(57)【要約】【課題】Ａｌ脱酸鋼に関し、粗大なアルミナクラスタの少ない鋼の連続鋳造方法並びに連続鋳造鋳片及び冷延鋼板を提供する。【解決手段】タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部がＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物からなり、鋳片中又は冷延鋼板に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上（個数比）のものを下記成分範囲とすることを特徴とする連続鋳造鋳片及び冷延鋼板の製造方法。５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ脱酸鋼連続鋳造鋳片の製造方法であって、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部がＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物からなり、鋳片中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上（個数比）のものを下記成分範囲とすることを特徴とする連続鋳造鋳片の製造方法。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％
【請求項２】
前記通過する溶鋼に接する耐火物がタンディッシュ上部ノズルと浸漬ノズルの一方又は両方であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造鋳片の製造方法。
【請求項３】
連続鋳造鋳片を用いたＡｌ脱酸鋼冷延鋼板の製造方法であって、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部がＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物からなり、鋼板中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上（個数比）のものを下記成分範囲とすることを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％
【請求項４】
前記通過する溶鋼に接する耐火物がタンディッシュ上部ノズルと浸漬ノズルの一方又は両方であることを特徴とする請求項３に記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項５】
質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼鋳片であり、鋳片中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上のものが下記成分範囲にあることを特徴とする鋳片。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％
【請求項６】
Ｃａ：０．０００５％以下であることを特徴とする請求項５に記載の鋳片。
【請求項７】
質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼冷延鋼板であり、鋼板中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上（個数比）のものが下記成分範囲にあることを特徴とする冷延鋼板。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％
【請求項８】
Ｃａ：０．０００５％以下であることを特徴とする請求項７に記載の冷延鋼板。
【請求項９】
更に、前記鋳片に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物において、下記組成範囲の介在物個数が３００個／ｋｇ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の連続鋳造鋳片の製造方法。
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
【請求項１０】
更に、前記鋳片に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物において、下記組成範囲の介在物個数が３００個／ｋｇ以下であることを特徴とする請求項５又は６記載の鋳片。
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
【請求項１１】
更に、前記冷延鋼板に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数が１００個／ｋｇ以下であることを特徴とする請求項３又は４記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項１２】
更に、前記冷延鋼板に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数が１００個／ｋｇ以下であることを特徴とする請求項７又は８記載の冷延鋼板。
【請求項１３】
質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼鋳片であり、鋳片に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物において、下記組成範囲の介在物個数が３００個／ｋｇ以下であることを特徴とする鋳片。
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
【請求項１４】
Ｃａ：０．０００５％以下であることを特徴とする請求項１３に記載の鋳片。
【請求項１５】
質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼冷延鋼板であり、冷延鋼板に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数が１００個／ｋｇ以下であることを特徴とする冷延鋼板。
【請求項１６】
Ｃａ：０．０００５％以下であることを特徴とする請求項１５に記載の冷延鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造方法並びに連続鋳造鋳片及び冷延鋼板に関するものであり、特に粗大なアルミナクラスター介在物が少ない鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属の連続鋳造においては、溶融金属を取鍋からタンディッシュに注入し、さらにタンディッシュから鋳型内に注入する。鋳型内において、溶融金属と鋳型との接触部において凝固シェルが成長し、凝固シェルは下方に引き抜かれつつさらに凝固が進行し、最終的に凝固が完了して鋳片となり、引き出される。
【０００３】
スラブ及び大断面ブルーム連続鋳造においては、タンディッシュの注入口下部に浸漬ノズルと呼ばれる連続鋳造用ノズルを設け、この浸漬ノズル先端の溶融金属吐出口を鋳型内の溶融金属中に浸漬しつつ溶融金属の注入を行うことにより、注入溶融金属を酸化雰囲気に接触させずに鋳型内に注入することを可能にしている。浸漬ノズルの材質としては、溶融石英あるいはＡｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物が用いられる。Ａｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物製ノズルは、Ａｌ２Ｏ３の高耐火性とＣの低い溶鋼濡れ性とを組み合わせた特徴があり、溶鋼に対する耐食性が強く、溶融石英質ノズルに比較して耐食性に優れているので、現在では溶鋼の連続鋳造用浸漬ノズルとして最も広く用いられている。
【０００４】
連続鋳造に供される溶融金属は、連続鋳造に先立つ精錬、特に脱炭精錬の結果として溶融金属中に多量のフリー酸素を含んでいる。このフリー酸素を除去するため、精錬終了後に溶融金属中に脱酸剤としてＡｌやＳｉ合金を添加し、フリー酸素と脱酸剤との反応で生じた脱酸生成酸化物（非金属介在物）を溶融金属から浮上分離させる。
【０００５】
大部分の非金属介在物は取鍋内、あるいはタンディッシュ内において溶融金属表面に浮上し、溶融金属から分離されるが、一部の非金属介在物は溶融金属中に残存し、浸漬ノズルの吐出口から溶融金属と共に鋳型内に注入される。鋳型内の溶融金属中においても非金属介在物は浮上し、溶融金属表面に到達した非金属介在物は、溶融金属表面を被覆する連続鋳造パウダー中に取り込まれ、溶融金属から分離される。一部の非金属介在物は分離されずに凝固シェルに取り込まれる。
【０００６】
