に、Ｃａおよび金属ＲＥＭを０．０００５質量％以上になるように添加して得られる鋼であって、その鋼中には、ＣａＯ、ＲＥＭ酸化物が合計で５質量％以上５０質量％以下、Ｔｉ酸化物が９０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３が７０質量％以下の酸化物系介在物を主に含むことを特徴とするチタンキルド鋼材が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、取鍋ノズルおよび浸漬ノズルの稼働面をＣａＯ・ＺｒＯ２粒を含む材質にすることで、ＡｌレスＴｉ脱酸鋼の連続鋳造時のノズル閉塞防止を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２３９７３１号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３５１６号公報
【特許文献３】特開平８−２８１３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２で開示されたチタンキルド鋼材では、連続鋳造時のノズル閉塞については従来に比べて減少傾向となったが、製造した薄鋼板のプレス加工時に割れ（プレス割れ）が発生する場合があった。
【０００９】
また、上記特許文献３で開示された技術についても、連続鋳造時のノズル閉塞は従来に比べて軽微になったものの、特許文献２と同様に製造した薄鋼板のプレス加工時にプレス割れが発生する場合があった。
【００１０】
すなわち、上記特許文献２、３に開示された従来手法によりＴｉ脱酸鋼を連続鋳造し、薄鋼板を製造した場合、ノズル閉塞は軽減するものの、場合によってはプレス割れが発生する問題を抱えていた。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、連続鋳造時のノズル閉塞を防止し、プレス割れが生じにくい、新規かつ改良されたＴｉ脱酸鋼鋳片の製造方法およびＴｉ脱酸鋼薄鋼板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．０１％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．４％以下、Ｃａ：０．０００４％以下（Ｃａ：０％を含む）を含むＴｉ脱酸鋼の連続鋳造をする際に、ＣａＯ：３％以上１０％以下を含有する内装体を備えた浸漬ノズルを用いることを特徴とするＴｉ脱酸鋼鋳片の製造方法が提供される。
【００１３】
鋼の成分としてさらに質量％で、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：３％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｎ：０．００４％以下を含んでもよい。
【００１４】
鋼の付加成分としてさらに質量％で、ＲＥＭ：０．００１％以上０．００４％以下を含有してもよい。
【００１５】
鋼の付加成分としてさらに質量％で、Ｎｂ：０．１％以下、Ｂ：０．０５％以下の範囲でいずれか１種類以上を含有してもよい。
【００１６】
浸漬ノズル内装体の付加成分としてさらに質量％で、ＺｒＯ２：４０％以上６０％以下、ＳｉＯ２：１％以上１５％以下、Ｃ：１５％以上３５％以下を含有する浸漬ノズルを用いてもよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記に記載の方法で鋳造したＴｉ脱酸鋼の連続鋳造鋳片を圧下比１５０以上で圧延し、最終的な厚さを１．２ｍｍ以下にすることを特徴とするＴｉ脱酸鋼薄鋼板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
