(57)【要約】【課題】アルミナ介在物を生成させることがないように、Ｔｉを主とした脱酸を行うことにより、確実に表面疵を防止できる薄鋼板用素材の極低炭素溶鋼または低炭素溶鋼を溶製する方法を提供すること。【解決手段】転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸溶鋼を真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態でＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする極低炭素薄鋼板の溶製方法。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸溶鋼を真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態でＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【請求項２】
転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態でＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【請求項３】
転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸溶鋼を真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態で０．００５質量％以上のＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【請求項４】
転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態で０．００５質量％以上のＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【請求項５】
転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸溶鋼を真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度制御した状態で０．００５質量％以上のＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加し、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの濃度の総和を０．００１０〜０．０３０質量％とした溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【請求項６】
転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態で０．００５質量％以上のＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加し、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの濃度の総和を０．００１０〜０．０３０質量％とした溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法で溶製し、連続鋳造して得られた鋳片において、スライム法により計測されるパウダー系介在物を除く非金属介在物の最大粒子径が２５０μｍ以下で、鋳片表層から３０ｍｍ以内の鋳片中の円相当径１０６μｍ以下の微細介在物量が５０００個／ｋｇ以下であることを特徴とする連続鋳造鋳片。
【請求項８】
請求項７記載の連続鋳造鋳片において、顕微鏡で観察される円相当径１０μｍ以上の非金属介在物の７０％以上が、下式の組成範囲内であることを特徴とする連続鋳造鋳片。
３０％≦ＴｉＯ２／（ＴｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＲＥＭ酸化物）≦５０％…（１）
０≦Ａｌ２Ｏ３≦２０％　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
５０％≦ＲＥＭ酸化物≦７０％　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
ＴｉＯ２；鋳片の非金属介在物中のＴｉ酸化物の濃度。Ｔｉ酸化物としてはＴｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５の形態のものも存在するが、ＴｉＯ２として換算したＴｉ酸化物濃度。
Ａｌ２Ｏ３；鋳片の非金属介在物中のＡｌ酸化物の濃度。
ＲＥＭ酸化物；鋳片の非金属介在物中のＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ酸化物の総和の濃度。Ｃｅ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３として換算した酸化物量。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工性、成形性、表面品位に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉や真空処理容器で精錬された溶鋼中には、多量の溶存酸素が含まれており、こ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により脱酸されるのが一般的である。しかし、Ａｌは脱酸によりアルミナ系介在物を生成し、これが擬集合体して粗大なアルミナクラスターとなる。
【０００３】
