专利名称：钢的连铸方法及钢板的制造方法
技术领域：
本发明涉及通过电磁力控制铸模内的钢水流动并对钢水进行铸造的钢的连铸方法和使用以该连铸方法铸造的铸片的钢板的制造方法。
背景技术：
在钢的连铸中，装入中间包内的钢水通过与中间包底部连接的浸溃喷嘴注入连铸用铸模内。在该情况下，从浸溃喷嘴的喷出孔喷出到铸模内的钢水流 中伴随氧化铝团簇等非金属夹杂物、从上喷嘴的内壁面吹入的惰性气体(为了防止氧化铝等附着/堆积产生的喷嘴堵塞而吹入的惰性气体)的气泡，但当其被捕捉于凝固壳时，成为产品缺陷(夹杂物性缺陷、气泡性缺陷)。另外，在到达弯月面的钢水上升流中卷入保护渣(mold powder:保护渣)，这也由于被捕捉于凝固壳而成为产品缺陷。目前，为了防止钢水中的非金属夹杂物、保护渣、气泡被捕捉于凝固壳而成为产品缺陷，在铸模内对钢水流施加磁场，利用磁场的电磁力控制钢水的流动，关于该技术，提出了许多方案。例如，专利文献I中公开有通过分别施加于夹持铸模长边部而相对的一对上部磁极和一对下部磁极的直流磁场来制动钢水流的方法。该方法为，从浸溃喷嘴的喷出口喷出后，分成上升流和下降流的钢水流中，由下部的直流磁场对下降流进行制动，由上部的直流磁场对上升流进行制动，由此，伴随钢水流的非金属夹杂物、保护渣不会被捕捉于凝固壳。另外，专利文献2中公开有如下方法，S卩，与专利文献I相同通过分别施加于夹持铸模长边部而相对的一对上部磁极和一对下部磁极的直流磁场来制动钢水流，并且，对上部磁极或下部磁极重叠施加交流磁场。该方法为，进行与专利文献I一样的直流磁场引起的钢水流的制动，并且，通过交流磁场引起的钢水的搅拌，要得到在凝固壳界面的非金属夹杂物等的洗净效果。此外，专利文献3中公开有如下方法，即，在通过分别施加于夹持铸模长边部而相对的一对上部磁极和一对下部磁极的直流磁场制动钢水流的方法中，将直流磁场的强度、上部电极和下部电极的直流磁场的强度比设为特定的数值范围。另外，专利文献4、5中公开有如下连铸方法，即，通过控制在凝固壳前表面的钢水中的C、S、N、O的浓度梯度产生的表面张力，即，通过以表面张力成为规定值以下的方式调整钢水中的C、S、N、O的浓度，抑制气泡捕捉至凝固壳。专利文献I:日本特开平3-142049号公报专利文献2:日本特开平10-305353号公报专利文献3:日本特开2008-200732号公报专利文献4:日本特开2003-205349号公报专利文献5:日本特开2003-251438号公报
发明内容
最近，随着汽车外板用钢板的质量严格化，目前为止未成为问题的微小气泡、非金属夹杂物、保护渣的卷入引起的缺陷正被视为问题，在专利文献广3中所示的连铸方法中，不能与那种严格的质量要求充分对应。特别是，合金化热镀锌钢板是在熔融电镀后进行加热使母材钢板的铁成分扩散到镀锌层的钢板，母材钢板的表层性状较大地影响合金化热镀锌层的质量。即，当母材钢板的表层上具有气泡性缺陷、夹杂物性缺陷或保护渣性缺陷时，即使是小的缺陷，在镀层的厚度上也会产生不均，这在表面上作为筋状缺陷而呈现，在汽车外板等那样的质量要求严格的用途中变得不能使用。另外，在专利文献4及专利文献5中，关于氧化铝团簇等那样的非金属夹杂物捕捉至凝固壳，没有做任何研究。另外，虽然启发根据钢水成分支配气泡向凝固壳的捕捉，但是，没有表明气泡的捕捉和在钢水-凝固壳界面的钢水流速的关系，不能定量掌握气泡的捕捉。这是因为，在实际的铸模内，基于钢水流速的阻力也与C、S、N、O的浓度分布引起的表面张力(=向凝固壳的捕捉力)同时发挥作用，在研究向凝固壳的气泡、非金属夹杂物的捕捉的情况下，也必须考虑基于在钢水-凝固壳界面的钢水流速的阻力。
