(57)【要約】  本発明は、殆ど割れ及び表面欠陥を有しない、低炭素濃度の鋳造された部分的にＭｎ／Ｓｉキルド鋼ストリップであるストリップを、２０〜３００ｐｐｍの硫黄濃度と、３．５以上のＭｎ／Ｓｉ比とを有する鋼溶融物から、２〜５０ｋＮ／ｍのロール離隔力を使用して生産するためのプロセスに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造された低炭素濃度の部分的にＭｎ／Ｓｉキルド鋼ストリップであるストリップを生産するためのプロセスであって、
鋼溶融物が、少なくとも２つの鋳造ロールの間の溶湯貯蔵部から導入され、冷却されるとともに鋼ストリップとともに移動し、前記鋳造ロール上において少なくとも部分的に凝固して前記鋼ストリップを形成するプロセスにおいて、
前記鋼溶融物が、２０〜３００ｐｐｍの硫黄濃度と、３．５以上のＭｎ／Ｓｉ比とを有し、通常の操業中にロール離隔力が２〜５０ｋＮ／ｍであることを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記鋼溶融物は、５０〜２５０ｐｐｍ、好ましくは７０〜２００ｐｐｍの硫黄濃度を有することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ロール離隔力は５〜３０ｋＮ／ｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記鋼溶融物は、４５重量％未満のＡｌ２Ｏ３の質量分率を有する非金属介在物を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの鋳造ロールと、必要に応じて、横方向に配置された側部プレートとを使用する鋼ストリップの連続生産のためのプロセスに関し、このプロセスにおいては、操業中には液状の鋼溶融物を鋳造ロールに導入することが出来る鋳造溶湯貯蔵部を鋳造ロールと側部プレートとの間に形成することが出来る。
【背景技術】
【０００２】
低炭素濃度の、部分的Ｍｎ／Ｓｉキルド鋼溶融物からの鋼ストリップの生産中に、従来技術から既知である２つの鋳造プロセスが使用される場合には、生産された鋼ストリップは、この生産された鋼ストリップの品質を大幅に低下させる多くの割れ及び表面欠陥を有している。
【０００３】
液状非金属介在物が鋼溶融物中に生じ、これら介在物が鋼のシェルの凝固中に液状のままに維持されて均一な熱流とこれによる均一な冷却効果が鋳造ロールの表面に液体フィルムを形成することによって達成されるように、鋼溶融物の組成を選択することによって割れ及び表面欠陥を防止するか、又は少なくとも割れ及び表面欠陥の数を減少させることが、特許文献１及び特許文献２によって既知となっている。
【０００４】
工業的規模での溶融操業中には、操業に係る複数の理由のために、部分的Ｍｎ／Ｓｉキルド鋼溶融物中に実際に存在するＭｎＯ／ＳｉＯ２の比は、理論的に計算されたＭｎＯ／ＳｉＯ２の比より実質的に低いことが多い。部分的Ｍｎ／Ｓｉキルド鋼溶融物中の非金属介在物の溶融温度は、鋼組成の変化及び関連する前記介在物の組成におけるＭｎＯ／ＳｉＯ２の比の変化に非常に敏感である。したがって、液状の非金属介在物の生成に対する、従来技術において特定される金属学法則に従う場合、工業的規模での溶融操業中に、扱われるレードルそれぞれが、液状の非金属介在物が鋳造プロセス中に存在することを確実とする組成を有していることを仮定することは出来ない。よって、割れ及び表面欠陥が再現してしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０３０２４６４４号パンフレット