このアルミナクラスターは連続鋳造設備で鋳造中に浸漬ノズル内に付着し、ノズル詰まりの原因となるだけでなく、鋼板製造時に表面庇発生の原因となり、薄鋼板の品質を大きく劣化させる。
【０００４】
特に、炭素濃度が低く、精錬後の溶存酸素濃度が高い薄鋼板用素材である低炭素溶鋼では、アルミナクラスターの量が非常に多く、表面庇の発生率が極めて高く、アルミナ系介在物の低減対策は大きな課題となっている。
【０００５】
これに対して、従来は、介在物吸着用フラックスを溶鋼表面に添加してアルミナ系介在物を除去する方法（特許文献１、参照）が、或いは、注入流を利用してＣａＯフラックスを溶鋼中に添加し、これによりアルミナ系介在物を吸着除去する方法（特許文献２、参照）が提案され、実施されてきた。
【０００６】
一方、アルミナ系介在物を除去するのではなく、生成させない方法としては、溶鋼をＴｉで脱酸し、Ａｌでは殆ど脱酸しない薄板用鋼の溶製方法があり（特許文献３、参照）、また、溶鋼をＴｉで脱酸した後Ｃａ処理を実施し、介在物組成をＣａＯ−ＴｉＯ２２−Ａｌ２Ｏ３の低融点組成領域に組成制御する薄鋼板用溶鋼の溶製方法がある（特許文献４、参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１０４２１９号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１４９０５７号公報
【特許文献３】
特許第２９９１７９６号公報
【特許文献４】
特開平１１−３０２７７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアルミナ系介在物を除去する方法では、低炭素溶鋼中に多量に生成したアルミナ系介在物を表面庇が発生しない程度まで低減することは非常に難しい。
【０００９】
また、アルミナ系介在物を全く生成しないＴｉ脱酸では、浸漬ノズル詰まりは発生しないものの、取鍋注入末期に取鍋ノズル詰まりが発生し、操業上問題があり、また、Ｔｉ脱酸を行った後にＣａ添加を実施する場合には、操業性に問題はないものの、Ｃａの蒸気圧が高く、溶鋼への歩留まりが非常に低いため、製造コストを考えると実用的なプロセスとは言えない。
【００１０】
これらの問題に鑑み、本発明は、アルミナ系介在物を生成させることがないように、Ａｌでの予備脱酸を前提として、Ｔｉを主とした脱酸を行うことにより、確実に表面疵を防止できる薄鋼板用素材の極低炭素溶鋼または低炭素溶鋼を溶製する方法を提示することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を要旨とする。
【００１２】
（１）転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸溶鋼を真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態でＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【００１３】
（２）転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態でＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【００１４】
（３）転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸溶鋼を真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態で０．００５質量％以上のＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【００１５】
（４）転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態で０．００５質量％以上のＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加した溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【００１６】
（５）転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸溶鋼を真空脱ガス処理により炭素濃度を０．０１質量％以下まで脱炭した後、該溶鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度制御した状態で０．００５質量％以上のＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加しＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの濃度の総和を０．００１０〜０．０３０質量％とした溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【００１７】
（６）転炉もしくは電気炉によって溶製した未脱酸鋼にＡｌを添加して酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態で０．００５質量％以上のＴｉを添加して脱酸し、その後、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加しＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの濃度の総和を０．００１０〜０．０３０質量％とした溶鋼を鋳造することを特徴とする表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法。
