鋼の連続鋳造鋳片品質向上に関する研究−薄鋼板表 面疵発生抑制−
著者 淵上 勝弘
著者別表示 Fuchigami Katsuhiro
雑誌名 博士論文要旨Abstract
学位授与番号 13301甲第4823号
学位名 博士（工学）
学位授与年月日 2018‑09‑26
URL http://hdl.handle.net/2297/00053067
Creative Commons : 表示 ‑ 非営利 ‑ 改変禁止 http://creativecommons.org/licenses/by‑nc‑nd/3.0/deed.ja
題名
鋼の連続鋳造鋳片品質向上に関する研究
−薄鋼板表面疵発生抑制−
Title
Study on Quality Improvement of Continuously‑cast Steel Slabs
−Prevention of Surface Defects of Thin Plate−
金沢大学大学院自然科学研究科 機械科学専攻 淵上 勝弘
Abstract
A study was made on quality improvement of continuously-cast steel slabs to prevent surface defects of thin plate. As coarse inclusions and surface cracks remained in slabs cause surface defects of thin plate, this study is focused on inclusions and surface cracks of slabs. At first, inclusion behavior in secondary refining process was analyzed using coagulation model considering two types of particles, slag inclusions and alumina inclusions. It was suggested that coagulation of alumina inclusions is affected by slag inclusions. Next, re-oxidation behavior of molten steel by slag was experimentally investigated to predict that in commercial process. To achieve good cleanness of slabs, it is necessary to prevent re-oxidation by slag, even if inclusions formed by de-oxidation decrease. It was clarified that re-oxidation by slag in commercial process can be
predicted by reaction amount of oxygen through the slag/metal interface. At last,
surface cracks of slabs which cause surface defects of thin plate were studied. Influence of S contents and Ti addition on hot ductility of ultra-low carbon steel was
experimentally investigated. Hot ductility of S containing steel at high temperature
range improved by Ti-addition. Effect of Ti addition was considered from the view point
of nucleation of precipitates. New methods for slab quality improvement are referred to
from these results.
論文要旨
薄鋼板の表面疵防止を目的に、鋼の連続鋳造鋳片の品質向上に関する研究を行った。連続鋳造鋳 片の品質に起因する薄鋼板の表面疵の原因は大きく2つに大別され、鋳片に残存した粗大な介在物 と鋳片表面割れである。本研究では、薄鋼板の表面疵の原因となる介在物と鋳片表面割れに関して 検討した。
鋳片に残存する介在物には、反応で生成する酸化物とスラグやモールドフラックスなどを巻き込 んだ外来性の介在物（主に溶融酸化物）が存在する。反応で生成する酸化物としては、溶鋼の製造 段階で存在する溶存酸素を脱酸する工程で生成する脱酸生成物（Al脱酸によるアルミナが代表的な 脱酸生成物）やスラグ中の低級酸化物や空気などから溶鋼が再酸化される際に生成する酸化物があ る。脱酸工程で生成した脱酸生成物を低減できたとしても、それ以降の工程でスラグなどから再酸 化されて酸化物が増加することがあり、高清浄度鋼を製造するためには再酸化の抑制も重要となる。
本研究では、まず脱酸工程（二次精錬）で生成する酸化物の凝集合体や浮上挙動に関して、二種粒 子（脱酸生成物であるアルミナ系介在物と巻き込まれたスラグ系介在物）を考慮した凝集モデルで の数値計算結果と実プロセスでの介在物調査結果とを対比して、介在物初期分布（スラグ系、アル ミナ系）や処理中のスラグ巻き込み条件、アルミナクラスター（アルミナ粒子の凝集体）の空間充 填率などを検討し、アルミナ系介在物に対する巻き込まれたスラグ系介在物の影響を検討した。特 に、スラグ系介在物の処理中の巻き込み量が増えることで、粗大なアルミナクラスタが低減するこ とが示唆された。次に、スラグ中の低級酸化物による溶鋼の再酸化挙動について、ラボスケールの 実験を行い、再酸化反応の律速段階と実プロセスの推定について検討した。再酸化反応に伴う酸素 の反応量を定義することで、再酸化反応の律速段階を明確にでき、実プロセスにおいて清浄度レベ ル毎に適正なスラグ組成制御を行うことが重要であることを明確にした。
鋳片表面割れを引き起こす高温領域での脆化は温度領域で3つに大別され、融点付近から1200℃ までをⅠ領域脆化、1200℃から900℃付近までをⅡ領域脆化、900℃から700℃付近までをⅢ領域 脆化と呼ばれている。本研究では、Ⅱ領域の代表的な脆化であるSによる脆化（FeS(l)生成による 液膜脆化）について、極低炭素鋼においてS含有量とTi添加量を変化させて、高温脆化挙動を調 査し、析出物の核生成の観点から考察した。Tiを添加することでSによる脆化が改善されるメカ ニズムとしては、最初にFeS(l)が生成した後に、Tiの硫化物が生成して複合硫化物となり融点が上 昇することによりSの液膜脆化が改善されたと推定した。
以上の研究結果から、製鋼プロセスにおける介在物や高温脆化に関する現象（メカニズム）の理 解が深まり、実プロセスにおける高清浄化や割れ防止に向けた新たな取り組みが可能となった。
