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公開番号2025085601
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-05
出願番号2024153192
出願日2024-09-05
発明の名称Cu含有鋼の連続鋳造方法、および圧延鋼材の製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人
主分類B22D 11/00 20060101AFI20250529BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】Cuを含有する鋳片の表面割れを簡便かつ安価に防止することが可能なCu含有鋼の連続鋳造方法、および圧延鋼材の製造方法を提供する。
【解決手段】鋳片のC、Si、Mnの含有量に応じて定められる平均結晶粒径指数Rと、鋳型から出てから矯正点に至るまで鋳片表面の最大温度がCuおよびSnの含有量に応じて定められる温度T_b(℃)以上となる時間t_b(秒)と、前記鋳片のCu、Sn、Ni、Siの含有量に応じて定められる値L_Cuと、の積が9以下となるように連続鋳造を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．００２％以上０．２５０％以下
Ｓｉ：０．０１％以上２．００％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上２．５０％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｃｕ：０．１０％以上０．５０％以下、
Ｓｎ：０．０５０％以下、
Ｎｉ：０．０５０％超０．３００％以下、および
Ｎ：０．００４０％以上０．０１５０％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼の鋳片を、湾曲型もしくは垂直曲げ型の連続鋳造機を用いて製造する方法であって、
前記鋳片のＣ、Ｓｉ、Ｍｎの含有量に応じて下記（１）式で定められる値Ｒと、
鋳型から出てから矯正点に至るまで、鋳片表面の最大温度が下記（２）式で定められる温度Ｔ
b
（℃）以上となる時間ｔ
b
（秒）と、
前記鋳片のＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｉの含有量に応じて下記（３）式で定められる値Ｌ
Cu
と、
の関係で、下記（４）式の条件を満たすように連続鋳造を行うことを特徴とするＣｕ含有鋼の連続鋳造方法。
Ｃ＿ｅｑ＜０．０６１の場合、Ｒ＝０．４
０．０６１≦Ｃ＿ｅｑ＜０．０８１の場合、Ｒ＝－１．４３＋３０×Ｃ＿ｅｑ
０．０８１≦Ｃ＿ｅｑの場合、Ｒ＝１．０
・・・（１）
［Ｓｎ］＜０．００５％の場合、Ｔ
b
＝１１００℃、
［Ｓｎ］≧０．００５％、かつＣｕ＿ｅｑ＜０．１５０％の場合、Ｔ
b
＝１１００℃、
［Ｓｎ］≧０．００５％、かつ０．１５０％≦Ｃｕ＿ｅｑ＜０．２００％の場合、Ｔ
b
＝１０７０℃、
［Ｓｎ］≧０．００５％、かつ０．２００％≦Ｃｕ＿ｅｑ＜０．２５０％の場合、Ｔ
b
＝１０４０℃、
［Ｓｎ］≧０．００５％、かつ０．２５０％≦Ｃｕ＿ｅｑ＜０．３００％の場合、Ｔ
b
＝１０１０℃、
［Ｓｎ］≧０．００５％、かつ０．３００％≦Ｃｕ＿ｅｑ＜０．３５０％の場合、Ｔ
b
＝９８０℃、
［Ｓｎ］≧０．００５％、かつＣｕ＿ｅｑ≧０．３５０％の場合、Ｔ
b
＝９５０℃、
・・・（２）
Ｌ
Cu
＝［Ｃｕ］＋４×［Ｓｎ］－３×［Ｎｉ］－０．０７×［Ｓｉ］・・・（３）
ｔ
b
×Ｌ
Cu
×Ｒ≦９．０・・・（４）
ここで、Ｃｕ＿ｅｑ＝［Ｃｕ］＋４×［Ｓｎ］で、Ｃ＿ｅｑ＝［Ｃ］－０．０２７×［Ｓｉ］＋０．００６×［Ｍｎ］－０．００１×［Ｓｉ］×［Ｍｎ］であり、［Ｃｕ］は前記鋳片でのＣｕ濃度（質量％）、［Ｓｎ］は前記鋳片でのＳｎ濃度（質量％）、［Ｃ］は前記鋳片でのＣ濃度（質量％）、［Ｓｉ］は前記鋳片でのＳｉ濃度（質量％）、［Ｍｎ］は前記鋳片でのＭｎ濃度（質量％）、［Ｎｉ］は前記鋳片でのＮｉ濃度（質量％）を表す。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記鋳片はさらに、
質量％で、
Ａｌ：０．０００％超０．１００％以下、
Ｃｒ：０．００％超１．５０％以下、
Ｍｏ：０．００％超０．２０％以下、
Ｔｉ：０．０００％超０．０５０％以下、
Ｖ：０．００％超０．２０％以下、
Ｎｂ：０．０００％超０．０３０％以下、
Ｚｒ：０．０００％超０．０３０％以下、
Ｃａ：０．００００％超０．０１００％以下、
Ｍｇ：０．００００％超０．０１００％以下、
ＲＥＭ：０．００００％超０．０１００％以下、
Ｂ：０．００００％超０．００４０％以下、および
Ｂｉ：０．０００％超０．２００％以下、
からなる群から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のＣｕ含有鋼の連続鋳造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のＣｕ含有鋼の連続鋳造方法によって製造された鋳片を、表面の手入れを行うことなく熱間圧延することを特徴とする圧延鋼板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面割れを防止するために好適なＣｕ含有鋼の連続鋳造方法、および圧延鋼材の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点等から、種々の分野でＣＯ