因此，本发明的目的在于解决上述那样的现有技术的课题，提供一种超低碳钢的连铸方法，利用电磁力控制铸模内的钢水流动，能够得到如下高质量的铸片，即，不仅作为现有问题那样的非金属夹杂物、保护渣引起的缺陷少，而且，微小的气泡、非金属夹杂物、保护渣的卷入引起的缺陷少。本发明者们为了解决所述课题，对利用电磁力控制铸模内的钢水流动时的各个铸造条件进行了研究，其结果发现，在利用分别施加于夹持铸模长边部而相对的一对上部磁极和一对下部磁极的直流磁场制动钢水流且进行超低碳钢的连铸的方法中，将超低碳钢的化学成分调整成考虑了凝固壳前表面的浓度边界层中的界面张力梯度的特定范围，并且通过根据铸造的板坯宽度及铸造速度将分别施加于上部磁极和下部磁极的直流磁场的强度最适化，由此，能够将铸模内的钢水设为非金属夹杂物、气泡不被捕捉于凝固壳且不产生保护渣卷入的恰当的流动状态，由此，得到不仅作为现有问题那样的非金属夹杂物、保护渣引起的缺陷少，而且微小的气泡、非金属夹杂物、保护渣引起的缺陷少的高质量的铸片。另外判明，为了在那种连铸中得到更高质量的铸片，在浸溃喷嘴的喷嘴浸溃深度、喷嘴内径、板坯厚度等存在最适范围，在该范围中，最易于发现发明的效果。利用分别施加于上部磁极和下部磁极的直流磁场控制铸模内的钢水流动且连铸板还，由此，可防止保护渣的卷入引起的保护渣性缺陷，并且，可防止比较大的尺寸(通常，
I Ι ΤΚρ以上)的气泡、非金属夹杂物引起的缺陷。但是,在该连铸法中，难以可靠地防止更微小的气泡、非金属夹杂物捕捉于凝固壳上，可能产生这种微小气泡、夹杂物的卷入引起的表面缺陷。与此相对，如上所述，将超低碳钢的化学成分调整成考虑了凝固壳前表面的浓度边界层中的界面张力梯度的特定范围，并且，根据铸造的板坯宽度及铸造速度，将分别施加于上部磁极和下部磁极的直流磁场的强度最适化，由此，能够抑制微小的气泡、非金属夹杂物捕捉于凝固壳上。以上，防止保护渣的卷入，并且，无论气泡、非金属夹杂物的大小，都能够防止向凝固壳的捕捉，能够制造气泡及非金属夹杂物、保护渣的卷入引起的表面缺陷非常少的高质量的钢板。此外，判明，通过将轧制用以上那样的连铸法铸造的板坯而得到的热轧钢板，用特定的条件进行酸洗及冷轧，从而可制造泡疤非常少的高质量的钢板。
本发明是基于这些见解而研发的，因此，其宗旨如下所述。[ I ] 一种超低碳钢的连铸方法，利用连铸机，利用分别施加于所述一对上部磁极和一对下部磁极的直流磁场来对钢水流进行制动，并进行超低碳钢的连铸，所述连铸机在铸模外侧具备夹持铸模长边部而相对的一对上部磁极和一对下部磁极，并且，具备从钢水喷出孔的水平方向向下的钢水喷出角度为10°以上且小于30°的浸溃喷嘴，且所述钢水喷出孔位于所述上部磁极的磁场的峰值位置和所述下部磁极的磁场的峰值位置之间，且所述超低碳钢含有O. 003质量％以下的C，所述超低碳钢的连铸方法的特征在于，将具有按照下述(I)式定义的X值满足XS 5000以下的化学成分的钢水，以O. 75m/分以上的铸造速度，且按照下述条件(4 )、( Π )进行连铸，X = 24989X [%Ti] + 386147X [%S] + 8533534X [%0]…(I)
其中，[%Ti ]:钢水中的Ti含量(质量％)、[%S]:钢水中的S含量(质量％)、[%0]钢水中的O含量(质量％)， 条件(4 ):在铸造的板坯宽度和铸造速度为下述(a广(i)的情况下，将施加在上部磁极的直流磁场的强度设为O. 03、. 15T，将施加在下部磁极的直流磁场的强度设为
O.24、. 45T,(a)板还宽度小于950mm,且铸造速度小于2. 05m/分，(b)板还宽度为950mm以上且小于1050mm,且铸造速度为小于2. 25m/分，(c)板还宽度为1050mm以上且小于1350mm,且铸造速度小于2. 35m/分，
(d)板还宽度为1350mm以上且小于1450mm,且铸造速度小于2. 25m/分，(e)板还宽度为1450mm以上且小于1650mm,且铸造速度小于2. 15m/分，(f)板还宽度为1650mm以上且小于1750mm,且铸造速度小于2. 05m/分，(g)板还宽度为1750mm以上且小于1850mm,且铸造速度小于I. 95m/分，(h)板还宽度为1850mm以上且小于1950mm,且铸造速度小于I. 85m/分，(i)板坯宽度为1950mm以上且小于2150mm，且铸造速度小于I. 75m/分， 条件(口)在铸造的板坯宽度和铸造速度为下述(j广(s)的情况下，将施加在上部磁极的直流磁场的强度设为大于O. 15^0. 30T、将施加在下部磁极的直流磁场的强度设为 O. 24 O. 45T,(j)板还宽度小于950mm,且铸造速度为2. 05m/分以上且3. 05m/分以下，(k)板坯宽度为950mm以上且小于1050mm，且铸造速度为2. 25m/分以上且3. 05m/分以下，(I)板坯宽度为1050mm以上且小于1350mm，且铸造速度为2. 35m/分以上且