Ｔｉ脱酸鋼の連続鋳造時のノズル閉塞を防止した上で、大型介在物に起因するプレス割れが生じにくい薄鋼板用鋳片および薄鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】薄鋼板中に残留する非金属介在物の個数とプレス割れの発生指数を示すグラフである。
【図２】鋳片内の非金属介在物中のＣａＯ濃度と薄鋼板内の介在物残留率の関係を示すグラフである。
【図３】鋳片の圧下比と薄鋼板内の非金属介在物個数との関係を示すグラフである。
【図４】浸漬ノズル内装体中のＣａＯ濃度と、鋳片内の非金属介在物中のＣａＯ濃度の関係を示すグラフである。
【図５】第１の実施例のプレス割れ発生状況を示す表である。
【図６】第２の実施例のプレス割れ発生状況を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
＜発明者らの発見した知見＞
発明者らは、薄鋼板の加工時時のプレス割れは、薄鋼板中に残留する大型非金属介在物が起点なっており、プレス割れに対しては薄鋼板中に残留する大型非金属介在物が大きな影響を及ぼすことを見出した。
【００２２】
図１は、薄鋼板中に残留する体積１２５，０００μｍ３以上の非金属介在物の個数とプレス割れの発生指数を示すグラフである。図１より、単位量当たりの非金属介在物の個数が６０個／ｋｇを超えるとプレス割れ発生指数が急激に上昇することがわかる。
【００２３】
発明者らは、様々な条件で連続鋳造したＴｉ脱酸鋼材について、鋳片内の非金属介在物を調査した。また、該鋳片の熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を行い、得られた薄鋼板中の非金属介在物を調査した。得られた薄鋼板の一部についてはプレス試験を実施し、プレス割れの発生状況を確認した。
【００２４】
これらの調査の結果、発明者らは、薄鋼板中に残留する大型非金属介在物について、鋳片内の介在物組成、および、鋳片の圧延方法が大きな影響を与えることを確認した。すなわち、鋳片内の介在物組成を特定の範囲に制御し、かつ、十分な圧延を実施することにより、鋳片内の大型非金属介在物は圧延時に粉砕され、プレス割れが発生しない程度に無害化される。逆に介在物組成が適正範囲を外れた場合、あるいは介在物組成が適正であっても圧延が十分でない場合は、大型非金属介在物が薄鋼板内に残留し、プレス割れを発生させてしまう。
【００２５】
鋳片内の介在物組成が薄鋼板中に残留する大型非金属介在物に与える影響としては、特に非金属介在物中のＣａＯ濃度の影響が大きい。
【００２６】
図２は、鋳片内の体積２７，０００μｍ３以上の非金属介在物中のＣａＯ濃度と薄鋼板内の介在物残留率との関係を示すグラフである。介在物残留率とは、鋳片中の非金属介在物が、圧延後の薄鋼板にどの程度残留しているかを示すものである。鋳片内の体積２７，０００μｍ３以上の非金属介在物に限定した理由は、これ以下の体積では凝固中あるいは固相内で生成される非金属介在物が鋳片に混入する可能性があるためである。
【００２７】
