(57)【要約】【課題】介在物生成量を極限まで低下させることにより、確実に内部欠陥を防止できる低炭素鋼鋳片の製造方法、鋳片および鋼板を提示すること。【解決手段】低炭素鋼鋳片の製造方法において、大気圧下の製鋼炉内で溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％以下に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸すると共に成分調整を行った後、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法と、本方法で製造した鋳片および鋼板。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸を行った後、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
【請求項２】
大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸処理しながら、３分以上攪拌した後に、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
【請求項３】
転炉を用いて大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸を行った後、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
【請求項４】
転炉を用いて大気圧下溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸処理しながら、３分以上攪拌した後に、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４記載のいずれかの方法で製造して得られた低炭素鋼鋳片であって、全酸素濃度が０．００１質量％以下であることを特徴とする低炭素鋼鋳片。
【請求項６】
請求項１〜４記載のいずれかの方法で製造して得られた低炭素鋼鋳片であって、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していることを特徴とする低炭素鋼鋳片。
【請求項７】
請求項１〜４記載のいずれかの方法で製造して得られた低炭素鋼鋳片であって、全酸素濃度が０．００１質量％以下で、且つ直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していることを特徴とする低炭素鋼板。
【請求項８】
請求項１〜４記載のいずれかの方法で製造した鋳片から得られた低炭素鋼板であって、全酸素濃度が０．００１質量％以下であることを特徴とする低炭素鋼板。
【請求項９】
請求項１〜４記載のいずれかの方法で製造した鋳片から得られた低炭素鋼板であって、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していることを特徴とする低炭素鋼板。
【請求項１０】
請求項１〜４記載のいずれかの方法で製造した鋳片から得られた低炭素鋼板であって、全酸素濃度が０．００１質量％以下で、且つ直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していることを特徴とする低炭素鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、清浄性に優れた低炭素鋼鋳片の製造方法と鋳片、および鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉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。このため、溶存酸素は全てアルミナ系介在物となり、これが凝集合体して粗大なアルミナクラスターとなる。このアルミナクラスターは、例えばブリキ缶に用いる低炭素鋼板で製缶時にワレ発生の原因となり、鋼板の品質を大きく低下させるため、アルミナ系介在物の低減対策は重要な課題となっている。
【０００３】
これに対して、従来は特許文献１の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、或いは特許文献２の注入流を利用して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が提案、実施されてきた。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、特許文献３にあるように溶鋼をＭｇで脱酸し、Ａｌでは殆ど脱酸しない薄鋼板用溶鋼の溶製方法も開示されている。
【０００４】
【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】
特開平５−３０２１１２号公報
【０００５】
【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内部欠陥が発生しない程度まで低減することは非常に難しい。また、アルミナ系介在物を全く生成しないＭｇ脱酸では、Ｍｇの蒸気圧が高く、溶鋼への歩留まりが非常に低いため、低炭素鋼のように溶存酸素濃度が高い溶鋼をＭｇだけで脱酸するには多量のＭｇを必要とし、製造コストを考えると実用的なプロセスとは言えない。
これらの問題を鑑み、本発明は溶鋼中の介在物生成量を極限まで低下させることにより、確実に内部欠陥を防止できる低炭素鋼鋳片の製造方法、鋳片および鋼板を提供することを目的とする。
【０００６】
【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。即ち、
（１）  大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸を行った後、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