3.05m/分以下，(m)板还宽度为1350mm以上且小于1450mm,且铸造速度为2. 25m/分以上且
3.05m/分以下，(η)板还宽度为1450mm以上且小于1550mm,且铸造速度为2. 15m/分以上且
3.05m/分以下，(ο)板还宽度为1550mm以上且小于1650mm,且铸造速度为2. 15m/分以上且
2.85m/分以下，(P)板还宽度为1650mm以上且小于1750mm,且铸造速度为2. 05m/分以上且2.65m/分以下，(q)板还宽度为1750mm以上且小于1850mm,且铸造速度为I. 95m/分以上且
2.55m/分以下，(r)板还宽度为1850mm以上且小于1950mm,且铸造速度为I. 85m/分以上且
2.55m/分以下，(s)板还宽度为1950mm以上且小于2150mm,且铸造速度为I. 75m/分以上且
2.55m/分以下。[2]—种钢板的制造方法，其特征在于，将用所述[I]的连铸法铸造成的板坯进 行热轧而形成热轧钢板，对该热轧钢板进行酸洗之后进行冷轧时，以满足下述(Ia)式的方式，控制时间t或/及钢板的最高表面温度T，Hc/Ho > exp {-O. 002X (T + t/100) } ... (la)其中，Ho :酸洗刚刚结束之后的钢板中的氢浓度(质量ppm)He:由冷轧条件决定的、产生由泡疤引起的表面质量不良的即将进行冷轧之前的钢板中的临界氢浓度(质量ppm)t :酸洗结束后直到冷轧开始的时间(秒)T :酸洗结束后、冷轧开始前的钢板的最高表面温度T(K)(其中，该钢板表面温度包含在酸洗结束后、冷轧前对钢板进行了加热的情况下的钢板表面温度)。[3]如所述[I] [2]中任一项的连铸方法或钢板的制造方法，其特征在于，将浸溃喷嘴的喷嘴浸溃深度设为23(T290mm。[4]如所述[I] [3]中任一项的连铸方法或钢板的制造方法，其特征在于，将浸溃喷嘴的喷嘴内径(其中，在钢水喷出孔的形成位置处的喷嘴内径)设为7(T90mm。[5]如所述[I] [4]中任一项的连铸方法或钢板的制造方法，其特征在于，将浸溃喷嘴的各钢水喷出孔的开口面积设为360CT8100mm2。[6]如所述[I] [5]中任一项的连铸方法或钢板的制造方法，其特征在于，铸模内的钢水的表面湍流能量为O. 0010、. 0015m2/s2，表面流速为O. 30m/s以下，在钢水-凝固壳界面的流速为O. 08、. 15m/s。[7]如所述[6]的连铸方法或钢板的制造方法，其特征在于，铸模内的钢水的表面流速为O. 05 O. 30m/s。[8]如所述[6]或[7]的连铸方法或钢板的制造方法，其特征在于，铸模内的钢水中在钢水-凝固壳界面的流速A和表面流速B之比A/B为I. (Γ2. O。[9]如所述[6] [8]中任一项的连铸方法或钢板的制造方法，其特征在于，铸模内的钢水中在钢水-凝固壳界面的气泡浓度为O. 008kg/m3以下。[10]如所述[9]的连铸方法或钢板的制造方法，其特征在于，所铸造的板坯厚度为22(T300mm，来自浸溃喷嘴的内壁面的惰性气体吹入量为3 25NL/分。[11]如所述[2] [10]中任一项的钢板的制造方法，其特征在于，将酸洗后、冷轧前的热轧钢板加热到比酸洗刚刚结束之后的钢板温度更高的温度。根据本发明的钢的连铸方法，将超低碳钢的化学成分调整成考虑了凝固壳前表面的浓度边界层中的界面张力梯度的特定范围，并且，根据铸造的板坯宽度及铸造速度，将分别施加在上部磁极和下部磁极的直流磁场的强度最适化，由此，能够得到如下高质量的铸片，即，不仅作为现有问题那样的非金属夹杂物、保护渣引起的缺陷少，而且，微小的气泡、非金属夹杂物引起的缺陷少。另外，特别是通过将浸溃喷嘴的喷嘴浸溃深度、喷嘴内径、钢水喷出孔的开口面积最适化，能够得到更高质量的铸片。另外，根据本发明的钢板的制造方法，能够制造泡疤非常少的高质量的钢板。
图I是表不供于本发明实施的连铸机的铸模及浸溃喷嘴的一个实施方式的的纵剖面图；图2是图I的实施方式的铸模及浸溃喷嘴的水平剖面图；