圧延条件及び残留率の算出方法は、以下のとおりである。鋳片から薄鋼板を製造する際の圧延条件はすべて同一とし、厚さ２４０ｍｍの鋳片を、熱間圧延（温度１２００〜８５０℃）により厚さ３ｍｍまで圧延し、さらに冷間圧延で厚さ１ｍｍまで圧延する。このとき、鋳片の厚みと最終的な薄鋼板の厚みの比である圧下比は２４０となる。介在物残留率は、体積１２５，０００μｍ３以上の非金属介在物について、薄鋼板中の個数を鋳片内の個数で除した値とした。この場合、介在物残留率が０であれば薄鋼板中には体積１２５，０００μｍ３以上の介在物が存在せず、介在物残留率が大きくなると薄鋼板中に当該体積以上の介在物が多数残留することを意味する。
【００２８】
非金属介在物の大きさの測定方法は以下の通りである。まず、鋳片もしくは薄鋼板５００〜１０００ｇを電解し、電解後に得られる残渣の鉄分を磁選除去することにより非金属介在物を得る。得られた非金属介在物は、３０μｍのメッシュにて分級され、メッシュ上に残った非金属介在物が体積２７，０００μｍ３以上の非金属介在物となる。さらに、体積２７，０００μｍ３以上の非金属介在物は、５０μｍのメッシュにて分級され、メッシュ上に残った非金属介在物が体積１２５，０００μｍ３以上の非金属介在物となる。
【００２９】
図２より、鋳片内の非金属介在物中のＣａＯ濃度が３質量％（以下単に「％」と記す）を超えると、残留率が急増する。この理由は以下のように考えられる。Ｔｉ脱酸鋼における主要な非金属介在物はＴｉ酸化物である。このＴｉ酸化物は、ＣａＯと結びつきやすく、中間化合物としてペロブスカイト（ＣａＴｉＯ３）を生成する。このペロブスカイトの結晶は粗大化しやすく、圧延時に破砕されにくい。このため、非金属介在物の残留率が急増する。したがって、残留率の低減のためには、鋳片内の非金属介在物中のＣａＯ濃度の低減が必要となる。鋳片内の非金属介在物中のＣａＯは、溶鋼中のＣａが酸化することで、生成されるため、溶鋼中へのＣａ混入を抑制し、ＣａＯを生成させないようにする必要がある。具体的には、溶鋼中のＣａ濃度０．０００４％以下に制御する必要がある。
【００３０】
一方、鋳片の圧延方法が薄鋼板中に残留する大型非金属介在物に与える影響としては、特に圧下比の影響が大きい。
【００３１】
図３は、鋳片の圧下比と薄鋼板内の体積１２５，０００μｍ３以上の非金属介在物個数との関係を示したグラフである。圧延には、鋳片内の非金属介在物中のＣａＯ濃度が０．５％の鋳片が使用された。図３より、圧下比１５０以上では非金属介在物個数が６０個／ｋｇ以下になるが、圧下比１５０未満では介在物個数が多くなる場合がある。この結果から、鋳片内の大型非金属介在物を圧延により介在物を十分に粉砕し、プレス割れが発生しない程度に無害化させるためには、圧下比１５０以上の条件を満たすように圧延することが好ましい。
【００３２】
さらに、発明者らは、特許文献３に記載の、取鍋ノズルおよび浸漬ノズルの稼働面をＣａＯ・ＺｒＯ２粒を含む材質にする方法において、浸漬ノズル内装体のＣａＯ濃度を様々に変化させてＴｉ脱酸鋼の連続鋳造を行い、鋳片内の非金属介在物を調査した。その結果、浸漬ノズル内装体（特許文献３の稼働面に相当）のＣａＯ濃度が高い場合、鋳片内の非金属介在物中のＣａＯ濃度が上昇することがわかった。つまり、発明者らは、鋳片内の非金属介在物組成に対して、溶鋼の成分等の条件だけでなく、浸漬ノズル内装体組成の影響がきわめて大きいことを見出した。
【００３３】
これは以下の理由による。ＣａＯ成分を含有する内装体を備えた浸漬ノズルを用いた場合、溶鋼中のＴｉ酸化物と内装体のＣａＯ成分との反応によって、浸漬ノズル内装体の溶鋼との接触面に低融点のＴｉＯ２−ＣａＯ化合物が生成する。この化合物は低融点であり、連続鋳造時に浸漬ノズル内を流れる溶鋼流で洗い流されるため、浸漬ノズル内装体へのＴｉ酸化物の付着が抑制される。
