特許 6791008 炭素鋼鋳片及び炭素鋼鋳片の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6791008

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】炭素鋼鋳片及び炭素鋼鋳片の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20201116BHJP

   C22C 38/14 20060101ALI20201116BHJP

   C22C 38/60 20060101ALI20201116BHJP

   C21C 7/04 20060101ALI20201116BHJP

   C21C 7/06 20060101ALI20201116BHJP

   B22D 11/00 20060101ALI20201116BHJP

   B22D 11/12 20060101ALI20201116BHJP

   B22D 11/108 20060101ALI20201116BHJP

   B21B 1/46 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 301W

   C22C38/14

   C22C38/60

   C21C7/04 B

   C21C7/04 D

   C21C7/04 C

   C21C7/06

   B22D11/00 A

   B22D11/12 A

   B22D11/108 C

   B22D11/108 E

   B22D11/108 D

   B21B1/46 B

【請求項の数】3

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-100083(P2017-100083)

(22)【出願日】2017年5月19日

(65)【公開番号】特開2018-193595(P2018-193595A)

(43)【公開日】2018年12月6日

【審査請求日】2020年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】村尾 武政

(72)【発明者】

【氏名】吉田 直嗣

(72)【発明者】

【氏名】諸星 隆

(72)【発明者】

【氏名】宮嵜 雅文

【審査官】 浅野 裕之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１２５０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−１２５０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９７５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１７５３８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／０６１７８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１３２０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１９０１５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０１８１８３０４（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２１９３３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００ 〜３８／６０

Ｂ２１Ｂ １／４６

Ｂ２２Ｄ １１／００

Ｂ２２Ｄ １１／１０８

Ｂ２２Ｄ １１／１２

Ｃ２１Ｃ ７／０４

Ｃ２１Ｃ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、
Ｃ；０．０３％以上０．３０％以下、
Ｓｉ；０．０８％以上２．１％以下、
Ｍｎ；０．５％以上４．０％以下、
Ｐ；０．０５％以下、
Ｓ；０．０００１％以上０．０１％以下、
Ｎ；０．０１％以下、
ｔ．Ｏ；０．０００５％以上０．００５％以下、
Ａｌ；０．００４％以上２．０％以下、
Ｔｉ；０．０００１％以上０．２０％以下、
ＲＥＭ；０．００１％以上０．０２％以下、
Ｃａ；０．００１１％以上０．００５％以下、
を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
ＲＥＭ、Ｃａ、ｔ．Ｏの質量％をそれぞれ［ＲＥＭ］、［Ｃａ］、［ｔ．Ｏ］とした場合に、
０．２５≦［Ｃａ］／［ＲＥＭ］≦５ ・・・（１）
０．００１１≦［Ｃａ］−０．１５×［ｔ．Ｏ］≦０．００５ ・・・（２）
を満たし、
鋳片１／２厚部のＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が２０個／ｍｍ^２以上、かつ、円相当直径が１０μｍを超える介在物の個数密度が０．２個／ｍｍ^２未満であり、
鋳片表面におけるオーステナイト粒径が０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする炭素鋼鋳片。

【請求項2】

さらに、質量％で、
Ｍｇ；０．０００３％以上０．００２％以下、
Ｃｒ；０．００１％以上２．０％以下、
Ｎｉ；０．００１％以上２．０％以下、
Ｃｕ；０．００１％以上２．０％以下、
Ｎｂ；０．００１％以上０．２％以下、
Ｖ；０．００１％以上１．０％以下、
Ｗ；０．００１％以上１．０％以下、
Ｚｒ；０．０００１％以上０．２％以下、
Ａｓ；０．０００１％以上０．５％以下、
Ｃｏ；０．０００１％以上１．０％以下、
Ｓｎ；０．０００１％以上０．２％以下、
Ｐｂ；０．０００１％以上０．２％以下、
Ｈｆ；０．０００１％以上０．２％以下、
からなる群から選択される一種又は二種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の炭素鋼鋳片。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の炭素鋼鋳片を製造するための炭素鋼鋳片の製造方法であって、
溶鋼に対してＡｌを添加して脱酸を行うＡｌ脱酸工程と、
Ａｌを添加した溶鋼に、ＲＥＭを添加するＲＥＭ添加工程と、
ＲＥＭを添加して５分以上撹拌する撹拌工程と、
撹拌後の溶鋼にＣａを添加するＣａ添加工程と、
Ｃａを添加した後に連続鋳造する連続鋳造工程と、
連続鋳造工程の冷却過程において、鋳片の圧下を行う圧下工程と、を備えており、
前記圧下工程では、鋳片１/２厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下で１２００℃以上の温度範囲内で、圧下率１０%以上５０%以下の圧下をすることを特徴とする炭素鋼鋳片の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

主としてプレス加工されて使用される自動車等の足回り部品及び構造材料に好適な、穴拡げ性に優れた鋼板等の素材として使用される炭素鋼鋳片、及び、その炭素鋼鋳片の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

自動車の車体構造に使用される鋼板には、高いプレス加工性と強度とが要求され、多くの発明が為されてきている。しかしながら、今日の自動車のさらなる軽量化、部品の複雑形状化の要求に対応するためには、従来よりも優れた穴拡げ性を有する炭素鋼が要求されている。
従来、上述の炭素鋼においては、ＭｎＳ等の延伸した硫化系介在物によって、穴拡げ性が劣化することが知られている。