图3是表示浸溃喷嘴的钢水喷出角度和表面缺陷的产生率(缺陷指数)之间的关系的图表；图4是表示钢水的X值、在钢水-凝固壳界面的钢水流速、非金属夹杂物向凝固壳的捕捉率之间的关系的图表；图5是表示本发明方法中浸溃喷嘴的喷嘴浸溃深度的影响(对保护渣性缺陷及气泡性缺陷造成的影响)的图表；图6是表示本发明方法中浸溃喷嘴的喷嘴内径的影响(对保护渣性缺陷造成的影响)的图表;图7是表示本发明方法中浸溃喷嘴的各钢水喷出孔的开口面积的影响(对保护渣性缺陷及气泡性缺陷造成的影响)的图表；图8是用于说明铸模内的钢水的表面湍流能量、凝固界面流速(在钢水-凝固壳界面的流速)、表面流速及凝固界面气泡浓度(在钢水-凝固壳界面的气泡浓度)的概念图；图9是表示铸模内的钢水的表面湍流能量和表面缺陷率(缺陷个数)之间的关系的图表；图10是表示铸模内的钢水的表面流速和表面缺陷率(缺陷个数)之间的关系的图表；图11是表示铸模内的钢水的凝固界面流速(在钢水-凝固壳界面的流速)和表面缺陷率(缺陷个数)之间的关系的图表；图12是表示铸模内的钢水的凝固界面流速A和表面流速B之比A/B与表面缺陷率(缺陷个数)之间的关系的图表；图13是表示铸模内的钢水的凝固界面气泡浓度(在钢水-凝固壳界面的气泡浓度)和表面缺陷率(缺陷个数)之间的关系的图表；图14是表示热轧钢板的酸洗减量和酸洗刚刚结束之后的钢板中的氢浓度Ho之间的关系的图表；图15是表示将Ho设为酸洗刚刚结束之后的热轧钢板中的氢浓度、将TO设为相同的钢板表面温度时，Ho -exp {-O. 002X (T0 + t/100) }和从酸洗结束起经过了时间L的时刻下的钢板中的氢浓度H1之间的关系的图表；图16是以冷轧的完成品板厚整理表示即将进行冷轧之前的钢板中的氢浓度H和泡疤缺陷产生个数之间的关系的图表。
具体实施例方式本发明的连铸方法是如下方法，利用如下所述的连铸机，并通过分别施加于上述一对上部磁极和一对下部磁极的直流磁场，对钢水流进行制动，进行超低碳钢的连铸，该连铸机在铸模外侧(铸模侧壁的背面)具备夹持铸模长边部而相对的一对上部磁极和一对下部磁极，并且具备从钢水喷出孔的水平方向向下的钢水喷出角度α为10°以上且小于30°的浸溃喷嘴，且上述钢水喷出孔位于上述上部磁极的磁场的峰值位置和上述下部磁极的磁场的峰值位置之间。在上述那样的连铸方法中，本发明人通过数值模拟等进行了研究，其结果是，作为与气泡性缺陷、夹杂物性缺陷及保护渣性缺陷的产生相关的因子(一次因子)，存在表面湍流能量(与在表面附近的涡流的发生相关)、钢水-凝固壳界面(以下有时仅称为“凝固界面”)的钢水流速(下面，有时仅称为“凝固界面流速”)、表面流速，判明这些因素影响缺陷产生。另外，特别是判明，表面流速、表面湍流能量会对保护渣的卷入带来影响，凝固界面流速会对气泡性缺陷、夹杂物性缺陷带来影响。而且，基于这些见解，对所施加的上部直流磁 场、下部直流磁场的各自的作用进行了研究，其结果明确如下方面。(I)对上部电极作用直流磁场时，钢水的上升流(来自钢水喷出孔的喷流与模短边碰撞反转而产生的上升流)被制动，能够降低表面流速及表面湍流能量。但是，仅这种直流磁场，不能将表面流速、表面湍流能量及凝固界面流速控制成理想的状态。(2)通过上述方面，认为在上部磁极施加直流磁场的情况有效防止气泡性缺陷/夹杂物性缺陷和保护渣性缺陷这双方，但仅施加直流磁场不能得到充分的效果，铸造条件(铸造的板坯宽度、铸造速度)、对上部磁极和下部磁极分别施加的直流磁场的施加条件相互关联，它们中存在最适范围。(3)特别是为了防止细微的非金属夹杂物等被捕捉于凝固壳，需要将钢水的化学成分调整成非金属夹杂物等在钢水-凝固壳界面难以被捕捉在凝固壳的成分范围(即，考虑了凝固壳前表面的浓度边界层中的界面张力梯度的特定范围)，在该基础上，需要通过上述那样的直流磁场强度的最适化将凝固界面流速恰当化，得到基于钢水流的洗净效果。本发明基于这种见解，并通过下述条件(Α)、⑶进行超低碳钢的连铸，由此，可以同时有效地抑制气泡性缺陷/夹杂物性缺陷和保护渣性缺陷的产生。 条件(A):将钢水(超低碳钢)的化学成分调整成考虑了凝固壳前表面的浓度边界层中的界面张力梯度的特定范围。