【００１８】
（７）上記（１）〜（６）の何れかに記載の表面品質に優れた極低炭素または低炭素薄板用鋼板の溶製方法で溶製し、連続鋳造して得られた鋳片において、スライム法により計測されるパウダー系介在物を除く非金属介在物の最大粒子径が２５０μｍ以下で、鋳片表層から３０ｍｍ以内の鋳片中の円相当径１０６μｍ以下の微細介在物量が５０００個／ｋｇ以下であることを特徴とする連続鋳造鋳片。
【００１９】
（８）上記（７）記載の連続鋳造鋳片において、顕微鏡で観察される円相当径１０μｍ以上の非金属介在物の７０％以上が下式の組成範囲内であることを特徴とする連続鋳造鋳片
３０％≦ＴｉＯ２／（ＴｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＲＥＭ酸化物）≦５０％…（１）
０≦Ａｌ２Ｏ３≦２０％　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
５０％≦ＲＥＭ酸化物≦７０％　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
ＴｉＯ２；鋳片の非金属介在物中のＴｉ酸化物の濃度。Ｔｉ酸化物としてはＴｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５の形態のものも存在するが、ＴｉＯ２として換算したＴｉ酸化物濃度。
【００２０】
Ａｌ２Ｏ３；鋳片の非金属介在物中のＡｌ酸化物の濃度。
【００２１】
ＲＥＭ酸化物；鋳片の非金属介在物中のＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ酸化物の総和の濃度。Ｃｅ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３として換算した酸化物量。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明の溶製法では、転炉や電気炉等の製鋼炉で精錬し、脱炭した後、鋼の要求される材質特性に応じてさらに真空脱ガス処理して炭素濃度を０．０１質量％以下とした溶鋼に、Ａｌで予備脱酸を実施し酸素活量として１５０ｐｐｍ以上の酸素濃度に制御した状態で、Ｔｉを０．００５質量％以上添加して脱酸を行った上で、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの１種類以上を添加する。
【００２３】
この溶製方法の基本思想は、溶存酸素濃度の高い溶鋼を酸素活量１５０ｐｐｍ以上までＡｌで予備脱酸することにより、介在物としてアルミナクラスターが溶鋼中に残存しない条件を整え、その条件下でＴｉを添加して脱酸し、固相のＴｉＯ２系介在物を生成させることにより、Ｔｉの歩留まりを安定化させ、これに、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍを添加することによりＴｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＲＥＭ酸化物とし、クラスターを形成し粗大化しない微細な非金属介在物を溶鋼中に分散させることにある。
【００２４】
溶鋼中の溶存酸素濃度が高い状態で添加されたＴｉは、溶鋼中の溶存酸素と反応し、ＴｉＯ２系介在物を生成する。ＴｉＯ２系介在物は溶鋼中で固相であり、擬集合体し難いため、比較的微細な介在物となる。一旦生成したＴｉＯ２系介在物は浮上分離し難いので、Ｔｉ脱酸を行う前に、アルミナクラスターが生成しない範囲で、Ａｌで予備脱酸する。この予備脱酸により、ＴｉＯ２系介在物量を削減し、Ｔ・Ｏを低減することが可能となる。なお、Ｔ・Ｏは、溶鋼中のトータル酸素量（全酸素量）である。
【００２５】
ＴｉＯ２系介在物量が少なくなれば、改質のために添加されるＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの量も少量で十分となるので経済的である。溶鋼は事前にＴｉで脱酸されているため、残存している少量の溶存酸素とＴｉＯ２系介在物を改質するに必要なＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ量を添加すればよい。
【００２６】
このため、精錬後もしくは真空脱ガス処理後の溶存酸素濃度が非常に高い溶鋼をＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍだけで単独脱酸する溶製方法に比べて、Ｃｅ添加量を大幅に低減できる。さらに、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの沸点は２０００℃以上であり、溶鋼に添加しても蒸発することがないので、Ｃａの添加に比べて歩留まりが非常に高く、コスト面でも有利である。
【００２７】
ＲＥＭ酸化物系介在物は非常に擬集合体し難い性質を有しているため、上記溶製方法で、一度微細なＲＥＭ酸化物系介在物を生成させれば、取鍋内、タンデイッシュ内及び鋳型内でも介在物は粗大化することなく、溶鋼中に微細に分散する。
【００２８】
本発明によって得られた鋳片表層０から３０ｍｍ内の非金属介在物をスライム法で評価したところ、最大介在物粒子径は２５０μｍ以下であり、円相当径１０６μｍ以下の微細酸化物量が５０００個／ｋｇ以下で分散してることが分かった。その結果、鋼板製造時に、介在物は表面庇発生の原因とならず、薄鋼板の品質は大きく向上する。
【００２９】
自動車用外板向けの加工が厳しい極低炭素鋼板等では、加工性を付加するためにＣをできるだけ低くする必要があり、Ｃ濃度は０．０１質量％以下、好ましくは、０．００５質量％以下にするのがよい。
【００３０】