【0003】

そこで、例えば特許文献１においては、ＲＥＭ（希土類元素）の一種であるＣｅ，Ｌａから選択される少なくとも１種以上を添加することにより、ＭｎＳ系介在物を微細に析出させて穴拡げ性を改善する技術が提案されている。溶鋼を製造する際に脱酸剤としてＡｌを添加し、生成したＡｌ_２Ｏ_３が懸濁しているところへＣｅ，Ｌａを添加すると、若干のＡｌ_２Ｏ_３が残るが、溶鋼中のＡｌ_２Ｏ_３系介在物が還元分解されて、Ｃｅ，Ｌａによる脱酸によって微細で硬質なＣｅ酸化物、Ｌａ酸化物、セリウムオキシサルファイド、及び、ランタンオキシサルファイドが生成すると考えられている。その結果、それらのオキシサルファイド等の上にＭｎＳを析出させることができ、圧延時に、析出したＭｎＳの変形が抑制されることから、鋼板中の延伸した粗大なＭｎＳを著しく減少させることができ、穴拡げ性を向上させることができるという技術である。

【0004】

また、鋼中にＲＥＭを添加して、介在物の形態制御による延伸防止効果を維持しつつ、連続鋳造時の浸漬ノズル詰まりの発生を防止するために、Ｃａを併せて添加する手段も採られている。
例えば、特許文献２においては、ＲＥＭ添加濃度を０．００６０％以下に抑えてＣａを適度に添加することにより、浸漬ノズル詰まりや粗大な低融点介在物が大量に発生することを防止している。また、特許文献３においては、ＲＥＭ、Ｃａ、Ｍｇのいずれか一種または２種以上を含む鋼材も提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５０９３４２２号公報

【特許文献2】特開２０１２−０４６７８９号公報

【特許文献3】特開２００８−２２３０４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１においては、溶鋼中にＲＥＭを添加して連続鋳造する際に、浸漬ノズルが閉塞しやすくなり、操業が安定しないといった問題があった。ＲＥＭ添加鋼を連続鋳造する際には、浸漬ノズル（以下、単に「ノズル」と記載する。）の耐火物とＲＥＭとが反応してノズル閉塞を起こす現象が知られており、ＲＥＭとＣａとを添加してノズル閉塞を防止する手段がしばしば採られている。
しかし、特許文献２，３のように、単に、ＲＥＭとＣａとを添加しただけでは、粗大な介在物が存在し、安定して穴拡げ性を向上することができなかった。

【0007】

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、粗大な介在物の生成を抑制し、確実に穴拡げ性を向上させることが可能な炭素鋼鋳片、及び、炭素鋼鋳片の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述の課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。
鋳片中に存在する比較的粗大なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）は、数個のＲＥＭリッチの相と、それを囲うように存在するＣａＳが主体のＣａリッチ相で構成されている。このＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）は硬質であり、圧延してもそのままの形態で存在しており、粗大なままとなる。

【0009】

ここで、溶鋼中から急速冷却した試料のＲＥＭ複合介在物と、鋳片でのＲＥＭ複合介在物の組成を比較したところ、上述のＣａリッチ相は、凝固直後では酸化物であって１２００℃以上では液相もしくは軟質の介在物相として存在しており、凝固中に硫化物へ変化することがわかった。このことから、Ｃａリッチ相の主成分が酸化物である１２００℃以上で圧下を加えることで、粗大なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が破砕され、円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物となり、鋼板での穴拡げ性を確保することが可能となるとの知見を得た。

【0010】

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明に係る炭素鋼鋳片は、質量％で、
Ｃ；０．０３％以上０．３０％以下、
Ｓｉ；０．０８％以上２．１％以下、
Ｍｎ；０．５％以上４．０％以下、
Ｐ；０．０５％以下、
Ｓ；０．０００１％以上０．０１％以下、
Ｎ；０．０１％以下、
ｔ．Ｏ；０．０００５％以上０．００５％以下、
Ａｌ；０．００４％以上２．０％以下、
Ｔｉ；０．０００１％以上０．２０％以下、
ＲＥＭ；０．００１％以上０．０２％以下、
Ｃａ；０．００１１％以上０．００５％以下、
を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなり、ＲＥＭ、Ｃａ、ｔ．Ｏの質量％をそれぞれ［ＲＥＭ］、［Ｃａ］、［ｔ．Ｏ］とした場合に、
０．２５≦［Ｃａ］／［ＲＥＭ］≦５ ・・・（１）
０．００１１≦［Ｃａ］−０．１５×［ｔ．Ｏ］≦０．００５ ・・・（２）
を満たし、鋳片１／２厚部におけるＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が２０個／ｍｍ^２以上、かつ、円相当直径が１０μｍを超える介在物の個数密度が０．２個／ｍｍ^２未満であり、鋳片表面におけるオーステナイト粒径が０．０５ｍｍ以下であることを特徴としている。