【特許文献２】米国特許第２００５１４５３０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、これら従来技術の既知の欠点を回避すること、及び低炭素濃度の、部分的Ｍｎ／Ｓｉキルド鋼溶融物から、割れ及び表面欠陥が殆ど無く、均一な表面を有する鋼ストリップを生産するためのプロセスを提供することである。このプロセスにおいては、鋼組成の望ましい値からのずれに対する非金属介在物の溶融温度の振れ幅は、工業的規模の溶融操業中の鋳造プロセス中、液状の非金属介在物が、扱われるレードルそれぞれの中に存在することを確実とするのに十分でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、本発明の目的は、通常の操業中において、特定のロール離隔力（ＲＳＦ：ｒｏｌｌ  ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）を使用して、特定のＭｎ／Ｓｉ含有量比、及び特定の硫黄含有量を有する鋼溶融物が処理されるプロセスによって達成される。
【０００８】
したがって、本発明は、低炭素濃度の、部分的Ｍｎ／Ｓｉキルド鋼ストリップを生産するためのプロセスであって、鋼溶融物が、少なくとも２つの鋳造ロールの間の溶湯貯蔵部から導入され、冷却されるとともに鋼ストリップとともに移動し、鋳造ロール上において少なくとも部分的に凝固して鋼ストリップを形成するプロセスにおいて、鋼溶融物が、２０〜３００ｐｐｍの硫黄濃度と、３．５以上のＭｎ／Ｓｉ比とを有し、通常の操業中にロール離隔力が２〜５０ｋＮ／ｍであることを特徴としている。
【０００９】
このように生産された鋼ストリップは、思いがけなく大幅に割れ及び表面欠陥が少なく、均一な表面を有している。
【００１０】
低炭素濃度鋼ストリップが、０．１重量％未満の炭素濃度を有する鋼ストリップを意味することが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＭｎＯ−ＳｉＯ２−ＭｎＳシステムにおける、温度に対する溶融物の抵抗値範囲の広がりの図である。
【図２】鋼溶融物における硫黄濃度の影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明による鋼溶融物の組成は、非金属介在物が低い溶融温度を有することを確実とする。低い溶融温度は、鋳造プロセス中の鋳造ロール上の鋼シェルの凝固中に非金属介在物が液状で存在するという効果を有する。鋼組成の望ましい値からのずれに対する非金属介在物の溶融温度の振れ幅は、液状の非金属介在物が多相システム中に存在する組成範囲が広がることによって増加する。この広がった組成範囲は、特定の鋼組成に対する望ましい値が工業的規模の溶融操業中に正確に合致していない場合でさえ、鋼溶融物が、鋳造プロセス中の液状非金属介在物を保証する組成を有するということを確実にする。
【００１３】
鋼の準備の間に、酸化物又は硫化物の非金属介在物が鋼溶融物中に生じる。部分的Ｍｎ／Ｓｉキルド鋼溶融物における非金属介在物の主な成分は、ＭｎＯ及びＳｉＯ２である。
【００１４】
本発明によれば、硫黄の含有量を２０〜３００ｐｐｍの値に設定し、Ｍｎ／Ｓｉ比を３．５以上に設定することは、非金属介在物が、主成分ＭｎＯ−ＳｉＯ２−ＭｎＳを有する多相システムから本質的に構成されるという効果を有する。この多相システムのＭｎＳ含有量が３７重量％ＭｎＳ未満である場合には、多相システムの溶融温度は、主成分がＭｎＯ及びＳｉＯ２からなる多相システムの溶融温度より低い。ＭｎＯ−ＳｉＯ２−ＭｎＳの３相システムは、約１１３０℃に３元共晶温度を有する。
【００１５】
図１の３元システムＭｎＯ−ＳｉＯ２−ＭｎＳのモデリングは、液相範囲が、共晶点において２相システムＭｎＯ−ＳｉＯ２の１２５１℃の共晶温度での２相システムＭｎＯ−ＳｉＯ２の境界に合致し、ＭｎＳ濃度が増加するにつれて３元システムへの遷移の間に広がる、ということを示している。より低い温度では、液相線範囲は境界システムから離れる方向へ動き、依然として所定の最小のＭｎＳ濃度の上にのみ見ることが出来る。
【００１６】
