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JP7743935B2 - Continuously cast slab and its manufacturing method - Google Patents
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JP7743935B2 - Continuously cast slab and its manufacturing method - Google Patents

Continuously cast slab and its manufacturing method

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Description

本発明は、冷却時の割れを防止した連続鋳造スラブおよびその製造方法に関する。より詳しくは、高強度鋼(ハイテン)用連続鋳造スラブであって、スラブ置き割れ防止に有効であり、圧延時に穴あきのトラブルを発生させない連続鋳造スラブおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a continuously cast slab that prevents cracking during cooling and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a continuously cast slab for high-strength steel (hi-tensile), which is effective in preventing cracking during slab placement and does not cause the problem of holes during rolling, and a method for manufacturing the same.

近年、自動車の分野では、車体のさらなる薄肉化と衝突安全性の確保との両立のため、高強度鋼のさらなる高強度化、そのための高合金化が進行している。高強度鋼の高合金化により、スラブの靭性は大きく低下する。In recent years, in the automotive industry, in order to achieve both thinner car bodies and collision safety, high-strength steel has been further strengthened and, to that end, has been increasingly alloyed. However, the use of high-strength steel with high alloying significantly reduces the toughness of the slab.

高合金化によるスラブの靭性の低下に伴い、スラブ冷却時の割れ、いわゆる、スラブ置き割れが頻発するようになってきた。スラブ置き割れが生じると、スラブの搬送時にスラブが破断し、スラブを熱間圧延に供することができなくなるおそれがある。また、スラブが破断しなくとも、スラブの熱間圧延中に当該スラブの亀裂が開口して、熱間圧延鋼板が破断するおそれがある。
あるいは、小さい亀裂を有するスラブを熱間圧延、冷間圧延、焼鈍あるいはめっき処理をすると、当該スラブが有している小さい亀裂は、これらの処理によって製造された鋼板にヘゲ疵やスリバー疵などの表面欠陥となって表れる。
通常、スラブ表面の亀裂は、グラインダーにより除去されている。ところが、高合金化されたスラブは、高合金化によって当該スラブの靭性が低下するため、グラインダーの応力により、当該スラブの亀裂が進展してしまい、当該スラブの亀裂を完全に除去することができないことがある。
一方で、スラブの小さい亀裂は、見逃されて、熱間圧延後、冷間圧延後、焼鈍後あるいはめっき後の鋼板に表面欠陥として現れる場合がある。これらのことから、スラブの割れは抑制される必要がある。
As the toughness of slabs decreases due to the use of high alloys, cracks occurring during slab cooling, so-called slab placement cracks, have become more frequent. If slab placement cracks occur, the slab may break during transportation, making it impossible to use the slab for hot rolling. Even if the slab does not break, cracks in the slab may open during hot rolling, causing the hot-rolled steel sheet to break.
Alternatively, when a slab having small cracks is subjected to hot rolling, cold rolling, annealing, or plating treatment, the small cracks in the slab appear as surface defects such as scabs and slivers on the steel sheet produced by these treatments.
Cracks on the surface of a slab are usually removed by a grinder. However, in a highly alloyed slab, the toughness of the slab decreases due to the high alloying, and the cracks in the slab propagate due to the stress of the grinder, so that the cracks in the slab may not be completely removed.
On the other hand, small cracks in the slab may be overlooked and appear as surface defects on the steel sheet after hot rolling, cold rolling, annealing, or plating. For these reasons, it is necessary to suppress cracks in the slab.

図1は、スラブ置き割れにより破断した高強度鋼用スラブ亀裂部の破面を走査電子顕微鏡(SEM)により撮影した拡大写真である。図1からも明らかなように、スラブ亀裂部の破面は、旧オーステナイト粒界に沿った粒界破面の様相を呈していた。図2にスラブ亀裂部の断面を組織写真で示す。スラブ亀裂の深さは、主にスラブ表層から20mm程度であった。スラブ亀裂は、旧オーステナイト粒界近傍を伝播しており、スラブ亀裂部の先端には粒界フェライトが存在していた。また、旧オーステナイト粒内には、パーライト、あるいは、パーライトとベイナイトが観察された。 Figure 1 is an enlarged photograph taken with a scanning electron microscope (SEM) of the fracture surface of a crack in a high-strength steel slab that fractured due to slab cracking. As is clear from Figure 1, the fracture surface of the slab crack appeared to be an intergranular fracture along the prior austenite grain boundary. Figure 2 shows a microstructure photograph of the cross section of the slab crack. The depth of the slab crack was mainly approximately 20 mm from the surface of the slab. The slab crack propagated near the prior austenite grain boundary, and grain boundary ferrite was present at the tip of the slab crack. Pearlite, or pearlite and bainite, was also observed within the prior austenite grains.

粒界破壊は、旧オーステナイト粒が粗大であり、粒界が脆化した場合に発生する。粒界フェライトが生じた場合、粒内のパーライトおよびベイナイトとの強度差が生じるため、強度の低い粒界フェライト部に応力集中が起こり、より低い応力でもスラブの亀裂へと進展する。
一方、スラブを冷却すると、スラブ表面とスラブ内部との熱収縮差や変態膨張差に起因した応力が発生する。この応力が大きいと、スラブを室温まで冷却する際にスラブ割れが発生する。近年の高合金高強度鋼では、焼き入れ性が高く、スラブの旧オーステナイト粒径が粗大であることも相俟って、従来の徐冷プロセスでは低温変態相(ベイナイト、マルテンサイト等)の析出を抑止できない。
加えて、スラブの靭性も低いため、このように発生したスラブの深い亀裂は、グラインダー等の手入れによって除去することが困難であり、スラブの歩留まりを大きく下げる問題となっていた。
Intergranular fracture occurs when the prior austenite grains are coarse and the grain boundaries are embrittled. When intergranular ferrite forms, there is a difference in strength between the intragranular pearlite and bainite, causing stress concentration in the weak intergranular ferrite, which can develop into cracks in the slab even at lower stress levels.
On the other hand, when a slab is cooled, stress is generated due to differences in thermal contraction and transformation expansion between the surface and interior of the slab. If this stress is large, slab cracking occurs when the slab is cooled to room temperature. Recent high-alloy, high-strength steels have high hardenability, and the prior austenite grain size in the slab is coarse. Therefore, conventional slow cooling processes cannot prevent the precipitation of low-temperature transformation phases (bainite, martensite, etc.).
In addition, since the toughness of the slab is low, deep cracks that occur in the slab are difficult to remove by manual maintenance such as using a grinder, which has been a problem that significantly reduces the yield of the slab.

このような観点から、高張力鋼のスラブに置き割れが発生することを抑制する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、オーステナイトからフェライトに変態する温度域である700~500℃を徐冷することで、ベイナイト/マルテンサイト変態を抑制し、その変態膨張によって生じる応力を低減させる方法が提案されている。すなわち、特許文献1には、高張力鋼において置き割れが発生しやすい鋼種でも、スラブ置き割れの発生を抑制することが可能な方法が開示されている。具体的に特許文献1に開示された高張力鋼のスラブの冷却方法は、高張力鋼の内部応力がその冷却速度に依存するという知見に基づいて高張力鋼に発生した内部割れ長さに応じて、スラブの冷却速度を制御することにより、置き割れの発生を抑制する方法である。From this perspective, methods have been proposed to prevent the occurrence of thermal cracking in high-tensile steel slabs. For example, Patent Document 1 proposes a method of suppressing the bainite-martensite transformation by slow cooling from 700 to 500°C, the temperature range in which austenite transforms to ferrite, thereby reducing the stress generated by the transformation expansion. In other words, Patent Document 1 discloses a method that can prevent the occurrence of thermal cracking in slabs, even in high-tensile steel types that are prone to thermal cracking. Specifically, the cooling method for high-tensile steel slabs disclosed in Patent Document 1 is a method of preventing the occurrence of thermal cracking by controlling the slab cooling rate in accordance with the length of internal cracks that have occurred in the high-tensile steel, based on the finding that the internal stress of high-tensile steel depends on the cooling rate.

また、特許文献2には、スラブの鋳造後、直ちにスラブの徐冷を開始し、700℃以上の温度で10時間以上、700~500℃までの温度により当該スラブをさらに徐冷することにより温度差や変態時に発生するスラブの応力を低減する方法が提案されている。
すなわち、特許文献2には、Siを含む成分のスラブであっても、当該スラブの冷却中のスラブ割れのみならず、熱延時のヘゲ等の品質欠陥が発生しない高強度鋼板用スラブの冷却方法が開示されている。具体的に特許文献2に開示された高強度鋼板用スラブの冷却方法は、C、Si、Mn等の化学成分の含有量を限定した高強度熱延鋼板の連続鋳造スラブの500~700℃における平均冷却速度を20℃/hr以下とするものである。
Furthermore, Patent Document 2 proposes a method of reducing the temperature difference and stress in the slab that occurs during transformation by starting slow cooling of the slab immediately after casting, and further slow cooling the slab at a temperature of 700°C or higher for 10 hours or more at a temperature of 700 to 500°C.
That is, Patent Document 2 discloses a cooling method for slabs for high-strength steel plates that not only prevents slab cracking during cooling of the slab but also prevents quality defects such as scabs during hot rolling, even for slabs containing Si. Specifically, the cooling method for slabs for high-strength steel plates disclosed in Patent Document 2 sets the average cooling rate of a continuously cast slab of high-strength hot-rolled steel plate, which has limited contents of chemical components such as C, Si, and Mn, at 500 to 700°C, to 20°C/hr or less.

特開2020-139209号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-139209 特開2019-167560号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-167560

しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。特許文献1に記載された高張力鋼のスラブを鋳造後に冷却する方法は、スラブ鋳造後、冷却した際、スラブの温度が700℃になってから500℃に至るまでの温度範囲のみに着目して、スラブに発生する内部応力が小さくなるように制御している。このため、特許文献1に記載された高張力鋼のスラブの冷却方法を用いて炭素の含有率を高めたスラブを製造しても、スラブ置き割れ発生を十分に抑制することができない。However, the above-mentioned prior art has the following problems. The method of cooling a high-tensile steel slab after casting described in Patent Document 1 focuses only on the temperature range from 700°C to 500°C when the slab is cooled after casting, and controls the internal stress generated in the slab to be small. For this reason, even if a slab with a higher carbon content is manufactured using the cooling method of a high-tensile steel slab described in Patent Document 1, the occurrence of slab placement cracks cannot be sufficiently suppressed.

さらに、特許文献2に記載された高強度鋼板用スラブの冷却方法は、スラブ割れの原因が鋼中へのSi添加とスラブ内の温度ムラに起因して発生する熱応力にあるという知見に基づき、熱応力の低減に着目してスラブの割れを抑制している。しかしながら、特許文献2に記載された高強度鋼板用スラブの冷却方法において、スラブのミクロ組織は、何ら限定されていない。このため、特許文献2に記載された高強度鋼板用スラブの冷却方法を用いてスラブを製造しても、スラブ置き割れ発生を十分に抑制することができない。
また、本発明者らが鋭意検討した結果、従来技術によるC、Si、Mnを多く含んだスラブは、その靭性がかなり低く、完全にスラブ置き割れを抑制することが不可能であり、圧延時に穴あきのトラブルが発生することを知見した。
Furthermore, the cooling method for slabs for high-strength steel plates described in Patent Document 2 is based on the finding that slab cracking is caused by the addition of Si to steel and thermal stress generated due to temperature variations within the slab, and focuses on reducing thermal stress to suppress slab cracking. However, the cooling method for slabs for high-strength steel plates described in Patent Document 2 does not limit the microstructure of the slab. Therefore, even if a slab is produced using the cooling method for slabs for high-strength steel plates described in Patent Document 2, it is not possible to sufficiently suppress the occurrence of slab placement cracking.
Furthermore, as a result of intensive research by the present inventors, it was found that slabs containing large amounts of C, Si, and Mn according to conventional technology have a significantly low toughness, making it impossible to completely suppress cracking during slab placement, and causing problems such as holes during rolling.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、靭性の低い連続鋳造スラブであっても、当該スラブの冷却中において、スラブ置き割れが発生することなく、圧延時に穴あきのトラブルを発生させない連続鋳造スラブおよびその製造方法の提供を目的としている。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a continuously cast slab and a manufacturing method thereof that does not cause slab placement cracks during cooling, even in the case of continuously cast slabs with low toughness, and that do not cause hole formation problems during rolling.

発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた。その結果、スラブ割れの破壊形態を解析し、その破面には旧オーステナイト粒界に沿った粒界破面、旧オーステナイト粒界を横切る粒内破面(へき開破面)の破面のうち、少なくとも1種が存在していることを見出した。また、スラブ割れが伸展している位置でのミクロ組織は、フェライト、パーライト主体の組織であるのに対し、それより内部のミクロ組織は、ベイナイト主体の組織になっていた。
ここで、ベイナイト主体の組織とは、ベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、焼き入れマルテンサイト、及び残留オーステナイトから選ばれる少なくとも一つを含んでいる。すなわち、ベイナイト主体の組織は、主としてベイナイトを含み、かつ、不可避的組織である焼き入れマルテンサイト、焼き戻しマルテンサイト、残留オーステナイトから選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよいミクロ組織を意味する。ベイナイト主体の組織は、ミクロ組織に含まれるフェライト、パーライトに比べて低温で相変態する低温変態相である。
本来、物体は表面から冷却されるため、その内部に低温変態相が析出することは起こりえないが、スラブは旧オーステナイト粒径が粗大であるため、当該旧オーステナイト粒径がミクロ組織を構成する相の変態時間に大きく影響する。すなわち、スラブ表層の旧オーステナイト粒径に比べ、スラブ内部の旧オーステナイト粒径が大きいとき、当該スラブに同じ冷却をしたとしても、当該スラブに析出する組織、及び組織の析出するタイミングが異なることを見出した。
このことから、スラブ表層の変態が完了した後、熱収縮をしているタイミングで、スラブ内部の低温変態相が変態膨張することにより、スラブ表層の表面に引張応力が発生し、スラブ割れにつながっていることを見出した。さらに、発明者らは、詳細な検討を重ね、連続鋳造スラブのミクロ組織を制御し、スラブ内部の低温変態相における変態時の応力を低減させることにより、連続鋳造スラブの冷却過程でのスラブ置き割れを抑制し、圧延時に穴あきのトラブルを発生させないようにできることを見出し、本発明を想到した。
The inventors conducted extensive research to achieve the above-mentioned object. As a result, they analyzed the fracture morphology of slab cracks and found that the fracture surface contained at least one of the following fracture surfaces: an intergranular fracture along the prior austenite grain boundary, and an intragranular fracture (cleavage fracture) that crosses the prior austenite grain boundary. Furthermore, the microstructure at the position where the slab crack propagated was mainly composed of ferrite and pearlite, while the microstructure further inside was mainly composed of bainite.
Here, the term "bainite-based structure" refers to a microstructure that contains at least one selected from bainite, tempered martensite, quenched martensite, and retained austenite. In other words, the term "bainite-based structure" refers to a microstructure that mainly contains bainite and may also contain at least one unavoidable structure selected from quenched martensite, tempered martensite, and retained austenite. The bainite-based structure is a low-temperature transformation phase that undergoes phase transformation at a lower temperature than the ferrite and pearlite contained in the microstructure.
Normally, an object is cooled from the surface, so the precipitation of low-temperature transformed phases does not occur inside the object. However, because the prior austenite grain size in a slab is coarse, the prior austenite grain size significantly affects the transformation time of the phases that make up the microstructure. In other words, when the prior austenite grain size inside the slab is larger than that on the surface of the slab, the structure that precipitates in the slab and the timing of the precipitation of the structure differ, even if the slab is cooled in the same way.
From this, it was discovered that, after the transformation of the surface layer of the slab is completed, the low-temperature transformation phase inside the slab undergoes transformation expansion during thermal contraction, generating tensile stress on the surface of the surface layer of the slab, leading to slab cracking. Furthermore, after extensive research, the inventors discovered that by controlling the microstructure of the continuously cast slab and reducing the stress during transformation in the low-temperature transformation phase inside the slab, it is possible to suppress slab placement cracking during the cooling process of the continuously cast slab and prevent the occurrence of hole formation problems during rolling, and thus arrived at the present invention.