【００３４】
連続鋳造後の浸漬ノズル内装体の溶鋼との接触面を観察した結果、低融点のＴｉＯ２−ＣａＯ化合物が大量に生成していることが確認された。また、この低融点化合物は、溶鋼と接している連続鋳造中は液相であるため、半径が数十μｍ程度の比較的粗大な粒子に成長していることがわかった。また、この粗大なＴｉＯ２−ＣａＯ化合物粒子は、連続鋳造中は溶鋼流により洗い流され、その一部は鋳片内に捕捉され残留する。
【００３５】
このとき、浸漬ノズル内装体中のＣａＯ濃度が高いと、ノズル内装体から供給されるＣａＯ量が増大し、Ｔｉ酸化物との反応で生成するＴｉＯ２−ＣａＯ化合物中のＣａＯ濃度が高くなる。このＴｉＯ２−ＣａＯ化合物中のＣａＯ濃度が高い場合、ペロブスカイトの結晶が生成、成長し、粗大化する。この粗大化したペロブスカイトの結晶の一部は、鋳片内に捕捉され残留するため、圧延時にも破砕せずに大型非金属介在物となり、プレス割れの原因になる。
【００３６】
図４は、浸漬ノズル内装体中のＣａＯ濃度と、鋳片内の非金属介在物中のＣａＯ濃度の関係を示すグラフである。また、図４では上記に加え、ノズル閉塞の発生状況も示す。図４より、浸漬ノズル内装体中のＣａＯ濃度が１０％を超えると、鋳片内の非金属介在物中のＣａＯ濃度は３％を超えるようになる。このとき、鋳造後の浸漬ノズル内装体の溶鋼との接触面を調査すると、粗大化したペロブスカイトの結晶が存在していることがわかった。
【００３７】
また、図４より、浸漬ノズル内装体中のＣａＯ濃度が３％以下の低い領域で、ノズル閉塞が発生した。これは、浸漬ノズル内装体中のＣａＯ濃度が低すぎることで、ノズルへのＴｉ酸化物の付着抑制効果がなくなるため、ノズル閉塞が進行するからである。この結果から、浸漬ノズル内装体中のＣａＯ濃度は３％以上必要であることも明らかになった。
【００３８】
これらの結果から、薄鋼板中に残留する大型非金属介在物を低減するためには、溶鋼中のＣａ濃度０．０００４％以下にすると同時に、ＣａＯ成分を含有する浸漬ノズルを使用する場合、内装体中のＣａＯ濃度を３％以上１０％以下にする必要があることが明らかになった。
【００３９】
以上の知見に基づき、本発明の一実施形態に係るＴｉ脱酸鋼鋳片およびＴｉ脱酸鋼薄鋼板の鋼の成分組成、及び連続鋳造時に用いる浸漬ノズルの成分を以下に説明する。
【００４０】
＜鋼の成分組成＞
鋼の成分組成は下記の範囲で規定される。
【００４１】
Ｃ：高加工性の薄鋼板に適用するため、Ｃは、０．００５％以下とする。
Ｓｉ：Ｓｉは、鋼を強化する作用があり、必要な強度に応じて適当量を含有させるが、１％を超えると深絞り性が低下するので１％以下とする。
Ｍｎ：Ｍｎは、鋼を強化する作用があり、必要な強度に応じて適当量を含有させるが、３％を超えると深絞り性が低下するので３％以下とする。
Ｐ：Ｐは、鋼を強化する作用があり、必要な強度に応じて適当量を含有させるが、０．１５％を超えると深絞り性が低下するので０．１５％以下とする。
Ｓ：Ｓは、０．０５％を超えると、圧延時の疵の原因となるため０．０５％以下とする。
Ｎ：Ｎは、０．００４％を超えると、加工性を低下させるので０．００４％以下とする。
Ａｌ：Ａｌは、０．０１％を超えると、非金属介在物がＡｌ２Ｏ３主体となり、Ｔｉ脱酸鋼としての線状疵等の表面欠陥抑制効果がなくなるため、０．０１％以下とする。また、Ａｌを０．００１％未満にすることは、他の脱酸材の使用量の増大等の多大なコスト上昇を伴うため、０．００１％以上とする。
