(57)【要約】【課題】炭素鋼鋳片を幅圧下する際に、幅圧下による割れ欠陥が生じないこと鋼片の製造方法。【解決手段】溶鋼から連続鋳造によって得られた鋳片から幅圧下して鋼片を製造する方法において、成分として質量％で、Ｃ：０．００１〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．９％、Ｓｉ：０．００５〜２．０％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ｓ：０．００１〜０．１％、酸素：０．０００５〜０．００５％、Ｎ：０．００２〜０．００５％含み、さらに、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％Ａｌ：０．００５〜０．０３％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１％を含み、かつＭｎ／Ｓ比が４０未満であり、残部鉄および不可避的不純物からなる溶鋼を連続鋳造して得られた鋳片を幅方向に圧下することを特徴とする幅圧下による表面欠陥が生じない鋼片の製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼から連続鋳造によって得られた鋳片から幅圧下して鋼片を製造する方法において、成分として質量％で
Ｃ：０．００１〜０．５％、
Ｍｎ：０．１〜１．９％、
Ｓｉ：０．００５〜２．０％、
Ｐ：０．００１〜０．１％、
Ｓ：０．００１〜０．１％、
酸素：０．０００５〜０．００５％、
Ｎ：０．００２〜０．００５％含み、
さらに、
Ｔｉ：０．００５〜０．０５％
Ａｌ：０．００５〜０．０３％
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％を含み
かつ
Ｍｎ／Ｓ比が４０未満であり、
残部鉄および不可避的不純物からなる溶鋼を連続鋳造して得られた鋳片を幅方向に圧下することを特徴とする幅圧下による表面欠陥が生じない鋼片の製造方法。
【請求項２】
さらに、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｂ、Ｚｒの一種または二種以上を、それぞれ質量％で、０．５％以下含むことを特徴とする請求項１記載の幅圧下による表面欠陥が生じない鋼片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造法で製造した鋳片を幅圧下して鋼片を製造する方法に関し、特に表面欠陥のない鋼片の製造方法に関するものである。
【０００２】
鋼の大量生産を図るために、連続鋳造機と幅圧下圧延機を組み合わせたプロセスが公知となっている。このプロセスは、連続鋳造では鋳片幅を一定にして鋳造し、その後の圧延機で幅圧下をすることにより鋼片幅を変えるものであり、連鋳機での鋳型幅変更に伴う時間ロスがないことによる生産性の向上や、幅変更部の歩留まり向上が期待できる。しかしながら、鋳片内にＳを含有する場合には、条件によっては幅圧下時に割れが発生し、表面欠陥につながるという問題がある。
【０００３】
この脆化は、１０００〜１１００℃近くの温度で起こるγ結晶粒界へのＳの濃化による液膜脆化であることが判っている。本発明は、このＳによる液膜脆化を防止する技術分野に属する。
【０００４】
【従来の技術】
従来の技術としては、高強度鋼鈑の表面疵発生を抑制するために、鋼中のＭｎ／Ｓ比を５０以上に規定した発明がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、直送圧延プロセスでの表面欠陥を防止するため、同様に鋼中のＭｎ／Ｓ比を５０以上に規定した発明がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、いずれの技術においても、Ｍｎ／Ｓ比が低い場合に表面欠陥を防止することは出来ない。Ｍｎ／Ｓ比を高くするには、Ｍｎ量を増加させるか、Ｓ量を下げるかする必要がある。Ｍｎ量を増加させることは製造コストの増加につながり、また鋼種によっては強度が上がりすぎるために、Ｍｎ量を低く抑えているものもある。また、Ｓはもともと溶銑に含まれているため、Ｓ量を下げるためには、脱硫処理が必要となり、製造コストが増加する。
【０００７】
一方、Ｍｎ／Ｓ比が２０未満の鋼に対して、鋼片を１２００〜１３００℃に加熱した後、表面を９００〜９５０℃に急冷し、その後１０００℃以上に復熱し、１分間以上保持してから圧延することにより、表面割れを防ぐ技術がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
この場合には、大がかりな急冷設備が必要であったり、急冷による大幅なエネルギーロスが生じる。また、１０００℃近傍での圧延では、後半の温度低下で、必要な仕上げ温度や巻き取り温度を確保できない恐れがある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３１９７４７号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５２２５５号公報