すなわち、上記課題を有利に解決する本発明に係る連続鋳造スラブは、
(a)高強度鋼用連続鋳造スラブであって、
質量%で、
C:0.10%以上1.00%以下、
Si:0.10%以上2.50%以下、
Mn:0.40%以上5.00%以下を含有し、
任意選択的に、P:0.100%以下、S:0.0200%以下、Al:0.100%以下、N:0.0100%以下、およびO:0.0100%以下を含有し、
さらに、任意選択的に、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.200%以下、Ta:0.10%以下、W:0.10%以下、Cr:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Ni:1.00%以下、B:0.0100%以下、Co:1.00%以下、Cu:1.00%以下、Sn:0.200%以下、Sb:0.200%以下、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、REM:0.0100%以下、Zr:0.100%以下、Te:0.100%以下、Hf:0.10%以下、およびBi:0.200%以下から選ばれる少なくとも1種の元素を単独で、あるいは、2種以上を組み合わせて含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、
連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下であり、
ミクロ組織が、フェライト、パーライト、及び低温変態相からなり、
前記低温変態相は、ベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、焼き入れマルテンサイト、及び残留オーステナイトから選ばれる少なくとも一つを含み、
前記連続鋳造スラブ表層下10mm位置における前記ミクロ組織が前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率との合計で80%以上であり、前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記低温変態相の面積率との合計が100%であって、かつ、
前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における前記ミクロ組織が前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率との合計で60%以上であり、前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記低温変態相の面積率との合計が100%であることを特徴とする。
That is, the continuously cast slab according to the present invention, which advantageously solves the above problems, has the following features:
(a) A continuous cast slab for high strength steel, comprising:
In mass%,
C: 0.10% or more and 1.00% or less,
Si: 0.10% or more and 2.50% or less,
Mn: 0.40% or more and 5.00% or less;
Optionally, P: 0.100% or less, S: 0.0200% or less, Al: 0.100% or less, N: 0.0100% or less, and O: 0.0100% or less;
Further, optionally, Ti: 0.200% or less, Nb: 0.200% or less, V: 0.200% or less, Ta: 0.10% or less, W: 0.10% or less, Cr: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, B: 0.0100% or less, Co: 1.00% or less, Cu: 1.00% or less, Sn: 0.200% or less, Sb: 0.20 at least one element selected from the group consisting of Cr: 0.0100% or less, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, REM: 0.0100% or less, Zr: 0.100% or less, Te: 0.100% or less, Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less, either alone or in combination of two or more elements, with the balance being Fe and inevitable impurities;
When the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the surface of a continuously cast slab is defined as d10 and the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab is defined as d20 , the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is 1.0 or more and 4.0 or less,
The microstructure consists of ferrite, pearlite, and a low-temperature transformation phase,
the low-temperature transformation phase includes at least one selected from bainite, tempered martensite, quenched martensite, and retained austenite;
The microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab has an area ratio of the ferrite and an area ratio of the pearlite totaling 80% or more, and the area ratio of the ferrite, the area ratio of the pearlite, and the area ratio of the low-temperature transformation phase totaling 100%; and
The microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuous casting slab is characterized in that the sum of the area ratio of the ferrite and the area ratio of the pearlite is 60% or more, and the sum of the area ratio of the ferrite, the area ratio of the pearlite, and the area ratio of the low-temperature transformation phase is 100%.

さらに、本発明に係る連続鋳造スラブの製造方法は、高強度鋼用連続鋳造スラブの製造方法であって、
(a)に記載の成分組成の連続鋳造スラブを、
連続鋳造鋳型内の総抜熱量QMDが下記関係式(1)を満たし、
連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から20mm位置である前記連続鋳造スラブの温度T20が1200℃以上1450℃以下の温度範囲において滞留時間が230s以下である冷却条件により冷却する第一冷却工程と、
連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層の表面温度Tが700℃以上850℃以下における平均冷却速度が20℃/hr以下である冷却条件により冷却する第二冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、前記連続鋳造スラブ表層の表面温度Tが500℃以上700℃以下における平均冷却速度が10℃/hr以下である冷却条件により冷却する第三冷却工程と、を含むことを特徴とする(a)に記載の連続鋳造スラブの製造方法。
上記関係式(1)中、QMDは連続鋳型内総抜熱量[MW/m]、LMDは鋳型有効長さ[m]、Vcは鋳込み速度[m/min]を表す。
Furthermore, the method for producing a continuous cast slab according to the present invention is a method for producing a continuous cast slab for high strength steel, comprising the steps of:
A continuously cast slab having the composition described in (a)
The total heat dissipation amount Q MD in the continuous casting mold satisfies the following relational expression (1),
A first cooling step in which the temperature T20 of the continuously cast slab at the center in the width direction of the continuously cast slab and at a position 20 mm from the surface of the continuously cast slab is cooled under cooling conditions in which the temperature T20 is in the temperature range of 1200 ° C. or more and 1450 ° C. or less and the residence time is 230 s or less;
a second cooling step in which the continuous cast slab is cooled at a center in the width direction thereof and at a surface temperature T0 of the surface layer of the continuous cast slab of 700°C or higher and 850°C or lower at an average cooling rate of 20°C/hr or lower;
and a third cooling step of cooling the continuously cast slab at a center in the width direction of the continuously cast slab under cooling conditions in which the average cooling rate at a surface temperature T0 of the surface layer of the continuously cast slab is 10°C/hr or less at a surface temperature T0 of 500°C or more and 700°C or less.
In the above relational expression (1), Q MD represents the total heat removal amount in the continuous mold [MW/m 2 ], L MD represents the effective mold length [m], and Vc represents the casting speed [m/min].

本発明によれば、高強度鋼用連続鋳造スラブの成分系であっても、冷却過程でのスラブ置き割れが発生することなく、圧延時に穴あきのトラブルを発生させない連続鋳造スラブを提供することができる。 According to the present invention, even with the chemical composition of continuous cast slabs for high-strength steel, it is possible to provide a continuously cast slab that does not undergo cracking during the cooling process and does not cause problems with holes during rolling.

置き割れにより破断した高強度鋼用連続鋳造スラブの亀裂部破面を走査電子顕微鏡(SEM)により撮影した写真である。1 is a photograph taken by a scanning electron microscope (SEM) of a fracture surface of a cracked portion of a continuously cast slab for high strength steel that has fractured due to a temporary crack. 上記亀裂部の断面組織写真である。1 is a cross-sectional photograph of the cracked portion. 本発明に係る実施形態の連続鋳造スラブの発明例(試験No.D-2)において製造した連続鋳造スラブの光学顕微鏡による観察拡大写真であり、連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織を示した拡大写真である。This is an enlarged photograph of an optical microscope of a continuously cast slab produced in an example (Test No. D-2) of a continuously cast slab according to an embodiment of the present invention, showing the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab. 本発明に係る実施形態の連続鋳造スラブの発明例(試験No.D-2)において製造した連続鋳造スラブの光学顕微鏡による観察拡大写真であり、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織を示した拡大写真である。This is an enlarged photograph of an optical microscope of a continuously cast slab produced in an example (Test No. D-2) of a continuously cast slab according to an embodiment of the present invention, showing the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab.

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The following describes in detail the embodiments of the present invention. Note that the drawings are schematic and may differ from the actual product. Furthermore, the following embodiments exemplify devices and methods that embody the technical concept of the present invention, and are not intended to limit the configuration to those described below. In other words, the technical concept of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.

[第1実施形態]
第1実施形態に係る連続鋳造スラブについて説明する。本実施形態に係る連続鋳造スラブは、高強度鋼用連続鋳造スラブであって、
質量%で、
C:0.10%以上1.00%以下、
Si:0.10%以上2.50%以下、
Mn:0.40%以上5.00%以下を含有し、
任意選択的に、P:0.100%以下、S:0.0200%以下、Al:0.100%以下、N:0.0100%以下、およびO:0.0100%以下を含有し、
さらに、任意選択的に、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.200%以下、Ta:0.10%以下、W:0.10%以下、Cr:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Ni:1.00%以下、B:0.0100%以下、Co:1.00%以下、Cu:1.00%以下、Sn:0.200%以下、Sb:0.200%以下、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、REM:0.0100%以下、Zr:0.100%以下、Te:0.100%以下、Hf:0.10%以下、およびBi:0.200%以下から選ばれる少なくとも1種の元素を単独で、あるいは、2種以上を組み合わせて含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、
(i)連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下であり、
(ii)ミクロ組織が、フェライト、パーライト、及び低温変態相からなり、
前記低温変態相は、ベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、焼き入れマルテンサイト及び残留オーステナイトから選ばれる少なくとも一つを含み、
前記連続鋳造スラブ表層下10mm位置における前記ミクロ組織が前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率との合計で80%以上であり、前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記低温変態相の面積率との合計が100%であって、かつ、
前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における前記ミクロ組織が前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率との合計で60%以上であり、前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記低温変態相の面積率との合計が100%であることを特徴とする。
すなわち、本実施形態に係る発明によれば、連続鋳造スラブに含まれる成分組成を限定し、少なくとも上記(i)~(ii)の特性を備えることにより、連続鋳造スラブの靭性が非常に低い近年の高強度鋼用連続鋳造スラブにおいても、冷却過程においてスラブ置き割れを発生させず、当該連続鋳造スラブの圧延時における穴あきトラブル等も防ぐことができ、歩留まりの良い高強度鋼用連続鋳造スラブを提供することができる。
[First embodiment]
A continuous cast slab according to a first embodiment will be described. The continuous cast slab according to this embodiment is a continuous cast slab for high strength steel,
In mass%,
C: 0.10% or more and 1.00% or less,
Si: 0.10% or more and 2.50% or less,
Mn: 0.40% or more and 5.00% or less;
Optionally, P: 0.100% or less, S: 0.0200% or less, Al: 0.100% or less, N: 0.0100% or less, and O: 0.0100% or less;
Further, optionally, Ti: 0.200% or less, Nb: 0.200% or less, V: 0.200% or less, Ta: 0.10% or less, W: 0.10% or less, Cr: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, B: 0.0100% or less, Co: 1.00% or less, Cu: 1.00% or less, Sn: 0.200% or less, Sb: 0.20 at least one element selected from the group consisting of Cr: 0.0100% or less, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, REM: 0.0100% or less, Zr: 0.100% or less, Te: 0.100% or less, Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less, either alone or in combination of two or more elements, with the balance being Fe and inevitable impurities;
(i) When the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the surface of a continuously cast slab is defined as d10 and the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab is defined as d20 , the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is 1.0 or more and 4.0 or less,
(ii) the microstructure consists of ferrite, pearlite, and a low-temperature transformation phase;
the low-temperature transformation phase includes at least one selected from bainite, tempered martensite, quenched martensite, and retained austenite;
The microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab has an area ratio of the ferrite and an area ratio of the pearlite totaling 80% or more, and the area ratio of the ferrite, the area ratio of the pearlite, and the area ratio of the low-temperature transformation phase totaling 100%; and
The microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuous casting slab is characterized in that the sum of the area ratio of the ferrite and the area ratio of the pearlite is 60% or more, and the sum of the area ratio of the ferrite, the area ratio of the pearlite, and the area ratio of the low-temperature transformation phase is 100%.
That is, according to the invention of this embodiment, by limiting the component composition contained in the continuously cast slab and providing it with at least the above-mentioned properties (i) to (ii), even in the case of recent continuously cast slabs for high-strength steel, which have very low toughness, cracking during slab placement does not occur during the cooling process, and problems such as perforation during rolling of the continuously cast slab can be prevented, making it possible to provide a continuously cast slab for high-strength steel with a high yield.

まず、本実施形態に係る連続鋳造スラブのミクロ組織の適性範囲および限定理由について説明する。なお、以下の説明において、ミクロ組織の構成率を示す「%」は、特に明記しない限り「面積%」を意味する。また、連続鋳造スラブのミクロ組織の観察は、常温で行ったものとする。First, we will explain the suitable range of the microstructure of the continuously cast slab according to this embodiment and the reasons for limiting it. In the following explanation, "%" indicating the composition ratio of the microstructure means "area %" unless otherwise specified. Furthermore, observation of the microstructure of the continuously cast slab was performed at room temperature.

前述したように、スラブ置き割れにより破断した高強度鋼用連続鋳造スラブの亀裂部の破面の破壊形態を観察したところ、スラブ置き割れの多くがスラブ表層下20mm程度まで進展していること、及び旧オーステナイト結晶粒界に割れが進展した「粒界破壊」の形態をとっていること、割れ部のミクロ組織がフェライト、パーライト主体であり、割れよりも内部(スラブの厚み方向中央側)のミクロ組織がベイナイト主体であること、が判明した。
つまり、高強度鋼用連続鋳造スラブにおいて、結晶粒界の破壊によるスラブ置き割れの要因は、旧オーステナイト粒径が粗大であること、スラブ表層とスラブ内部とでミクロ組織が異なり、スラブ内部に低温変態相が析出していることが考えられる。旧オーステナイト粒径が粗大であると、粒界偏析や粒界フェライトの析出等による粒界の脆化が起こりやすいため、スラブ置き割れの要因になる。また、スラブ表層のミクロ組織とスラブ内部のミクロ組織とが異なり、スラブ内部に低温変態相が析出した場合は、低温変態相の変態膨張がスラブ置き割れの要因になる。
そこで、本実施形態に係る発明は、冷却過程でのスラブ置き割れが発生しない高強度鋼用連続鋳造スラブに必要な条件として、連続鋳造スラブに含まれる成分組成を限定した上で、(i)連続鋳造スラブの表層から所定の位置を複数設定して、それぞれの位置における平均旧オーステナイト粒径から算出される平均旧オーステナイト粒径比と、(ii)前記連続鋳造スラブのミクロ組織とからなる、これら2つの事象に着目した。
As mentioned above, when the fracture morphology of the fracture surface of the cracked portion of a high-strength continuous cast slab for steel that had fractured due to slab placement cracking was observed, it was found that many of the slab placement cracks had progressed to a depth of approximately 20 mm below the surface of the slab, and that they had taken the form of "intergranular fracture" in which the crack had progressed to the prior austenite grain boundary, and that the microstructure of the cracked portion was mainly composed of ferrite and pearlite, while the microstructure inside the crack (towards the center of the slab in the thickness direction) was mainly composed of bainite.
In other words, in continuously cast slabs for high-strength steel, the causes of slab cracking due to fracture of grain boundaries are thought to be a coarse prior austenite grain size, differences in the microstructure between the slab surface and the interior, and the precipitation of low-temperature transformation phases within the slab. When the prior austenite grain size is coarse, embrittlement of the grain boundaries due to grain boundary segregation and precipitation of grain boundary ferrite is likely to occur, which is a cause of slab cracking. Furthermore, when the microstructure of the slab surface differs from that of the interior, and low-temperature transformation phases are precipitated within the slab, the transformation expansion of the low-temperature transformation phases is a cause of slab cracking.
Therefore, the invention according to this embodiment limits the component composition contained in the continuously cast slab as a necessary condition for a continuously cast slab for high-strength steel that does not generate slab placement cracks during the cooling process, and focuses on two phenomena: (i) the average prior austenite grain size ratio, which is calculated from the average prior austenite grain size at each of several predetermined positions set from the surface layer of the continuously cast slab, and (ii) the microstructure of the continuously cast slab.

<(i)平均旧オーステナイト粒径比について>
本実施形態に係る高強度鋼用連続鋳造スラブは、高強度鋼用連続鋳造スラブであって、(i)連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下であることを特徴とする。ここで、平均旧オーステナイト粒径は、複数の視野分において測定された複数の旧オーステナイト粒径の値を平均した値をいう。
<(i) Average Prior Austenite Grain Size Ratio>
The continuously cast slab for high strength steel according to this embodiment is characterized in that (i) when the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab is defined as d10 and the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab is defined as d20 , the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is 1.0 or more and 4.0 or less. Here, the average prior austenite grain size refers to the average value of a plurality of prior austenite grain sizes measured in a plurality of fields of view.

従来の連続鋳造スラブでは、平均旧オーステナイト粒径が数mmサイズと非常に大きい。このため、当該連続鋳造スラブの靭性を大きく低下させている。加えて、平均旧オーステナイト粒径は、連続鋳造スラブが有するミクロ組織の変態挙動にも大きな影響を与え、旧オーステナイト粒径が大きいほど変態開始時間が長時間側へ移動する。その結果、連続鋳造スラブを徐冷しても、そのミクロ組織に低温変態相が析出しやすくなる。さらに、平均旧オーステナイト粒径の差が大きいほど、スラブ表層とスラブ内部との間でミクロ組織の差が生じやすい。
このような技術的観点から、本実施形態に係る連続鋳造スラブは、連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下と設定した。
このように、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)の上限は、4.0以下であることが好ましい。その理由は、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が4.0以下であれば、スラブ表層とスラブ内部との間でミクロ組織の差を小さくすることができるからである。
一方、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)の下限は、厳密には限定しない。しかしながら、スラブ内部の平均旧オーステナイト粒径をスラブ表層の平均旧オーステナイト粒径よりも小さくするには、特別な冷却制御が必要であり、この特別な冷却制御をするためには設備投資が必要となる。このため、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)は、1.0以上であることが好ましい。なお、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)の下限は、さらに好ましくは1.2以上であり、より好ましくは1.5以上である。
In conventional continuously cast slabs, the average prior austenite grain size is very large, at several mm. This significantly reduces the toughness of the continuously cast slab. In addition, the average prior austenite grain size significantly affects the transformation behavior of the microstructure of the continuously cast slab. The larger the prior austenite grain size, the longer the transformation start time. As a result, even if the continuously cast slab is slowly cooled, low-temperature transformation phases are more likely to precipitate in the microstructure. Furthermore, the greater the difference in the average prior austenite grain size, the more likely it is that a difference in the microstructure will occur between the surface and the interior of the slab.
From this technical viewpoint, the continuously cast slab according to this embodiment has an average prior austenite grain size ratio ( d20 /d10) set to 1.0 or more and 4.0 or less, where d10 is the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab and d20 is the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab.
Thus, the upper limit of the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is preferably 4.0 or less, because if the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is 4.0 or less, the difference in microstructure between the slab surface layer and the slab interior can be reduced.
On the other hand, the lower limit of the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is not strictly limited. However, special cooling control is required to make the average prior austenite grain size inside the slab smaller than the average prior austenite grain size in the slab surface layer, and this special cooling control requires capital investment. For this reason, the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is preferably 1.0 or more. The lower limit of the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is more preferably 1.2 or more, and even more preferably 1.5 or more.