Ｔｉ：Ｔｉは、０．０１％未満では、非金属介在物がＴｉ酸化物主体にならず、Ｔｉ脱酸鋼としての線状疵等の表面欠陥抑制効果がなくなるため、０．０１％以上とする。また、Ｔｉが０．４％を超えるとＴｉ酸化物の生成量が増えプレス割れの原因となり、かつ薄鋼板が硬化して加工性が悪化する。このためＴｉは、０．０１％以上、０．４％以下とする。
Ｃａ：Ｃａは、０．０００４％を超えると、非金属介在物中のＣａＯ濃度が増加し、プレス割れが発生するので、０．０００４％以下とする。
ＲＥＭ：必要に応じ、０．００１％以上、０．００４％以下の範囲でＲＥＭを添加してもよい。ＲＥＭは溶鋼中のＴｉ酸化物を改質する作用があり、添加することによりさらに顕著なノズル閉塞抑制効果が得られる。なお、０．００１％未満ではＲＥＭ濃度が低すぎるため、介在物中のＲＥＭ酸化物の割合が小さくなり、所望の性能が得られない。ＲＥＭが０．００４％を超えるとＲＥＭ酸化物の生成量が多すぎ、非金属介在物中のＲＥＭ酸化物濃度が多くなり、プレス割れの原因となる。このためＲＥＭは、０．００１％以上、０．００４％以下とする。
Ｎｂ、Ｂ：必要に応じ、０．１％以下の範囲でＮｂを、０．０５％以下の範囲でＢを添加してもよい。Ｎｂは鋼板の結晶粒微細化に有効な元素であり、薄鋼板の深絞り性の向上に効果を発揮する。ただし、Ｎｂは、０．１質量％を超えて添加した場合、鋼の変形抵抗を顕著に増加するという不具合を生じるおそれがあるため０．１％以下とする。Ｂを添加することにより深絞り成形などを行った場合の２次加工脆化を防止できる。ただし、Ｂは、０．０５％を超えて添加した場合、鋼の変形抵抗を顕著に増加するという不具合を生じるおそれがあるため０．０５％以下とする。
【００４２】
＜浸漬ノズルの内装体成分＞
浸漬ノズル内装体の成分は以下のように規定される。
【００４３】
ＣａＯ：ＣａＯは当該内装体において最も重要な成分である。このＣａＯ成分と溶鋼中のＴｉ酸化物との反応によって低融点化合物が生成する。ＣａＯ濃度が３％未満の場合、ＣａＯ分が少なすぎるためにＴｉ酸化物との反応生成物が十分に低融点化せず、ノズル閉塞を引き起こす。一方、ＣａＯ濃度が１０％を超える場合、上述のとおりペロブスカイトの結晶が生成され、薄鋼板中に大型の非金属介在物が残留しやすくなり、プレス割れを発生させる。
【００４４】
また、ＣａＯ以外の成分については、以下のように規定することが好ましい。
ＺｒＯ２：ＺｒＯ２は、内装体の強度を保つために必要な成分である。ＺｒＯ２濃度が４０％未満であると、内装体の強度が不十分となり使用できなくなる。一方、６０％を超えると、ノズル内面の単体ＺｒＯ２分が増加し、ＴｉＯ２−ＣａＯ化合物の流動性が悪化するため、ＴｉＯ２−ＣａＯの液相が存在しても溶鋼流に洗い流されにくくなり好ましくない。このため、ＺｒＯ２濃度は４０〜６０％とする。
ＳｉＯ２：ＳｉＯ２はＣａＯ成分と溶鋼中のＴｉ酸化物との反応生成物をより低融点化する効果がある。ＳｉＯ２濃度が１％未満であるとその効果が発揮されない。一方、ＳｉＯ２濃度が１５％を超えると、ＳｉＯ２が溶鋼中のＳｏｌ．Ｔｉと反応したり、内装体中のＣと反応したりするため、溶鋼汚染の原因になり好ましくない。このため、ＳｉＯ２濃度は１〜１５％とする。
Ｃ：Ｃは内装体の耐熱衝撃性を高めるために必要な成分である。Ｃ濃度が１５％未満であると、耐熱衝撃性が不十分で使用できなくなる。一方、Ｃ濃度が３５％を超えると、内装体の耐溶損性が著しく悪化し、長時間の鋳造に耐えられなくなる。このため、Ｃ濃度は１５〜３５％とする。