·条件(B):根据铸造的板坯宽度及铸造速度，将对上部磁极和下部磁极分别施加的直流磁场的强度最适化。图I及图2表不供于本发明实施的连铸机的铸模及浸溃喷嘴的一个实施方式，图I是铸模及浸溃喷嘴的纵剖面图，图2是同一水平剖面图(沿着图I的II-II线的剖面图)。图中，I为铸模，该铸模I利用铸模长边部10 (铸模侧壁)和铸模短边部11 (铸模侧壁)构成为水平截面矩形状。2为浸溃喷嘴，通过该浸溃喷嘴2将设置于铸模I上方的中间包(未图示)内的钢水注入铸模I内。该浸溃喷嘴2在筒状喷嘴主体的下端具有底部21，并且在该底部21的紧上方的侧壁部以与两铸模短边部11相对的方式贯穿设有一对钢水喷出孔20。为了防止钢水中的氧化铝等非金属夹杂物附着/堆积在浸溃喷嘴2的内壁面而产生喷嘴堵塞，向设于浸溃喷嘴2的喷嘴主体内部、上喷嘴(未图示)内部的气体流路导入Ar气体等惰性气体，并从喷嘴内壁面向喷嘴内吹入该惰性气体。从中间包流入浸溃喷嘴2的钢水从浸溃喷嘴2的一对钢水喷出孔20向铸模I内喷出。被喷出的钢水在铸模I内被冷却，形成凝固壳5,在铸模I的下方连续地被拉出，成为铸片。在铸模I内的弯月面6上，作为钢水的保温剂及凝固壳5和铸模I的润滑剂，添加保护渣。 另外，从浸溃喷嘴2的内壁面、上喷嘴的内部吹入的惰性气体的气泡从钢水喷出孔20与钢水一起喷出到铸模I内。在铸模I的外侧(铸模侧壁的背面)设有夹持铸模长边部而相对的一对上部磁极3a、3b和一对下部磁极4a、4b，这些上部磁极3a、3b和下部磁极4a、4b分别在铸模长边部10的宽度方向上以沿着其整个宽度的方式配置。上部磁极3a、3b和下部磁极4a、4b在铸模I的上下方向配置成钢水喷出孔20位于上部磁极3a、3b的磁扬的峰值位置(在上下方向的峰值位置通常为上部磁极3a、3b的上下方向中心位置)和下部磁极4a、4b的磁场的峰值位置(在上下方向的峰值位置通常为下部磁极4a、4b的上下方向中心位置)之间。另外，一对上部磁极3a、3b通常配置于覆盖弯月面6的位置。从浸溃喷嘴2的钢水喷出孔20沿铸模短边部方向喷出的钢水与在铸模短边部11的前表面生成的凝固壳5发生碰撞而分为下降流和上升流。对上述一对上部磁极3a、3b和一对下部磁极4a、4b分别施加直流磁场，这些磁极产生的基本作用是，利用作用于在直流磁场中移动的钢水的电磁力，由施加于上部磁极3a、3b的直流磁场对钢水上升流进行制动(使减速)，由施加于下部磁极4a、4b的直流磁场对钢水下降流进行制动(使减速)。在本发明方法中，使用来自钢水喷出孔20的钢水喷出角度α即从水平方向向下的钢水喷出角度α为10°以上且小于30°的浸溃喷嘴。若钢水喷出角度α小于10°，即使由上部磁极3a、3b的直流磁场对钢水上升流进行制动，也不能适当控制钢水表面的错舌L而产生保护渣的卷入。与此相对，当钢水喷出角度α变大时，非金属夹杂物、气泡由钢水下降流被输送至铸模下方而易于被捕捉在凝固壳上，另一方面判明，若钢水喷出角度α小于30°，则可由本发明方法的直流磁场控制将钢水流最适化，因此，在本发明中使用钢水喷出角度α小于30°的浸溃喷嘴2。另外,从以上观点出发,钢水喷出角度α更优选的下限为15°，另外，更优选的上限为25°。图3表示浸溃喷嘴的钢水喷出角度α和表面缺陷的发生率(缺陷指数)之间的关系，在钢水成分、后述的条件(4 )、(口)下的磁场强度、铸造速度及板坯宽度满足本发明范围的各种条件下，进行连铸试验，对该连铸而成的板坯进行热轧及冷轧，制成钢板，对该钢板实施合金化热镀锌处理，调查钢水喷出角度α给表面缺陷的发生带来的影响。在该试验中，关于合金化热镀锌钢板，用在线表面缺陷仪连续地测定表面缺陷，从其中通过缺陷夕卜观及SEM分析、ICP分析等，判别制钢性缺陷(保护渣性缺陷及气泡性缺陷/夹杂物性缺陷)，用下述基准对每线圈长度IOOm的缺陷个数进行评价，而作为表面缺陷指数。3 :缺陷个数为O. 30个以下
2 :缺陷个数超过O. 30个且I. 00个以下I :缺陷个数超过I. 00个下面，依次对之前列举的条件(A)、(B)进行说明。·关于条件(A)在本发明中，将C :0. 003质量％以下、按照下述(I)式定义的X值满足XS 5000的化学成分的钢水设为铸造对象。