【0011】

この構成の炭素鋼鋳片によれば、介在物が粗大化し易い鋳片１／２厚部においても、ＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が２０個／ｍｍ^２以上とされているので、鋳片全体において微細なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が十分に分散されており、このＲＥＭ複合介在物がＳを含んでいるので、粗大なＭｎＳ系介在物の生成を抑制することができる。また、このＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）にＭｎＳが付着することでＭｎＳの延伸を抑制することができる。このとき、鋳片表面でのオーステナイト粒径を代表的指標として、その平均値が０．０５ｍｍ以下に制御されているため、鋳片全体においてＳの粒界拡散が速やかに進行し、ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）に付着するＭｎＳ量が増加する。よって、穴拡げ性を確実に向上させることが可能となる。
なお、本発明において、オーステナイト粒径は、鋳片表面のオーステナイト粒径を１０個測定した測定値の平均値とした。

【0012】

また、鋳片１／２厚部におけるＲＥＭ複合介在物の円相当直径が１０μｍを超える介在物の個数密度が０．２個／ｍｍ^２未満に抑えられているので、粗大な介在物の生成が抑制されており、この介在物に起因する欠陥の発生を抑制することができる。
さらに、ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）がＡｌ_２Ｏ_３系耐火物とＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）の反応時に液相を生じさせるため、ノズルの閉塞を抑制することができる。よって、鋳造を安定して行うことが可能となる。

【0013】

ここで、本発明の炭素鋼鋳片においては、さらに、質量％で、
Ｍｇ；０．０００３％以上０．００２％以下、
Ｃｒ；０．００１％以上２．０％以下、
Ｎｉ；０．００１％以上２．０％以下、
Ｃｕ；０．００１％以上２．０％以下、
Ｎｂ；０．００１％以上０．２％以下、
Ｖ；０．００１％以上１．０％以下、
Ｗ；０．００１％以上１．０％以下、
Ｚｒ；０．０００１％以上０．２％以下、
Ａｓ；０．０００１％以上０．５％以下、
Ｃｏ；０．０００１％以上１．０％以下、
Ｓｎ；０．０００１％以上０．２％以下、
Ｐｂ；０．０００１％以上０．２％以下、
Ｈｆ；０．０００１％以上０．２％以下、
からなる群から選択される一種又は二種以上を含んでいてもよい。

【0014】

本発明に係る炭素鋼鋳片の製造方法は、前述の炭素鋼鋳片を製造するための炭素鋼鋳片の製造方法であって、溶鋼に対してＡｌを添加して脱酸を行うＡｌ脱酸工程と、Ａｌを添加した溶鋼に、ＲＥＭを添加するＲＥＭ添加工程と、ＲＥＭを添加して５分以上撹拌する撹拌工程と、撹拌後の溶鋼にＣａを添加するＣａ添加工程と、Ｃａを添加した後に連続鋳造する連続鋳造工程と、連続鋳造工程の冷却過程において、鋳片の圧下を行う圧下工程と、を備えており、前記圧下工程では、鋳片１／２厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下で１２００℃以上の温度範囲内で、圧下率１０%以上５０%以下の圧下をすることを特徴としている。
なお、本発明においては、圧下工程における圧下率（％）を、「｛（圧下前の鋳片厚み−圧下後の鋳片厚み）／圧下前の鋳片厚み｝×１００」と定義する。

【0015】

この構成の炭素鋼鋳片の製造方法によれば、溶鋼に対してＡｌを添加して脱酸を行うＡｌ脱酸工程を備えているので、溶鋼中にＡｌ_２Ｏ_３が十分に存在することになる。この状態でＲＥＭを添加することで、Ａｌ_２Ｏ_３を含むＲＥＭ介在物（ＲＥＭ_２Ｏ_３・Ａｌ_２Ｏ_３）が多数生成される。なお、ＲＥＭを添加して５分以上撹拌する撹拌工程を備えているので、Ａｌ_２Ｏ_３を含むＲＥＭ介在物（ＲＥＭ_２Ｏ_３・Ａｌ_２Ｏ_３）を十分に生成することができる。
そして、Ａｌ_２Ｏ_３を含むＲＥＭ介在物（ＲＥＭ_２Ｏ_３・Ａｌ_２Ｏ_３）が十分に存在する状態でＣａを添加することで、ＲＥＭとＣａを含むＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）を安定して生成させることができる。このような溶鋼を連続鋳造し、鋳片１／２厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下であって、１２００℃以上の範囲で圧下率１０%以上５０%以下の圧下をすることで、鋳片表面のオーステナイト粒径を０．０５ｍｍ以下に制御することができる。本発明は、鋳造中の鋳片を大きく圧下する発明であって、鋳造中の鋳片は鋳片表面と鋳片１／２部の温度差が大きいことを利用して鋳片中心部の圧下効率を高める発明である。したがって、この圧下時の鋳片１／２厚部は鋳片表面よりも変形量が大きくなる。このため、変形量が大きくなる鋳片１／２厚部ほど凝固組織であるデンドライト組織が微細化する。オーステナイト粒径はいくつかのデンドライト組織が合体して形成するため、デンドライト組織が細かくなるほどオーステナイト粒径も微細化する。鋳片１／２厚部のオーステナイト粒径が微細化することによって、粗大なＭｎＳが生成しやすい鋳片１／２厚部でのＳの粒界拡散を促進することができ、これによりＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）を核としたＭｎＳの生成が促進し、単独で生成するＭｎＳの量が減少するため、粗大な介在物が減少し、上述の炭素鋼鋳片を製造することが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

上述のように、本発明によれば、粗大な介在物の生成を抑制し、確実に穴拡げ性を向上させることが可能な炭素鋼鋳片、及び、炭素鋼鋳片の製造方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1A】本発明の実施形態である炭素鋼鋳片における介在物の組成範囲を説明する１５００℃における三元状態図である。