非金属介在物の低い溶融温度と工業的規模における溶融操業中において十分であるＭｎＳ濃度での変動に対する溶融温度の振れ幅とを同時に有する通常の操業点は、本発明による鋼溶融物の組成の場合には、約１５重量％ＭｎＳである。
【００１７】
不活性ガス中での浸漬試験と、ストリップの鋳造に対応する接触時間及び過熱レベルとを使用した、１５０〜５００ｐｐｍの鋼溶融物の硫黄濃度を有する薄いストリップの鋳造設備における凝固条件のシミュレーションでは、７〜４０重量％の液状非金属介在物の平均ＭｎＳ濃度であった。部分的Ｍｎ／Ｓｉキルド鋼溶融物の硫黄濃度の増加は、非金属介在物のＭｎＳ濃度を増加させる。
【００１８】
図２は、３．５以上のＭｎ／Ｓｉ比を有する、低炭素濃度の、部分的Ｍｎ／Ｓｉ  キルド鋼溶融物（Ｃ：０．０５重量％、Ｍｎ：０．３重量％、Ｓｉ：０．２重量％）の割れの傾向に対する影響を、非金属介在物の組成及び非金属介在物の溶融温度（液相線温度）に対して、割れの頻度又は鋼溶融物の溶融温度間隔によって表わした図である。図２における測定されたデータは、上述の浸漬試験から得られている。
【００１９】
約１１３０℃における３元共晶点に対応する、非金属介在物のＭｎＳ濃度を生じさせる溶融物の硫黄濃度以下では、非金属介在物の溶融温度は硫黄濃度の増加に伴って低下する。
【００２０】
約１１３０℃における３元共晶に対応する非金属介在物のＭｎＳ濃度を生じさせる硫黄濃度より上では、非金属介在物の溶融温度及び割れの頻度は急速に増加する。
【００２１】
溶融温度の間隔の幅は、約３００ｐｐｍの硫黄濃度まで増加し、次いでほぼ一定となる。
【００２２】
図２は、熱間割れにいたる傾向の増加と非金属介在物の溶融温度の降下との間の相対的な挙動を示している。したがって、本発明によって推奨され、非金属介在物の十分に低い溶融温度であって、同時に熱間割れの許容できる傾向を有する硫黄濃度は、図２から見出すことが出来る。鋼合金中の硫黄の存在は、鋼合金の固相／液相の２相領域、すなわち溶融間隔を広げ、同時にその固相線温度を降下させ、このことが、熱間割れが液体非侵入温度（ＬＩＴ：ｌｉｑｕｉｄ  ｉｍｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と延性を示さない温度（ＺＤＴ：  ｚｅｒｏ  ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）との間において生じる温度範囲を広げる。
【００２３】
２相領域の幅は、鋼溶融物中の３００ｐｐｍまでの硫黄濃度において、約４５℃までほぼ直線的に増加する。この硫黄濃度より高い硫黄濃度では、ＭｎＳが凝固中に硫黄濃度の増加とともに析出するので、２相領域の幅はほぼ一定に維持される。これらＭｎＳ析出物は、鋳造ロールの表面に固体形状で堆積し、よって均一な熱流又は均一な冷却効果を妨げ、これが表面欠陥及び割れの形成を促進する。鋼溶融物の硫黄濃度の増加は、ＭｎＳ析出物の量を増加させ、よって表面欠陥及び割れの数を増加させる。
【００２４】
したがって、本発明によれば、最大硫黄濃度は３００ｐｐｍに制限される。
【００２５】
鋼溶融物の２０ｐｐｍ未満の硫黄濃度においては、主成分ＭｎＯ及びＳｉＯ２からなる多相システムに比較した液状非金属介在物の溶融温度は、液状非金属介在物が、鋳造プロセス中に鋳造ロール上の鋼シェルの凝固中に存在することを確実にするほどには十分に高くない。
【００２６】
さらに、２０ｐｐｍより少ない硫黄濃度においては、液状非金属介在物が多相システム中に存在する組成領域の幅は、工業的規模での溶融操業中の鋼組成の望ましい値からのずれに対する十分な許容範囲が存在することを確実にするほどには大きくない。
【００２７】
硫黄濃度は好ましくは少なくとも５０ｐｐｍであり、特に好ましくは少なくとも７０ｐｐｍである。硫黄濃度の上限は好ましくは２５０ｐｐｍであり、特に好ましくは２００ｐｐｍである。鋼溶融物の硫黄濃度は、脱硫若しくは制御された硫黄又は硫黄化合物の添加によって望ましいレベルに調整することが出来る。