（２）  大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸処理しながら、３分以上攪拌した後に、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
（３）  転炉を用いて大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸を行った後、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
（４）  転炉を用いて大気圧下溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に脱炭処理し、続いて真空脱ガス装置を用いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸処理しながら、３分以上攪拌した後に、連続鋳造することを特徴とする低炭素鋼鋳片の製造方法。
（５）  前記（１）〜（４）いずれかの方法で製造して得られた低炭素鋼鋳片であって、全酸素濃度が０．００１質量％以下であることを特徴とする低炭素鋼鋳片。
（６）  前記（１）〜（４）いずれかの方法で製造して得られた低炭素鋼鋳片であって、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していることを特徴とする低炭素鋼鋳片。
（７）  前記（１）〜（４）いずれかの方法で製造して得られた低炭素鋼鋳片であって、全酸素濃度が０．００１質量％以下で、且つ直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していることを特徴とする低炭素鋼板。
（８）  前記（１）〜（４）いずれかの方法で製造した鋳片から得られた低炭素鋼板であって、全酸素濃度が０．００１質量％以下であることを特徴とする低炭素鋼板。
（９）  前記（１）〜（４）いずれかの方法で製造した鋳片から得られた低炭素鋼板であって、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していることを特徴とする低炭素鋼板。
（１０）前記（１）〜（４）いずれかの方法で製造した鋳片から得られた低炭素鋼板であって、全酸素濃度が０．００１質量％以下で、且つ直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していることを特徴とする低炭素鋼板。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明の低炭素鋼鋳片の製造法は、大気圧下で溶鋼中のＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下に精錬し、続いて減圧下でＣ濃度を０．０２質量％以上０．０５質量％未満に脱炭処理した溶鋼に、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸した後、該溶鋼を連続鋳造するものである。この低炭素鋼製造の基本思想は、大気圧下で精錬してＣ濃度を最終成分値よりも高めに吹き止め、溶鋼中に過剰Ｃを残し、この溶鋼をさらに減圧下で脱炭処理することにより、溶存酸素濃度を極限まで低減し、高清浄度鋼を得ることにある。なお、本発明の低炭素鋼とは、鋼中Ｃ濃度が０．０２質量％以上０．０５質量％未満程度のものである。
【０００８】
一般に、低炭素鋼は転炉などの大気圧下で酸素を吹き付けて脱炭処理し、最終Ｃ濃度の溶鋼を溶製している。脱炭処理後の溶鋼中にはＣ濃度に応じた溶存酸素が含まれており、例えばＣ濃度０．０４質量％の低炭素鋼では０．０６質量％程度の溶存酸素を含んでいる。この溶存酸素は通常Ａｌの添加により殆ど脱酸される（下記（１）式の反応）ため、溶鋼中に０．０６質量％の酸素量に相当する多量のアルミナ系介在物を生成し、溶鋼の清浄性は大きく低下する。
２Ａｌ＋３Ｏ＝Ａｌ２Ｏ３                      （１）
【０００９】
また、溶鋼中の溶存酸素濃度が高くなると、同時に取鍋スラグの酸素濃度も上昇するため、脱酸後にスラグによる溶鋼再酸化が生じ、アルミナ系介在物量が更に増大する。その結果、低炭素鋼では鋳片段階においても全酸素濃度で０．００３〜０．００４質量％程度の介在物量であり、鋳片中には数百μｍ程度にも達する大型のアルミナ介在物も含まれている。
【００１０】
これに対して、本発明では、大気圧下における脱炭処理によるＣ濃度を製品値よりも高めにして脱炭処理を終了するため、溶存酸素濃度は０．０４８〜０．０２４質量％程度となり、大気圧下における脱炭処理のみで最終成分値まで処理を行った際の平均的なＣ濃度である０．０４質量％以下まで脱炭した場合（溶存酸素濃度は０．０６質量％）よりも低い。本発明の大気圧下での脱炭処理溶鋼は、続いて減圧下で脱ガス処理されるため、下記（２）式の脱炭反応がさらに進行し、Ｃ濃度が最終成分値まで低下すると共に、溶存酸素も０．０２質量％以下まで減少させることができる。
Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ                            （２）
【００１１】
なお、溶存酸素が不足しＣ濃度が最終成分値まで下げられない場合には、外部から酸素を供給することも可能であり、供給した酸素は同様に（２）式で消費されるため、溶存酸素を上昇させることはない。この状態で溶鋼中にＡｌを添加して脱酸しても、生成するアルミナ介在物量は全酸素濃度で０．０１質量％以下であり、通常低炭素鋼の０．０６質量％に比べて非常に小さい。また、取鍋スラグの酸素濃度も低下しているため、Ａｌ脱酸後のスラグによる溶鋼汚染も急激に減少する。
【００１２】
大気圧下でのＣ濃度を０．０５質量％以上０．１質量％以下にした理由は、Ｃ濃度を０．１質量％超にすると減圧下での脱炭時間が長くなるため、またＣ濃度を０．０５質量％未満にすると溶存在酸素濃度が高くなり、減圧下での脱炭処理で溶存酸素濃度を十分に低下できないためである。また、鋼中Ｃ濃度は鋼板の伸びや強度に大きく影響するため、減圧下での脱ガス処理後のＣ濃度は低炭素鋼としての材質が十分に得られる０．０２質量％以上０．０５質量％未満とした。