【図1B】本発明の実施形態である炭素鋼鋳片における介在物の組成範囲を説明する１５００℃における三元状態図である。

【図2】本発明の実施形態である炭素鋼鋳片の製造方法のフロー図である。

【図3】ＲＥＭを添加しないで、鋳造の冷却過程において圧下を実施した場合の介在物の形態を示す説明図である。

【図4】ＲＥＭを添加し、鋳造の冷却過程において圧下を実施しない場合の介在物の形態を示す説明図である。

【図5】ＲＥＭを添加し、鋳造の冷却過程において圧下を実施した場合の介在物の形態を示す説明図である。

【図6】本発明例１−１における介在物の観察写真である。

【図7】比較例１−１における介在物の観察写真である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明の実施形態である炭素鋼鋳片及び炭素鋼鋳片の製造方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

【0019】

本実施形態である炭素鋼鋳片は、質量％で、Ｃ；０．０３％以上０．３０％以下、Ｓｉ；０．０８％以上２．１％以下、Ｍｎ；０．５％以上４．０％以下、Ｐ；０．０５％以下、Ｓ；０．０００１％以上０．０１％以下、Ｎ；０．０１％以下、ｔ．Ｏ；０．０００５％以上０．００５％以下、Ａｌ；０．００４％以上２．０％以下、Ｔｉ；０．０００１％以上０．２０％以下、ＲＥＭ；０．００１％以上０．０２％以下、Ｃａ；０．００１１％以上０．００５％以下、を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなり、ＲＥＭ、Ｃａ、ｔ．Ｏの質量％をそれぞれ［ＲＥＭ］、［Ｃａ］、［ｔ．Ｏ］とした場合に、
０．２５≦［Ｃａ］／［ＲＥＭ］≦５ ・・・（１）
０．００１１≦［Ｃａ］−０．１５×［ｔ．Ｏ］≦０．００５ ・・・（２）
を満たしている。

【0020】

さらに、本実施形態である炭素鋼鋳片においては、鋳片１／２厚部におけるＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が２０個／ｍｍ^２以上、かつ、円相当直径が１０μｍを超える介在物の個数密度が０．２個／ｍｍ^２未満とされている。
そして、本実施形態である炭素鋼鋳片においては、鋳片表面におけるオーステナイト粒径が０．０５ｍｍ以下とされている。

【0021】

以下に、本実施形態である炭素鋼鋳片において、各成分及び介在物を上述のように規定した理由について説明する。

【0022】

（Ｃ：炭素）
Ｃは、鋼の焼入れ性と強度を制御する最も基本的な元素であり、焼入れ硬化層を硬くかつ深く形成することで、疲労強度が向上する。
ここで、Ｃの含有量が０．０３％未満では、残留オーステナイト及び低温変態相を十分に生成できず、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Ｃの含有量が０．３０％を超えると、加工性及び溶接性が低下してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｃの含有量を０．０３％以上０．３０％以下の範囲内に限定している。

【0023】

（Ｓｉ：ケイ素）
Ｓｉは、焼入れのための加熱時にオーステナイトの核生成サイト数を増加させ、オーステナイトの粒成長を抑制して、焼入れ硬化層の粒径を微細化させる。また、Ｓｉは、炭化物の生成を抑制し、炭化物による粒界強度の低下を抑制し、さらに、ベイナイト組織の生成に対しても有効であり、材料全体の強度を確保する。
ここで、Ｓｉの含有量が０．０８％未満では、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Ｓｉの含有量が２．１％を超えると、介在物中のＳｉＯ_２濃度が高くなり、介在物が粗大化し、靭性、延性、溶接性が低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｓｉの含有量を０．０８％以上２．１％以下の範囲内に限定している。

【0024】

（Ｍｎ：マンガン）
Ｍｎは、鋼の強度を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｍｎの含有量が０．５％未満では、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Ｍｎの含有量が４．０％を超えると、Ｍｎの偏析及び固溶強化の増大により延性が低下する。また、溶接性及び母材の靭性が劣化する。
以上のことから、本実施形態では、Ｍｎの含有量を０．５％以上４．０％以下の範囲内に限定している。

【0025】

（Ｐ：リン）
Ｐは、Ｆｅ原子よりも小さな置換型固溶強化元素として利用する場合において有効であるが、不可避的に０．００１０％は含有される。
ここで、Ｐの含有量が０．０５％を超えると、オーステナイトの粒界にＰが偏析し、粒界強度が低下して、加工性が劣化することがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｐの含有量を０．０５％以下に限定している。

【0026】

（Ｓ：硫黄）
Ｓは、鋼中に不純物として含まれて偏析しやすく、ＭｎＳ系の粗大な延伸介在物を形成して穴拡げ性を劣化させる。
ここで、Ｓの含有量を０．０００１％未満に低減するためには、多大なコストが掛かる。一方、Ｓの含有量が０．０１％を超えると、ＲＥＭのＳ固定効果を加味しても、残存するＳ濃度が高く、穴拡げ性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｓの含有量を０．０００１％以上０．０１％以下の範囲内に限定している。