鋳片中に取り込まれる非金属介在物の種類は、用いた脱酸剤の種類毎に特徴を有する。Ａｌ−Ｓｉキルド鋼においては、ＭｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系介在物及びアルミナクラスタが中心であり、Ａｌキルド鋼においてはアルミナクラスタが中心である。アルミナクラスタは、個々の大きさが円相当径で２〜１０μｍ程度のＡｌ２Ｏ３粒子が集積した介在物であり、全体として２００μｍを超える大きさを有するものが鋳片中に出現する。
【０００７】
Ｔｉ添加極低炭素鋼は外観上疵が存在することが許されない自動車用の冷延鋼板やメッキ鋼板に使用されることが多く、鋳片の表面近傍に大型のアルミナクラスタが存在すると鋼板表面にアルミナ粒子が露出して線状の疵となりメッキや塗装をしても表面に疵が残存してしまい外観が損なわれる。
【０００８】
Ａｌキルド鋼は家電用や自動車用の冷延鋼板やメッキ鋼板に用いられることが多く、鋳片の表面近傍に大型のアルミナクラスタが存在すると鋼板表面にアルミナ粒子が露出して線状の疵となりメッキや塗装を行っても表面に疵が残存してしまい外観が損なわれる。
【０００９】
Ａｌ−Ｓｉキルド鋼は自動車用のホイール材や足まわり等の重要保安部品や構造用の部材として用いられる事が多いが、一般に強度が必要とされる厚手の材料として用いられることが多く、鋳片の表面近傍に大型のアルミナクラスタが存在すると、鋼板表面にアルミナ粒子が露出して線状の疵となり外観を損なうだけでなく、プレス加工や打ち抜きの加工が施された場合，割れ発生の起点となる問題があった。
【００１０】
Ａｌキルド鋼あるいはＡｌ−Ｓｉキルド鋼において、溶鋼中に金属Ｃａを添加することにより、溶鋼中に生成する非金属介在物の組成をアルミナクラスタからＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ系介在物に改質する方法が知られている（例えば特許文献１）。Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ系介在物は、アルミナクラスタに比較して低融点介在物となり、溶鋼中で液化して浮上性が良くなる。その結果、有害な粗大アルミナクラスタの生成を抑制することが可能になる。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６１−１４５７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
溶鋼中に添加するＣａ源として、通常はＣａ−Ｓｉ合金が用いられる。そのため、鋼中のＳｉ含有量が増大することとなる。Ａｌキルド鋼においては、一般に良加工性が要求されることが多い薄板材の場合、Ｓｉ濃度が増大することにより、強度が増加し、加工性が悪化するという理由でＳｉの含有は好ましくない。添加するＣａ源としてＣａ−Ａｌ合金を用いることも可能であるが、合金自体の単価が高くなり、好ましくない。Ｃａの蒸気圧が高いために、二次精錬で取鍋溶鋼中に粉体として吹き込んで添加するかワイヤーの形で添加することが考えられるがいずれの場合も歩留まりが悪くかつ工程が一つ増加しコストが高くなるという欠点があった。いずれの場合も、溶鋼中に金属Ｃａを添加するため、鋼中にＣａを含有することとなる。鋼中にＣａを含有すると、現在注入系の耐火物として最も一般的に使用されている、Ａｌ２Ｏ３−Ｃ系耐火物の溶損が大きくなるという理由で好ましくない。また、溶鋼中に金属Ｃａを添加する方法としては、通常は取鍋中溶鋼にガスと共にＣａ源を吹き込む方法が採用されるが、Ｃａ添加のために工程を追加することとなり、製造コストが増大するという欠点を有している。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決し、粗大なアルミナクラスタの少ない鋼の連続鋳造方法並びに連続鋳造鋳片及び冷延鋼板を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）Ａｌ脱酸鋼連続鋳造鋳片の製造方法であって、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部がＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物からなり、鋳片中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上（個数比）のものを下記成分範囲とすることを特徴とする連続鋳造鋳片の製造方法。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％
（以下、上記３つの式をまとめて（１）式という。）
（２）前記通過する溶鋼に接する耐火物がタンディッシュ上部ノズルと浸漬ノズルの一方又は両方であることを特徴とする上記（１）に記載の連続鋳造鋳片の製造方法。
（３）連続鋳造鋳片を用いたＡｌ脱酸鋼冷延鋼板の製造方法であって、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部がＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物からなり、鋼板中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上（個数比）のものを下記成分範囲とすることを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％  （１）
（４）前記通過する溶鋼に接する耐火物がタンディッシュ上部ノズルと浸漬ノズルの一方又は両方であることを特徴とする上記（３）に記載の冷延鋼板の製造方法。
【００１５】
（５）質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼鋳片であり、鋳片中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上のものが下記成分範囲にあることを特徴とする鋳片。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％  （１）
（６）Ｃａ：０．０００５％以下であることを特徴とする上記（５）に記載の鋳片。
（７）質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼冷延鋼板であり、鋼板中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上（個数比）のものが下記成分範囲にあることを特徴とする冷延鋼板。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％  （１）
（８）Ｃａ：０．０００５％以下であることを特徴とする上記（７）に記載の冷延鋼板。
（９）更に、前記鋳片に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物において、下記組成範囲の介在物個数が３００個／ｋｇ以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の連続鋳造鋳片の製造方法。
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％  （２）
（１０）更に、前記鋳片に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物において、下記組成範囲の介在物個数が３００個／ｋｇ以下であることを特徴とする上記（５）又は（６）記載の鋳片。
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％  （２）
（１１）更に、前記冷延鋼板に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数が１００個／ｋｇ以下であることを特徴とする上記（３）又は（４）記載の冷延鋼板の製造方法。
（１２）更に、前記冷延鋼板に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数が１００個／ｋｇ以下であることを特徴とする上記（７）又は（８）記載の冷延鋼板。
（１３）質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼鋳片であり、鋳片に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物において、下記組成範囲の介在物個数が３００個／ｋｇ以下であることを特徴とする鋳片。
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