ここで、平均旧オーステナイト粒径を設定するに際して、連続鋳造スラブ表層下10mm位置と連続鋳造スラブ表層下20mm位置であることを規定した理由は、スラブ置き割れの多くがスラブ表層下20mm程度まで進展していることから、連続鋳造スラブ表層下20mm位置、及び連続鋳造スラブ表層と連続鋳造スラブ表層下20mm位置との中間に位置する連続鋳造スラブ表層下10mm位置がスラブ置き割れを抑制するために必要な位置であると考えられるからである。
一方で、連続鋳造スラブ表層下5mm未満の領域は、鋳型あるいは鋳型直下の水スプレーにより直接急冷される。
そして、連続鋳造スラブ表層下5mm未満の領域は、連続鋳造スラブを構成する粒子がγ粒径である微細な組織であり、当該連続鋳造スラブの靭性が高い。
このため、連続鋳造スラブ表層下5mm未満の領域からスラブ置き割れの起点が生じているとは考えにくい。
このような技術的観点から、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、連続鋳造スラブ表層から5mm未満の領域を連続鋳造スラブのミクロ組織の制御が必要な位置から除外することができる。
したがって、連続鋳造スラブ組織の制御が必要な位置は、第1の位置として、スラブ内部に位置するスラブ厚み方向に入った深さから20mm位置であり、第2の位置として、スラブ表層に位置するスラブ厚み方向に入った深さから10mm位置である。
すなわち、連続鋳造スラブ表層下の第1の位置として、スラブ内部の連続鋳造スラブ表層から20mm位置を基準に、例えば、連続鋳造スラブ表層から深さ方向に18~22mm、15~25mmにおける平均旧オーステナイト粒径を設定してもよい。
また、連続鋳造スラブ表層下の第2の位置として、スラブ内部の連続鋳造スラブ表層から10mm位置を基準として、例えば、連続鋳造スラブ表層から深さ方向に8~12mm、5~15mmにおける平均旧オーステナイト粒径を設定してもよい。
Here, the reason why the positions 10 mm below the surface of the continuously cast slab and 20 mm below the surface of the continuously cast slab are specified when setting the average prior austenite grain size is that, since most slab placement cracks progress to about 20 mm below the surface of the slab, it is considered that the positions 20 mm below the surface of the continuously cast slab and the position 10 mm below the surface of the continuously cast slab, which is located halfway between the surface of the continuously cast slab and the position 20 mm below the surface of the continuously cast slab, are necessary positions to suppress slab placement cracks.
On the other hand, the region of the continuously cast slab less than 5 mm below the surface is directly quenched by a water spray in the mold or just below the mold.
The region of less than 5 mm below the surface of the continuously cast slab has a fine structure in which the grains constituting the continuously cast slab are of γ grain size, and the continuously cast slab has high toughness.
Therefore, it is unlikely that the origin of the slab placement cracks occurs in an area less than 5 mm below the surface of the continuously cast slab.
From this technical viewpoint, in the continuously cast slab according to this embodiment, the region less than 5 mm from the surface layer of the continuously cast slab can be excluded from the position where control of the microstructure of the continuously cast slab is required.
Therefore, the positions where control of the continuously cast slab structure is required are the first position, which is located inside the slab and is 20 mm from the depth in the slab thickness direction, and the second position, which is located on the surface of the slab and is 10 mm from the depth in the slab thickness direction.
That is, as a first position below the surface layer of the continuously cast slab, the average prior austenite grain size may be set, for example, at a position 20 mm from the surface layer of the continuously cast slab inside the slab in the depth direction from the surface layer of the continuously cast slab to 18 to 22 mm and 15 to 25 mm.
Furthermore, as a second position below the surface layer of the continuously cast slab, a position 10 mm from the surface layer of the continuously cast slab inside the slab may be used as a reference, and the average prior austenite grain size may be set, for example, at a depth of 8 to 12 mm or 5 to 15 mm from the surface layer of the continuously cast slab.

本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、平均旧オーステナイト粒径を決定する因子は、連続鋳造スラブを冷却する際の温度である。オーステナイト粒は、特に1200℃以上1450℃以下の温度範囲での成長速度が大きい。したがって、連続鋳造スラブを冷却する温度は、特に1200℃以上1450℃以下の温度範囲であり、その温度範囲の連続鋳造スラブにおける冷却速度や滞留時間が影響する。
すなわち、1200℃以上1450℃以下の温度範囲において、連続鋳造スラブの冷却速度が遅い、あるいは連続鋳造スラブの滞留時間が長いほど平均旧オーステナイト粒径が粗大化する。連続鋳造スラブの旧オーステナイト粒径は、スラブ表層側で微小であり、スラブ内部ほど粗大である。スラブ表層側の平均旧オーステナイト粒径とスラブ内部の平均旧オーステナイト粒径との差を小さくするには、スラブ表層側の平均旧オーステナイト粒径を粗大化させ、スラブ内部の平均旧オーステナイト粒径を微細化させる必要がある。
In the continuously cast slab according to this embodiment, the factor that determines the average prior austenite grain size is the temperature at which the continuously cast slab is cooled. Austenite grains grow at a high rate, particularly in the temperature range of 1200°C to 1450°C. Therefore, the temperature at which the continuously cast slab is cooled is particularly in the range of 1200°C to 1450°C, and the cooling rate and residence time of the continuously cast slab in this temperature range affect the temperature.
That is, in the temperature range of 1200°C or higher and 1450°C or lower, the slower the cooling rate of the continuously cast slab or the longer the residence time of the continuously cast slab, the coarser the average prior austenite grain size becomes. The prior austenite grain size of a continuously cast slab is fine on the surface side of the slab and coarser toward the interior of the slab. To reduce the difference between the average prior austenite grain size on the surface side of the slab and the average prior austenite grain size inside the slab, it is necessary to coarsen the average prior austenite grain size on the surface side of the slab and refine the average prior austenite grain size inside the slab.

すなわち、本実施形態に係る連続鋳造スラブが(i)連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下である条件を満たすためには、連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から10mm、及び20mm位置における連続鋳造スラブの温度T10、T20が1200℃以上1450℃以下の温度範囲での冷却を制御して、連続鋳造スラブを製造することが重要である。ここでT10、T20は、それぞれ連続鋳造スラブ表層下10mm位置、20mm位置の温度である。
連続鋳造スラブ表層から10mm位置の温度T10が1200℃以上1450℃以下の温度範囲における冷却速度を制御するためには、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造工程において、連続鋳造鋳型内での総抜熱量を考慮する必要がある。
すなわち、連続鋳造スラブ表層から10mm位置の温度T10が1200℃以上1450℃以下の温度範囲に該当するのは、当該連続鋳造スラブが連続鋳造鋳型内を通過するときであるため、単位面積当たりの連続鋳造鋳型内総抜熱量QMD[MW/m]と鋳型有効長さLMD[m]と鋳込み速度Vc[m/min]との関係を勘案して、連続鋳造鋳型内での総抜熱量が下記関係式(1)を満たすような連続鋳造スラブの冷却をする必要がある。
上記関係式(1)中、QMD:連続鋳造鋳型内総抜熱量[MW/m]、LMD:鋳型有効長さ[m]、Vc:鋳込み速度[m/min]を表す。
That is, in order for the continuously cast slab according to this embodiment to satisfy the condition (i) that the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is 1.0 or more and 4.0 or less, where d10 is the average prior austenite grain size 10 mm below the surface of the continuously cast slab and d20 is the average prior austenite grain size 20 mm below the surface of the continuously cast slab, it is important to produce the continuously cast slab by controlling the cooling of the continuously cast slab so that the temperatures T10 and T20 of the continuously cast slab at the center in the width direction of the continuously cast slab and at positions 10 mm and 20 mm from the surface of the continuously cast slab are in the temperature range of 1200°C or more and 1450°C or less. Here, T10 and T20 are the temperatures at positions 10 mm and 20 mm below the surface of the continuously cast slab, respectively.
In order to control the cooling rate in the temperature range of 1200°C or more and 1450°C or less where the temperature T10 at a position 10 mm from the surface of the continuously cast slab is 1200°C or more and 1450°C or less, it is necessary to take into account the total amount of heat dissipation within the continuous casting mold in the manufacturing process of the continuously cast slab according to this embodiment.
In other words, the temperature T10 at a position 10 mm from the surface of the continuously cast slab falls within the temperature range of 1200°C or higher and 1450°C or lower when the continuously cast slab passes through the continuous casting mold. Therefore, taking into account the relationship between the total heat removal amount in the continuous casting mold per unit area QMD [MW/ m2 ], the effective mold length LMD [m], and the casting speed Vc [m/min], the continuously cast slab must be cooled so that the total heat removal amount in the continuous casting mold satisfies the following relationship (1).
In the above relational expression (1), Q MD represents the total heat removal amount in the continuous casting mold [MW/m 2 ], L MD represents the effective length of the mold [m], and Vc represents the casting speed [m/min].

連続鋳造鋳型内総抜熱量QMDは、連続鋳造鋳型への冷却水の流量と、連続鋳造鋳型の入口と出口との温度差から総抜熱量を算出し、算出された総抜熱量を、連続鋳造鋳型を構成する鋳型銅板と鋳片との接触面積で除することにより算出される。
鋳型有効長さLMDは、ダンディッシュから流し込まれた溶鋼が凝固することができる鋳型の長さ(鋳型長)である。鋳型有効長さLMDは、連続鋳造鋳型の形態にもよるが、例えば、0.7~0.9[m]であることが好ましい。
鋳込み速度Vcは、連続鋳造鋳型内に流し込まれる溶鋼の速度である。鋳込み速度Vcは、例えば、0.8~2.0[m/min]であることが好ましい。
The total heat removal amount QMD in the continuous casting mold is calculated by calculating the total heat removal amount from the flow rate of cooling water to the continuous casting mold and the temperature difference between the inlet and outlet of the continuous casting mold, and dividing the calculated total heat removal amount by the contact area between the mold copper plate that constitutes the continuous casting mold and the cast piece.
The effective mold length LMD is the length of the mold in which molten steel poured from the tundish can solidify. The effective mold length LMD depends on the shape of the continuous casting mold, but is preferably 0.7 to 0.9 m, for example.
The casting speed Vc is the speed at which molten steel is poured into the continuous casting mold, and is preferably, for example, 0.8 to 2.0 m/min.

ここで、連続鋳造鋳型内総抜熱量QMD[MW/m]と鋳型有効長さLMD[m]と鋳込み速度Vc[m/min]との関係は、上記関係式(1)により規定され、関係式(1)により算出される値は、0.6~1.5であることが好ましい。関係式(1)により算出される値が1.5以下であれば、当該連続鋳造スラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径を粗大化することができ、スラブ内部の平均旧オーステナイト粒径との差を小さくすることができるため好ましい。
一方、関係式(1)により算出される値が0.6以上であれば、連続鋳造鋳型出側での連続鋳造スラブのシェル厚みを確保することができるとともに、ブレークアウトのリスクなく連続鋳造スラブの平均旧オーステナイト粒径を粗大化できるため好ましい。
Here, the relationship between the total heat removal amount Q MD [MW/m 2 ] in the continuous casting mold, the effective mold length L MD [m], and the casting speed Vc [m/min] is defined by the above-mentioned relational expression (1), and the value calculated by relational expression (1) is preferably 0.6 to 1.5. If the value calculated by relational expression (1) is 1.5 or less, the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab can be coarsened, and the difference with the average prior austenite grain size inside the slab can be reduced, which is preferable.
On the other hand, if the value calculated by the relational expression (1) is 0.6 or more, it is preferable because the shell thickness of the continuously cast slab at the outlet side of the continuous casting mold can be ensured and the average prior austenite grain size of the continuously cast slab can be coarsened without the risk of breakout.

また、連続鋳造スラブ表層から20mm位置の温度T20が1200℃以上1450℃以下の範囲に該当する滞在時間を制御するためには、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造工程において、スプレー水冷の冷却を制御する必要がある。
すなわち、連続鋳造スラブ表層から20mm位置の温度T20が1200℃以上1450℃以下の範囲に該当するのは、当該連続鋳造スラブが連続鋳造鋳型直下の2次冷却帯を通過するときであるため、前記2次冷却帯の冷却水量を制御し、連続鋳造スラブ表層から20mm位置の温度T20が1200℃以上1450℃以下の範囲に該当する滞在時間を230s以下とすることが好ましい。
連続鋳造鋳型内総抜熱量QMDが上記関係式(1)を満たし、かつ、連続鋳造スラブ表層から20mm位置の温度T20が1200℃以上1450℃以下の温度範囲に該当する滞留時間を230s以下とすれば、当該連続鋳造スラブ表層から10mm位置での平均旧オーステナイト粒径d10と当該スラブ表層下20mm位置での平均旧オーステナイト粒径d20との比である平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)を4.0以下とすることができ、スラブ置き割れを抑制することができるため好ましい。
Furthermore, in order to control the residence time during which the temperature T20 at a position 20 mm from the surface of the continuously cast slab falls within the range of 1200°C or more and 1450°C or less, it is necessary to control the cooling by spray water cooling in the manufacturing process of the continuously cast slab according to this embodiment.
That is, the temperature T20 at a position 20 mm from the surface of the continuously cast slab falls within the range of 1200°C or higher and 1450°C or lower when the continuously cast slab passes through the secondary cooling zone directly below the continuous casting mold. Therefore, it is preferable to control the amount of cooling water in the secondary cooling zone and set the residence time during which the temperature T20 at a position 20 mm from the surface of the continuously cast slab falls within the range of 1200°C or higher and 1450°C or lower to 230 seconds or shorter.
If the total heat removal amount QMD in the continuous casting mold satisfies the above relational expression (1) and the residence time in which the temperature T20 at a position 20 mm from the surface of the continuously cast slab falls within the temperature range of 1200°C or higher and 1450°C or lower is 230 s or shorter, the average prior austenite grain size ratio ( d20/ d10 ), which is the ratio of the average prior austenite grain size d10 at a position 10 mm from the surface of the continuously cast slab to the average prior austenite grain size d20 at a position 20 mm below the surface of the slab, can be set to 4.0 or less, which is preferable because it can suppress slab placement cracking.

さらに、このような観点から、連続鋳造スラブの滞留時間を好ましくは220s以下とし、より好ましくは210s以下とし、よりに好ましくは200s以下とすることが好ましい。なお、連続鋳造スラブの滞留時間の下限は、特に限定しないが、滞留時間が短すぎると不均一凝固による連続鋳造でのブレークアウトのリスクが高くなるため、60s以上とする。
すなわち、連続鋳造スラブの滞留時間が60s未満であると、初期凝固シェルの不均一凝固に起因する連続鋳造スラブの割れが生じることにより、ブレークアウトに至る危険があるため、連続鋳造スラブの滞留時間を60s以上とすることが好ましい。
なお、このような観点から、連続鋳造スラブ表層から20mm位置の温度T20が1200℃以上1450℃以下の温度範囲における連続鋳造スラブの滞留時間は、80s以上がより好ましく、さらには90s以上がより好ましい。
From this viewpoint, the residence time of the continuously cast slab is preferably 220 seconds or less, more preferably 210 seconds or less, and even more preferably 200 seconds or less. The lower limit of the residence time of the continuously cast slab is not particularly limited, but is set to 60 seconds or more because too short a residence time increases the risk of breakout during continuous casting due to non-uniform solidification.
In other words, if the residence time of the continuously cast slab is less than 60 seconds, cracks will occur in the continuously cast slab due to uneven solidification of the initial solidified shell, which may lead to breakout, so it is preferable to set the residence time of the continuously cast slab to 60 seconds or more.
From this viewpoint, the residence time of the continuously cast slab in the temperature range of 1200°C or more and 1450°C or less at a position 20 mm from the surface of the continuously cast slab is more preferably 80 seconds or more, and even more preferably 90 seconds or more.

連続鋳造スラブ表層から10mm、及び20mm位置の温度T10、T20が1200℃以上1450℃以下の温度範囲における連続鋳造スラブの冷却速度や滞留時間は、スラブ鋳造の初期段階の冷却条件を調整することで制御が可能である。例えば、鋼の連続鋳造では、まず組成成分を調整した溶鋼を水冷銅鋳型に注入し、初期凝固シェルを生成させる。その後、水冷銅鋳型からの連続鋳造スラブの引き抜きを開始し、連続鋳造スラブが水冷銅鋳型から出た後、水スプレーによる当該連続鋳造スラブの冷却を実施する。
連続鋳造スラブ表層下10mm位置での温度T10は、連続鋳造鋳型内の冷却が大きく影響するため、例えば、連続鋳造鋳型内を潤滑にするためのモールドパウダーの熱伝導率を低下させてもよいし、連続鋳造鋳型冷却水の量を低減させてもよい。
一方、連続鋳造スラブ表層下20mm位置での温度T20は、連続鋳造鋳型直下の冷却が大きく影響するため、例えば、連続鋳造鋳型直下の水スプレーの流量を増加させることで当該温度を制御することが可能である。連続鋳造鋳型直下のスプレーが水と空気の2流体スプレーの場合は、水流量、空気流量を増加させることでも当該温度を制御することが可能である。
The cooling rate and residence time of the continuously cast slab in the temperature range of 1200°C to 1450°C (T10 , T20) at positions 10 mm and 20 mm from the surface of the continuously cast slab can be controlled by adjusting the cooling conditions in the initial stage of slab casting. For example, in the continuous casting of steel, molten steel with an adjusted composition is first poured into a water-cooled copper mold to form an initial solidified shell. Then, the continuously cast slab begins to be withdrawn from the water-cooled copper mold, and after the continuously cast slab leaves the water-cooled copper mold, the continuously cast slab is cooled with a water spray.
The temperature T10 at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab is greatly affected by the cooling inside the continuous casting mold. Therefore, for example, the thermal conductivity of the mold powder used to lubricate the inside of the continuous casting mold may be reduced, or the amount of cooling water for the continuous casting mold may be reduced.
On the other hand, the temperature T20 at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab is greatly affected by the cooling just below the continuous casting mold, and therefore, this temperature can be controlled, for example, by increasing the flow rate of the water spray just below the continuous casting mold. When the spray just below the continuous casting mold is a two-fluid spray of water and air, this temperature can also be controlled by increasing the water flow rate and the air flow rate.