【００２８】
鋼溶融物における３．５未満のＭｎ／Ｓｉ比において、主成分ＭｎＯ−ＳｉＯ２−ＭｎＳからなり、主成分ＭｎＯ及びＳｉＯ２からなる多相システムに比較して、鋼混合物の溶融温度より低い値までの液状非金属介在物の溶融温度の低下を有する、多相システムが形成されることは無い。したがって本発明によれば、Ｍｎ／Ｓｉ比は３．５以上である必要がある。
【００２９】
ロール離隔力は、鋳造ロールが鋳造プロセス中において互いに対して押圧する力であり、鋼ストリップの幅に依存している。ロール離隔力は、鋼ストリップ中の割れ及び表面欠陥の存在に影響する。
【００３０】
ロール離隔力が大きければ大きいほど、鋼のシェルのキッシングポイント（ｋｉｓｓｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）において生じる温度の不均一性は大きくなる。このタイプの温度の不均一性は、鋼ストリップの不均一な冷却を引き起こし、これが表面割れをもたらす。さらに、大きなロール離隔力は、応力がストリップ鋳造された鋼ストリップ中に生じ、この応力が又割れを引き起こし、機械的な特性を損なう。
【００３１】
小さなロール離隔力の使用はこれら問題を回避し、さらに、鋳造装置が殆ど機械的応力を受けることが無いという利点を付与する。しかし、小さいロール離隔力の選択は、逆に鋳造プロセスの安定性に影響を及ぼす。これは、小さいロール離隔力の場合には鋳造ロール上の凝固した金属シェルが凝固中の不均一性の故に十分に押し圧されず、鋼ストリップがそれ自身の重さの下で割れを生じる危険、鋼シェルが鋳造ロールの幅の一部分又は全体に付着したままとなる危険、及び、割れが鋼シェル中に生じる危険があるからである。
【００３２】
従来技術によるプロセスにおいては、ロール離隔力の大きさは、通常の操業中には、５〜２５０ｋＮ／ｍである。
【００３３】
本発明によれば、ロール離隔力は５０ｋＮ／ｍ未満である。本発明による鋼溶融物の組成が、鋼シェルの凝固中に液状の非金属介在物が生じることを確実にするという事実によって非均一性の発生を最小化するので、このような小さなロール離隔力を、鋳造プロセスの安定性の危険を有することなく使用することができる。
【００３４】
割れの頻度はロール離隔力の増加に伴って増加する。５０ｋＮ／ｍ以上のロール離隔力が使用される場合、殆ど割れ及び表面欠陥の無い鋼ストリップの均一な表面の生成を確実とすることはできない。
【００３５】
本発明によれば、ロール離隔力に対する下限は２ｋＮ／ｍである。鋳造プロセスの十分な安定性は、この値未満においては確実とはならない。
【００３６】
ロール離隔力は好ましくは少なくとも５ｋＮ／ｍである。ロール離隔力の上限は好ましくは３０ｋＮ／ｍである。
【００３７】
ロール離隔力に対して上述された値は、鋳造設備の安定した通常状態を参照しているが、設備が始動するか、又は過剰な付加の効果が一時的に生じる場合の状況は参照していない。
【００３８】
本発明によるプロセスのさらなる好ましい実施形態によれば、鋼溶融物中の非金属介在物は、４５重量％未満のＡｌ２Ｏ３の質量分率を有している。主成分ＭｎＯ−Ｓｉ０２−ＭｎＳ−Ａｌ２０３を有する結果的な多相システムは、主成分ＭｎＯとＳｉＯ２とからなる多相システムの溶融温度より低い。さらに、液状の非金属介在物が存在する組成範囲は、主成分ＭｎＯ−Ｓｉ０２−ＭｎＳ−Ａｌ２０３を有する多相システムにおいて、主成分ＭｎＯ及びＳｉＯ２からなる多相システムにおけるよりも広い。Ａｌ２Ｏ３濃度は鋼溶融物を生産するための開始材料の選択と、適切である場合には、Ａｌ又はＡｌ化合物の目標とした添加とによって設定される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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