（１４）Ｃａ：０．０００５％以下であることを特徴とする上記（１３）に記載の鋳片。
（１５）質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼冷延鋼板であり、冷延鋼板に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数が１００個／ｋｇ以下であることを特徴とする冷延鋼板。
（１６）Ｃａ：０．０００５％以下であることを特徴とする上記（１５）に記載の冷延鋼板。
【００１６】
【発明の実施の形態】
タンディッシュ底面には鋳造ストランド数に等しい数の注入口が設けられ、各注入口から鋳型内に溶融金属が注入される。注入口にはストッパーあるいはスライディングノズルが設けられ、これらを開閉することによって溶融金属の注入制御が行われる。ストッパーを設ける場合には、タンディッシュ底面に注入ノズル（ストッパーノズル）を設け、注入ノズルの上方にストッパーを配置し、注入ノズルとストッパーとの間隔を調整することによって溶融金属注入量を調整する。スライディングノズルを設ける場合には、図１に示すように、タンディッシュ２の底面に上部ノズル４を配置し、その下方にスライディングノズル５、さらにその下方に下部ノズル６を配置する。
【００１７】
スラブ及び大断面ブルーム連続鋳造においては、タンディッシュの注入口下部に浸漬ノズル１と呼ばれる連続鋳造用ノズルを設け、この浸漬ノズル先端の溶融金属吐出口９を鋳型内の溶融金属中に浸漬しつつ溶融金属の注入を行うことにより、注入溶融金属を酸化雰囲気に接触させずに鋳型内に注入することを可能にしている。浸漬ノズルの材質としては、従来は主にＡｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物が用いられる。Ａｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物製ノズルは、Ａｌ２Ｏ３の高耐火性とＣの低い溶鋼濡れ性とを組み合わせた特徴があり、溶鋼に対する耐食性が強く、現在では溶鋼の連続鋳造用浸漬ノズルとして最も広く用いられている。
【００１８】
本発明のＡｌ脱酸鋼連続鋳造鋳片の製造方法において、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部をＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物とする。
【００１９】
Ａｌ脱酸鋼とは、脱酸剤としてＡｌを用いる鋼を意味する。従って、Ａｌキルド鋼はもちろん、Ａｌ−Ｓｉキルド鋼をも包含する鋼である。Ａｌ脱酸鋼は、鋳片及び鋼板中に含まれる介在物の主体が従来はアルミナクラスタであり、粗大なアルミナクラスタを鋳片及び鋼板から消滅させることが本発明の目的である。
【００２０】
タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物とは、ストッパーを設けたタンディッシュの場合であれば注入ノズル及び浸漬ノズルが該当する。スライディングノズルを設けたタンディッシュの場合であれば上部ノズル４、スライディングノズル５、下部ノズル６、浸漬ノズル１が該当する。
【００２１】
従来のように、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物にＡｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物を用いた場合には、鋳片中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物は、その大部分（個数比で７０％以上）がアルミナクラスタであり、アルミナクラスタはその成分が
９０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００
である。このように、３８μｍ以上の介在物組成の大部分がアルミナクラスタである場合には、アルミナクラスタは粗大化しやすく、大きさ２００μｍ以上の粗大なアルミナクラスタが鋳片中に１００個／ｋｇ以上の密度で混入する場合が生ずる。このような粗大アルミナクラスタが鋳片中に混入していると、上述のとおり品質不良の原因となる。鋳片に混入する粗大なアルミナクラスタの個数は少なければ少ないほど、鋳片を圧延して得られる鋼板の表面品質は良好である。
【００２２】
本発明において、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部にＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いることにより、鋳造した鋳片中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上のものを下記成分範囲とすることを最大の特徴とする。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％  （１）
【００２３】
ここにおいて、介在物成分の分析方法として以下の方法を採用することができる。
【００２４】
鋳片及び冷延鋼板中の３８μｍ以上の介在物粒子径の介在物の個数密度および組成評価は、以下のスライム法で行うことができる。スライム法において、第１に、鋳片では１／２幅部の上面側（表面から１／２厚みまで）部分の２００〜５００ｇをブロック状に採取し、冷延鋼板では６５ｍｍ幅で鋼板の全幅を短冊状に２００〜５００ｇ採取し、布の織り目が２７μｍ以上の布の袋で覆った状態で（３８μｍ以上のが介在物が布の織り目から袋の外部に出ない状態で）、塩化第一鉄水溶液に浸し、電解液に浸漬していない部分を窒素ガス雰囲気とし、試料が錆を発生させない状態で、電気分解を実施する。第２に、試料が電気分解された後に、袋の中に残存した電解抽出物を蒸留水で洗浄、抽出し、蒸発皿上でごみを分離した後、乾燥させ、篩で粒径別に分離した後、実体顕微鏡で蒸発皿中に残存する介在物個数をカウントする。第３に、個数カウントした後、介在物を粒子径、形態別に蒸発皿に分離し、樹脂埋め込みを実施し、断面を研磨し、ＳＥＭ−ＥＤＸにより、個々の酸化物の平均組成を評価する。１個の介在物の検鏡断面において、場所によって組成が異なることがあるので、個々の介在物の平均組成を評価するために複数点の分析値の平均値を用いることが必要となる場合がある。
【００２５】
鋳片中の１０μｍ以上３８μｍ未満の介在物粒子径の介在物の個数密度および組成評価は、以下の顕微鏡法を用いることができる。顕微鏡法においては、第１に、鋳片の１／２幅部のＣ断面を一定幅（３０〜５０ｍｍ程度）で１３等分し表面を顕微鏡調査用に研磨する。第２に、表層近傍から１０００倍で１番目、３番目、５番目の鋳片の全断面積の、１０μｍ以上の介在物を形態別に個数カウントする。第３に、各形態別に代表介在物を１０個ずつ選定し、ＳＥＭ−ＥＤＸにて各介在物の平均組成を分析する。
【００２６】
鋳片中の１０μｍ以下の介在物の個数密度および組成評価については、第１に、上記顕微鏡法で用いた鋳片試料の鋳片厚み方向の１／２厚の部分を１０００倍で４ｍｍ２観察し粒径別に個数カウントする。第２に、個数カウントした介在物の平均組成をＳＥＭ−ＥＤＸにて分析し各介在物の平均組成を分析する。介在物組成を分析する方法としては、ＥＰＭＡ、ＣＭＡ等波長分散型の解析装置を用いても問題ない。
【００２７】
まず最初に、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物を用いた場合について説明する。
【００２８】
ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物の結晶構造は、ＣａＯ相とＭｇＯ相が混在したものであり、ＣはＣａＯとＭｇＯとが共存する結晶粒の粒子間に板状に充填される形で存在している。耐火物の溶鋼接触面の材質がＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物であると、耐火物表面へのＡｌ２Ｏ３介在物の付着が少ない。その理由は、溶融金属中に存在する脱酸生成物、再酸化生成物としてのＡｌ２Ｏ３や、温度低下に伴い晶出したＡｌ２Ｏ３がノズル内周面に付着したとき、耐火物中のＣａＯ相と付着Ａｌ２Ｏ３とが反応して低融点物質を生成し、そのために付着したＡｌ２Ｏ３介在物がＣａＯ相と反応して生成した低融点物質として再度溶融金属中に浮遊していくためであると考えられる。
【００２９】
タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物として従来の耐火物を使用した場合には、ノズル内周面にＡｌ２Ｏ３が析出し、析出した巨大なＡｌ２Ｏ３が脱落することによって溶融金属中に粗大なアルミナクラスタが供給された。本発明においては、溶鋼に接する耐火物にＡｌ２Ｏ３が析出することがないので、耐火物内周面からの脱落による粗大アルミナクラスタの供給を防止することができる。また、溶融金属中に浮遊していく介在物が、ＣａＯやＭｇＯを含有した低融点物質に改質されているため、介在物がさらに合体しても粗大なクラスタを形成することはない。そのため、本発明においては従来見られたような２００μｍを超える粗大なアルミナクラスタは発生しない。また、３８μｍ以上における介在物粒子径別の鋳片中密度についても、従来のアルミナクラスタ主体の介在物組成の場合と比較して低密度化することができる。
【００３０】
介在物組成についてＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００を５％以上とするのは、このような組成にすることによって介在物を低融点化することができるからである。ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００は１０％以上であればより好ましい。一方、ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００が６０％を超えると、融点が上昇すると共に、ＣａＯの高融点析出相が出現するので、上限を６０％とした。
【００３１】
介在物組成についてＡｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００の上限を９０％とするのは、このような組成にすることによって介在物を低融点化することができ、介在物のクラスタ化を防止することができるからである。一方、Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００が４０％未満であると、濃度の低下と共に融点が高くなるので下限を４０％とした。
【００３２】
ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物を用いた場合、介在物組成についてＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００の範囲を０％〜４０％とすることができる。介在物中にＭｇＯを含有することによって介在物を低融点化することができる。ただし、ＭｇＯはＣａＯに比較すると低融点化効果は少ない。本発明においては介在物組成を５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００とすることによって低融点化がなされており、この条件下においては介在物中に含有するＭｇＯは少ない方が好ましい。従って、下限を０％とする。一方、ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００が４０％を超えると、融点が高くなり、ＭｇＯの高融点析出相が出現するので、上限を４０％とした。
【００３３】
本発明において、介在物組成を規定する介在物の大きさ範囲を３８μｍ以上のものに限定する理由は、アルミナクラスタが品質上有害となる大きさの下限が３８μｍだからである。
【００３４】
さらに大きさ３８μｍ以上の範囲のものについて、個々の介在物の組成が本発明で規定する範囲内にあるものの個数比率を横軸に、成品品質指数を縦軸にしたグラフを図４に示す。図４において、縦軸の成品品質指数は数字が低いほど良好な品質を有している。図４から明らかなように、本発明範囲の組成範囲の介在物の個数比率が高いほど品質は良好である。個数比率で７０％以上が本発明の介在物組成範囲にあれば、疵の発生する頻度が実用上問題の無い水準に抑制可能である。個数比率で８０％以上が本発明の介在物組成範囲にあればより好ましい。操業条件によって、取鍋スラグ、ＴＤスラグ、連鋳パウダーの溶鋼への懸濁が生じ溶鋼中の介在物となる場合があるが、個数比率を上記のように規定することにより、このような介在物を上記組成限定から除外することができる。
【００３５】
本発明は、介在物組成を上記組成とすることにより、大きさ２００μｍ以上の粗大な介在物の鋳片中個数密度を１００個／ｋｇ以下とすることができる。また、大きさ３８μｍ以上のアルミナクラスタの鋳片中個数密度を２０個／ｋｇ以下とすることができる。
【００３６】
次に、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部に用いるＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物について説明する。
【００３７】
ノズル内周面を形成する耐火物中にＣａＯ相が存在すれば、介在物付着を防止する能力を有する。ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物中のＭｇＯ／ＣａＯが３２以下であれば、耐火物中に確実にＣａＯ相を存在させることができ、析出物付着防止効果を発揮することができる。ＭｇＯ／ＣａＯ比が低いほどＣａＯ相の存在比率が増大するので、析出物付着防止効果を向上させることができる。ＭｇＯ／ＣａＯ≦１であるとより好ましい。ＭｇＯ／ＣａＯ≦０．７２であるとさらに好ましい。
【００３８】
ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物中のＭｇＯ相は、溶融金属中のＡｌ２Ｏ３と比較的融点の高い反応生成物をつくるため、ノズル内面耐火物の溶損を抑制するという機能を有する。この機能を発揮させるためには、ＭｇＯ／ＣａＯ≧０．０３とすることが必要である。ＭｇＯ／ＣａＯ≧０．２であるとより好ましい。ＭｇＯ／ＣａＯ≧０．４２であるとさらに好ましい。
【００３９】
ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物を製造するに際し、耐火物中のＣａＯ−ＭｇＯ源として通常はドロマイトを用いる。ドロマイト中のＣａＣＯ３とＭｇＣＯ３の比率が生産地によって異なるので、ドロマイトを用いて製造した耐火物中のＭｇＯ／ＣａＯ比は０．４９〜１の範囲に存在することになる。この範囲であれば上記好ましいＭｇＯ／ＣａＯ比を実現することができる。
【００４０】
ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物中のＣは、Ｃがもつ高熱伝導性により、耐熱スポーリング性に優れるという機能を有する。この機能を発揮させるためには、Ｃ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃ）を０．０５以上とする必要がある。０．１５以上であればより好ましい。ただし、Ｃ含有量が高すぎると、Ｃの酸化による損耗が大きくなるので、Ｃ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃ）≦０．４０とする。Ｃ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃ）≦０．３５であるとより好ましい。
【００４１】
ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物においては、ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃの合計を９０質量％以上とする。不純物の含有量が１０％超となると、耐火性が低下するとともに、耐火物の主要物質との低融点物質を形成し易くなるため本発明で用いる耐火物としての特性が得られなくなるためである。
【００４２】
本発明において、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の少なくとも一部がＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物であれば効果を発揮する。図１に示すように、注入量制御にスライディングノズル５を用いる場合であれば、スライディングノズルの固定プレート（５ａ、５ｃ）や可動プレート５ｂとしてＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物を用いることは困難であり、従来と同様Ａｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物を用いると好ましい。また、スライディングノズル５と浸漬ノズル１との間に配置される下部ノズル６は、溶鋼に接する面積が浸漬ノズル１、上部ノズル４に比べて圧倒的に小さくかつ、溶鋼流速が大きいのでＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物を用いる効果は少ない。従って、タンディッシュ上部ノズル４と浸漬ノズル１の一方又は両方にＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物を用いることとすると最も好ましい。注入量制御にストッパーを用いる場合であれば、注入ノズルと浸漬ノズルの一方又は両方にＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物を用いることとすると最も好ましい。