【0027】

（Ｎ：窒素）
Ｎは、Ａｌ、Ｔｉ等の元素と窒化物を形成し、母材組織の微細化を促進する作用効果を有する。
ここで、Ｎの含有量が０．０１％を超えると、粗大な窒化物等が生成し、穴拡げ性が劣化してしまう。なお、Ｎの含有量を０．０００５％未満に低減するためには、多大なコストが掛かる。
以上のことから、本実施形態では、Ｎの含有量を０．０１％以下に限定している。

【0028】

（ｔ．Ｏ：全酸素）
ｔ．Ｏは、不可避的に０．０００５％は含有される。ここで、ｔ．Ｏの含有量が０．００５％を超えると、粗大な酸化物等が生成し、鋳片の品質が劣化してしまう。
以上のことから、本実施形態では、ｔ．Ｏの含有量を０．０００５％以上０．００５％以下の範囲内に限定している。なお、ｔ．Ｏ（トータル酸素）は、化合物の状態で鋳片に分散しているＯを含むものである。

【0029】

（Ａｌ：アルミニウム）
Ａｌは、溶鋼の脱酸を促進するために添加される元素である。
ここで、Ａｌの含有量が０．００４％未満では、十分に脱酸をすることができない。一方、Ａｌの含有量が２．０％を超えると、粗大な介在物（Ａｌ_２Ｏ_３クラスター）が発生し、鋳片の品質が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ａｌの含有量を０．００４％以上２．０％以下の範囲内に限定している。

【0030】

（Ｔｉ：チタン）
Ｔｉは、炭化物、窒化物、炭窒化物を形成し、結晶粒の微細化及び鋼板の高強度化に寄与し、穴拡げ性を向上させる元素である。
ここで、Ｔｉの含有量が０．０００１％未満では、上述の作用効果を奏功せしめることができない。一方、Ｔｉの含有量が０．２０％を超えると、粗大な炭窒化物が生成し、穴拡げ性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｔｉの含有量を０．０００１％以上０．２０％以下の範囲内に限定している。

【0031】

（ＲＥＭ：希土類元素）
ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙ、およびＬａからＬｕまでのランタノイドを含む総称である。ＲＥＭは、Ｃａと共に添加することにより、ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）を形成し、特許文献１に記載されているのと同様に、このＲＥＭ複合介在物にＭｎＳが付着することにより、延伸するＭｎＳの生成を抑制し、穴拡げ性を改善する。
ここで、ＲＥＭの含有量が０．００１％未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、ＲＥＭの含有量が０．０２％を超えると、粗大なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が形成され、穴拡げ性が劣化するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、ＲＥＭの含有量を０．００１％以上０．０２％以下の範囲内に限定している。
なお、ＲＥＭは、ミッシュメタルと呼ばれるＣｅ、Ｌａを主とする混合物が入手しやすいため、ミッシュメタルを用いて添加することが多い。

【0032】

（Ｃａ：カルシウム）
Ｃａは、ＲＥＭと共に添加することにより、上述のようにＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）を形成し、延伸するＭｎＳの生成を抑制し、穴拡げ性を改善する。また、浸漬ノズルを構成するＡｌ_２Ｏ_３系耐火物とＲＥＭ複合介在物の反応時に液相を生じさせるため、ノズルの閉塞が抑制される。
ここで、Ｃａの含有量が０．００１１％未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Ｃａの含有量が０．００５％を超えると、溶鋼中でＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系の液相介在物を形成し、介在物が粗大化して穴拡げ性を劣化させるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｃａの含有量を０．００１１％以上０．００５％以下の範囲内に限定している。

【0033】

（［Ｃａ］／［ＲＥＭ］）
ラボ実験結果より、介在物におけるＣａの含有量（Ｃａ）とＲＥＭの含有量（ＲＥＭ）との比（Ｃａ）／（ＲＥＭ）が０．２５以上２．５以下の範囲であれば、浸漬ノズルを構成するＡｌ_２Ｏ_３との反応時に液相を生成し、ノズル閉塞を抑制できることがわかっている。このとき、溶鋼中の［Ｃａ］／［ＲＥＭ］が０．２５以上５以下の範囲内に調整することで、生成する介在物において（Ｃａ）／（ＲＥＭ）を０．２５以上２．５以下の範囲に制御することが可能となる。
よって、本実施形態では、下記の（１）式を満足するように、鋼中のＲＥＭの含有量及びＣａの含有量を規定した。
０．２５≦［Ｃａ］／［ＲＥＭ］≦５ ・・・（１）

【0034】

（［Ｃａ］−０．１５×［ｔ.Ｏ］）
ノズル閉塞を防止するためには、上述のように、介在物において（Ｃａ）／（ＲＥＭ）が０．２５以上２．５以下の範囲内であることが重要となる。介在物の組成を上述の範囲に制御するためには、その条件の一つとして上記した（１）式を満たすことが重要であるが、それと同時に、生成する介在物がノズルとの反応時に液相を生成しノズル閉塞を防止し、かつ、溶鋼中で完全に液相となり粗大化してしまうことを防止するためにも、介在物中のＡｌ含有量を調整する必要があることがラボ実験よりわかった。なお、平衡時の介在物中の平均のＡｌ含有量は溶鋼中の酸素含有量とおおよそ比例の関係があることがわかった。このことから、Ｃａとｔ.Ｏの関係により介在物中の（Ｃａ）及び（Ａｌ）を定義した。
ここで、［Ｃａ］−０．１５×［ｔ.Ｏ］が０．００１１未満の場合、介在物組成のばらつきが大きく、ノズル閉塞の危険性が高い。一方、［Ｃａ］−０．１５×［ｔ.Ｏ］が０．００５超の場合、ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が溶鋼中で液相となり、粗大化するおそれがある。
よって、本実施形態では、下記の（２）式を満足するように、鋼中のＣａの含有量及びｔ.Ｏの含有量を規定した。
０．００１１≦［Ｃａ］−０．１５×［ｔ.Ｏ］≦０．００５ ・・・（２）