【特許文献３】
特開平０５−２３７５０８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、急冷・復熱等の温度履歴条件を規定することなく、Ｓ脆化による表面疵の発生を防止する条件を提示することにより、Ｍｎ／Ｓ比が低い鋼を幅圧下する場合にも、表面割れを防止することが可能な製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を特徴とする。
（１）溶鋼から連続鋳造によって得られた鋳片から幅圧下して鋼片を製造する方法において、成分として質量％で
Ｃ：０．００１〜０．５％、
Ｍｎ：０．１〜１．９％、
Ｓｉ：０．００５〜２．０％、
Ｐ：０．００１〜０．１％、
Ｓ：０．００１〜０．１％、
酸素：０．０００５〜０．００５％、
Ｎ：０．００２〜０．００５％含み、
さらに、
Ｔｉ：０．００５〜０．０５％
Ａｌ：０．００５〜０．０３％
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％を含み
かつ
Ｍｎ／Ｓ比が４０未満であり、
残部鉄および不可避的不純物からなる溶鋼を
連続鋳造して得られた鋳片を幅方向に圧下することを特徴とする幅圧下による表面欠陥が生じない鋼片の製造方法。
（２）さらに、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｂ、Ｚｒの一種または二種以上をそれぞれ質量％で０．５％以下含むことを特徴とする（１）記載の幅圧下による表面欠陥が生じない鋼片の製造方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、まず、元素を添加するという手法で、Ｓ脆化を防止する条件を検討した結果、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａの３元素を適量添加した場合に脆化すなわち割れの発生を防止することが出来ることを見いだした。
【００１３】
以下に本発明の詳細を記す。
【００１４】
発明者らは、まず、Ｓ脆化がオーステナイト（γ）結晶粒界の脆化であることに着目して、γ結晶粒径を細かくしたほうが脆化を生じにくいと予想し、そのための元素添加を検討した。γ結晶粒径を小さくする可能性がある元素として、いくつか候補を挙げ、ラボ実験によりインゴットを溶製して、その材料から試験片を切り出し、引張り試験を行なった。成分を表１に示す。Ｍｎ／Ｓ比はＳ脆化が生じやすい低い値として、１０とした。実験条件を表２に示す。
【００１５】
【表１】
2004169130.tif 000003
【００１６】
【表２】
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【００１７】
その結果を図１に示すが、Ｓ脆化の指標として、１０５０℃における引張り試験材の破断面の絞り値とした。図より、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａを適量添加した場合（Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）に、１０５０℃の絞り値が著しく改善しているのが判る。これらの材料を組織解析してみると、ベース材や他の水準の材料と比較して、γ結晶粒が非常に細かくなっていることが判った。これにより、γ粒界にＳの液膜が生じても絞り値が低下しなかったものと考えられる。γ粒界を詳細に観察すると、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａを含んだ微細な酸化物が観察された。これが、結晶粒の成長を抑制したものと考えられる。
【００１８】
次に、発明の条件を規定した理由とこの発明の具体的な適用法について説明する。対象となる鋼種は、Ｍｎ／Ｓが４０未満の炭素鋼である。このＭｎ／ＳのものはＳ脆化により表面割れを生じやすい。以下、構成成分について、具体的に記す。
【００１９】
Ｃは、鋼の強度を持たす為に不可欠の元素であるため、下限を０．００１質量％とし、上限は板材で用いられる最大炭素量として０．５質量％とした。
【００２０】
また、Ｍｎも強度を得るために必要でありその効果を出すために下限を０．１質量％とした。一般に上限は特殊用途で使用される場合の最大値３質量％であるが、Ｍｎがあまり高い場合は、Ｍｎ／Ｓが高くなってＳ脆化を生じなくなる。ここではＭｎ濃度の最大を、Ｓが高くてもＭｎ／Ｓが４０未満となる、１．９質量％とした。
【００２１】
Ｓｉは、用途によっては不要の場合もあるが、不可避的に混入するためその下限を０．００５質量％とし、上限は特殊用途で用いられる２．０質量％とした。
【００２２】
Ｐは、鋼に有害な元素であるため、その上限を０．１質量％とし、極力少ないほうが望ましいが、不可避的に混入するため下限値０．００１質量％が現実的である。
【００２３】