【００４３】
本発明において、耐火物のうち少なくとも注入時に通過する溶鋼に接する部分がＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物であればよい。従って、例えば浸漬ノズル１について考えると、図１に示すように、溶鋼と接する内側部分２１をＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物とし、通過する溶鋼とは接しない外側部分２２は別の耐火物、例えばＡｌ２Ｏ３−Ｃ含有耐火物としても良い。
【００４４】
本発明において、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部を、上記ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物に代えてＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いても良い。ＭｇＯを含有していないので上記ノズル内面耐火物の溶損抑制機能を発揮することはできないが、耐火物のライニング厚みを使用回数にあわせてコントロールできるという理由で十分にノズル内周面としての機能を果たすことができ、さらに優れた介在物付着除去効果を発揮することができる。この場合において、ＣａＯ−Ｃ含有耐火物は０．０５≦Ｃ／（ＣａＯ＋Ｃ）≦０．４０、かつＣａＯ＋Ｃの合計が９０質量％以上の条件を満足すると好ましい。その理由は、上記ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物における理由と同様である。
【００４５】
ＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いた場合、鋳造した鋳片中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上のものの成分範囲としては、ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００、Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００については上記ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物の場合と同様である。一方、溶鋼に接する耐火物中にＭｇＯを含まないので、介在物中にはほととんどＭｇＯは含まれず、ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００の範囲は、０％〜５％となる。
【００４６】
本発明において、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部を、上記ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物に代えてＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物又はＣａＯ含有耐火物を用いても良い。
【００４７】
Ｃを含有する耐火物においては、耐火物骨材の間にＣが板状に存在する。ノズルの内周面にＣを含有した耐火物を用いると、耐火物中のＣの部分が溶鋼と反応する形で基材の間から溶損されていく。従って、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物、例えば連続鋳造用ノズルの内周面を構成する耐火物については、Ｃを含有しない耐火物の方が耐火物の溶損速度が小さくなり、寿命が長くなり、有利になることがある。一方、Ｃを含有しない耐火物は耐スポーリング性が悪化するので、予熱時の昇温速度を小さくするなどの予熱の工夫が必要となる。ノズル内周面にＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物又はＣａＯ含有耐火物を用い、ノズル外周面にＡｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物を用いることとすれば、内周面のＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物又はＣａＯ含有耐火物の内面と外面との温度差が小さくなり、かつ蓄熱効果もあるので、耐スポーリング性をさほど損なわずにノズルを形成することができる。ただし、ノズル内外周の耐火物間で線膨張係数の差が大きく、ノズル外周面を構成するＡｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物に比較して内周面のＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物又はＣａＯ含有耐火物の方が予熱時に膨張速度が大きいので、Ａｌ２Ｏ３＋Ｃ含有耐火物との接合部にＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物又はＣａＯ含有耐火物の膨張を吸収することができるモルタルもしくは接合剤が必要となる。あるいは、外周を構成する耐火物が内周耐火物の膨張を抑制できるように、外周耐火物の厚さを十分に取ることとしても良い。
【００４８】
タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物にＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物を用いる場合において、ＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物の組成は、０．０３≦ＭｇＯ／ＣａＯ≦３２、かつＣａＯ＋ＭｇＯの合計が９０質量％以上の条件を満足すると好ましい。また、ＣａＯ含有耐火物を用いる場合には、ＣａＯが９０質量％以上とすると好ましい。その理由は、上記ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物あるいはＣａＯ−Ｃ含有耐火物における理由と同様である。また、Ｃを積極的には含有しないが、５％未満の範囲でＣを含有していても構わない。
【００４９】
鋳片中に生成する粗大なアルミナクラスタを低減するためには、注入時における注入溶鋼流への空気の混入を防止することが重要である。注入系において、上部ノズルからＳＮカセット、下部ノズル、浸漬ノズルまでの多数の耐火物が結合される。ＳＮカセットは２〜３枚のＳＮプレートから構成される。これら耐火物において、特にＳＮカセットを通しての空気混入、各耐火物の結合部からの空気混入を防止するため、シールを十分に行うことが重要である。
【００５０】
通常の連続鋳造においては、タンディッシュから鋳型への溶鋼流を導く耐火物への介在物付着を防止するため、注入溶鋼流へのアルゴンガス吹き込みが行われる。本発明においては、注入溶鋼流に接する耐火物としてＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いているので、耐火物への介在物析出は極めて僅かであり、アルゴン吹き込みを必要としない場合が多い。アルゴンガス吹き込みは、鋳片中に気泡を取り込むことによる気泡性欠陥、あるいは浮上する気泡によって溶鋼−パウダー界面が乱されることによるパウダー性欠陥の原因となり得るので、アルゴンガス吹き込みを行わない方が好ましい。ただし、アルゴンガスボイリングによるパウダーの滓化効果（あるいは、気泡によるアルミナ介在物の凝集合体浮上効果）も期待でき、特に高粘性パウダーを使用した場合にはこの効果が大きいので、１０リットル／分以下程度のアルゴンガス吹き込みは有効である。
【００５１】
以上の方法により製造した本発明の連続鋳造鋳片を、さらに圧延して冷延鋼板とする。鋼板中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物については、その７０％のものが下記成分範囲にある。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％  （１）
【００５２】
また、上記冷延鋼板中において、大きさ２００μｍ以上の粗大な介在物の鋼板中個数密度を５個／ｋｇ以下とすることができる。また、大きさ３８μｍ以上のアルミナクラスターの鋼板中個数密度を２０個／ｋｇ以下とすることができる。
【００５３】