X = 24989 X [%Ti] + 386147 X [%S] + 853354X [%0]…(I)其中[%Ti]:钢水中的Ti含量(质量％)[%S]:钢水中的S含量(质量％)[%0]:钢水中的O含量(质量％)C含量为O. 003质量％以下那样的超低碳钢经过转炉的大气下的脱碳精炼和RH真空脱气装置等真空脱气设备中的减压下的脱碳精炼(下面，称为“真空脱碳精炼”)熔炼。在钢水中的溶解氧浓度不高于某程度时，脱碳精炼不进行，因此，在脱碳精炼结束时，钢水中残留大量溶解氧。这样，在大量溶解氧残留的状态下，钢的纯性恶化，因此，超低碳钢的熔炼工序中，在真空脱碳精炼结束之后，向钢水中添加金属Al，钢水进行脱氧处理。通过该脱氧处理，钢水中的溶解氧浓度急剧降低，作为脱氧生成物，形成氧化铝。这样生成的氧化铝在为了铸造向铸模内注入钢水为止的期间凝聚，形成氧化铝团簇。钢水中所包含的非金属夹杂物(下面，仅称为“夹杂物”)的大部分为氧化铝团簇。当这种夹杂物与钢水一起被注入铸模内而被捕捉于铸片的凝固壳时，成为超低碳钢铸片的表面缺陷，铸片的质量降低。本发明者们对给夹杂物向凝固壳的捕捉带来的钢水的化学成分及在凝固壳前表面的钢水流速的影响进行详细的研究，其结果发现，将钢水(c :0. 003质量％以下的超低碳钢)的化学成分设为X值< 5000，按照后述的条件(B)控制钢水的流动状态，将凝固界面流速恰当化，由此，可有效地抑制夹杂物等向凝固壳的捕捉。上述X值表示作用在浸入形成于铸模内的凝固壳前表面的溶质元素(Ti、S、0)的浓度边界层中的夹杂物、界面张力梯度产生的向凝固壳方向的引力的尺度。下面，对导入该X值的原因进行说明。如出版物“铁和钢Vol. 80(1994) ”p. 527所示，由于凝固壳前表面的浓度边界层中的界面张力梯度K即d σ /dx ( σ :界面张力，X :距离)，夹杂物在凝固壳方向受到的力F用下述⑵式表示。F = - (8/3) X 31 R2K ... (2)其中F :夹杂物受到的力(N)Ji :圆周率R :夹杂物的半径(m)K :界面张力梯度(N/m2)如下述(3)式所示，界面张力梯度K是界面张力的溶质元素浓度引起的变化和成分的浓度梯度之积。K = d σ /dx = (do/ dc) X (dc/dx)…(3)其中σ :钢水和夹杂物的界面张力(N/m)
x:距凝固界面的距离(m)d σ /dc :界面张力随着溶质元素浓度而变化(N/m/质量％)dc/dx :成分的浓度梯度(质量％/m)从凝固理论出发，铸模内那样的钢水流速存在的条件下的成分的浓度梯度dc/dx用下述(4)式表示。dc/dx = -C0X (I-K0) X (Vs/D) Xexp [-VsX (χ- δ )/D] ... (4)其中CO :铸造前的钢水中的溶质元素浓度(质量％)K0 :溶质元素的分配系数(_)Vs:凝固速度(m/s)D :在钢水中的溶质元素的扩散系数(m2/s)δ :浓度边界层的厚度(m)在上述(4)式中，代入χ = δ时,χ = δ下的浓度梯度(dc/dx)用下述(5)式求得。dc/dx = -C0X (I-K0) X (Vs/D)... (5)通过将该(5)式代入上述(3)式，能够利用下述(6)式求得表示夹杂物刚刚浸入浓度边界层之后而作用的力的尺度的界面张力梯度K。K = (do /dc) X [-C0X (I-K0) X (Vs/D) ] ... (6)在此，上述(6)式中表示的do /dc在出版物“铁水和溶渣的物性值便览”(日本钢铁协会编、1972年)等显示，超低碳钢的化学成分元素中，对界面张力梯度K的值带来较大影响的元素为Ti (钛)、S (硫)、0(氧=溶解氧)，即使使用只由这些活性元素计算的界面张力梯度K的值，也判断在研究夹杂物捕捉至凝固壳的方面没有问题。另外，溶质元素的分配系数Ktj在例如出版物“第三版钢铁便览I基础”(日本钢铁协会编、1981年)p. 194等有记载，但上述各溶质元素的分配系数Ktj使用记载于出版物“铁和钢 Vol. 80 (1994) ” p. 534 的值。扩散系数D在例如出版物“铁水/溶渣的物性值便览”(日本钢铁协会编、1992年)等中有记载，但O和S使用记载于出版物“铁和钢Vol. 80(1994) ”p. 534的值，Ti使用记载于出版物“铁和钢Vol. 83(1997) ”p. 566的值。另外,凝固速度Vs可以根据传热计算求得。Vs使用0. 0002m/s计算出。Ti(钛)、S(硫)、0(氧=溶解氧)的do/dc、KQ、D、Vs使用表I的值。[表I]