それらの冷却条件を制御することで、連続鋳造スラブ表層から10mm位置、20mm位置における平均旧オーステナイト粒径を制御することができる。
ここで、連続鋳造スラブ内部の温度を実測することは、困難である。このため、伝熱解析によって連続鋳造スラブ表層下10mm位置、20mm位置それぞれでの温度履歴を算出し、連続鋳造スラブの温度T10、T20を推定することができる。連続鋳造スラブの内部でも最も上記温度域の滞留時間が長くなるようにするため、伝熱解析位置を上記スラブ幅中央に設定することができる。
By controlling these cooling conditions, it is possible to control the average prior austenite grain size at positions 10 mm and 20 mm from the surface of the continuously cast slab.
However, it is difficult to actually measure the temperature inside the continuously cast slab. Therefore, the temperature history at positions 10 mm and 20 mm below the surface of the continuously cast slab can be calculated by heat transfer analysis, and the temperatures T10 and T20 of the continuously cast slab can be estimated. In order to ensure that the residence time in the above temperature range is the longest inside the continuously cast slab, the heat transfer analysis position can be set at the center of the slab width.

<(ii)連続鋳造スラブのミクロ組織について>
本実施形態に係る連続鋳造スラブは、(ii)スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織が、フェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で80%以上であって、スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織が、フェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で60%以上であることを特徴とする。すなわち、(i)連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径d10と連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径d20との比である平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が4.0以下であることに加えて、ベイナイトとフェライトなどの連続鋳造スラブのミクロ組織を構成する内部組織の比率もスラブの破壊の単位を決める因子であり、その比率によってスラブにかかる応力が変化することが知られている。
特に、主としてベイナイトを含み、焼き入れマルテンサイト、焼き戻しマルテンサイト、残留オーステナイトを含む不可避的組織である低温変態相がスラブ内部のミクロ組織に発生すると、当該低温変態相の変態におけるその膨張量が大きいことに加え、ベイナイト等を含む低温変態相の周囲に形成されたフェライトやパーライトは、既に変態が完了しており、その後に熱収縮をしているために、そこに大きな応力集中が発生する。
そこで、発明者らは、冷却速度を制御し、(ii)連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で80%以上であって、かつ、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で60%以上であることで、スラブの表層にかかる変態応力を低減させることを見出した。
ここで、フェライトとパーライト以外のミクロ組織である低温変態相は、ベイナイトを主体とするものであり、ベイナイトのみに限られるものではなく、ベイナイトの他に、焼き入れマルテンサイト、焼き戻しマルテンサイト、残留オーステナイトを含んでいてもよい。
なお、フェライトの面積率及びパーライトの面積率は、光学顕微鏡や電子顕微鏡等の観察手段を用いて、連続鋳造スラブのミクロ組織の観察結果に基づいて算出することができる。そして、光学顕微鏡や電子顕微鏡等の観察手段を用いて、連続鋳造スラブのミクロ組織に含まれるフェライトとパーライトを識別することができる。
<(ii) Microstructure of Continuously Cast Slabs>
The continuously cast slab according to this embodiment is characterized in that (ii) the microstructure at a position 10 mm below the surface of the slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of 80% or more, and the microstructure at a position 20 mm below the surface of the slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of 60% or more. That is, (i) in addition to the average prior austenite grain size ratio ( d20/d10) , which is the ratio of the average prior austenite grain size d10 at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab to the average prior austenite grain size d20 at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab, being 4.0 or less, the ratio of the internal structures that make up the microstructure of the continuously cast slab, such as bainite and ferrite, is also a factor that determines the unit of fracture of the slab, and it is known that the stress applied to the slab changes depending on this ratio.
In particular, when a low-temperature transformation phase, which is an unavoidable structure that mainly contains bainite and also includes quenched martensite, tempered martensite, and retained austenite, occurs in the microstructure inside a slab, the amount of expansion during transformation of the low-temperature transformation phase is large, and in addition, the ferrite and pearlite formed around the low-temperature transformation phase, including bainite, etc., have already completed their transformation and subsequently undergo thermal contraction, resulting in large stress concentrations there.
Therefore, the inventors discovered that by controlling the cooling rate and (ii) ensuring that the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of 80% or more, and that the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of 60% or more, the transformation stress applied to the surface of the slab can be reduced.
Here, the low-temperature transformation phase, which is a microstructure other than ferrite and pearlite, is mainly composed of bainite, but is not limited to bainite alone, and may also include quenched martensite, tempered martensite, and retained austenite in addition to bainite.
The area ratio of ferrite and the area ratio of pearlite can be calculated based on the results of observation of the microstructure of the continuously cast slab using an observation means such as an optical microscope, an electron microscope, etc. Then, the ferrite and pearlite contained in the microstructure of the continuously cast slab can be distinguished using an observation means such as an optical microscope or an electron microscope.

連続鋳造スラブのミクロ組織の識別結果により、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalと、フェライトの面積Sferrite及びパーライトの面積Spearliteを合計した面積S(ferrite+pearlite)とを算出する。そして、連続鋳造スラブのミクロ組織の面積Stotalに対するフェライトの面積Sferriteとパーライトの面積Spearliteとを合計した面積S(ferrite+pearlite)の比率を面積率(%)として定義して算出する。
連続鋳造スラブのミクロ組織は、フェライト、パーライト、及び低温変態相からなり、フェライトの面積率(%)とパーライトの面積率(%)と低温変態相の面積率(%)との合計は100%である。このため、低温変態相の面積Sの比率である面積率(%)は、100%からフェライトの面積率(%)とパーライトの面積率(%)とを合計した面積率を差し引くことで算出する。
Based on the results of identifying the microstructure of the continuously cast slab, the area S of the microstructure of the continuously cast slab and the area S ( ferrite + pearlite) obtained by summing the area S of ferrite and the area S of pearlite are calculated. Then, the ratio of the area S (ferrite + pearlite) obtained by summing the area S of ferrite and the area S of pearlite to the area S of the microstructure of the continuously cast slab is defined as an area ratio (%) and is calculated.
The microstructure of a continuously cast slab is composed of ferrite, pearlite, and a low-temperature transformation phase, and the sum of the area ratio (%) of ferrite, the area ratio (%) of pearlite, and the area ratio (%) of the low-temperature transformation phase is 100%. Therefore, the area ratio (%), which is the ratio of the area S to X of the low-temperature transformation phase, is calculated by subtracting the total area ratio of the area ratio (%) of ferrite and the area ratio (%) of pearlite from 100%.

本実施形態に係る連続鋳造スラブは、(ii)連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で80%以上であり、前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記低温変態相の面積率との合計が100%であって、かつ、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で60%以上であり、前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記低温変態相の面積率との合計が100%であることを特徴とする。
すなわち、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、(ii)連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織の面積S10totalに対する、フェライトの面積S10ferriteとパーライトの面積S10pearliteとを合計した面積S10(ferrite+pearlite)の比率である面積率(%)が80%以上であり、かつ、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織の面積S20totalに対するフェライトの面積S20ferriteとパーライトの面積S20pearliteとを合計した面積S20(ferrite+pearlite)の比率である面積率(%)が60%以上であれば、スラブ表層に生じるスラブ徐冷による熱応力・変態応力を緩和することができ、連続鋳造スラブのスラブ置き割れを抑制できるため好ましい。
また、フェライトの面積率が5%以上10%未満の場合は、少量の粒界フェライトが析出しており、粒界強度を下げるためスラブの置き割れの程度を悪くする。そのためS10ferrite、S20ferrite共に、これらのフェライトの面積率を5%未満または10%以上とすることが好ましい。
一方、連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織が、フェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で80%より小さくなると、低温変態相の冷却・変態時の応力を吸収できず、スラブ置き割れが発生するため好ましくない。
また、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織が、フェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で60%より小さくなると、低温変態相の変態膨張によって、既に変態が完了しているスラブ表層に過大な引張応力が生じ、連続鋳造スラブのスラブ置き割れが発生するため好ましくない。
なお、連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織は、フェライト、パーライト、及び低温変態相からなり、フェライトの面積S10ferriteの面積率とパーライトの面積S10pearliteの面積率と低温変態相の面積S10の面積率との合計は、100%である。同様に、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織は、フェライト、パーライト、及び低温変態相からなり、フェライトの面積S20ferriteの面積率とパーライトの面積S20pearliteの面積率と低温変態相の面積S20の面積率との合計は、100%である。
The continuously cast slab of this embodiment is characterized in that (ii) the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and area ratio of pearlite of 80% or more, and the total area ratio of the ferrite, area ratio of pearlite, and area ratio of the low-temperature transformation phase is 100%, and the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and area ratio of pearlite of 60% or more, and the total area ratio of the ferrite, area ratio of pearlite, and area ratio of the low-temperature transformation phase is 100%.
That is, in the continuously cast slab according to this embodiment, (ii) if the area ratio (%), which is the ratio of the total area S10 (ferrite + pearlite) of the ferrite area S10ferrite and the pearlite area S10pearlite to the area S10total of the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab, is 80% or more, and the area ratio (%), which is the ratio of the total area S20(ferrite + pearlite) of the ferrite area S20ferrite and the pearlite area S20pearlite to the area S20total of the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab, is 60% or more, this is preferable because it can alleviate the thermal stress and transformation stress that occur in the surface layer of the slab due to slow cooling of the slab and suppress slab placement cracking of the continuously cast slab.
Furthermore, when the area ratio of ferrite is 5% or more but less than 10%, a small amount of grain boundary ferrite precipitates, which reduces the grain boundary strength and worsens the degree of cracking in the slab. Therefore, for both S10 ferrite and S20 ferrite , it is preferable that the area ratio of these ferrites is less than 5% or 10% or more.
On the other hand, if the microstructure at a position 10 mm below the surface of a continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of less than 80%, the stress during cooling and transformation of the low-temperature transformation phase cannot be absorbed, and cracks will occur during slab placement, which is not desirable.
Furthermore, if the microstructure at a position 20 mm below the surface of a continuously cast slab is such that the sum of the area ratio of ferrite and the area ratio of pearlite is less than 60%, the transformation expansion of the low-temperature transformation phase will cause excessive tensile stress in the surface of the slab where transformation has already been completed, which is undesirable because it will cause slab placement cracks in the continuously cast slab.
The microstructure at a position 10 mm below the surface of a continuously cast slab consists of ferrite, pearlite, and a low-temperature transformation phase, and the sum of the area ratio of the ferrite area (S10 ferrite ), the area ratio of the pearlite area (S10 pearlite ), and the area ratio of the low-temperature transformation phase (S10 X) is 100%. Similarly, the microstructure at a position 20 mm below the surface of a continuously cast slab consists of ferrite, pearlite, and a low-temperature transformation phase, and the sum of the area ratio of the ferrite area (S20 ferrite) , the area ratio of the pearlite area (S20 pearlite) , and the area ratio of the low-temperature transformation phase (S20 X) is 100%.

なお、フェライトには、最大で0.02質量%の炭素を含む鉄が含まれており、フェライトは、純鉄に近い組織である。フェライトは、鉄鋼組織の中で最も柔らかく延性に優れている。パーライトは、オーステナイトをゆっくり冷却したときに得られる組織である。パーライトは、フェライト層とセメンタイト層とからなり、これらの層が交互に並ぶことによって形成される。 Ferrite contains iron with a maximum of 0.02% carbon by mass, and is a structure close to pure iron. Ferrite is the softest and most ductile of all steel structures. Pearlite is a structure obtained when austenite is slowly cooled. Pearlite consists of ferrite layers and cementite layers, and is formed by these layers being arranged alternately.

スラブ置き割れを制御するには、スラブの冷却による熱・変態応力の低減だけでなく、連続鋳造スラブのミクロ組織を制御することも重要である。フェライト変態域である850℃以下700℃以上の冷却速度を制御することにより、ミクロ組織内のフェライトの析出を制御可能である。具体的には、フェライト変態域における連続鋳造スラブの冷却速度を低下させることにより、フェライト析出量を増加させ、応力集中で問題となる粒界から析出したフェライトを無害化することができる。 To control slab cracking, it is important not only to reduce thermal and transformation stresses by cooling the slab, but also to control the microstructure of the continuously cast slab. By controlling the cooling rate below 850°C and above 700°C, which is the ferrite transformation region, it is possible to control the precipitation of ferrite within the microstructure. Specifically, by reducing the cooling rate of the continuously cast slab in the ferrite transformation region, the amount of ferrite precipitation can be increased, and the ferrite precipitated from grain boundaries, which causes stress concentration problems, can be rendered harmless.

また、スラブ置き割れを抑制する上で、旧オーステナイト粒界の脆化を抑制するだけでなく、低温変態相の変態時の応力を低減することも重要である。前述の連続鋳造スラブ表層から複数設定された所定位置における平均旧オーステナイト粒径の制御に加えて、パーライト変態域(700℃以下500℃以上)での冷却速度も種々制御することによって、連続鋳造スラブのミクロ組織を制御し、低温変態相の変態時の応力を低減することができる。具体的にはパーライト変態域での冷却速度を低下させることで、主にベイナイトを含む低温変態相の析出を抑止し、低温変態相の過度な変態膨張が既に変態が完了しているフェライト相、パーライト相に作用しないようにすることで、連続鋳造スラブのスラブ置き割れを抑制することができる。In addition, to prevent slab cracking during placement, it is important not only to suppress embrittlement of prior austenite grain boundaries but also to reduce stress during transformation of low-temperature transformation phases. In addition to controlling the average prior austenite grain size at multiple predetermined locations from the surface of the continuously cast slab, various controls for the cooling rate in the pearlite transformation region (700°C or lower, 500°C or higher) can be used to control the microstructure of the continuously cast slab and reduce stress during transformation of low-temperature transformation phases. Specifically, reducing the cooling rate in the pearlite transformation region suppresses the precipitation of low-temperature transformation phases, primarily bainite, and prevents excessive transformation expansion of the low-temperature transformation phases from affecting the ferrite and pearlite phases, which have already completed their transformation. This can prevent slab cracking during placement in continuously cast slabs.

なお、連続鋳造スラブが連続鋳造機を出てからの冷却は、連続鋳造機出側のスラブ温度、複数のスラブを積重ねるまでの時間、積重ねるスラブの枚数、保温カバーの有無、水靭処理等の条件等を変更することで制御可能である。
連続鋳造機を出た後の連続鋳造スラブの冷却速度の測定は、熱電対で行うことができる。例えば、連続鋳造機から連続鋳造スラブが出てきた後に連続鋳造スラブ表層の広い面(長辺)の表面中央部に熱電対を設置し、連続鋳造スラブ表層の表面温度Tを測定することで、冷却速度を算出することができる。
The cooling of the continuously cast slab after it leaves the continuous casting machine can be controlled by changing the slab temperature at the outlet of the continuous casting machine, the time it takes to stack multiple slabs, the number of slabs to be stacked, whether or not a heat-insulating cover is used, water-tight treatment, and other conditions.
The cooling rate of the continuously cast slab after it leaves the continuous casting machine can be measured using a thermocouple. For example, a thermocouple is installed in the center of the wide surface (long side) of the surface layer of the continuously cast slab after it leaves the continuous casting machine, and the surface temperature T0 of the surface layer of the continuously cast slab is measured, thereby allowing the cooling rate to be calculated.

以上説明したように、本実施形態に係る発明によれば、連続鋳造スラブの靭性が非常に低い近年の高強度鋼用連続鋳造スラブにおいても、冷却過程でのスラブ置き割れを発生させず、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことができ、歩留まりの良い高強度鋼用連続鋳造スラブを得ることができる。 As explained above, according to the invention of this embodiment, even in the case of recent continuous cast slabs for high-strength steel, which have very low toughness, cracking of the slab during cooling is prevented, and problems such as holes during rolling can be prevented, making it possible to obtain continuous cast slabs for high-strength steel with a high yield.

さらに、本実施形態に係る連続鋳造スラブは、連続鋳造スラブが質量%でC:0.10%以上1.00%以下、Si:0.10%以上2.50%以下、Mn:0.40%以上5.00%以下を含有する。
なお、以下の説明において、鋼の成分元素の含有量を表す「%」は、特に明記しない限り「質量%」を意味する。
Furthermore, the continuously cast slab according to this embodiment contains, by mass%, C: 0.10% to 1.00%, Si: 0.10% to 2.50%, and Mn: 0.40% to 5.00%.
In the following description, "%" representing the content of a component element in steel means "mass %" unless otherwise specified.