【００４５】
本発明の一実施形態に係るＴｉ脱酸鋼鋳片およびＴｉ脱酸鋼薄鋼板の製造方法を以下順に説明する。
【００４６】
＜鋳片の製造＞
まず、脱炭製錬後の溶鋼をＴｉ含有合金で脱酸する。このとき、Ｔｉ脱酸に先立ってＡｌ等による予備脱酸を行ってもよい。予備脱酸を行うことで、使用するＴｉ合金量を低減でき、製造コストを低減できる。ただし、Ａｌ等を大量に使用すると、非金属介在物の組成がＡｌ２Ｏ３主体となるため、上述した適正な範囲で実施する必要がある。溶鋼をＴｉ含有合金で脱酸することで、溶鋼中にＴｉ酸化物を主体とする非金属介在物が生成される。このとき、溶鋼中のＴｉ濃度が低すぎると、十分に脱酸が行われないため好ましくない。逆に、溶鋼中のＴｉ濃度が高すぎると、Ｔｉ酸化物の生成量が多くなるため薄鋼片に残留する介在物の個数が多くなりプレス割れの原因となったり、薄鋼板中のＴｉ濃度が高くなり硬化することで加工性が悪化したりする。これにより、溶鋼中のＴｉ濃度は上述した範囲とされる。
【００４７】
また、Ｔｉ脱酸の後、ＲＥＭを含有する合金を添加して、非金属介在物の組成を変化させることも可能である。このとき、溶鋼中のＲＥＭ濃度が高すぎると、非金属介在物中のＲＥＭ酸化物濃度が多くなるため、圧延時の粉砕性が悪化し、プレス割れの原因となる。これにより、溶鋼中のＲＥＭ濃度は上述した範囲とされる。
【００４８】
次に、脱酸した溶鋼を、ＣａＯを含有する内装体を備えた浸漬ノズルを用いて連続鋳造し、鋳片を製造する。このとき、内装体のＣａＯ濃度は３％以上１０％以下とする。内装体中のＣａＯ濃度を３％以上とすることで、連続鋳造中のノズル閉塞抑制効果が得られる。また、内装体中のＣａＯ濃度を１０％以下とすることで、プレス割れを確実に抑制できる。
【００４９】
このような製造方法により、Ｔｉ脱酸鋼鋳片は製造される。なお、本実施形態においてＴｉ脱酸鋼鋳片を製造するための、上述した浸漬ノズル以外の製錬設備や連続鋳造機といった製造設備は、公知の設備を適用することができる。また、上述した鋼の成分以外の製錬及び鋳造等の条件は、公知の条件を適用することができる。
【００５０】
＜薄鋼板の製造＞
上記の方法で連続鋳造した鋳片は圧延されてＴｉ脱酸鋼薄鋼板とされる。このとき本実施形態に係るＴｉ脱酸鋼薄鋼板の製造方法では、鋳片と最終的な薄鋼板の厚みの比である圧下比を１５０以上確保することが必要である。圧下比１５０を下回ると介在物の残留率が大きくなる、すなわち薄鋼板中に大型非金属介在物が多数存在し、プレス割れの成績が悪化するためである。
【００５１】
なお、圧下比１５０以上を確保すればそれ以外の圧延条件がプレス割れに与える影響は小さい。すなわち、熱間圧延、冷間圧延の温度条件、それぞれの圧延過程での圧下比等については鋼材の要求特性を満足する値に設定することが可能である。
【００５２】
本実施形態では、薄鋼板製品の厚みは、１．２ｍｍ以下とされる。プレス加工を実施する薄鋼板の厚みとしてはこの範囲が適当であり、１．２ｍｍを超えると加工が難しくなる。また、厚みを１．２ｍｍ超過とすると、薄鋼板内の大型非金属介在物によるプレス割れは発生しにくくなる。
【００５３】
このような製造方法により、Ｔｉ脱酸鋼薄鋼板は製造される。なお、本実実施形態においてＴｉ脱酸鋼薄鋼板を製造するための、上述した圧下比以外のパススケジュールや温度条件等の条件は、公知の条件を適用することができる。また、製造に用いる圧延機等の設備は、公知の設備を適用することができる。