本発明を適用する鋼の品種については、Ａｌ脱酸鋼において顕著な効果を発揮する。中でも、極低炭素Ａｌキルド鋼において特に優れた効果を発揮することができる。脱酸剤としてＳｉ合金を用いないＡｌキルド鋼においては、鋳片及び冷延鋼板中に含有する介在物として特に粗大なアルミナクラスターを多く含有し、この粗大なアルミナクラスターが品質に影響を及ぼしている。また、Ｃ：０．０１％以下の極低炭素鋼を連続鋳造すると、鋳型内のメニスカス直下において凝固シェル先端の爪が特に長く成長するため、溶鋼中を浮上してきた粗大アルミナクラスターがこの爪に捕捉されやすく、鋳片の表面直下に粗大なアルミナクラスターが集積しやすい。Ｃ：０．００５％以下では凝固シェル先端の爪の成長はさらに顕著になる。
【００５４】
極低炭素Ａｌキルド鋼において、さらにＡｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％とすると好ましい。Ａｌは脱酸元素であり、鋼を溶製する段階で、脱炭した後に脱酸するために必要な元素である。０．０１％未満となると、十分脱酸できず、気泡性の欠陥が生ずるので０．０１％以上が必要である。また０．０８％以上添加しても材質上は問題ないが、合金コストがかかるので、上限を０．０８％とした。Ｔｉは、ＴｉＮ，ＴｉＣとしてＣ，Ｎの固定のために用いられるが、０．０１５％未満では効果が不十分であり０．１％を越えると効果が飽和するので上限を０．１％とした。
【００５５】
従来、極低炭素Ａｌキルド鋼の粗大アルミナクラスター対策として、連続鋳造前の溶鋼中にＣａ合金を添加し、介在物組成を改質することが行われていた。この方法では、Ｃａ合金としてＣａ−Ｓｉを用いるので、溶鋼中のＳｉ含有量の増大を免れることができなかった。一方、極低炭素Ａｌキルド鋼においては、一般に低強度で良加工性を要求される場合が多いので、Ｓｉ濃度が高くなると強度が大きくなり、加工性が悪化するので、Ｓｉ含有量を０．０３質量％以下に抑える必要がある。しかしＣａ源としてＣａ−Ｓｉを用いる限り、このような低Ｓｉ鋼を製造することは困難であった。Ｃａ合金としてＣａ−Ａｌを用いることも可能であるが、Ｃａの歩留まりが悪く合金コストがかかること、粉体の形にしろ、ワイヤーの形にしろ添加するためには二次精錬工程が増加するため、溶製時間がかかること、増工程のためコストがかかるという理由のため問題がある。また、金属Ｃａを添加によってアルミナクラスターを低融点化するためには５ｐｐｍ以上のＣａが必要となる。Ｃａ濃度が５ｐｐｍを超えると、一般的に用いられているＡｌ２Ｏ３−Ｃ系耐火物の溶損が大きくなり、連々鋳が短くなる、溶損に強いＡｌ２Ｏ３−Ｃ系より高価な耐火物を使用する必要がある等の不具合があった。
【００５６】
本発明においては、介在物組成を改質すると共に粗大アルミナクラスタの生成を防止する手段として、タンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部にＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いることができるので、安価な方法で製造できるとともに、Ｓｉ含有量を０．０３質量％以下に抑えることができる。また、金属Ｃａ添加を行わないので、鋼板中における金属Ｃａ含有量を０．０００５％以下に抑えることが可能である。
【００５７】
即ち、本発明の連続鋳造鋳片は、質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼鋳片であり、鋳片中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上のものが下記成分範囲にあることを特徴とする鋳片とすることにより、上記良好な品質を確保することが可能である。
【００５８】
また、本発明の冷延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％の極低炭素Ａｌキルド鋼冷延鋼板であり、鋼板中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上のものが下記成分範囲にあることを特徴とする冷延鋼板とすることにより、上記良好な品質を確保することが可能である。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％  （１）
【００５９】
上記本発明の鋳片及び冷延鋼板のいずれも、Ｃａ：０．０００５％以下とすることにより、上記良好な品質を確保することが可能である。
【００６０】
Ｎｂは必要に応じて添加される元素であり、Ｔｉと同様にＣやＮを固定し耐時効性を改善すると共に、メッキ密着性を改善することができる。Ｎｂを添加する場合、０．００３％未満では効果が無く０．０２％を越えると添加効果が飽和するので０．００３〜０．０２％とするとよい。ＢもＮｂと同様に必要に応じて添加される元素であり、二次加工性向上のために添加することができる。本発明のような極低炭素鋼では粒界強化元素である固溶元素がいないために粒界強度が弱く、深絞り加工＋口拡げのような二次加工を行った場合に縦割れが生ずる事があるが、Ｂはこれを防止する効果がある。Ｂを添加する場合、０．０００１％未満では効果が無く、０．００１０％を越えると効果が飽和するので、０．０００１％〜０．００１０％とするとよい。
【００６１】
冷延鋼板をプレス等で加工する場合に、伸び、ｒ値等、材質上問題なく、プレスの金型と鋼板の潤滑が問題ない場合でも、加工が厳しく板厚が減少する位置の鋼板中に粗大な非金属介在物が存在した場合、非金属介在物を起点にして、鋼板に割れが発生し、鋼板表面に開口部が生じ、いわゆる加工割れが生ずる。従って、鋼板中に存在する非金属介在物の大きさが、小さければ小さいほど加工割れに対しては有利である。鋳片から熱間圧延を経て冷延された鋼板中に残存する非金属介在物は鋳片から熱間圧延される間に破砕もしくは延伸され、また、冷間圧延によって破砕さた後残存したものである。従って、鋳片段階で粗大な介在物量を低減することは重要である。
【００６２】
本発明において、本発明のＡｌ脱酸鋼冷延鋼板あるいは極低炭素Ａｌキルド鋼冷延鋼板中に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数が１００個／ｋｇ以下であることとすると、加工時の加工割れの発生を低減することができ、冷延鋼板の加工性を向上させることができることが明らかになった。
また、本発明のＡｌ脱酸鋼連続鋳造鋳片あるいは極低炭素Ａｌキルド鋼鋳片に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物において、下記（２）式に示す組成範囲の介在物個数を３００個／ｋｇ以下とすることにより、冷延鋼板中に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数を１００個／ｋｇ以下とすることが可能であることが明らかになった。
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％  （２）
【００６３】
鋳片に内在する介在物は、その組成によって熱間、冷間圧延中で破砕、伸延される挙動が異なる。特に介在物組成におけるＡｌ２Ｏ３濃度が上記（２）式範囲内にある場合には、熱間圧延、冷間圧延において破砕、伸延されにくく、大型介在物のままで冷延板に残存することが多い。介在物中のＡｌ２Ｏ３濃度を高め、上記（２）式の上限よりも高く、一方では前記（１）式の範囲内に収まるような濃度であれば、介在物の低融点化が進み、熱間圧延や冷間圧延で破砕、伸延されやすくなる。本発明においては、鋳片中における上記（２）式の組成範囲にある介在物であって大きさ５３μｍ以上のものを少なくすることにより、熱間圧延、冷間圧延を経て製造した鋼板中に残存する粗大な非金属介在物量を少なくすることが可能となり、鋼板を強加工しても加工割れが発生しない、加工性の良好な鋼板が得られることが判明した。
【００６４】
上記本発明の鋳片あるいは冷延鋼板の含有成分について、質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％とする理由、さらにＣａ：０．０００５％以下とする理由については、前記本発明について説明した理由と同様である。
【００６５】
鋳片中における（２）式の組成範囲にある大型介在物を低減する上記本発明、あるいは冷延鋼板における大型介在物を低減する上記本発明は、鋳片又は冷延鋼板中に含まれる大きさ３８μｍ以上の介在物の７０％以上のものが（１）式の範囲にある前記本発明の鋳片又は冷延鋼板若しくはそれらの製造方法に適用したときに特に優れた効果を発揮する。これら鋳片又は冷延鋼板は、連続鋳造時にタンディッシュから鋳型内へ注入する溶鋼に接する耐火物としてＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物等を用いることによって製造される。
【００６６】