【0035】

ここで、図１Ａに示す１５００℃におけるＣａＯ−ＡｌＯ_１．５−ＣｅＯ_１．５三元状態図において、領域Ａ，Ｂは介在物がノズルのＡｌ_２Ｏ_３と反応し、ノズル閉塞を起こす組成範囲である。また、領域Ｃは、介在物が溶鋼中で液相となり、粗大化する組成範囲である。領域Ｄは、ＭｎＳやＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３の延伸介在物の生成を抑制できない組成範囲である。
そして、残っている領域Ｅが、介在物の粗大化を防止すると共にＭｎＳ系介在物の延伸を抑制でき、かつ、ノズルの閉塞を抑制することができる組成範囲となる。本実施形態では、上述の（１）式によってＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）の主要成分である（ＲＥＭ）と（Ｃａ）の存在比を規定している。溶鋼中に存在するＲＥＭおよびＣａはほぼ全てＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）として存在するため、図１Ｂに示すように、（１）式に調整することで、領域Ｅの（ＲＥＭ）と（Ｃａ）の存在比に制御可能となる。さらに、（２）式によって介在物中の（Ａｌ_２Ｏ_３）濃度を規定し、介在物組成が安定して領域Ｅの範囲内となるよう調整している。鋼中の酸素はＲＥＭおよびＣａの酸化物のほかはほぼ全てＡｌ_２Ｏ_３となり、ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）に取り込まれる。ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）中のＡｌ含有量を低位に制御することで、ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）の液相率を抑制し、凝集合体により粗大化を防止している。

【0036】

（鋳片中心部における介在物の個数密度）
ＲＥＭ複合介在物の大部分は円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物として、炭素鋼鋳片全体に存在する。本実施形態である炭素鋼鋳片において、円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が２０個／ｍｍ^２未満の場合には、上述のＲＥＭ複合介在物の個数が少なく、ＭｎＳが十分にＲＥＭ複合介在物に付着できず、ＲＥＭ複合介在物によるＭｎＳの延伸を抑制する効果が発揮できなくなる。このため、穴拡げ性を十分に向上させることができないおそれがある。
また、円相当直径が１０μｍを超える介在物の個数密度が０．２個／ｍｍ^２以上である場合には、粗大な介在物によって穴拡げ性が劣化するとともに、粗大介在物に起因した欠陥が発生するおそれがある。
したがって、本実施形態では、ＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が２０個／ｍｍ^２以上、かつ、円相当直径が１０μｍを超える介在物の個数密度が０．２個／ｍｍ^２未満とされている。

【0037】

（オーステナイト粒径）
連続鋳造後の連続鋳造鋳片においては、凝固後の冷却時に形成される結晶組織を観察することができる。中でも、ＭｎＳが生成する温度以上でのオーステナイトの粒径が小さいほど、Ｓの拡散が促進しやすいので好ましい。ここでオーステナイト粒径とは、連続鋳造中において、凝固が完了した鋳片が冷却される過程で、鋳片温度がオーステナイト域にあるときに形成されたオーステナイト相の粒径を意味する。鋳造後の鋳片は、フェライト変態域を経由して冷却されるため、オーステナイト相が観察されないことが多いが、鋳片のオーステナイト粒径は凝固組織であるデンドライトの成長方向と垂直な断面を観察し、デンドライトの方向が同一である領域をオーステナイト粒径として評価することができる。
オーステナイト粒径は、凝固直後圧下時の変形量が小さい鋳片表層部で評価した。板厚中心部は、鋳片表面よりも温度が高いため変形量が大きく、微細となる。鋳片表面でのオーステナイト粒径が０．０５ｍｍを超える場合には、凝固途中でＳの粒界拡散が充分進行せず、付着ＭｎＳの生成量が減少し、穴拡げ性が劣化するおそれがある。したがって、本実施形態では、鋳片表面でのオーステナイト粒径の平均値を０．０５ｍｍ以下に設定している。
なお、オーステナイト粒径の下限に特に制限はないが、本発明に係る鋳片の製造方法によっても、平均値で０．０００５ｍｍ程度が下限である。
また、オーステナイト粒径は、鋳片表面のオーステナイト粒径を１０個測定した測定値の平均値とした。

【0038】

＜炭素鋼鋳片の製造方法＞
次に、本実施形態である炭素鋼鋳片の製造方法について、図２のフロー図を参照しつつ説明する。

【0039】

（溶製工程Ｓ０１）
まず、質量％で、Ｃ；０．０３％以上０．３０％以下、Ｓｉ；０．０８％以上２．１％以下、Ｍｎ；０．５％以上４．０％以下、Ｐ；０．０５％以下、Ｓ；０．０００１％以上０．０１％以下、Ｎ；０．０１％以下、Ｔｉ；０．０００１％以上０．２０％以下、を含む溶鋼を準備する。