权利要求
1.一种超低碳钢的连铸方法，利用连铸机，利用分别施加于所述一对上部磁极和一对下部磁极的直流磁场来对钢水流进行制动，并进行超低碳钢的连铸，所述连铸机在铸模外侧具备夹持铸模长边部而相对的一对上部磁极和一对下部磁极，并且，具备从钢水喷出孔的水平方向向下的钢水喷出角度为10°以上且小于30°的浸溃喷嘴，且所述钢水喷出孔位于所述上部磁极的磁场的峰值位置和所述下部磁极的磁场的峰值位置之间，且所述超低碳钢含有O. 003质量％以下的C，所述超低碳钢的连铸方法的特征在于， 将具有按照下述(I)式定义的X值满足X ( 5000以下的化学成分的钢水，以O. 75m/分以上的铸造速度，且按照下述条件(4 )、(口)进行连铸， X = 24989X [%Ti] + 386147X [%S] + 8533534X [%0]…(I) 其中，[%Ti ]:钢水中的Ti含量(质量%)、[%S]:钢水中的S含量(质量%)、[%0]:钢水中的O含量(质量％)， 条件(4 ):在铸造的板坯宽度和铸造速度为下述(a广(i)的情况下，将施加在上部磁极的直流磁场的强度设为O. 03、. 15T，将施加在下部磁极的直流磁场的强度设为O. 24、. 45T, (a)板还宽度小于950mm,且铸造速度小于2.05m/分， (b)板还宽度为950mm以上且小于1050mm,且铸造速度为小于2.25m/分， (c)板还宽度为1050mm以上且小于1350mm,且铸造速度小于2.35m/分， (d)板还宽度为1350mm以上且小于1450mm,且铸造速度小于2.25m/分， (e)板还宽度为1450mm以上且小于1650mm,且铸造速度小于2.15m/分， (f)板坯宽度为1650mm以上且小于1750mm，且铸造速度小于2.05m/分， (g)板还宽度为1750mm以上且小于1850mm,且铸造速度小于I.95m/分， (h)板还宽度为1850mm以上且小于1950mm,且铸造速度小于I.85m/分， (i)板坯宽度为1950mm以上且小于2150mm，且铸造速度小于I.75m/分， 条件(口)在铸造的板坯宽度和铸造速度为下述(j广(s)的情况下，将施加在上部磁极的直流磁场的强度设为大于O. 15^0. 30T、将施加在下部磁极的直流磁场的强度设为O. 24、. 45T, (j)板还宽度小于950mm,且铸造速度为2. 05m/分以上且3. 05m/分以下， (k)板坯宽度为950mm以上且小于1050mm，且铸造速度为2. 25m/分以上且3. 05m/分以下， (I)板坯宽度为1050mm以上且小于1350mm，且铸造速度为2. 35m/分以上且3. 05m/分以下， (m)板还宽度为1350mm以上且小于1450mm,且铸造速度为2. 25m/分以上且3. 05m/分以下， (η)板还宽度为1450mm以上且小于1550mm,且铸造速度为2. 15m/分以上且3. 05m/分以下， (ο)板还宽度为1550mm以上且小于1650mm,且铸造速度为2. 15m/分以上且2. 85m/分以下， (P)板还宽度为1650mm以上且小于1750mm,且铸造速度为2. 05m/分以上且2. 65m/分以下，(q)板坯宽度为1750mm以上且小于1850mm，且铸造速度为I. 95m/分以上且2. 55m/分以下， Cr)板还宽度为1850mm以上且小于1950mm,且铸造速度为I. 85m/分以上且2. 55m/分以下， (s)板坯宽度为1950mm以上且小于2150mm，且铸造速度为I. 75m/分以上且2. 55m/分以下。