【実施例】
【００５４】
本発明の一実施形態に係る鋳片および薄鋼板の製造方法の実施例について説明する。
【００５５】
＜第１の実施例＞
第１の実施例では、鋼の成分及び浸漬ノズルのＣａＯ濃度の条件を変えた鋳片を製造し、その鋳片から薄鋼板を製造し、プレス割れの発生状況を確認した。
【００５６】
まず、転炉出鋼後の３００ｔｏｎの溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理後の溶鋼中Ｃ濃度を０．００１５％に脱炭処理し、この溶鋼中に金属Ａｌを添加して溶鋼中の溶存酸素濃度を低下させた。Ｔｉ脱酸のためのＦｅ−Ｔｉ合金添加量は目標成分値に合わせて変化させた。その後、この溶鋼に、金属ＴｉまたはＦｅ−Ｔｉ合金を添加してＴｉ脱酸をした。また、Ｔｉ脱酸後の溶鋼に、条件に応じてＦｅ−Ｓｉ−ＲＥＭ合金の添加、又はＣａ−Ｓｉ合金ワイヤーの添加を行った。この処理を各実施例について計５回行い、合計１５００ｔｏｎの溶鋼を２ストランドスラブ連続鋳造装置にて鋳造し、厚さ２４０ｍｍの鋳片を製造した。連続鋳造の際には主成分がＣａＯ−ＺｒＯ２−ＳｉＯ２−Ｃの内装体を有する浸漬ノズルを使用した。ノズル閉塞発生の有無は、連続鋳造中のスライディングゲート開度変化により確認した。さらに、当該鋳片内に含まれる非金属介在物の調査を実施した。
【００５７】
次に、上記鋳片を１２００℃まで加熱し、処理温度１２００〜８５０℃で熱間圧延を実施し、厚さ３ｍｍの熱延板を製造した。さらに当該熱延板を冷間圧延し、厚さ１ｍｍの冷延板を製造した。得られた冷延板内に含まれる非金属介在物の調査を実施した。さらに、上記冷延板をプレス加工し、プレス割れの評価を行った。
【００５８】
図５は、第１の実施例のプレス割れ発生状況を示す表である。図５には、得られた鋼板の成分、ノズル内装体の成分、製品板内の介在物個数、さらに成績としてノズル閉塞状況、製品板のプレス割れ発生状況を示す。図５において、Ｎｏ．１〜１２が本発明例であり、Ｎｏ．１３〜２１が比較例である。以下の本発明例、比較例の説明において示すＮｏ．は図５のＮｏ．に対応する。
【００５９】
［本発明例１］
本発明例１（Ｎｏ．１）では、内装体のＣａＯ濃度が７％の浸漬ノズルを用いて連続鋳造を行った。本発明例１は、連続鋳造中のスライディングゲート開度変化は小さく、ノズル閉塞は全くみられなかった。また、この鋳片から製造された冷延板をプレス加工したところ、プレス割れも全く認められなかった。
【００６０】
［本発明例２］
本発明例２（Ｎｏ．２〜９）では、内装体のＣａＯ濃度が３〜１０％の浸漬ノズルを用いて連続鋳造を行った。連続鋳造中のスライディングゲート開度変化は小さく、ノズル閉塞は全くみられなかった。また、上記冷延板をプレス加工したところ、プレス割れも全く認められなかった。
【００６１】
［本発明例３］
本発明例３（Ｎｏ．１０〜１２）では、Ｔｉ脱酸後にＦｅ−Ｓｉ−ＲＥＭ合金を添加し、介在物の改質を行った。内装体のＣａＯ濃度は４〜１０％の浸漬ノズルを用いて連続鋳造を行った。連続鋳造中のスライディングゲート開度変化は小さく、ノズル閉塞は全くみられなかった。また、上記冷延板をプレス加工したところ、プレス割れも全く認められなかった。
【００６２】
［比較例１］