Ｓも同様に製品特性に害をなす場合が多く、極力低位とすることが望ましいが、不可避的に混入するため下限値０．００１質量％が現実的である。また上限は、粗大なＭｎＳを生成させないために０．１質量％とした。粗大なＭｎＳは製品での割れを引き起こす。
【００２４】
Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａは本発明に関係する元素である。まず、Ｔｉは、一般に材料の強度や靭性を上げるために用いられているが、本発明では、微細な酸化物を生成させるために用いる。その効果を得るための最低量として、下限を０．００５質量％、上限は材質に悪影響を与える０．０５質量％とした。Ａｌは、脱酸元素として一般的に使用されているが、本発明では、Ｔｉ、Ｃａと共同して微細な酸化物を生成させるために用いられる。この観点から下限は、効果を発揮する最低限の０．００５質量％とした。また、効果を得るためには、ＴｉやＣａと共存することが重要であり、この観点から実験結果も考慮して上限を０．０３質量％とした。
【００２５】
Ｃａも一般に脱酸元素や硫化物の無害化のために用いられているが、本発明では、微細な酸化物を生成させるために、効果を発揮する最低限の０．０００５質量％とした。また、効果を得るためには、ＴｉやＡｌと共存することが重要であり、この観点から実験結果も考慮して上限を０．０１質量％とした。
【００２６】
なお、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａは脱酸材も兼ねており、また、生成する酸化物を微細にするには、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃａの順で添加することが望ましい。
【００２７】
酸素は非金属介在物生成の原因となるため、極力低い方が望ましいが、本発明では酸化物を利用するので、下限は、効果を得るために０．０００５質量％とし、上限は、介在物があまり多くなると製品欠陥の原因となるので、０．００５質量％とした。
【００２８】
更に、Ｎは、他の合金元素と結合して、材料の靱性や強度を上げるために用いられるが、下限は、不可避的に混入する０．００２質量％とし、上限は、窒化物の析出で表面欠陥が発生しないよう、０．００５質量％とした。
【００２９】
その他、鋼の用途に応じてＣｒ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｂ，Ｚｒの一種または二種以上をそれぞれ０．５質量％以下含んでも構わない。
【００３０】
【実施例】
表３および表４に示す成分の炭素鋼を表５に示す製造条件で連続鋳造および幅圧下をし、得られた鋼片で割れを調査した。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
【表４】
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【００３３】
【表５】
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【００３４】
割れの調査方法としては、表６に示すように、鋼片上面と下面にスカーフ溶削を２ｍｍ〜１０ｍｍ行い、表面を目視観察した。更に鋼片からサンプルを切り出し、断面の割れの状態をカラーチェックで調査した。
【００３５】
【表６】
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【００３６】
結果を表４に示す。表より、本発明例であるＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１の場合の条件を満たす場合には、目視観察およびカラーチェックとも割れは検出されなかった。
【００３７】
一方、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２のいずれの比較例においても、鋳片の目視やカラーチェック検査で割れが観察された。すなわち、Ａ２ではＴｉが下限値を下回っており、Ｂ２ではＡｌが下限値を下回っており、Ｃ２では、Ｃａが下限値を下回ったために、本発明を満たさなかった。また、Ｄ２では、ＴｉとＡｌが上限値を超え、Ｅ２では、ＡｌとＣａが上限値を超えたために、本発明を満たさなかった。更に、Ｆ２では、Ｔｉが下限値を下回っており、かつＡｌとＣａが上限値を超えている。
【００３８】
Ｇ２では、Ｔｉが上限値を超えており、かつＡｌが下限値を下回っている。Ｈ２では、ＡｌとＣａが下限値を切ったために、本発明を満たさず、割れが生じた。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明により、Ｍｎ／Ｓ比が低い鋼においても幅圧下時の割れが発生しなくなり、表面疵のない良好な鋼片が得られることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】元素添加と絞り値の関係を表した図。
【図１】
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