2.一种钢板的制造方法，其特征在于，将利用权利要求I的连铸法铸造成的板坯进行热轧而形成热轧钢板，对该热轧钢板进行酸洗之后进行冷轧时，以满足下述(Ia)式的方式，控制时间t或/及钢板的最高表面温度T，Hc/Ho > exp {-O. 002X (T + t/100) }…(la) 其中，Ho :酸洗刚刚结束之后的钢板中的氢浓度(质量ppm) He :由冷轧条件决定的、产生由泡疤引起的表面质量不良的即将进行冷轧之前的钢板中的临界氢浓度(质量ppm) t :酸洗结束后直到冷轧开始之前的时间(秒) T :酸洗结束后、冷轧开始前的钢板的最高表面温度T(K)(其中，该钢板表面温度包含在酸洗结束后、冷轧前对钢板进行了加热的情况下的钢板表面温度)。
3.如权利要求I所述的钢的连铸方法，其中，将浸溃喷嘴的喷嘴浸溃深度设为230 290mmo
4.如权利要求I或3所述的钢的连铸方法，其中，将浸溃喷嘴的喷嘴内径(其中，在钢水喷出孔的形成位置处的喷嘴内径)设为7(T90mm。
5.如权利要求1、3、4中任一项所述的钢的连铸方法，其中，将浸溃喷嘴的各钢水喷出孔的开口面积设为360(T8100mm2。
6.如权利要求1、3飞中任一项所述的钢的连铸方法，其中，铸模内的钢水的表面湍流能量为O. 0010、. 0015m2/s2，表面流速为O. 30m/s以下，在钢水-凝固壳界面的流速为O.08 O. 15m/s。
7.如权利要求6所述的钢的连铸方法，其中，铸模内的钢水的表面流速为O.05、. 30m/So
8.如权利要求6或7所述的钢的连铸方法，其中，铸模内的钢水中在钢水-凝固壳界面的流速A和表面流速B之比A/B为I. (Γ2. O。
9.如权利要求6 8中任一项所述的钢的连铸方法，其中，铸模内的钢水中在钢水-凝固壳界面的气泡浓度为O. 008kg/m3以下。
10.如权利要求9所述的钢的连铸方法，其中，所铸造的板坯厚度为22(T300mm，来自浸溃喷嘴的内壁面的惰性气体吹入量为3 25NL/分。
11.如权利要求2所述的钢板的制造方法，其中，将浸溃喷嘴的喷嘴浸溃深度设为230 290mmo
12.如权利要求2、11中任一项所述的钢板的制造方法，其中，将浸溃喷嘴的喷嘴内径(其中，在钢水喷出孔的形成位置处的喷嘴内径)设为7(T90mm。
13.如权利要求2、11、12中任一项所述的钢板的制造方法，其中，将浸溃喷嘴的各钢水喷出孔的开口面积设为360(T8100mm2。
14.如权利要求2、lfl3中任一项所述的钢板的制造方法，其中，铸模内的钢水的表面湍流能量为O. 0010、. 0015m2/s2，表面流速为O. 30m/s以下，在钢水-凝固壳界面的流速为O.08 O. 15m/s。
15.如权利要求14所述的钢板的制造方法，其中，铸模内的钢水的表面流速为O. 05^0. 30m/s
16.如权利要求14或15所述的钢板的制造方法，其中，铸模内的钢水中在钢水-凝固壳界面的流速A和表面流速B之比A/B为I. (Γ2. O。
17.如权利要求14 16中任一项所述的钢板的制造方法，其中，铸模内的钢水中在钢水-凝固壳界面的气泡浓度为O. 008kg/m3以下。
18.如权利要求17所述的钢的连铸方法，其中，所铸造的板坯厚度为22(T300mm，来自浸溃喷嘴的内壁面的惰性气体吹入量为3 25NL/分。
19.如权利要求2、1广18中任一项所述的钢板的制造方法，其中，将酸洗后、冷轧前的热轧钢板加热到比酸洗刚刚结束之后的钢板温度更高的温度。
全文摘要
本发明提供一种超低碳钢的连铸方法，利用分别具备一对上部磁极和一对下部磁极并且具备钢水喷出角度为10°以上小于30°的浸渍喷嘴的连铸机，通过分别施加于上述上部磁极和下部磁极的直流磁场，制动钢水流，将超低碳钢的化学成分调节为考虑了凝固壳前表面的浓度边界层中的界面张力梯度的特定范围，并且，根据铸造的板坯宽度及铸造速度，将分别施加于上部磁极和下部磁极的直流磁场的强度最佳化，由此，能够得到气泡及非金属夹杂物、保护渣的卷入引起的缺陷少的高质量的铸片。
文档编号B22D11/00GK102791400SQ201180013210
公开日2012年11月21日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年3月10日
发明者三木祐司, 大野浩之, 村井刚 申请人:杰富意钢铁株式会社