【0040】

（Ａｌ脱酸工程Ｓ０２）
次に、溶鋼にＡｌ等の脱酸剤を添加し、ｔ.Ｏの含有量が０．０００５％以上０．００５％以下になるように脱酸処理する。Ｏの含有量は溶存酸素と介在物中の酸素とを合わせた全酸素濃度であるから、Ａｌの含有量を０．００４％以上２．０％以下の範囲内とすることによって、この工程後の介在物の浮上除去の影響なども含めて、通常の操業技術の範囲で予測調整が可能である。なお、必要に応じて脱硫剤を添加して仕上げ脱硫処理を行っても良い。また、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ等の任意添加元素をこの工程で添加しても良い。

【0041】

（ＲＥＭ添加工程Ｓ０３／撹拌工程Ｓ０４）
次に、溶鋼にＲＥＭを、鋳片内で０．００１％以上０．０２％以下になるように添加する。すると、Ａｌ_２Ｏ_３およびＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３とＲＥＭとが反応し、ついでにＳとも反応して、ＲＥＭ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ介在物が多数形成される。
そして、ＲＥＭを添加後に５分以上撹拌を実施する。これにより、上述のＲＥＭ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ介在物を十分に形成する。

【0042】

（Ｃａ添加工程Ｓ０５）
次に、（１）式および（２）式を考慮しつつ、Ｃａ添加歩留まりも考慮して、溶鋼にＣａを鋳片内で０．００１１％以上０．００５％以下になるように添加する。すると、ＲＥＭ−Ａｌ−Ｏ−Ｓ介在物とＣａとが反応し、ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が多数形成される。

【0043】

（連続鋳造工程Ｓ０６及び圧下工程Ｓ０７）
次に、上述の溶鋼を連続鋳造装置の鋳型へと注入して炭素鋼鋳片を連続的に鋳造する。このとき、鋳片１/２厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下から１２００℃以上の温度範囲で、圧下率１０%以上５０%以下の圧下を行う。これにより、粗大なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が破砕される。

【0044】

ここで、溶鋼、凝固後の鋳片、及び、製品における介在物の形態について、図３から図５を参照して説明する。なお、図３〜５において、（ａ）は溶鋼中、（ｂ）は凝固過程（圧下時）、（ｃ）は凝固後の鋳片、（ｄ）は鋳片を圧延後の製品、における介在物の形態を示すものである。

【0045】

溶鋼にＲＥＭを添加しない場合には、図３に示すように、溶鋼中にはＣａＳのほかにカルシウムアルミネート（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３）主体とする介在物３０が存在する。この介在物３０は、圧下および圧延時に延伸し、圧延後の製品において穴拡げ性が低下する。

【0046】

一方、溶鋼にＲＥＭを添加した場合には、図４及び図５に示すように、溶鋼中には粗大なＲＥＭ複合酸化物からなる介在物４０が存在している。この介在物４０は、固相のＲＥＭリッチ相４１の周囲を液相のＣａリッチ相４２が取り囲むような構造とされている。ここで、Ｃａリッチ相４２は、カルシウムアルミネート（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３）が主体とされている。

【0047】

そして、凝固時にカルシウムアルミネートの一部のＣａＯがＣａＳに置き換わる。すると、Ｃａリッチ相４２は、液相のカルシウムアルミネート（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３）から硬い固相のＣａＳが主体となる。ここで、鋳造の冷却過程において圧下を行わない場合には、図４に示すように、鋳片中に粗大な構造の粗大なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が存在することになる。この粗大なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）は、Ｃａリッチ相４２が硬い固相のＣａＳが主体であるため、その後の圧延によっても破砕されず、粗大なまま製品中に存在し、穴拡げ性が低下する。

【0048】

これに対して、本実施形態のように、連続鋳造工程Ｓ０６において上述の圧下工程Ｓ０７を実施する場合には、図５に示すように、鋳造過程において、固相のＲＥＭリッチ相４１の周囲を液相のカルシウムアルミネート（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３）が主体のＣａリッチ相４２が取り囲むような形態の状態で圧下を行うことから、介在物４０を細かく破砕することが可能となる。これにより、製品中に存在する介在物４０を微細化させることができ、製品の穴拡げ性が向上することになる。

【0049】

以上のような構成とされた本実施形態である炭素鋼鋳片によれば、鋳片１/２厚部のＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が２０個／ｍｍ^２以上となる。
そして、微細に分散されたＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）にＭｎＳが付着することで粗大なＭｎＳの生成を抑制し、圧延時のＭｎＳの延伸を抑制することができる。よって、穴拡げ性を確実に向上させることが可能となる。

【0050】

また、円相当直径が１０μｍを超える介在物の個数密度が０．２個／ｍｍ^２未満に抑えられているので、粗大な介在物の生成が抑制されており、穴拡げ性が劣化することを抑制できるとともに、粗大介在物に起因する欠陥の発生を抑制することができる。
さらに、Ａｌ_２Ｏ_３系耐火物とＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）の反応時に液相を生じさせるため、ノズルの閉塞が抑制される。よって、鋳造を安定して行うことができる。

【0051】

さらに、本実施形態である炭素鋼鋳片においては、鋳片表面におけるオーステナイト粒径が０．０５ｍｍ以下と微細に制御されているので、Ｓの粒界拡散を促進することができ、ＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）にＭｎＳを付着させて、延伸介在物を低減することが可能となる。