本発明において連続鋳造時に使用するＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物は、いずれもＣａＯを含有している。耐火物中に含有するＣａＯは、大気と接することによって大気中の水蒸気と反応し、
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ  →  Ｃａ（ＯＨ）２              （３）
となるいわゆる水和反応が進行することが知られている。水和反応の進行に伴う膨張によって、耐火物中に微細な亀裂が生成し、耐火物が崩壊、粉化する消化反応が発生する。従って、ＣａＯ含有耐火物の製造、保管、使用前準備に際しては、耐火物が消化反応を起こさないよう、大気との接触が制限されている。
【００６７】
本発明においては、ＣａＯ含有耐火物の製造、保管、使用前準備において、たとえ耐火物の崩壊や粉化が発生しない程度に大気接触を制限したとしても、わずかな大気接触によって耐火物中ＣａＯの水和反応の進行があり、耐火物中に微細な亀裂が生成し、鋳片及び冷延鋼板の品質に影響を与える場合があることを明らかにした。
【００６８】
耐火物中に微細な亀裂が生じた状態で連続鋳造に使用すると、溶融金属中に浮遊するＡｌ２Ｏ３がノズル内周面に付着した際に、耐火物中のＣａＯ相と付着Ａｌ２Ｏ３とが反応して低融点物質を生成する以前に、耐火物表面を通過する溶鋼の流れによって亀裂が入った耐火物組織がはぎ取られ、大きな粒子の状態で溶鋼中に脱落し、溶鋼中に含まれるＡｌ２Ｏ３介在物と凝集合体してＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の介在物となる。このようにして生成した介在物は、耐火物から溶鋼中に脱落する以前にＡｌ２Ｏ３との反応が十分に進行していないため、Ａｌ２Ｏ３濃度が高い低融点のＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系介在物にはなっていない。また、脱落する際の粒子径が大きい。そのため、結果としてＡｌ２Ｏ３濃度が低い上記（２）式の範囲にある介在物組成の大型介在物の存在割合が高くなる。この介在物が溶鋼中で浮上分離できずに鋳片に捕捉された場合には、粒子径が大きく、かつ介在物組成が熱間圧延や冷間圧延によって伸延もしくは破砕しにくい組成の介在物であるため、冷延鋼板においても大型介在物のままで残存することとなる。特に鋳片段階で大きさ５３μｍ以上で（２）式の組成範囲の介在物個数が３００個／ｋｇを超えて存在すると、冷延鋼板に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数を１００個／ｋｇ以下とすることができない。
【００６９】
本発明の連続鋳造において使用するＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物について、耐火物の製造段階、保管および連続鋳造での使用前準備において、耐火物と大気との接触を十分に遮断することにより、耐火物中の微細な亀裂の発生を防止することができ、耐火物から溶鋼中への耐火物の脱落が低減する。これにより、鋳片段階で大きさ５３μｍ以上で（２）式の組成範囲の介在物個数を３００個／ｋｇとすることができ、結果として冷延鋼板に含まれる大きさ５３μｍ以上の介在物個数を１００個／ｋｇ以下とすることができる。特に大気中の水蒸気分圧が高い夏場においては、耐火物の製造段階、保管および連続鋳造での使用前準備において、耐火物と大気との接触を十分に遮断することが重要である。
【００７０】
連続鋳造用の浸漬ノズルにおいて、溶鋼が通過する内周面にＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物等のＣａＯを含有する耐火物を用いた浸漬ノズルを用いることができる。このようなＣａＯ含有耐火物を用いた浸漬ノズルについては、耐火物製造工場において被覆材で被覆され、外気と遮断した状態を維持したままで保管、運搬される。実際に連続鋳造用タンディッシュに浸漬ノズルを装着する直前に被覆材を取り除き、装着を行う。
【００７１】
浸漬ノズルの被覆材を取り除いてから予熱を開始するまでの待機時間が長すぎると、この間に浸漬ノズルのＣａＯ含有耐火物が大気中の水蒸気と水和反応を起こし、耐火物中に微細な亀裂が発生する。この状態で予熱を行った後に実溶鋼を受鋼して鋳造状態にはいると、受鋼した熱ショックにより亀裂の拡大が継続され、そのまま脱落して溶鋼中に浮遊することとなる。耐火物中のＣａＯ相と付着Ａｌ２Ｏ３との反応が十分に進行していないので、脱落した耐火物粒のＡｌ２Ｏ３濃度が（２）式の範囲に留まり、この耐火物粒が鋳片に捕捉されると、その後の圧延によっても破砕、伸延されず、冷延鋼板中に大きな介在物が残存することとなる。
それに対し、浸漬ノズル装着後直ちにタンディッシュの予熱を開始することとすれば、浸漬ノズルのＣａＯ含有耐火物が大気中の水蒸気と水和反応を起こさず、連続鋳造において粗大な耐火物片が溶鋼中に脱落することがない。
【００７２】
【実施例】
（実施例１）
転炉にて溶製した溶鋼３００ｔｏｎを、ＲＨにて所定の成分濃度に調整した極低炭素鋼の溶鋼を、タンディッシュ、浸漬ノズルを介して垂直曲げ型の連続鋳造機で、厚み２５０ｍｍの鋳片に鋳造した。溶鋼成分範囲は、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．０８〜０．１３％、Ａｌ：０．０１〜０．０８％、Ｔｉ：０．０１５〜０．１％である。鋳片幅、鋳造速度は表１に示すとおりである。浸漬ノズル内へのＡｒ吹き込み量は８リットル／分である。鋳片は通常の方法で熱間圧延を行い、さらに冷間圧延によって厚さ０．９ｍｍの冷延鋼板を製造した。
【００７３】
浸漬ノズル１を中心とする、タンディッシュ２から鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物として、図１に示す耐火物を用いた。注入用耐火物として、タンディッシュ２に上部ノズル４が配置され、上部ノズル４の下方にスライディングノズル５、その下方に下部ノズル６、さらにその下に浸漬ノズル１が配置される。スライディングノズル５は、２枚の固定プレート（５ａ、５ｃ）と移動プレート５ｂとによって構成され、固定プレートと移動プレートに設けられた開口部の位置を調整することによって溶鋼注入量を調整する。
【００７４】
【表１】
2004216449.tif 000002
【００７５】
表１に示すように、本発明例Ｎｏ．１〜５においては、浸漬ノズル１にＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いている。図１に示すように、浸漬ノズルのうちで溶鋼に接する内側部分２１にＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物をを用い、外側部分２２はＡｌ２Ｏ３−Ｃ含有耐火物としている。また、本発明例Ｎｏ．２、４、５においては、上部ノズル４の全体についてＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いている。さらに本発明例Ｎｏ．６、７においては、浸漬ノズル１と上部ノズル４にＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物又はＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物を用いている。比較例Ｎｏ．８の浸漬ノズル１、本発明例Ｎｏ．１、３、比較例Ｎｏ．８の上部ノズル４についてはＡｌ２Ｏ３−Ｃ含有耐火物を用いた。スライディングノズル５、下部ノズル６の材質は、いずれの水準においてもＡｌ２Ｏ３−Ｃ含有耐火物を用いた。
【００７６】
各耐火物の成分組成は表２に示すとおりである。
【００７７】
【表２】
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【００７８】
本発明例Ｎｏ．１〜７と比較例Ｎｏ．８について、鋳片及び冷延鋼板から試料を切り出し、スライム法によって３８μｍ以上の介在物組成評価を行った。スライム法としては、前述の方法を用いた。また、本発明例Ｎｏ．１と比較例Ｎｏ．８について、鋳片と冷延鋼板における３８μｍ超の介在物の組成分布を図２、３に示す。
【００７９】
その結果、本発明例Ｎｏ．１〜７については、鋳片と冷延鋼板のいずれも、下記組成を有するものの比率が７０％を超えていた。一方、比較例Ｎｏ．８については、Ａｌ２Ｏ３が下記式の上限を超え、ＣａＯが下記式の下限未満となった。
５％≦ＣａＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦６０％
４０％≦Ａｌ２Ｏ３／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦９０％