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排出削減の取り組みが盛んに行われている。鉄鋼業においても製鉄用の原料として廃スクラップを多量に用いる製鉄法が注目され、技術開発が進んでいる。一方、スクラップにはＣｕやＳｎといったトランプエレメントを高濃度で含むものも多く、これらの元素は溶鋼中からの除去が困難であることが知られている。
【０００３】
特にＣｕを含む鋼は熱間加工性に劣る傾向にあるため、Ｃｕを含む鋼の連続鋳造時に通常の鋼の連続鋳造条件を採用した場合、鋳片の表面に割れが発生する場合がある。これは、連続鋳造時に鋼が雰囲気中の酸素に晒されて酸化する際に、スケール（酸化鉄）と地鉄との間に液体のＣｕが生成し、鋼の結晶粒界に侵入し、界面強度を低下させるためと考えられる（非特許文献１参照）。また、ＳｎはＣｕの鋼中への溶解度を下げることにより、Ｃｕによる割れの現象を促進してしまうことから、ＳｎとＣｕとが共存する鋼についても、鋳片の表面割れの問題が生じ易い（非特許文献２参照）。
【０００４】
この現象は表面赤熱脆化と呼ばれ、ＣｕやＳｎがＦｅと比較して酸化され難いためにスケール成長の過程でＣｕやＳｎが金属状態のまま濃縮すること、及び、Ｆｅ中へのＣｕの固溶度が低いことが原因とされる。一方で、ＣｕやＳｎは鋼の精錬工程において除去し難い。赤熱脆化による鋳片表面割れの問題を解決するためには、ＣｕやＳｎを鋼中に混入させないようにするか、もしくはＣｕの鋼中への溶解度を上げる元素であるＮｉを添加することが有効である。特に、循環型社会となりＣｕを多く含むスクラップが多量に使用される現在では、Ｎｉ添加によりＣｕを無害化する必要性が高まってきている。しかしながら、Ｎｉは稀少で高価な元素であり、また機械的特性や焼入れ性などの鋼特性を大きく変え得ることから、Ｎｉ添加によらない、あるいはその添加量を極少量に抑え得る、ＣｕやＳｎの無害化技術に対する期待は大きい。
【０００５】
そこで、特許文献１には、鋳片の表面赤熱脆化を防止する技術として、溶鋼湯面近傍のモールド内面形状が、鋳片引き抜き方向下方に向かって広がる逆テーパー値が２～１０％である逆テーパー形状で、前記逆テーパー部より下方のモールド内面形状が、鋳片引抜方向に向かって狭まる順テーパー形状であって、該順テーパー値が０～１％の範囲であるモールドを用いると共に、結晶化温度が９００℃以下、もしくは結晶化しない特性を有するモールドフラックスを用い、前記モールドフラックスと鋼との接触角が７０度以下であることを特徴とする連続鋳造方法が開示されている。また、特許文献２には、Ｎｉ酸化物を含有するモールドフラックスを供給しながら鋳片の表面にニッケル酸化物によるコーティング層を形成することを特徴とする連続鋳造方法が開示されている。
【０００６】
また、表面温度を制御することにより割れを防止する技術も提案されている。特許文献３には、１０００～１１００℃間を平均昇温速度５０℃／ｈ以上で鋼片を昇温し、１２００～１３５０℃でかつ該温度範囲で１ｈ以上保持後、１０００℃以上の温度域での累積圧下率を５０％以上、圧延仕上温度７００℃以上で熱間圧延を行い、その後、空冷または１～８０℃／ｓの平均冷却速度で５００～６５０℃の温度範囲まで加速冷却することを特徴とするＣｕ含有高強度鋼材の製造方法が開示されている。さらに、特許文献４には、湾曲型もしくは垂直湾曲型連続鋳造機により、電磁鋼スラブを連続鋳造するに当り、連続鋳造機の冷却帯の矯正点を通過するスラブの表面温度を、８００～９００℃の温度範囲外に制御することを特徴とする電磁鋼スラブの連続鋳造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００４－２０２５２３号公報
特表２０１８－５２０００４号公報
特開２０１１－１６８８４３号公報
特許第４０１６８４３号公報
【非特許文献】
【０００８】
「Materials Transactions」vol.43, (2002), No.3, pp.292-300
「ふぇらむ」vol.7, (2002), No.4, pp.18-22
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び２に記載の方法はいずれも鋳片表層の酸化をモールドフラックスにより防止しようとするものであり、連続鋳造機の型式や２次冷却方法によっては、鋳片表面へのモールドフラックス付着状況が安定しないため、効果を十分享受することができない。また、特許文献３に記載の方法は鋳片の熱間圧延に関するものであり、溶鋼を凝固させながら鋳型から引き抜く連続鋳造の過程においてはプロセスが全く異なるため、連続鋳造で採用することはできない。さらに特許文献４に記載の方法は、鋼中にＣｕが含まれなかったとしても発生する、スラブの角から内部に向かって数ｍｍ～数ｃｍの長さで伸びるかぎ割れ（横割れ）を防止する技術である。前述した赤熱脆化割れは概ね１０５０℃から１２００℃の範囲で発生することが知られており、かぎ割れとは発生メカニズムの異なる割れである。したがって、この方法は、赤熱脆化割れを防止するのに不十分である。
【００１０】
Ｃｕを含有する鋳片の表面割れを簡便かつ安価に防止することが可能なＣｕ含有鋼の連続鋳造方法、および圧延鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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