<C:0.10%以上1.00%以下>
本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、連続鋳造スラブに含まれる各化学成分を限定する理由について説明する。なお、連続鋳造スラブに含まれる各化学成分の含有量は質量%である。連続鋳造スラブに含まれるCの含有量を0.10%以上1.00%以下とする理由は以下の通りである。高強度鋼用連続鋳造スラブに含まれるCは、連続鋳造スラブを原料とする高強度鋼板の強度を高めるために必要な元素である。Cの含有量が0.10%未満であると、高強度鋼板に必要な強度を得ることが出来ないため、Cの含有量の下限は、0.10%である。一方、Cの含有量が1.00%を超えると、上記高強度鋼板の溶接性や加工性が不充分となるため好ましくない。
<C: 0.10% or more and 1.00% or less>
The reasons for limiting the chemical components contained in the continuously cast slab according to this embodiment are explained below. The content of each chemical component contained in the continuously cast slab is expressed in mass %. The reason for limiting the C content in the continuously cast slab to 0.10% or more and 1.00% or less is as follows. C contained in the continuously cast slab for high-strength steel is an element necessary for increasing the strength of high-strength steel plates made from the continuously cast slab. If the C content is less than 0.10%, the strength required for high-strength steel plates cannot be obtained, so the lower limit of the C content is 0.10%. On the other hand, if the C content exceeds 1.00%, the weldability and workability of the high-strength steel plates become insufficient, which is undesirable.

したがって、このような観点から、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、当該連続鋳造スラブに含まれるCの含有量を0.10%以上1.00%以下とすることが好ましく、さらに0.12%以上0.45%以下とすることがより好ましく、0.15%以上0.40%以下とすることが特に好ましい。 Therefore, from this perspective, in the continuously cast slab according to this embodiment, it is preferable that the C content contained in the continuously cast slab be 0.10% or more and 1.00% or less, more preferably 0.12% or more and 0.45% or less, and particularly preferably 0.15% or more and 0.40% or less.

<Si:0.10%以上2.50%以下>
次に、高強度鋼用連続鋳造スラブに含まれるSiの含有量を0.10%以上2.50%以下とする理由は以下の通りである。連続鋳造スラブに含まれるSiは、連続鋳造スラブを原料とする高強度鋼板の焼鈍工程おいて、当該鋼板に残留オーステナイトを確保するために必要な元素である。加えて、連続鋳造スラブに含まれるSiは、固溶強化により高強度鋼板の高強度化にも寄与するため必須の添加元素である。Siの含有量が0.10%未満であると、高強度鋼板に必要な強度を得ることが出来ないため、Siの含有量の下限は、0.10%である。
<Si: 0.10% or more and 2.50% or less>
Next, the reason why the Si content in continuously cast slabs for high-strength steel is set to 0.10% or more and 2.50% or less is as follows. Si contained in continuously cast slabs is an element necessary for ensuring retained austenite in the steel sheet during the annealing process of high-strength steel sheet made from continuously cast slabs. In addition, Si contained in continuously cast slabs is an essential additive element because it contributes to increasing the strength of high-strength steel sheet through solid solution strengthening. If the Si content is less than 0.10%, the strength required for high-strength steel sheet cannot be obtained, so the lower limit of the Si content is 0.10%.

一方、Siの含有量が2.50%を超えると、高強度鋼板に必要な強度を得ることが出来る効果が飽和するとともに、高強度鋼板に加工される前の熱延板に強固なスケールが発生する。その結果、高強度鋼板の外観及び酸洗性を劣化させるため、Siの含有量の上限は、2.50%である。On the other hand, if the Si content exceeds 2.50%, the effect of obtaining the strength required for high-strength steel plate saturates, and strong scale forms on the hot-rolled sheet before it is processed into high-strength steel plate. As a result, the appearance and pickling properties of the high-strength steel plate deteriorate, so the upper limit for the Si content is 2.50%.

したがって、このような観点から、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、当該連続鋳造スラブに含まれるSiの含有量を0.10%以上2.50%以下とすることが好ましく、さらに0.50%以上2.00%以下とすることが好ましく、1.00%以上1.80%以下とすることがより好ましい。 Therefore, from this perspective, in the continuously cast slab according to this embodiment, it is preferable that the Si content contained in the continuously cast slab be 0.10% or more and 2.50% or less, more preferably 0.50% or more and 2.00% or less, and even more preferably 1.00% or more and 1.80% or less.

<Mn:0.40%以上5.00%以下>
さらに、連続鋳造スラブに含まれるMnの含有量を0.40%以上5.00%以下とする理由は以下の通りである。連続鋳造スラブに含まれるMnは、高強度鋼板の強度をさらに高めるために必要な元素である。具体的には、Mnは、連続鋳造スラブの熱延工程において、その変態制御を通じて高強度鋼板の強度を制御するために添加される元素である。Mnの含有量が0.40%未満であると、高強度鋼板の十分な強化が出来ないため、Mnの含有量の下限は、0.40%である。一方、Mnの含有量が5.00%を超えると、高強度鋼板の十分な強化される程度が飽和するとともに、高強度鋼板の製造コストが増加し、経済性の観点から好ましくない。
<Mn: 0.40% or more and 5.00% or less>
Furthermore, the reason why the Mn content in the continuously cast slab is set to 0.40% or more and 5.00% or less is as follows. Mn contained in the continuously cast slab is an element necessary for further increasing the strength of the high-strength steel plate. Specifically, Mn is an element added to control the strength of the high-strength steel plate through transformation control in the hot rolling process of the continuously cast slab. If the Mn content is less than 0.40%, the high-strength steel plate cannot be sufficiently strengthened, so the lower limit of the Mn content is 0.40%. On the other hand, if the Mn content exceeds 5.00%, the degree of sufficient strengthening of the high-strength steel plate saturates and the manufacturing cost of the high-strength steel plate increases, which is undesirable from an economic standpoint.

したがって、このような観点から、本実施形態に係る連続鋳造スラブにおいて、当該連続鋳造スラブに含まれるMnの含有量を0.40%以上5.00%以下とすることが好ましく、1.20%以上4.50%以下とすることがさらに好ましく、1.40%以上4.00%以下とすることがより好ましい。 Therefore, from this perspective, in the continuously cast slab according to this embodiment, it is preferable that the Mn content contained in the continuously cast slab be 0.40% or more and 5.00% or less, more preferably 1.20% or more and 4.50% or less, and even more preferably 1.40% or more and 4.00% or less.

本実施形態に係る連続鋳造スラブは、上記成分組成を有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、適切な組成の平均旧オーステナイト粒径およびミクロ組織を有するものである。その限りにおいて、他の特性を考慮し、Pを0.100%以下、Sを0.0200%以下、Alを0.100%以下、Nを0.0100%以下およびOを0.0100%以下、含有していてもよい。ここで不可避不純物として、Zn、PbおよびAsが挙げられる。これら不可避不純物の合計で0.100%以下の含有は許容される。 The continuously cast slab according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities, and has an average prior austenite grain size and microstructure of appropriate composition. To that extent, taking other properties into consideration, it may contain up to 0.100% P, up to 0.0200% S, up to 0.100% Al, up to 0.0100% N, and up to 0.0100% O. Examples of unavoidable impurities include Zn, Pb, and As. A total content of up to 0.100% of these unavoidable impurities is permitted.

Pは、旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させるため、スラブ置き割れを生じさせることがある。そのため、Pの含有量は0.100%以下にすることが好ましい。なお、Pの含有量の下限は特に規定しないが、Pは固溶強化元素であり、鋼板の強度を上昇させることができることから、0.001%以上とすることが好ましい。したがって、Pの含有量は、好ましくは、0.100%以下とする。好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.070%以下とする。 P segregates at prior austenite grain boundaries, embrittling the grain boundaries and potentially causing slab cracking. Therefore, the P content is preferably 0.100% or less. While there is no specific lower limit for the P content, it is preferable that it be 0.001% or more, as P is a solid solution strengthening element and can increase the strength of steel sheet. Therefore, the P content is preferably 0.100% or less. Preferably, it is 0.001% or more. Even more preferably, it is 0.070% or less.

Sは、硫化物として存在し、スラブ脆化をもたらす元素である。そのため、Sの含有量は0.0200%以下にすることが好ましい。なお、Sの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、0.0001%以上とすることが好ましい。したがって、Sの含有量は、好ましくは0.0200%以下とする。好ましくは0.0001%以上とする。さらに好ましくは0.0050%以下とする。 Sulfur exists as sulfide and is an element that causes slab embrittlement. Therefore, it is preferable that the S content be 0.0200% or less. There is no particular lower limit for the S content, but due to production technology constraints, it is preferable that it be 0.0001% or more. Therefore, the S content is preferably 0.0200% or less. Preferably, it is 0.0001% or more. More preferably, it is 0.0050% or less.

Alは、スラブ冷却中の炭化物生成を抑制し、残留オーステナイトの生成を促進することから、スラブの残留オーステナイトの分率に影響する元素である。また、脱酸のため0.005%以上添加することが好ましい。Alの含有量が0.100%を超えると、スラブ脆化をもたらすおそれがある。したがって、Alの含有量は、0.100%以下とすることが好ましい。さらに好ましくは0.010%以上とする。さらに好ましくは0.080%以下とする。 Al suppresses the formation of carbides during slab cooling and promotes the formation of retained austenite, and is therefore an element that affects the fraction of retained austenite in the slab. It is also preferable to add 0.005% or more for deoxidation. If the Al content exceeds 0.100%, there is a risk of slab embrittlement. Therefore, the Al content is preferably 0.100% or less. It is even more preferable to set it to 0.010% or more. It is even more preferable to set it to 0.080% or less.

Nは、窒化物として存在し、スラブの脆化をもたらす元素である。そのため、Nの含有量は0.0100%以下にすることが好ましい。なお、Nの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、Nの含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。したがって、Nの含有量は、好ましくは0.0100%以下とする。好ましくは0.0001%以上とする。さらに好ましくは0.0050%以下とする。 N exists as a nitride and is an element that causes embrittlement of the slab. Therefore, it is preferable that the N content be 0.0100% or less. There is no specific lower limit for the N content, but due to production technology constraints, it is preferable that the N content be 0.0001% or more. Therefore, the N content is preferably 0.0100% or less. Preferably, it is 0.0001% or more. More preferably, it is 0.0050% or less.

Oは、酸化物として存在し、スラブの脆化をもたらす元素である。そのため、Oの含有量は0.0100%以下にすることが好ましい。なお、Oの含有量の下限は特に規定しないが、生産技術上の制約から、Oの含有量は0.0001%以上とすることが好ましい。したがって、Oの含有量は、好ましくは0.0100%以下とする。好ましくは0.0001%以上とする。さらに好ましくは0.0050%以下とする。 O exists as an oxide and is an element that causes embrittlement of the slab. Therefore, it is preferable that the O content be 0.0100% or less. There is no particular lower limit for the O content, but due to production technology constraints, it is preferable that the O content be 0.0001% or more. Therefore, the O content is preferably 0.0100% or less. Preferably, it is 0.0001% or more. More preferably, it is 0.0050% or less.

本実施形態に係る連続鋳造スラブは、高強度鋼板用として、上記成分組成に加えて、さらに、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.200%以下、Ta:0.10%以下、W:0.10%以下、Cr:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Ni:1.00%以下、Cu:1.00%以下、B:0.0100%以下、Co:1.00%以下、Sn:0.200%以下、Sb:0.200%以下、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、REM:0.0100%以下、Zr:0.100%以下、Te:0.100%以下、Hf:0.10%以下、およびBi:0.200%以下から選ばれる少なくとも1種の元素を単独で、あるいは、2種以上を組み合わせて含有してもよい。 The continuously cast slab according to this embodiment is for use in high-strength steel plates and, in addition to the above-mentioned chemical composition, further contains Ti: 0.200% or less, Nb: 0.200% or less, V: 0.200% or less, Ta: 0.10% or less, W: 0.10% or less, Cr: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, Cu: 1.00% or less, B: 0.0100% or less, Co: 1.00 %, Sn: 0.200% or less, Sb: 0.200% or less, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, REM: 0.0100% or less, Zr: 0.100% or less, Te: 0.100% or less, Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less may be contained alone or in combination of two or more thereof.

Ti、NbおよびVは、それぞれ0.200%以下の含有量であれば、スラブに粗大な析出物や介在物が多量に生成せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Ti、NbおよびVの含有量はそれぞれ0.200%以下にすることが好ましい。
なお、Ti、NbおよびVの含有量の下限は特に規定しないが、連続鋳造スラブの熱間圧延時あるいは連続焼鈍時に、微細な炭化物、窒化物もしくは炭窒化物を形成することによって、鋼板の強度を上昇させることから、Ti、NbおよびVの含有量はそれぞれ0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Ti、NbおよびVを含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.200%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.100%以下とする。
If the content of Ti, Nb, and V is 0.200% or less, large amounts of coarse precipitates and inclusions are not formed in the slab, and the toughness of the slab is not reduced. Therefore, the content of Ti, Nb, and V is preferably 0.200% or less.
Although there are no particular lower limits for the contents of Ti, Nb, and V, the contents of Ti, Nb, and V are each preferably 0.001% or more because they increase the strength of the steel sheet by forming fine carbides, nitrides, or carbonitrides during hot rolling or continuous annealing of continuously cast slabs. Therefore, when Ti, Nb, and V are contained, their contents are each preferably 0.200% or less, more preferably 0.001% or more, and even more preferably 0.100% or less.

TaおよびWは、それぞれ0.10%以下の含有量であれば、粗大な析出物や介在物が多量に生成せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、TaおよびWの含有量はそれぞれ0.10%以下にすることが好ましい。なお、TaおよびWの含有量の下限は特に規定しないが、連続鋳造スラブの熱間圧延時あるいは連続焼鈍時に、微細な炭化物、窒化物もしくは炭窒化物を形成することによって、鋼板の強度を上昇させることから、TaおよびWの含有量はそれぞれ0.01%以上とすることがより好ましい。したがって、TaおよびWを含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.10%以下とする。より好ましくは0.01%以上とする。さらに好ましくは0.08%以下とする。 Ta and W, if contained at 0.10% or less each, do not form large amounts of coarse precipitates or inclusions, and do not reduce the toughness of the slab. Therefore, it is preferable that the Ta and W contents be 0.10% or less each. While there are no specific lower limits for the Ta and W contents, they increase the strength of the steel sheet by forming fine carbides, nitrides, or carbonitrides during hot rolling or continuous annealing of continuously cast slabs. Therefore, if Ta and W are contained, their contents should be 0.10% or less each. More preferably, they should be 0.01% or more. Even more preferably, they should be 0.08% or less.

本実施形態に係る連続鋳造スラブには、本発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて、Cr、Mo、NiおよびCuから選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。Cr、Mo、NiおよびCuは、連続鋳造スラブの熱間圧延での組織制御を通じた鋼板の高強度化という効果をもたらす。この効果は、Cr、Mo、NiおよびCuの1種又は2種以上を、それぞれ、0.01%以上添加することで顕著になることから、0.01%以上添加することが好ましい。各元素の量が各元素の上限を超えると、鋼板の溶接性、熱間加工性などが劣化することから、Cr、Mo、NiおよびCuの各元素の量の上限は1.00%とする。したがって、連続鋳造スラブがCr、Mo、NiおよびCuを含有する場合はその各含有量は、1.00%以下とする。好ましくは、0.01%以上とする。さらに好ましくは1.00%以下とする。 The continuously cast slab according to this embodiment may contain at least one element selected from Cr, Mo, Ni, and Cu, as needed, provided that the objectives of the present invention are not impaired. Cr, Mo, Ni, and Cu enhance the strength of the steel sheet through structural control during hot rolling of the continuously cast slab. This effect is enhanced by adding 0.01% or more of one or more of Cr, Mo, Ni, and Cu, respectively, and therefore adding 0.01% or more is preferable. Since exceeding the upper limit of each element degrades the weldability, hot workability, and other properties of the steel sheet, the upper limit of each of Cr, Mo, Ni, and Cu is set to 1.00%. Therefore, when the continuously cast slab contains Cr, Mo, Ni, and Cu, the content of each element should be 1.00% or less. Preferably, the content should be 0.01% or more. More preferably, the content should be 1.00% or less.

Bは、連続鋳造スラブの熱間圧延や焼鈍中の組織変態を制御するため、組織強化を通じて強度に影響を与えることから添加してもよい。Bは、0.0100%以下であればスラブの靭性に影響しない。そのため、Bの含有量は0.0100%以下にすることが好ましい。なお、Bの含有量の下限は特に規定しないが、連続鋳造スラブの熱間圧延や焼鈍中にオーステナイト粒界に偏析し、焼入れ性を向上させる元素であることから、Bの含有量は0.0003%以上とすることがより好ましい。したがって、Bを含有する場合には、その含有量は0.0100%以下とする。より好ましくは0.0003%以上とする。さらに好ましくは0.0080%以下とする。 B may be added because it controls the structural transformation of continuously cast slabs during hot rolling and annealing, thereby affecting strength through structural strengthening. B does not affect slab toughness if its content is 0.0100% or less. Therefore, it is preferable that the B content be 0.0100% or less. While there is no specific lower limit for the B content, it is more preferable that the B content be 0.0003% or more because B is an element that segregates to austenite grain boundaries during hot rolling and annealing of continuously cast slabs and improves hardenability. Therefore, if B is contained, its content should be 0.0100% or less. It is more preferable that it be 0.0003% or more. It is even more preferable that it be 0.0080% or less.