比較例１（Ｎｏ．１３〜１４）では、内装体のＣａＯ濃度が１〜２％の浸漬ノズルを用いて連続鋳造を行った。この場合、連続鋳造中のスライディングゲート開度変化が非常に大きく、顕著なノズル閉塞が発生した。連続鋳造終了後に浸漬ノズルを観察したところ、Ｔｉ酸化物の付着がみられた。この場合、ノズル内装体中のＣａＯ含有量が少なすぎたため、ノズル閉塞が発生した。
【００６３】
［比較例２］
比較例２（Ｎｏ．１５〜１８）では、内装体のＣａＯ濃度が１１〜２７％の浸漬ノズルを用いて連続鋳造を行った。連続鋳造中のスライディングゲート開度変化は小さく、ノズル閉塞は全くみられなかった。ところが、上記冷延板内には大型非金属介在物が多数残留しており、プレス加工時にプレス割れが発生した。この場合、ノズル内装体中のＣａＯ含有量が多すぎたため、介在物中のＣａＯ濃度が高くなり、介在物の残留率が大きくなった。
【００６４】
［比較例３］
比較例３（Ｎｏ．１９〜２１）では、Ｔｉ脱酸後に、溶鋼中にＣａ−Ｓｉ合金ワイヤーを添加し、溶鋼中のＣａ濃度調整を行った。内装体のＣａＯ濃度は５〜１０％の浸漬ノズルを用いて連続鋳造を行った。連続鋳造中のスライディングゲート開度変化は小さく、ノズル閉塞は全くみられなかった。ところが、上記冷延板内には大型非金属介在物が多数残留しており、プレス加工時にプレス割れが発生した。比較例３では、溶鋼中のＣａ濃度が高すぎたため、介在物中のＣａＯ濃度が高くなり、介在物の残留率が大きくなった。
【００６５】
＜第２の実施例＞
第２の実施例では、厚みの異なる鋳片を製造し、圧延時の圧下比の条件を変えた薄鋼板を製造し、プレス割れの発生状況を確認した。
【００６６】
第１の実施例の本発明例１に示す方法（図５のＮｏ．１）で処理した溶鋼を、鋳型サイズを変えた連続鋳造装置で鋳造し、厚さ９０〜４００ｍｍの鋳片を製造した。これらの鋳片をいくつかの条件で熱間圧延、冷間圧延を行い、厚さ０．５〜１．２ｍｍの冷延板を製造した。得られた冷延板内に含まれる非金属介在物の調査を実施した。さらに、上記冷延板をプレス加工し、プレス割れの評価を行った。
【００６７】
図６は、第２の実施例のプレス割れ発生状況を示す表である。図６には、鋳片厚さ、製品板厚さ、圧下比、製品板内の介在物個数、さらに成績としてプレス割れ発生状況を示す。図６において、Ｎｏ．２２〜３４が本発明例であり、Ｎｏ．３５〜３８が比較例である。以下の本発明例、比較例の説明において示すＮｏ．は図６のＮｏ．に対応している。
【００６８】
［本発明例４］
本発明例４（Ｎｏ．２２〜３４）では、厚さ９０〜４００ｍｍの鋳片を圧下比１５０以上になるように熱間圧延、冷間圧延を行い、厚さ０．５〜１．２ｍｍの冷延板を製造した。得られた冷延板内に含まれる非金属介在物の調査を実施したところすべて６０個／ｋｇ以下を満足していた。さらに、本発明例３の冷延板をプレス加工したところ、プレス割れの発生はみられなかった。
【００６９】
［比較例４］
比較例４（Ｎｏ．３５〜３８）では、厚さ９０〜４００ｍｍの鋳片を圧下比１５０未満になるように熱間圧延、冷間圧延を行い、厚さ０．８〜１．２ｍｍの冷延板を製造した。得られた冷延板内に含まれる非金属介在物の調査を実施したところ６０個／ｋｇを超えた。さらに、上記冷延板をプレス加工したところ、プレス割れが発生した。これは、比較例４では、圧下比が不足しているために、圧延時に大型非金属介在物が充分に粉砕されずに残留率が高くなったためである。
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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