ここで、大気圧下での脱炭後や減圧下での脱炭後の溶鋼中の炭素濃度になる様に、操業する管理方法として、脱炭処理中に溶鋼サンプルを採取し、そのＣ濃度変化から目標Ｃ濃度になる処理時間を推定すれば良い。炭素濃度の分析方法として、通常の元素分析計を用いて測定することができる。
【００１３】
減圧下での脱ガス処理後の溶鋼は、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸することができる。ここで、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加するというのは、Ａｌ、Ｔｉのいずれか一方または双方を添加するという意味である。
この場合には、減圧下での脱ガス処理により溶存酸素濃度が低下しているため、従来のＴｉ脱酸やＡｌ脱酸よりも介在物量が少なく高清浄鋼であり、且つ介在物の凝集合体も抑制され微細分散化される。ＴｉとＡｌの両方で脱酸する場合は、両者の比率は必要に応じて適宜設定できる。また、Ａｌ、Ｔｉ源としては金属Ａｌ、金属Ｔｉ、Ａｌ合金やＴｉ合金等を用いることができる。
【００１４】
また、少なくともＡｌ、Ｔｉを添加して脱酸した後の溶鋼は、３分以上の攪拌時間を設けることが好ましい。本発明により溶鋼の清浄性は格段に向上しているが、汚染等により１００μｍ以上の介在物が侵入した場合でも、脱酸後の攪拌時間を３分程度以上確保すれば、十分除去できるためである。
また、大気圧下での溶鋼の脱炭処理としては転炉や電気炉等の製鋼炉が、続いて行う減圧下での脱炭処理としては真空脱ガス装置や減圧精錬装置等が、通常用いられる。
【００１５】
本発明により溶製された溶鋼を連続鋳造して得られた鋳片は、当然ながら介在物が微量しかなく、全酸素濃度は０．００１質量％以下のものが得られる。ここで、全酸素濃度とは、鋳片に含まれる酸素（化合物酸素やフリー酸素をすべて含む）の総和であり、通常のガス分析装置により分析できる。
さらに鋳片の介在物を顕微鏡観察したところ、直径０．５μｍから３０μｍの微細酸化物が１０個／ｍｍ２以下分散していた。このような清浄度と介在物分散状態を有する鋳片では、ブリキ缶の製缶試験を実施してもワレ発生率は１ｐｐｍ以下であった。ここで、ワレ発生率とは製缶した全缶個数に対するワレ発生の缶個数の比率である。また、介在物の分散状態は、鋳片の研磨面を１００倍と１０００倍の光学顕微鏡で観察し、単位面積内の介在物粒径で評価した。この介在物の粒径は、長径と短径を測定し、（長径×短径）０．５として求めた。
【００１６】
さらに、上記鋳片を熱間圧延して得られた熱延鋼板、さらに冷間圧延して得られた冷延鋼板等の鋳片を加工して得られた鋼板等を、本発明では鋼板と定義するが、これらの鋼板も上記と同様の性状を示し、ワレ発生率は極めて低い。
以上の通り、本発明により溶鋼中の溶存酸素濃度を低下させると共に、スラグからの溶鋼再酸化を抑制できるため、内部欠陥の発生を防止でき、低炭素鋼板の品質は大きく向上する。
【００１７】
【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。
・実施例１：転炉での脱炭処理により、Ｃ濃度を０．０６質量％まで低下させ、その後真空脱ガス装置によりＣ濃度を０．０４質量％まで低下させ、溶存酸素濃度０．０１４質量％の溶鋼とし、その上でＡｌを添加して脱酸し、Ｃ濃度０．０４質量％、Ａｌ濃度０．０４質量％の溶鋼３００ｔを溶製した。この溶鋼を真空脱ガス装置を用いて３分間攪拌した後、連続鋳造機まで移送し、厚み２５０ｍｍ、幅１０００ｍｍのスラブに連続鋳造した。鋳造した鋳片は８５００ｍｍ長さに切断し、１コイル単位とした。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０．１８ｍｍ厚みで幅１０００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。鋳片および鋼板の全酸素濃度は０．０００９質量％で、０．５〜３０μｍの微細介在物が５〜８個／ｍｍ２分散していた。この鋼板を用いて製缶試験を実施した結果、ワレの発生率は１ｐｐｍ以下であった。
【００１８】
・実施例２：転炉での脱炭処理により、Ｃ濃度を０．０９質量％まで低下させ、その後真空脱ガス装置により酸素を供給しながら脱炭処理しＣ濃度を０．０４質量％まで低下させ、溶存酸素濃度０．００８質量％の溶鋼とし、その上でＴｉを添加して脱酸し、Ｃ濃度０．０４質量％、Ｔｉ濃度０．０３質量％の溶鋼３００ｔを溶製した。この溶鋼を真空脱ガス装置を用いて３分間攪拌した後、連続鋳造機まで移送し、厚み２５０ｍｍ、幅１０００ｍｍのスラブに連続鋳造した。鋳造した鋳片は８５００ｍｍ長さに切断し、１コイル単位とした。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０．１８ｍｍ厚みで幅１０００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。鋳片および鋼板の全酸素濃度は０．０００７質量％で、０．５〜３０μｍの微細介在物が３〜７個／ｍｍ２分散していた。この鋼板を用いて製缶試験を実施した結果、ワレの発生率は１ｐｐｍ以下であった。
【００１９】
・比較例１：転炉でのＣ濃度を０．０４質量％まで低下させ、その後Ａｌを添加して脱酸し、Ｃ濃度０．０４質量％、Ａｌ濃度０．０４質量％の溶鋼を３００ｔ溶製した。この溶鋼を連続鋳造法で厚み２５０ｍｍ、幅１０００ｍｍのスラブに鋳造した。鋳造した鋳片は８５００ｍｍ長さに切断し、１コイル単位とした。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０．１８ｍｍ厚みで幅１０００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。この鋼板を用いて製缶試験を実施した結果、ワレの発生率は５０ｐｐｍであった。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によると、低炭素鋼板で介在物生成量を極限まで低下させることができるため、確実に内部欠陥を低減できる。