Coは、1.00%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Coの含有量は1.00%以下にすることが好ましい。なお、Coの含有量の下限は特に規定しないが、スラブの焼入れ性を向上させる元素であることから、Coの含有量は0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Coを含有する場合には、その含有量は1.00%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.80%以下とする。 If Co is 1.00% or less, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase, and the toughness of the slab will not be reduced. Therefore, it is preferable that the Co content be 1.00% or less. There is no specific lower limit for the Co content, but because Co is an element that improves the hardenability of the slab, it is more preferable that the Co content be 0.001% or more. Therefore, if Co is contained, its content should be 1.00% or less. More preferably, it should be 0.001% or more. Even more preferably, it should be 0.80% or less.

Cuは、1.00%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Cuの含有量は1.00%以下にすることが好ましい。なお、Cuの含有量の下限は特に規定しないが、焼入れ性を向上させる元素であることから、Cuの含有量は0.01%以上とすることよりが好ましい。したがって、Cuを含有する場合には、その含有量は1.00%以下とする。より好ましくは、0.01%以上とする。さらに好ましくは0.80%以下とする。 Cu content of 1.00% or less does not increase coarse precipitates or inclusions, and does not reduce the toughness of the slab. Therefore, it is preferable that the Cu content be 1.00% or less. There is no specific lower limit for the Cu content, but because it is an element that improves hardenability, it is more preferable that the Cu content be 0.01% or more. Therefore, if Cu is contained, its content should be 1.00% or less. More preferably, it should be 0.01% or more. Even more preferably, it should be 0.80% or less.

Snは、0.200%以下であればスラブの靭性に影響をしない。そのため、Snの含有量は0.200%以下にすることが好ましい。なお、Snの含有量の下限は特に規定しないが、Snは焼入れ性を向上させる元素であることから、Snの含有量は0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Snを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.100%以下とする。 Sn does not affect the toughness of the slab if it is 0.200% or less. Therefore, it is preferable that the Sn content be 0.200% or less. There is no specific lower limit for the Sn content, but since Sn is an element that improves hardenability, it is more preferable that the Sn content be 0.001% or more. Therefore, if Sn is contained, its content should be 0.200% or less. More preferably, it should be 0.001% or more. Even more preferably, it should be 0.100% or less.

Sbは、0.200%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Sbの含有量は0.200%以下にすることが好ましい。なお、Sbの含有量の下限は特に規定しないが、脱炭を抑制し、鋼板の強度調整を可能にする元素であることから、Sbの含有量は0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Sbを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.100%以下とする。 If Sb is 0.200% or less, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase, and the toughness of the slab will not be reduced. Therefore, it is preferable that the Sb content be 0.200% or less. There is no specific lower limit for the Sb content, but since Sb is an element that suppresses decarburization and makes it possible to adjust the strength of the steel plate, it is more preferable that the Sb content be 0.001% or more. Therefore, if Sb is contained, its content should be 0.200% or less. More preferably, it should be 0.001% or more. Even more preferably, it should be 0.100% or less.

Ca、MgおよびREMは、それぞれ0.0100%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Ca、MgおよびREMの各含有量は、0.0100%以下にすることが好ましい。
なお、Ca、MgおよびREMの各含有量の下限は特に規定しないが、Ca、MgおよびREMは、窒化物や硫化物の形状を球状化し、スラブの靭性を向上する元素であることから、これらの含有量は、それぞれ0.0005%以上とすることがより好ましい。
したがって、Ca、MgおよびREMを含有する場合には、その含有量をそれぞれ0.0100%以下とする。より好ましくは0.0005%以上とする。さらに好ましくは0.0050%以下とする。
If the content of Ca, Mg, and REM is 0.0100% or less, the amount of coarse precipitates and inclusions does not increase and the toughness of the slab does not decrease. Therefore, the content of each of Ca, Mg, and REM is preferably 0.0100% or less.
Although the lower limits of the contents of Ca, Mg, and REM are not particularly specified, since Ca, Mg, and REM are elements that make the shape of nitrides and sulfides spheroidal and improve the toughness of the slab, it is more preferable that the contents of these elements are each 0.0005% or more.
Therefore, when Ca, Mg and REM are contained, their contents are each set to 0.0100% or less, more preferably 0.0005% or more, and even more preferably 0.0050% or less.

ZrおよびTeは、それぞれ0.100%以下であれば、スラブに粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、ZrおよびTeの各含有量は、0.100%以下にすることが好ましい。なお、ZrおよびTeの各含有量の下限は特に規定しないが、ZrおよびTeは、窒化物や硫化物の形状を球状化し、スラブの靭性を向上する元素であることから、ZrおよびTeの含有量はそれぞれ0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、ZrおよびTeを含有する場合には、その含有量はそれぞれ0.100%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.080%以下とする。 Zr and Te, if each is 0.100% or less, do not increase coarse precipitates or inclusions in the slab, and do not reduce the toughness of the slab. Therefore, it is preferable that the Zr and Te contents be 0.100% or less. While there are no specific lower limits for the Zr and Te contents, since Zr and Te are elements that spheroidize the shape of nitrides and sulfides and improve the toughness of the slab, it is more preferable that the Zr and Te contents be 0.001% or more. Therefore, if Zr and Te are contained, their contents should be 0.100% or less, more preferably 0.001% or more, and even more preferably 0.080% or less.

Hfは、0.10%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Hfの含有量は0.10%以下にすることが好ましい。なお、Hfの含有量の下限は特に規定しないが、Hfは、窒化物や硫化物の形状を球状化し、鋼板の極限変形能を向上する元素であることから、Hfの含有量は0.01%以上とすることがより好ましい。したがって、Hfを含有する場合には、その含有量は0.10%以下とする。より好ましくは0.01%以上とする。さらに好ましくは0.08%以下とする。 If Hf is 0.10% or less, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase, and the toughness of the slab will not be reduced. Therefore, it is preferable that the Hf content be 0.10% or less. There is no specific lower limit for the Hf content, but since Hf is an element that spheroidizes the shape of nitrides and sulfides and improves the ultimate deformability of the steel plate, it is more preferable that the Hf content be 0.01% or more. Therefore, if Hf is contained, its content should be 0.10% or less. More preferably, it should be 0.01% or more. Even more preferably, it should be 0.08% or less.

Biは、0.200%以下であれば粗大な析出物や介在物が増加せず、スラブの靭性を低下させない。そのため、Biの含有量は0.200%以下にすることが好ましい。なお、Biの含有量の下限は特に規定しないが、偏析を軽減する元素であることから、Biの含有量は0.001%以上とすることがより好ましい。したがって、Biを含有する場合には、その含有量は0.200%以下とする。より好ましくは0.001%以上とする。さらに好ましくは0.100%以下とする。 If Bi is 0.200% or less, the amount of coarse precipitates and inclusions will not increase, and the toughness of the slab will not be reduced. Therefore, it is preferable that the Bi content be 0.200% or less. There is no specific lower limit for the Bi content, but because Bi is an element that reduces segregation, it is more preferable that the Bi content be 0.001% or more. Therefore, if Bi is contained, its content should be 0.200% or less. More preferably, it should be 0.001% or more. Even more preferably, it should be 0.100% or less.

なお、上記したTi、Nb、V、Ta、W、B、Cr、Mo、Ni、Co、Cu、Sn、Sb、Ca、Mg、REM、Zr、Te、HfおよびBiについて、各含有量が好ましい下限値未満の場合には本発明の効果を害することがないため、不可避不純物として含むものとする。 In addition, with regard to the above-mentioned Ti, Nb, V, Ta, W, B, Cr, Mo, Ni, Co, Cu, Sn, Sb, Ca, Mg, REM, Zr, Te, Hf and Bi, if the content of each is less than the preferred lower limit value, the effects of the present invention will not be impaired, and therefore they are considered to be included as unavoidable impurities.

以上説明したように、第1実施形態に係る発明によれば、高強度鋼に必要な強度を得ることができ、さらに、高強度鋼の溶接性、加工性及び外観に優れた連続鋳造スラブを得ることができる。 As described above, the invention relating to the first embodiment makes it possible to obtain the strength required for high-strength steel, and furthermore, to obtain continuous cast slabs that have excellent weldability, workability, and appearance of high-strength steel.

[第2実施形態]
第2実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法について説明する。本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、高強度鋼用連続鋳造スラブの製造方法であって、上記実施形態に記載の成分組成を有する連続鋳造スラブを、
連続鋳造鋳型内での総抜熱量QMDが下記関係式(1)を満たし、連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から20mm位置である前記連続鋳造スラブの温度T20が1200℃以上1450℃以下の温度範囲に該当する滞留時間が230s以下である冷却条件により冷却する第一冷却工程と、
連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層の表面温度Tが700℃以上850℃以下における平均冷却速度が20℃/hr以下である冷却条件により冷却する第二冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、前記連続鋳造スラブ表層の表面温度Tが500℃以上700℃以下における平均冷却速度が10℃/hr以下である冷却条件により冷却する第三冷却工程と、を含む。
上記関係式(1)中、QMD:連続鋳造鋳型内総抜熱量[MW/m]、LMD:鋳型有効長さ[m]、Vc:鋳込み速度[m/min]を表す。
[Second embodiment]
A method for producing a continuously cast slab according to a second embodiment will be described. The method for producing a continuously cast slab according to this embodiment is a method for producing a continuously cast slab for high strength steel, and comprises the steps of:
A first cooling step in which the total heat dissipation amount Q MD in the continuous casting mold satisfies the following relational expression (1), and the temperature T 20 of the continuously cast slab at the center in the width direction of the continuously cast slab and 20 mm from the surface of the continuously cast slab is in the temperature range of 1200 ° C. or more and 1450 ° C. or less, and the residence time is 230 s or less;
a second cooling step in which the continuous cast slab is cooled at a center in the width direction thereof and at a surface temperature T0 of the surface layer of the continuous cast slab of 700°C or higher and 850°C or lower at an average cooling rate of 20°C/hr or lower;
and a third cooling step of cooling the continuously cast slab at a center in the width direction thereof under cooling conditions in which the average cooling rate at a surface temperature T0 of the surface layer of the continuously cast slab is 10°C/hr or less at a surface temperature T0 of 500°C or more and 700°C or less.
In the above relational expression (1), Q MD represents the total heat removal amount in the continuous casting mold [MW/m 2 ], L MD represents the effective length of the mold [m], and Vc represents the casting speed [m/min].

なお、本実施形態に係る高強度鋼板用スラブの製造方法は、その製造工程の諸条件により積替えが発生する場合がある。積替えが発生した場合、スラブの冷却速度は、一時的に既定の冷却速度を超えることがある。しかしながら、変態にかかる時間は10hr以上と非常にゆっくりであるため、積替え程度のハンドリング時間(長くて1~2hr)であれば、置き割れの発生に至らない。そのため、本実施形態に係る高強度鋼板用スラブの製造方法では、連続鋳造スラブを冷却する際の冷却速度を最大冷却速度ではなく平均冷却速度と規定している。
以下、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法が含む各工程について説明する。
In the manufacturing method for slabs for high-strength steel plates according to this embodiment, re-shipping may occur depending on the conditions of the manufacturing process. When re-shipping occurs, the cooling rate of the slab may temporarily exceed the specified cooling rate. However, since the time required for transformation is very slow, at 10 hours or more, handling times equivalent to the time required for re-shipping (at most 1 to 2 hours) do not lead to the occurrence of cracks. Therefore, in the manufacturing method for slabs for high-strength steel plates according to this embodiment, the cooling rate when cooling the continuously cast slab is specified as an average cooling rate rather than a maximum cooling rate.
Hereinafter, each step included in the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment will be described.

(第一冷却工程)
本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、高強度鋼用連続鋳造スラブの製造方法であって、上記実施形態に記載の成分組成を有する連続鋳造スラブを、
連続鋳造鋳型内での総抜熱量QMDが下記関係式(1)を満たし、連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から20mm位置である前記連続鋳造スラブの温度T20を1200℃以上1450℃以下の温度範囲における滞留時間が230s以下である冷却条件により冷却する第一冷却工程を含む。
上記関係式(1)中、QMD:連続鋳造鋳型内総抜熱量[MW/m]、LMD:鋳型有効長さ[m]、Vc:鋳込み速度[m/min]を表す。
(First cooling process)
The method for producing a continuous cast slab according to this embodiment is a method for producing a continuous cast slab for high strength steel, which comprises:
The method includes a first cooling step in which the total heat removal amount Q MD in the continuous casting mold satisfies the following relational expression (1), and the temperature T 20 of the continuously cast slab, which is at the center in the width direction of the continuously cast slab and 20 mm from the surface of the continuously cast slab, is cooled under cooling conditions in which the residence time in the temperature range of 1200°C or higher and 1450°C or lower is 230 seconds or shorter.
In the above relational expression (1), Q MD represents the total heat removal amount in the continuous casting mold [MW/m 2 ], L MD represents the effective length of the mold [m], and Vc represents the casting speed [m/min].

第一冷却工程は、上記実施形態に係る連続鋳造スラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径d10と連続鋳造スラブ表層下20mm位置での平均旧オーステナイト粒径d20との比である平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)を4.0以下に制御するための工程である。本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法において、平均旧オーステナイト粒径を決定する因子は、連続鋳造スラブを冷却する際の温度である。第一冷却工程において、連続鋳造スラブを冷却する温度は、1200℃以上1450℃以下の温度範囲である。このように、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、平均旧オーステナイト粒径を決定する因子である連続鋳造スラブの1200℃以上1450℃以下の温度範囲に着目して、その温度を制御している。
なお、第一冷却工程において、1200℃以上1450℃以下の温度範囲において連続鋳造スラブを冷却する温度は、実測することが困難であるため、伝熱解析によって、連続鋳造スラブ表層から20mm位置での温度履歴を計算した。解析位置は、スラブ内部でも最も上記温度域の滞在時間が長くなるスラブ幅中央部とした。
The first cooling step is a step for controlling the average prior austenite grain size ratio ( d20/ d10 ), which is the ratio of the average prior austenite grain size d10 at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab to the average prior austenite grain size d20 at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab according to the above embodiment, to 4.0 or less. In the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment, the factor that determines the average prior austenite grain size is the temperature at which the continuously cast slab is cooled. In the first cooling step, the temperature at which the continuously cast slab is cooled is in the range of 1200°C or higher and 1450°C or lower. In this way, the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment focuses on the temperature range of 1200°C or higher and 1450°C or lower of the continuously cast slab, which is a factor that determines the average prior austenite grain size, and controls that temperature.
In the first cooling step, since it is difficult to actually measure the temperature at which the continuously cast slab is cooled in the temperature range of 1200°C to 1450°C, the temperature history at a position 20 mm from the surface of the continuously cast slab was calculated by heat transfer analysis. The analysis position was the central part of the slab width, where the residence time in the above temperature range is the longest within the slab.

連続鋳造スラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径d10と、連続鋳造スラブ表層下20mm位置での平均旧オーステナイト粒径d20との比である平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)を小さくするためには、連続鋳造スラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径d10を大きくし、連続鋳造スラブ表層下20mm位置での平均旧オーステナイト粒径d20を小さくする必要がある。
言い換えると、連続鋳造スラブ表層下10mm位置での冷却は遅くし、連続鋳造スラブ表層下20mm位置での冷却は速くする必要がある。
In order to reduce the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10) , which is the ratio of the average prior austenite grain size d10 at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab to the average prior austenite grain size d20 at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab, it is necessary to increase the average prior austenite grain size d10 at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab and decrease the average prior austenite grain size d20 at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab.
In other words, it is necessary to slow down the cooling at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab, and to speed up the cooling at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab.

さらに、第一冷却工程において、連続鋳造鋳型内の総抜熱量QMDが、鋳型有効長さLMD[m]と鋳込み速度Vc[m/min]との関係において、下記関係式(1)を満たすことを必要とする。そして、連続鋳造スラブ表層から20mm位置を冷却する上記温度範囲において、当該連続鋳造スラブの滞留時間は、230s以下である。
さらに、連続鋳造鋳型内の総抜熱量QMDが、鋳型有効長さLMD[m]と鋳込み速度Vc[m/min]との関係において、下記関係式(1)を満たし、かつ、連続鋳造スラブの上記温度の滞留時間が230s以下であれば、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)を4.0以下にでき、スラブ置き割れを抑制することができるため好ましい。
なお、1200℃以上1450℃以下の温度範囲における連続鋳造スラブの滞留時間の下限は、特に規定しないが、滞留時間が短すぎると、不均一凝固による連続鋳造でのブレークアウトのリスクが高くなるため、60s以上とすることが好ましい。なお、80s以上がより好ましく、さらには90s以上がより好ましい。
上記関係式(1)中、QMD:連続鋳造鋳型内総抜熱量[MW/m]、LMD:鋳型有効長さ[m]、Vc:鋳込み速度[m/min]を表す。
Furthermore, in the first cooling step, the total heat removal amount Q MD in the continuous casting mold must satisfy the following relational expression (1) in terms of the relationship between the effective mold length L MD [m] and the casting speed Vc [m/min]: In the above temperature range for cooling the continuously cast slab at a position 20 mm from the surface, the residence time of the continuously cast slab is 230 seconds or less.
Furthermore, if the total heat removal quantity Q MD in the continuous casting mold satisfies the following relational expression (1) in relation to the effective mold length L MD [m] and the casting speed Vc [m/min], and the residence time of the continuously cast slab at the above temperature is 230 seconds or less, the average prior austenite grain size ratio (d 20 /d 10 ) can be made 4.0 or less, and slab placement cracking can be suppressed, which is preferable.
Although there is no particular lower limit for the residence time of the continuously cast slab in the temperature range of 1200°C to 1450°C, if the residence time is too short, the risk of breakout during continuous casting due to non-uniform solidification increases, so the residence time is preferably 60 seconds or more, more preferably 80 seconds or more, and even more preferably 90 seconds or more.
In the above relational expression (1), Q MD represents the total heat removal amount in the continuous casting mold [MW/m 2 ], L MD represents the effective length of the mold [m], and Vc represents the casting speed [m/min].