Ｔｉ濃度は０．００５質量％以上にすることが好ましく、Ｔｉ濃度が０．００５質量％未満になると、ＴｉＯ２−ＦｅＯｍ系の液相介在物となるため、擬集合体の形成が促進され、粗大な液相介在物となってしまう。添加するＴｉは、スポンジ状Ｔｉのような高純度Ｔｉに限られるものではなく、Ｆｅ−Ｔｉのような合金として添加しても上記効果は損なわれない。
【００３１】
Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの添加量は、Ｔｉ脱酸後に残留した少量の溶存酸素とＴｉＯ２系介在物を改質するのに必要な量以上で、且つ、ＲＥＭ酸化物濃度が９０％以上とならない量以下とする。実験的検討では、タンディッシュ溶鋼中のＣｅ濃度で０．００１０〜０．０３０質量％程度が適正範囲である。
【００３２】
取鍋内でＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍを添加する場合、Ｔｉ添加から１分以上間隔をあけ、確実にＴｉＯ２系介在物が生成し、且つ、浮上する時間を確保した後Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍを添加し、ＴｉＯ２系介在物を改質する方が、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの歩留まりおよび微細化効果は高い。
【００３３】
また、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの添加は、必ずしも取鍋内で添加する必要はなく、Ｔｉ脱酸後から鋳型内に流入するまでの間で添加すればよく、例えば、タンデイッシュ内で添加することも可能である。さらに、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの添加は、単体金属で行うことも可能であるが、ミッシュメタル等のＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍを含む合金で添加してもよい。
【００３４】
Ｔｉ酸化物の量に対しＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの添加量が少ないと、介在物組成はＴｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系介在物が主となり、取鍋注入末期に、８５％ＴｉＯ２−１５％Ａｌ２Ｏ３の組成の介在物により取鍋ノズル詰まりが発生して溶鋼の注入が不可能となり、溶鋼返送が発生する。
【００３５】
また、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍの添加量が多すぎると、ＲＥＭ酸化物濃度が９０％以上の酸化物が主体となり、浸漬ノズルが詰まり、鋳造不可能となる。
【００３６】
鋳片を顕微鏡観察で調査して、円相当径１０μｍ以上の介在物の７０％以上が前記（１）式から（３）式の範囲内である場合は、操業中、取鍋ノズルも浸漬ノズルも詰まることがない。
【００３７】
溶鋼中にアルミナクラスターが残存しないことは重要であるが、Ａｌ予備脱酸後の酸素活量が１５０ｐｐｍ以上確保できれば、アルミナクラスターとして溶鋼中に残存しないので、本発明の効果は損なわれない。
【００３８】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明について説明する。
【００３９】
（実施例）
転炉での精錬と環流式真空脱ガス装置での処理により炭素濃度を０．００３質量％とした取鍋内溶鋼をＴｉで脱酸し、Ｔｉ濃度０．０３０質量％とした。Ｔｉ添加から３分後に、取鍋内溶鋼中にＣｅ、Ｌａ含有合金を添加し、Ｃｅ濃度０．００１５質量％、Ｌａ濃度０．００１０質量％の溶鋼を溶製した。
【００４０】
この溶鋼を連続鋳造法で厚み２４２ｍｍ、幅１６００ｍのスラブに鋳造した。鋳造した鋳片は６０００ｍｍ長さに切断し、１コイル単位とした。
【００４１】
このようにして得られたスラブを、常法により、熱間圧延、冷間圧延し、最終的には、０．７ｍ厚みで幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。
【００４２】
鋼板品質については、冷問圧延後の検査ラインで目視観察を行い、１コイル当たりに発生する表面欠陥の発生個数を評価した。その結果、表面欠陥は発生しなかった。
【００４３】
（比較例）
転炉での精錬と環流式真空脱ガス装置での処理により炭素濃度を０．００３質量％とした取鍋内溶鋼をＡｌで脱酸し、Ａｌ濃度０．０２質量％とした。さらに、Ｔｉを添加し、Ｔｉ濃度０．０３質量％の溶鋼を溶製した。この溶鋼を連続鋳造法で厚み２４２ｍｍ、幅１６００ｍｍのスラブに鋳造した。鋳造した鋳片は６０００ｍｍ長さに切断し、１コイル単位とした。
【００４４】
このようにして得られたスラブは、常法により、熱間圧延、冷間圧延し、最終的には、０．７ｍｍ厚みで幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。
【００４５】
鋼板品質については、冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い、１コイル当たりに発生する表面欠陥の発生個数を評価した。その結果、スラブ平均で４個／コイルの表面欠陥が発生した。
【００４６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によると、アルミナ系介在物を生成することなく、溶鋼中の介在物を微細化することができるため、確実に表面庇を防止することができて、加工性、成形性に優れた薄鋼板用の極低炭素溶鋼または低炭素溶鋼を溶製することが可能となる。