０％≦ＭｇＯ／（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）×１００≦４０％  （１）
【００８０】
本発明例、比較例について、冷延鋼板での疵発生状況を比較し、表１に示した。比較例Ｎｏ．８の疵発生量を１として標準化している。冷延鋼板の疵発生状況は、疵１個を１ｍとしてコイル全長で割った長さ割合で評価した。表１に記載の通り、本発明例Ｎｏ．１〜７は、いずれも比較例Ｎｏ．８と比較して良好な冷延鋼板表面品質を得ることができた。特に、浸漬ノズル１の溶鋼接触面と上部ノズル４の両方についてＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いた本発明例Ｎｏ．２、４については、良好な成績を実現することができた。
【００８１】
また、本発明例、比較例における鋳片の２００μｍを超える大きさの介在物密度は表１に示すとおりであり、比較例Ｎｏ．８に比較して本発明例Ｎｏ．１〜７は良好な結果を得ることができた。
【００８２】
一方、本発明例Ｎｏ．１〜４、６、７および比較例Ｎｏ．８については、ＣａＯ含有耐火物を大気から遮断する管理を十分に行ったのに対し、本発明例Ｎｏ．５については、操業スケジュールの変更のために、浸漬ノズルをタンディッシュに装着した状態で、予熱開始まで約３時間待機した状態であった。なお、当日の天候は雨で相対湿度が７３％であった。
【００８３】
表１には、本発明例Ｎｏ．１〜７及び比較例Ｎｏ．８における冷延板に含まれる５３μｍ以上の介在物個数を示す。本発明例Ｎｏ．１〜４、６、７については、５３μｍ以上の介在物個数が１００個／ｋｇ以下の良好な結果を得ることができた。これに対し、本発明例Ｎｏ．５においては、５３μｍ以下の介在物個数が２３０個／ｋｇと高い値を示した。本発明例Ｎｏ．５において使用したＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物については、大気中の水蒸気との反応に起因する微細な亀裂が生成し、溶鋼中に耐火物粒が脱落し、脱落した耐火物粒起因の介在物として５３μｍ以上の大きさで（２）式の組成範囲を有する介在物が鋳片中に取り込まれたものと考えられる。
【００８４】
表１には、本発明例Ｎｏ．１〜７及び比較例Ｎｏ．８における加工性指数を示す。加工性指数は、液圧バルジ試験機により板厚０．９ｍｍの試験片１００枚を成形した後、最も板厚が薄くなった部分の板厚減少率が２５％になるように成形した際の割れ発生枚数比率である。本発明例Ｎｏ．１〜４、６、７については、加工性指数がいずれも０であり、即ち割れの発生が見られなかった。比較例Ｎｏ．８は加工性指数が２であった。本発明例Ｎｏ．５は、加工性指数が１１という結果となった。冷延板に含まれる５３μｍ以上の介在物個数の増大が原因であると考えられる。
【００８５】
（実施例２）
上記実施例１と同様の連続鋳造条件で２５０ｍｍ厚の鋳片を製造し、まず鋳片で抽出した５３μｍ以上のスライム抽出介在物組成を調査し、図５（ａ）の３元状態図における領域Ａ、領域Ｂの組成を有する介在物個数をそれぞれ評価した。その後、介在物調査を行った鋳片と隣接する鋳片について熱間圧延で４ｍｍ厚に圧延し、さらに冷間圧延で０．９ｍｍ厚の冷延鋼板を製造した。冷延鋼板で抽出した５３μｍ以上のスライム抽出介在物組成を同様に調査し、図５（ａ）の領域Ａ、領域Ｂの組成を有する介在物個数を評価した。各組成毎に、冷延板でのスライム抽出介在物個数を鋳片でのスライム抽出介在物個数で除して％表示し、冷延板での残存率（％）と定義した。
【００８６】
図５（ｂ）には介在物組成の領域Ａ、領域Ｂそれぞれについて冷延板での残存率を示す。領域Ａ、即ち上記（２）式の組成範囲に属する介在物が、熱間圧延、冷間圧延を経た後の冷延板において高い残存率を示すことが分かる。
【００８７】
（実施例３）
上記実施例１と同様の連続鋳造条件で２５０ｍｍ厚の鋳片を製造し、鋳片については、大きさ５３μｍ以上の介在物の個数について３種類の鋳片を作り分け、それぞれ冷延板での大きさ５３μｍ以上の介在物個数が２０個／ｋｇ、５０個／ｋｇ、１００個／ｋｇとなるようにした。さらにこれらの鋳片について熱間圧延及び冷間圧延を行い、板厚０．５、０．７、０．９ｍｍの冷延板とした。
【００８８】
冷延板での大きさ５３μｍ以上の介在物個数が２０個／ｋｇ、５０個／ｋｇ、１００個／ｋｇ、板厚０．５、０．７、０．９ｍｍの冷延板のそれぞれについて、同一の材料から３個の加工性評価用試験片を採取し、加工性の評価試験を行った。加工性の評価に当たっては最大液圧；４００ｋｇｆ／ｃｍ２、最大拘束力；１２０ｔｆ、最大成形速度；１００ｍｍ／ｍｉｎの油圧式液圧バルジ試験機を用いた。ダイス直径は１００ｍｍ（円形、肩半径５ｍｍ）である。なお、索板を完全に拘束するためにダイス面の直径１３０ｍｍの位置に高さ３ｍｍのビードがリング状についている。成形に当たっては試料として１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形索板をビード付きダイスで拘束し、成形速度：約５０ｍｍ／ｍｉｎで成形した。成形中はＸ−Ｙレコーダーを用いてポンチ力とストロークを連続的に記録した。成形中に試験片表面に微小の割れが発生した段階で成形を停止し、試験片を切断、ポイントマイクロメーターにより板厚を測定した。また、割れ発生材の板の破断面を走査型電子顕微鏡で観察し、ＳＥＭ−ＥＤＸにて割れ起点の異物の組成を調査し、割れ発生の原因が介在物であるか否かを確認した。プレス中に割れが発生したときの板厚をもとに、［（プレス前の板厚−割れ発生時の板厚）／プレス前の板厚×１００］を板厚減少率（％）とする。３個のプレス用試験片のうち、割れ発生時の板厚減少率が最も小さい値を示した数値を割れ発生の限界板厚減少率と定義した。
【００８９】
図６に、冷延板の板厚を横軸に、５３μｍ以上の介在物個数毎に、割れ発生の限界板厚減少率を表示した。限界板厚減少率の数値が大きいほど加工性が良好である。いずれの板厚でも、冷延板での大きさ５３μｍ以上の介在物個数が少ないほど、良好な加工性を有することが明らかである。
【００９０】
【発明の効果】
本発明は、Ａｌ脱酸鋼の連続鋳造においてタンディッシュから鋳型内への注入時に通過する溶鋼に接する耐火物の一部又は全部にＣａＯ−ＭｇＯ含有耐火物、ＣａＯ含有耐火物、ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ含有耐火物又はＣａＯ−Ｃ含有耐火物を用いることにより、鋳片及び冷延鋼板中の介在物組成をアルミナクラスタ主体からＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ系介在物に改質し、粗大なアルミナクラスタを含有しない鋳片及び冷延鋼板を得ることが可能である。
【００９１】
本発明の極低炭素鋼鋳片及び冷延鋼板は、介在物組成の主体をＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ系介在物とすることにより、粗大なアルミナクラスタを含有せず、良好な品質を得ることが可能である。本発明では冷延鋼板について言及したが本発明の鋳片、冷延鋼板を用いてメッキを施せば、表面品質に優れたメッキ製品を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タンディッシュの溶鋼注入ノズルの断面を示す図である。
【図２】鋳片における３８μｍ超の介在物の組成分布を示す図であり、上は本発明例Ｎｏ．１に関するもの、下は比較例Ｎｏ．５に関するものである。
【図３】冷延鋼板における３８μｍ超の介在物の組成分布を示す図であり、上は本発明例Ｎｏ．１に関するもの、下は比較例Ｎｏ．５に関するものである。
【図４】成分組成が本発明範囲に入る介在物の個数比率と成品品質指標との関係を示す図である。
【図５】介在物の組成と冷延板での残存率について示す図であり、（ａ）はＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３３元状態図における介在物の組成範囲領域を示す図、（ｂ）は介在物の組成領域毎の残存率を示す図である。
【図６】冷延板での大きさ５３μｍ以上の介在物個数とプレス加工性との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  浸漬ノズル
２  タンディッシュ
３  注入ノズル
４  上部ノズル
５  スライディングノズル
６  下部ノズル
７  ストッパー
８  溶融金属流通路
９  吐出口
２１  内側部分
２２  外側部分
【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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