(第二冷却工程)
次に、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層の表面温度Tが700℃以上850℃以下における平均冷却速度が20℃/hr以下である冷却条件により冷却する第二冷却工程を含む。第二冷却工程は、上記実施形態に係る連続鋳造スラブのミクロ組織に含まれるフェライトの面積率を増大させるための工程である。
(Second cooling process)
Next, the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment includes a second cooling step in which the continuously cast slab is cooled at a center in the width direction thereof and at an average cooling rate of 20° C./hr or less when the surface temperature T0 of the surface layer of the continuously cast slab is 700° C. or more and 850° C. or less. The second cooling step is a step for increasing the area ratio of ferrite contained in the microstructure of the continuously cast slab according to the above embodiment.

第二冷却工程において、連続鋳造スラブをさらに冷却する温度は、700℃以上850℃以下である。このように、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、フェライトの析出量を増加することができるフェライト変態域における温度範囲の冷却速度に着目して、その温度を制御している。第二冷却工程において、冷却速度の測定は、熱電対で行った。連続鋳造機からスラブが出てきた後にスラブの広い面(長辺)の上面中央部に熱電対を設置して測定した温度から冷却速度を算出した。後述する第三冷却工程における冷却速度の測定も同様にして行うことができる。 In the second cooling process, the temperature at which the continuously cast slab is further cooled is 700°C or higher and 850°C or lower. In this way, the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment controls the cooling rate within the temperature range in the ferrite transformation region, which can increase the amount of ferrite precipitation. In the second cooling process, the cooling rate was measured using a thermocouple. A thermocouple was placed in the center of the top surface of the slab's wide side (long side) after the slab emerged from the continuous casting machine, and the cooling rate was calculated from the measured temperature. The cooling rate in the third cooling process, described below, can also be measured in a similar manner.

第二冷却工程において、連続鋳造スラブを冷却する上記温度範囲における、当該連続鋳造スラブの平均冷却速度は20℃/hr以下である。当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が20℃/hr以下であれば、フェライト変態温度域での当該連続鋳造スラブの滞留時間を十分に確保でき、フェライトの面積率を増大させ、粒界フェライトの析出を抑制でき、スラブ靭性を向上できるため好ましい。
なお、平均冷却速度の下限については厳密には限定しないが、制御に必要なエネルギー源が別途必要となるため、好ましくは、2℃/hr以上が望ましい。より好ましくは、上記平均冷却速度は、5℃/hr以上18℃/hr以下である。
In the second cooling step, the average cooling rate of the continuously cast slab within the above-mentioned temperature range is 20° C./hr or less. If the average cooling rate of the continuously cast slab is 20° C./hr or less, the residence time of the continuously cast slab in the ferrite transformation temperature range can be sufficiently ensured, the area ratio of ferrite can be increased, the precipitation of grain boundary ferrite can be suppressed, and the toughness of the slab can be improved, which is preferable.
Although there is no strict lower limit to the average cooling rate, since a separate energy source is required for control, the average cooling rate is preferably 2°C/hr or more, and more preferably 5°C/hr or more and 18°C/hr or less.

(第三冷却工程)
さらに、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、前記連続鋳造スラブの幅方向中央であり、かつ、前記連続鋳造スラブ表層の表面温度Tが500℃以上700℃以下における平均冷却速度が10℃/hr以下である冷却条件により冷却する第三冷却工程を含む。
第三冷却工程は、上記実施形態に係る連続鋳造スラブのミクロ組織をパーライト主体の組織にし、また、当該ミクロ組織の内部応力を下げるための工程である。
言い換えると、連続鋳造スラブのミクロ組織における低温変態相の析出を抑制し、その変態膨張による応力が既に変態が完了しているフェライトやパーライト部にかからないようにするための工程である。
具体的に第三冷却工程は、連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織の面積S10totalに対するフェライトの面積S10ferriteとパーライトの面積S10pearliteとを合計した面積S10(ferrite+pearlite)の比率である面積率(%)を80%以上とするための工程と、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織の面積S20totalに対するフェライトの面積S20ferriteとパーライトの面積S20pearliteとを合計した面積S20(ferrite+pearlite)の比率である面積率(%)を60%以上とする工程である。
(Third cooling process)
Furthermore, the method for producing a continuously cast slab according to this embodiment includes a third cooling step in which the continuously cast slab is cooled at a center in the width direction thereof under cooling conditions in which the average cooling rate at a surface temperature T0 of the surface layer of the continuously cast slab is 10°C/hr or less at a surface temperature T0 of 500°C or more and 700°C or less.
The third cooling step is a step for changing the microstructure of the continuously cast slab according to the embodiment to a structure mainly composed of pearlite, and for reducing the internal stress of the microstructure.
In other words, this is a process for suppressing the precipitation of low-temperature transformation phases in the microstructure of the continuously cast slab, and preventing the stress caused by the transformation expansion from being applied to the ferrite and pearlite regions where transformation has already been completed.
Specifically, the third cooling step is a step for setting an area ratio (%), which is the ratio of the total area S10 (ferrite + pearlite) of the ferrite area S10ferrite and the pearlite area S10pearlite to the area S10total of the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab, to 80% or more, and a step for setting an area ratio (%), which is the ratio of the total area S20( ferrite + pearlite) of the ferrite area S20ferrite and the pearlite area S20pearlite to the area S20total of the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab, to 60% or more.

第三冷却工程において、連続鋳造スラブをさらに冷却する温度は、500℃以上700℃以下である。このように、本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、パーライト変態域における温度範囲の冷却速度に着目して、連続鋳造スラブの温度を制御している。 In the third cooling process, the temperature to which the continuously cast slab is further cooled is 500°C or higher and 700°C or lower. In this way, the method for manufacturing a continuously cast slab according to this embodiment controls the temperature of the continuously cast slab by focusing on the cooling rate in the temperature range in the pearlite transformation region.

第三冷却工程において、連続鋳造スラブを冷却する上記温度範囲における、当該連続鋳造スラブの平均冷却速度は10℃/hr以下である。前述の平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)を4.0以下に制御しつつ、当該連続鋳造スラブの平均冷却速度が10℃/hr以下であれば、ベイナイト等を含む低温変態相の変態を抑制し、連続鋳造スラブのミクロ組織をパーライト主体の組織にすることでその内部応力を低減できるため好ましい。
なお、連続鋳造スラブを冷却する際の平均冷却速度の下限については厳密には限定しないが、制御に必要なエネルギー源が別途必要となるため、2℃/hr以上が望ましい。より望ましくは5℃/hr以上である。
In the third cooling step, the average cooling rate of the continuously cast slab within the above-mentioned temperature range is 10°C/hr or less. If the average cooling rate of the continuously cast slab is 10°C/hr or less while controlling the aforementioned average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) to 4.0 or less, the transformation of low-temperature transformation phases including bainite can be suppressed, and the microstructure of the continuously cast slab can be made mainly of pearlite, thereby reducing the internal stress, which is preferable.
Although there is no strict lower limit to the average cooling rate when cooling a continuously cast slab, since a separate energy source is required for control, the rate is preferably 2°C/hr or more, and more preferably 5°C/hr or more.

このように本実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法は、連続鋳造スラブの冷却工程として、三段階による冷却工程を採用して、平均旧オーステナイト粒径比、連続鋳造スラブのミクロ組織を緻密に制御することによって、冷却により発生するスラブ置き割れが抑制され、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことが可能となる高強度鋼用連続鋳造スラブを提供することができる。 In this way, the method for manufacturing continuous cast slabs according to this embodiment employs a three-stage cooling process for continuously cast slabs, and by precisely controlling the average prior austenite grain size ratio and the microstructure of the continuously cast slab, it is possible to provide a continuously cast slab for high-strength steel that suppresses slab placement cracks that occur during cooling and also prevents problems such as perforation during rolling.

以上説明したように、第2実施形態に係る連続鋳造スラブの製造方法によれば、高強度鋼用連続鋳造スラブの成分系であっても、冷却工程を三段階に分けて、各冷却工程を緻密に制御することにより、冷却過程での置き割れが発生せず、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことができる高強度鋼用連続鋳造スラブを提供することができる。 As explained above, according to the second embodiment of the method for manufacturing a continuous cast slab, even if the composition of a continuous cast slab for high-strength steel is used, by dividing the cooling process into three stages and precisely controlling each cooling process, it is possible to provide a continuous cast slab for high-strength steel that does not develop cracks during the cooling process and that can prevent problems such as holes during rolling.

[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステム、または装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。
[Other embodiments]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the configuration and details of the present invention that are understandable to those skilled in the art within the technical scope of the present invention. Furthermore, systems or devices that combine the separate features included in each embodiment in any manner are also included in the technical scope of the present invention.

以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明者らは、本発明の効果を確認するため、比較例(試験No.A-1~A-4、試験No.B-1~B-4、試験No.C-1~C-4)及び発明例(試験No.D-1~D-24)において、各鋼種を原料として用い、連続鋳造スラブを製造した。表1に比較例(試験No.A-1~A-6、試験No.B-1~B-4、試験No.C-1~C-4)、及び発明例(試験No.D-1~D-24)で用いた連続鋳造スラブの原料である鋼の成分を示す。 The effects of the present invention will be specifically explained below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Specifically, to confirm the effects of the present invention, the inventors produced continuously cast slabs using various steel types as raw materials in comparative examples (Test Nos. A-1 to A-4, Test Nos. B-1 to B-4, Test Nos. C-1 to C-4) and inventive examples (Test Nos. D-1 to D-24). Table 1 shows the compositions of the steels used as raw materials for the continuously cast slabs used in comparative examples (Test Nos. A-1 to A-6, Test Nos. B-1 to B-4, Test Nos. C-1 to C-4) and inventive examples (Test Nos. D-1 to D-24).

ここで、連続鋳造スラブの冷却条件は、(I)連続鋳造鋳型総抜熱量関数[-]と、(II)1450~1200℃の滞留時間[s]、(III)850~700℃の平均冷却速度[℃/hr]、及び(IV)700~500℃の平均冷却速度[℃/hr]からなる三段階冷却工程とを採用し、これらの各段階の条件を適宜変化して冷却を行った。表2~4に連続鋳造スラブ冷却条件(I)~(IV)、得られた連続鋳造スラブのミクロ構造、スラブ置き割れの評価を示す。
なお、比較例及び発明例において製造した連続鋳造スラブにおける、平均旧オーステナイト粒径の測定、フェライト及びパーライト面積率の算出、連続鋳造スラブのスラブ置き割れの評価は、以下の通りにして行った。
Here, the cooling conditions for the continuously cast slab were (I) the continuous casting mold total heat removal function [-], (II) a residence time [s] at 1450 to 1200°C, (III) an average cooling rate [°C/hr] at 850 to 700°C, and (IV) a three-stage cooling process consisting of an average cooling rate [°C/hr] at 700 to 500°C, and the conditions for each stage were appropriately changed to perform cooling. Tables 2 to 4 show the continuously cast slab cooling conditions (I) to (IV), the microstructure of the obtained continuously cast slab, and an evaluation of slab placement cracks.
The measurement of the average prior austenite grain size, the calculation of the ferrite and pearlite area ratios, and the evaluation of slab placement cracks in the continuously cast slabs produced in the comparative examples and inventive examples were carried out as follows.

<平均旧オーステナイト粒径の測定>
ここで、平均旧オーステナイト粒径の測定方法は、以下の通りである。冷却後のスラブの幅中央位置からサンプルを切り出し、スラブ幅方向に平行なスラブ厚断面が観察面となるようにした。次いで、観察面はダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨し、その後、コロイダルシリカを用い仕上げ研磨を施し、さらに、3vol.%ナイタールでエッチングして観察面に組織を現出させる。光学顕微鏡を用いて、スラブ表層下10mm位置、及び20mm位置において、10倍の倍率で、5視野観察し、組織画像を得る。得られた組織画像をJIS G 0551:2020に準拠した切断法により、旧オーステナイト粒径の平均値を求めた。
<Measurement of average prior austenite grain size>
Here, the method for measuring the average prior austenite grain size is as follows. A sample was cut from the width center of the cooled slab, and the slab thickness cross section parallel to the slab width direction was used as the observation surface. The observation surface was then mirror-polished using diamond paste, then finish-polished using colloidal silica, and further etched with 3 vol. % nital to reveal the structure on the observation surface. Using an optical microscope, five fields of view were observed at 10 mm and 20 mm below the slab surface at 10x magnification to obtain structural images. The obtained structural images were used to determine the average prior austenite grain size using a cutting method in accordance with JIS G 0551:2020.

<フェライト面積率の測定方法>
フェライト面積率の測定方法は、上記平均旧オーステナイト粒径の測定方法と同様にスラブの観察面を用意する。次いで、観察面はダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨し、その後、コロイダルシリカを用い仕上げ研磨を施し、さらに、3vol.%ナイタールでエッチングして組織を現出させる。加速電圧が15kVの条件で、SEM(Scanning Electron Microscope;走査電子顕微鏡)を用いて、スラブ表層下10mm位置、及び20mm位置において、50倍の倍率で10視野観察し、得られた組織画像を、Adobe社のPHOTOSHOP(登録商標)を用いて、フェライトの面積率を10視野分算出し、それらの値を平均してフェライトの面積率として求めた。
なお、フェライトは、パーライト、その他の組織であるベイナイト等を含む低温変態相(ベイナイト、焼戻しマルテンサイト、焼入れマルテンサイト、残留オーステナイト)と比較して粒径が大きく、かつ、平滑な表面でコントラストが暗いため、50倍の倍率で容易に区別ができる。
なお、粒界フェライトと粒内フェライトを厳密に分類することは困難である。そこで、本発明者らは、スラブ置き割れが発生したスラブを鋭意調査し、フェライトの面積率が5%より大きく10%未満の時に粒界に多くの有害なフェライトが存在していることを見出した。つまり、フェライトの面積率が5%以上10%未満の組織を粒界フェライトと判定している。
<Method for measuring ferrite area ratio>
The ferrite area ratio was measured in the same manner as in the measurement of the average prior austenite grain size. The observation surface was then mirror-polished using diamond paste, then polished to a finish using colloidal silica, and then etched with 3 vol.% nital to reveal the structure. Using a scanning electron microscope (SEM) at an acceleration voltage of 15 kV, 10 fields of view were observed at 50x magnification at positions 10 mm and 20 mm below the surface of the slab. The obtained structure images were then analyzed using Adobe's PHOTOSHOP (registered trademark), and the ferrite area ratio was calculated for each of the 10 fields of view. The average of these values was used to determine the ferrite area ratio.
Ferrite has a larger grain size than pearlite and other low-temperature transformation phases including bainite (bainite, tempered martensite, quenched martensite, and retained austenite), and has a smooth surface with dark contrast, so it can be easily distinguished at 50x magnification.
It is difficult to strictly classify grain boundary ferrite and intragranular ferrite. Therefore, the inventors have conducted extensive research on slabs in which cracking occurred during slab placement and have found that when the area ratio of ferrite is greater than 5% and less than 10%, a large amount of harmful ferrite is present at the grain boundaries. In other words, a structure in which the area ratio of ferrite is 5% or more and less than 10% is determined to be grain boundary ferrite.

<パーライトの面積率の測定方法>
パーライトの組織の面積率の測定方法は、上記フェライトの測定方法と同様にスラブの観察面に組織を現出させる。加速電圧が15kVの条件で、SEMを用いて、スラブ表層下10mm位置及びスラブ表層下20mm位置において、フェライトを視野から外して10000倍の倍率で10視野観察し、得られた組織画像を、Adobe社のPHOTOSHOP(登録商標)を用いて、パーライトの面積率を10視野分算出し、それらの値を平均し、パーライトの面積率として求めた。
なお、パーライトは、フェライトとセメンタイトの共析晶であり、上記走査電子顕微鏡により観察すると両者の薄片状の層が真珠のような光沢を呈する組織である。
<Method for measuring the area ratio of pearlite>
The area ratio of the pearlite structure was measured in the same manner as in the above-mentioned ferrite measurement method, by revealing the structure on the observation surface of the slab. Using an SEM at an acceleration voltage of 15 kV, 10 fields of view were observed at a magnification of 10,000 times at positions 10 mm and 20 mm below the surface of the slab, with the ferrite removed from the field of view. The obtained structure images were then used with Adobe PHOTOSHOP (registered trademark) to calculate the area ratio of pearlite for each of the 10 fields of view, and the average of these values was determined as the area ratio of pearlite.
Pearlite is a eutectoid crystal of ferrite and cementite, and when observed with the above-mentioned scanning electron microscope, it is a structure in which thin flake layers of both crystals exhibit a pearl-like luster.

本発明に係る連続鋳造スラブのミクロ組織は、ミクロ組織がフェライト、パーライト、及び低温変態相からなる。したがって、ミクロ組織を構成する低温変態相の面積Sの面積率は、フェライトの面積率とパーライトの面積率と低温変態相の面積率との合計が100%であることを勘案して、100%からフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計を差し引くことによって算出できる。 The microstructure of the continuously cast slab according to the present invention is composed of ferrite, pearlite, and a low-temperature transformation phase. Therefore, the area ratio of the area S X of the low-temperature transformation phase constituting the microstructure can be calculated by subtracting the sum of the area ratios of ferrite and pearlite from 100%, taking into consideration that the sum of the area ratios of ferrite, pearlite, and low-temperature transformation phase is 100%.

<スラブ置き割れの評価>
スラブ置き割れの評価方法はJIS Z 2343:2017に規定された浸透探傷試験に基づいて試験を行い、スラブの広面および狭面部の割れの有無を評価した。現像液を塗布後に浸透液の表出を目視することにより、目視で表面に発生したスラブ置き割れをチェックした。
なお、長さ50mm以上の割れがある場合、スラブハンドリング時や加熱炉内でのスラブ破断リスクが高く、また、圧延時の穴あきトラブルにもつながる可能性が高いため、スラブの置き割れの評価基準は、以下の通りとした。
・スラブの置き割れ 〇・・・スラブ表面に長さ50mm以上の割れが無いもの
・スラブの置き割れ △・・・スラブ表面に長さ50mm以上の割れが無いが、圧延後に疵が出たもの
・スラブの置き割れ ×・・・スラブ表面に長さ50mm以上の割れがあるもの
<Evaluation of cracks in slab placement>
The evaluation method for slab placement cracks was based on the penetrant testing specified in JIS Z 2343:2017, and the presence or absence of cracks on the wide and narrow surfaces of the slab was evaluated. After applying the developer, the appearance of the penetrant was visually checked to see if any slab placement cracks had occurred on the surface.
In addition, if there is a crack that is 50 mm or longer in length, there is a high risk of the slab breaking during slab handling or in the heating furnace, and it is also highly likely to lead to hole formation problems during rolling. Therefore, the evaluation criteria for slab cracks when placed are as follows.
・Slab placement cracks 〇: No cracks of 50 mm or more in length on the slab surface. ・Slab placement cracks △: No cracks of 50 mm or more in length on the slab surface, but defects appeared after rolling. ・Slab placement cracks ×: Cracks of 50 mm or more in length on the slab surface.

<比較例(試験No.A-1~A-4)>
試験No.A-1~A-4において製造された連続鋳造スラブが満たしているスラブのミクロ組織構造を条件Aとする。条件Aは、スラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径と表層下20mm位置での平均旧オーステナイト粒径の比が4.0より大きくなってしまった例の条件である。これらの場合、スラブ連続鋳造機を出てからのスラブ徐冷の条件を種々振ったとしても、旧オーステナイト粒径の違いによる変態速度の差が生じるため、スラブ表層下10mm位置と20mm位置での変態タイミングが大きくずれ、スラブ表層に変態応力が集中してしまい、スラブ置き割れを抑制することができなかった。
<Comparative Examples (Test Nos. A-1 to A-4)>
The slab microstructures satisfied by the continuously cast slabs produced in Test Nos. A-1 to A-4 are designated Condition A. Condition A represents an example in which the ratio of the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the slab surface to the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface was greater than 4.0. In these cases, even if various conditions for slow cooling of the slab after it left the continuous slab casting machine were used, differences in the prior austenite grain size resulted in a difference in transformation rate, and the transformation timing at positions 10 mm and 20 mm below the slab surface differed significantly. This resulted in the concentration of transformation stress in the slab surface, making it impossible to suppress slab placement cracking.

<比較例(試験No.B-1~B-4)>
試験No.B-1~B-4において製造された連続鋳造スラブが満たしているスラブのミクロ組織構造を条件Bとする。条件Bはスラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径と表層下20mm位置での平均旧オーステナイト粒径の比が4.0以下であるが、スラブ表層下10mm位置のフェライト析出量が少なく、粒界フェライトが析出してしまった例の条件である。これらの場合、700~500℃の冷却速度は小さく発生する変態応力も小さいものの、粒界フェライトによる粒界の脆化が起きてしまい、スラブ置き割れを抑制することができなかった。
<Comparative Examples (Test Nos. B-1 to B-4)>
The slab microstructures satisfied by the continuously cast slabs produced in Tests B-1 to B-4 are designated Condition B. Condition B represents an example in which the ratio of the average prior austenite grain size 10 mm below the slab surface to the average prior austenite grain size 20 mm below the surface is 4.0 or less, but the amount of ferrite precipitation 10 mm below the slab surface is small, resulting in the precipitation of grain boundary ferrite. In these cases, although the cooling rate between 700 and 500°C is small and the transformation stress generated is also small, embrittlement of the grain boundaries due to grain boundary ferrite occurs, and slab rest cracking cannot be suppressed.

<比較例(試験No.C-1~C-4)>
試験No.C-1~C-4において製造された連続鋳造スラブが満たしているスラブのミクロ組織構造を条件Cとする。条件Cは、スラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径と表層下20mm位置での平均旧オーステナイト粒径の比が4.0以下であるが、スラブ表層下20mm位置にベイナイト等を含む低温変態相が析出してしまったため、スラブ割れを抑制できなかった例の条件である。特に、ベイナイト変態は、パーライト変態よりも低温で生じるため、オーステナイトとの密度差が大きく変態応力も大きくなるため、その応力が既に変態が完了しているフェライト、パーライト部に集中し、スラブ割れを抑制できなかったものと考えられる。
<Comparative Examples (Test Nos. C-1 to C-4)>
The slab microstructures satisfied by the continuously cast slabs produced in Test Nos. C-1 to C-4 are designated as Condition C. Condition C is an example of a condition in which the ratio of the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the slab surface to the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface is 4.0 or less, but low-temperature transformed phases including bainite and the like precipitated at the position 20 mm below the slab surface, making it impossible to suppress slab cracking. In particular, because bainite transformation occurs at a lower temperature than pearlite transformation, the density difference with austenite is large and the transformation stress is also large. Therefore, it is believed that this stress is concentrated in the ferrite and pearlite portions where transformation has already been completed, making it impossible to suppress slab cracking.

<発明例(試験No.D-1~D-24)>
試験No.D-1~D-24において製造された連続鋳造スラブが満たしているスラブのミクロ構造を条件Dとする。条件Dは、本発明例の条件であり、平均旧オーステナイト粒径比が4.0以下であり、かつ、スラブ表層下10mm位置でのミクロ組織はフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で80%以上であり、スラブ表層下20mm位置でのミクロ組織はフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で60%以上であった。試験No.D-1~D-24において製造された連続鋳造スラブには、冷却後のスラブ置き割れも発生していない。
<Examples of the Invention (Test Nos. D-1 to D-24)>
The slab microstructures satisfied by the continuously cast slabs produced in Test Nos. D-1 to D-24 are designated Condition D. Condition D is a condition for the present invention examples, in which the average prior austenite grain size ratio is 4.0 or less, and the microstructure at a position 10 mm below the slab surface has a ferrite area ratio and pearlite area ratio of 80% or more in total, and the microstructure at a position 20 mm below the slab surface has a ferrite area ratio and pearlite area ratio of 60% or more in total. The continuously cast slabs produced in Test Nos. D-1 to D-24 also did not experience slab placement cracking after cooling.

図3は、本発明に係る連続鋳造スラブの本発明例(試験No.D-2)において製造した連続鋳造スラブの光学顕微鏡による観察拡大写真である。図3Aの観察拡大写真は、連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織を示している。図3Bの観察拡大写真は、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織を示している。 Figure 3 is an enlarged optical microscope photograph of a continuously cast slab produced in an example of the present invention (Test No. D-2) of a continuously cast slab according to the present invention. The enlarged photograph in Figure 3A shows the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab. The enlarged photograph in Figure 3B shows the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab.

図3からも明らかなように、連続鋳造スラブの本発明例(試験No.D-2)において製造した連続鋳造スラブは、そのスラブ表層下10mm位置での平均旧オーステナイト粒径とスラブ表層下20mm位置での平均旧オーステナイト粒径とがそれぞれ制御されており、それぞれのスラブ表層下位置におけるフェライトの面積率に対応したミクロ組織を有していることが判明した。 As is clear from Figure 3, the continuously cast slab produced in the present invention example of a continuously cast slab (Test No. D-2) had controlled average prior austenite grain sizes at a position 10 mm below the slab surface and at a position 20 mm below the slab surface, and was found to have a microstructure corresponding to the area ratio of ferrite at each position below the slab surface.

表2~4、図3によれば、(i)連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下であり、(ii)前記連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で80%以上であって、かつ、前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で60%以上とすることでスラブの冷却時におけるスラブ置き割れの抑制可能なことが判明した。なお、連続鋳造スラブ表層下10mm位置及び連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるフェライトの面積率とパーライトの面積率と低温変態相の面積率との合計は、100%である。 3, it was found that slab placement cracking during slab cooling can be suppressed by (i) setting the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) to 1.0 or more and 4.0 or less, where d10 is the average prior austenite grain size 10 mm below the surface of the continuously cast slab and d20 is the average prior austenite grain size 20 mm below the surface of the continuously cast slab, and (ii) setting the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab such that the sum of the area fractions of ferrite and pearlite is 80% or more and the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab such that the sum of the area fractions of ferrite and pearlite is 60% or more. Note that the sum of the area fractions of ferrite, pearlite, and low-temperature transformation phases at positions 10 mm below the surface and 20 mm below the surface of the continuously cast slab is 100%.

すなわち、本発明の連続鋳造スラブは、連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下であり、連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で80%以上であって、かつ、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で60%以上であるので、鋳造後のスラブ割れの無い高合金高強度鋼用スラブを提供でき、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことが可能となる。 That is, in the continuously cast slab of the present invention, when the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab is d10 and the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab is d20 , the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is 1.0 or more and 4.0 or less, and the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of 80% or more, and the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of 60% or more. Therefore, a slab for high-alloy, high-strength steel that is free from slab cracking after casting can be provided, and problems such as perforation during rolling can also be prevented.

本発明の連続鋳造スラブは、連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下であり、連続鋳造スラブ表層下10mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で80%以上であって、かつ、連続鋳造スラブ表層下20mm位置におけるミクロ組織がフェライトの面積率とパーライトの面積率との合計で60%以上であるので、鋳造後のスラブ置き割れの無い高強度鋼用スラブを提供でき、圧延時の穴あきトラブル等も防ぐことが可能となるので、産業上有用である。 In the continuously cast slab of the present invention, when the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab is d10 and the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab is d20, the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is 1.0 or more and 4.0 or less, and the microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of 80% or more, and the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of ferrite and pearlite of 60% or more.Therefore, a slab for high-strength steel that is free from slab cracking after casting can be provided, and problems such as perforation during rolling can be prevented, making it industrially useful.

Claims (2)

高強度鋼用連続鋳造スラブであって、
質量%で、
C:0.10%以上1.00%以下、
Si:0.10%以上2.50%以下、
Mn:0.40%以上5.00%以下を含有し、
任意選択的に、P:0.100%以下、S:0.0200%以下、Al:0.100%以下、N:0.0100%以下、およびO:0.0100%以下を含有し、
さらに、任意選択的に、Ti:0.200%以下、Nb:0.200%以下、V:0.200%以下、Ta:0.10%以下、W:0.10%以下、Cr:1.00%以下、Mo:1.00%以下、Ni:1.00%以下、B:0.0100%以下、Co:1.00%以下、Cu:1.00%以下、Sn:0.200%以下、Sb:0.200%以下、Ca:0.0100%以下、Mg:0.0100%以下、REM:0.0100%以下、Zr:0.100%以下、Te:0.100%以下、Hf:0.10%以下、およびBi:0.200%以下から選ばれる少なくとも1種の元素を単独で、あるいは、2種以上を組み合わせて含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、
連続鋳造スラブ表層下10mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd10、前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における平均旧オーステナイト粒径をd20としたとき、平均旧オーステナイト粒径比(d20/d10)が1.0以上4.0以下であり、
ミクロ組織が、フェライト、パーライト、及び低温変態相(パーライトを除く)からなり、又は、
前記ミクロ組織が、前記フェライト、前記パーライト、前記低温変態相(パーライトを除く)及び残留オーステナイトからなり、
前記低温変態相(パーライトを除く)は、ベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、及び焼き入れマルテンサイトの一種類以上からなり、
前記連続鋳造スラブ表層下10mm位置における前記ミクロ組織が前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率との合計で80%以上であり、前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記低温変態相の面積率との合計が100%であって、かつ、
前記連続鋳造スラブ表層下20mm位置における前記ミクロ組織が前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率との合計で60%以上であり、前記フェライトの面積率と前記パーライトの面積率と前記低温変態相の面積率との合計が100%であることを特徴とする連続鋳造スラブ。
A continuous casting slab for high strength steel,
In mass%,
C: 0.10% or more and 1.00% or less,
Si: 0.10% or more and 2.50% or less,
Mn: 0.40% or more and 5.00% or less;
Optionally, P: 0.100% or less, S: 0.0200% or less, Al: 0.100% or less, N: 0.0100% or less, and O: 0.0100% or less;
Further, optionally, Ti: 0.200% or less, Nb: 0.200% or less, V: 0.200% or less, Ta: 0.10% or less, W: 0.10% or less, Cr: 1.00% or less, Mo: 1.00% or less, Ni: 1.00% or less, B: 0.0100% or less, Co: 1.00% or less, Cu: 1.00% or less, Sn: 0.200% or less, Sb: 0.20 at least one element selected from the group consisting of Cr: 0.0100% or less, Ca: 0.0100% or less, Mg: 0.0100% or less, REM: 0.0100% or less, Zr: 0.100% or less, Te: 0.100% or less, Hf: 0.10% or less, and Bi: 0.200% or less, either alone or in combination of two or more elements, with the balance being Fe and inevitable impurities;
When the average prior austenite grain size at a position 10 mm below the surface of a continuously cast slab is defined as d10 and the average prior austenite grain size at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab is defined as d20 , the average prior austenite grain size ratio ( d20 / d10 ) is 1.0 or more and 4.0 or less,
The microstructure consists of ferrite, pearlite, and low-temperature transformation phases (excluding pearlite), or
the microstructure is composed of the ferrite, the pearlite, the low-temperature transformation phase (excluding pearlite) and retained austenite,
The low-temperature transformation phase (excluding pearlite) is composed of one or more of bainite, tempered martensite, and quenched martensite ,
The microstructure at a position 10 mm below the surface of the continuously cast slab has an area ratio of the ferrite and an area ratio of the pearlite totaling 80% or more, and the area ratio of the ferrite, the area ratio of the pearlite, and the area ratio of the low-temperature transformation phase totaling 100%; and
A continuously cast slab characterized in that the microstructure at a position 20 mm below the surface of the continuously cast slab has a total area ratio of the ferrite and the pearlite of 60% or more, and the total area ratio of the ferrite, the pearlite, and the low-temperature transformation phase is 100%.
高強度鋼用連続鋳造スラブの製造方法であって、
請求項1に記載の成分組成の連続鋳造スラブを、
連続鋳造鋳型内の総抜熱量QMDが下記関係式(1)を満たし、
連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ、連続鋳造スラブ表層から20mm位置である前記連続鋳造スラブの温度T20が1200℃以上1450℃以下の温度範囲において滞留時間が230s以下である冷却条件により冷却する第一冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ前記連続鋳造スラブ表層の表面温度Tが700℃以上850℃以下における平均冷却速度が20℃/hr以下である冷却条件により冷却する第二冷却工程と、
前記連続鋳造スラブ幅方向中央であり、かつ前記連続鋳造スラブ表層の表面温度Tが500℃以上700℃以下における平均冷却速度が10℃/hr以下である冷却条件により冷却する第三冷却工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造スラブの製造方法。
上記関係式(1)中、QMD:連続鋳造鋳型内総抜熱量[MW/m]、LMD:鋳型有効長さ[m]、Vc:鋳込み速度[m/min]を表す。
A method for producing a continuous casting slab for high strength steel, comprising:
A continuously cast slab having the component composition according to claim 1,
The total heat dissipation amount Q MD in the continuous casting mold satisfies the following relational expression (1),
A first cooling step in which the temperature T20 of the continuously cast slab at the center in the width direction of the continuously cast slab and at a position 20 mm from the surface of the continuously cast slab is cooled under cooling conditions in which the temperature T20 is in the temperature range of 1200 ° C. or more and 1450 ° C. or less and the residence time is 230 s or less;
a second cooling step of cooling the continuously cast slab at a center in the width direction thereof and under cooling conditions in which the average cooling rate at a surface temperature T0 of the surface layer of the continuously cast slab is 20°C/hr or less at a temperature of 700°C or more and 850°C or less;
and a third cooling step of cooling the continuously cast slab at a center in the width direction of the continuously cast slab and under cooling conditions in which the average cooling rate at a surface temperature T0 of the surface layer of the continuously cast slab is 10°C/hr or less at a temperature of 500°C or more and 700°C or less.
In the above relational expression (1), Q MD represents the total heat removal amount in the continuous casting mold [MW/m 2 ], L MD represents the effective length of the mold [m], and Vc represents the casting speed [m/min].
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