【0052】

また、本実施形態である炭素鋼鋳片の製造方法によれば、溶鋼に対してＡｌを添加して脱酸を行うＡｌ脱酸工程Ｓ０２を備えているので、溶鋼中にＡｌ_２Ｏ_３が十分に存在することになる。
この後にＲＥＭを添加するＲＥＭ添加工程Ｓ０３を有しているので、Ａｌ_２Ｏ_３を含むＲＥＭ介在物（ＲＥＭ_２Ｏ_３・Ａｌ_２Ｏ_３）が生成される。また、ＲＥＭを添加して５分以上撹拌する撹拌工程Ｓ０４を備えているので、Ａｌ_２Ｏ_３を含むＲＥＭ介在物（ＲＥＭ_２Ｏ_３・Ａｌ_２Ｏ_３）を確実に生成することができる。

【0053】

そして、ＲＥＭ添加工程Ｓ０３及び撹拌工程Ｓ０４の後に、Ｃａを添加するＣａ添加工程Ｓ０５を有しているので、Ａｌ_２Ｏ_３を含むＲＥＭ介在物（ＲＥＭ_２Ｏ_３・Ａｌ_２Ｏ_３）が十分に存在する状態でＣａを添加することになり、ＲＥＭとＣａを含有するＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）を安定して生成させることができる。
さらに、連続鋳造工程Ｓ０６及び圧下工程Ｓ０７を有しているので、粗大なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が圧下により破砕され、上述の炭素鋼鋳片を製造することが可能となる。

【0054】

以上、本発明の実施形態である炭素鋼鋳片及び炭素鋼鋳片の製造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、Ａｌ等の脱酸剤および脱硫剤を添加することによってＯおよびＳ濃度を調整するものとして説明したが、これに限定されることはなく、その他の手段によってＯおよびＳ濃度を調整してもよい。

【0055】

また、本発明の炭素鋼鋳片は、添加元素として、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０００３％以上０．００２％以下を含んでいてもよい。このＭｇは、Ａｌ_２Ｏ_３のクラスター化を抑制する作用効果を有する。ここで、Ｍｇの含有量が０．０００３％未満では、上述の作用効果を奏することができないおそれがある。一方、Ｍｇの含有量が０．００２％を超えると、Ｍｇが耐火物を溶損するおそれがある。よって、Ｍｇを含む場合には、Ｍｇの含有量を０．０００３％以上０．００２％以下の範囲内とすることが好ましい。

【0056】

さらに、本発明の炭素鋼鋳片は、添加元素として、さらに、質量％で、Ｃｒ；０．００１％以上２．０％以下、Ｎｉ；０．００１％以上２．０％以下、Ｃｕ；０．００１％以上２．０％以下、Ｎｂ；０．００１％以上０．２％以下、Ｖ；０．００１％以上１．０％以下、Ｗ；０．００１％以上１．０％以下、Ｚｒ；０．０００１％以上０．２％以下、Ａｓ；０．０００１％以上０．５％以下、Ｃｏ；０．０００１％以上１．０％以下、Ｓｎ；０．０００１％以上０．２％以下、Ｐｂ；０．０００１％以上０．２％以下、Ｈｆ；０．０００１％以上０．２％以下、からなる群から選択される一種又は二種以上を含んでいてもよい。

【0057】

これらの元素は、いずれも鋼板の強度の向上や靭性の向上のために必要に応じて含有させるものであって、本発明の基本的な特徴であるＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）を安定して微細に生成させ、もって穴拡げ性を確実に向上させるとともに、連続鋳造時のノズル閉塞を抑制するという作用効果に関して、影響を及ぼすものでは無い。

【0058】

Ｃｒは、さらに鋼板の強度を確保するために、必要に応じて鋼中に含有させることができる。この効果を得るために、鋼中にＣｒを０．０１％以上添加することがある。しかし、Ｃｒを多量に含有させると強度と延性とのバランスが劣化するので、上限は２．０％である。なお、Ｃｒ濃度の下限は、スクラップ等からの混入の影響もあって０．００１％である。ＮｉおよびＣｕは、焼入れ性を向上させて鋼の強度を高める元素で、いずれも０．００１％〜２．０％の範囲で必要に応じて鋼中に含有させることができる。

【0059】

Ｎｂ，Ｗ，Ｖは、Ｃ又はＮと、炭化物、窒化物、炭窒化物を形成して、母材組織の細粒化を促進し、靭性を向上させる元素である。そのために、鋼中にＮｂを０．０１％以上添加しても良い。しかし、多量のＮｂを添加してこのＮｂ濃度が０．２％を超えても、母材の組織細粒化の効果が飽和し、製造コストが高くなるだけなので、上限は０．２％である。なお、Ｎｂ濃度の下限は、スクラップ等からの混入の影響もあって０．００１％である。同様に、Ｗ，Ｖは、０．０１％〜１．０％の範囲で添加しても良い。これらの元素も、濃度の下限は０．００１％である。

【0060】

Ｚｒは、硫化物を球状化して、母材の靭性を改善する元素であるので、鋼中に０．００１％以上添加しても良い。しかし、鋼中に多量に添加すると鋼の清浄性が損なわれ、延性が劣化するので、その上限は０．２％である。Ｚｒ濃度の下限は０．０００１％である。

【0061】

さらに、原料としてスクラップ等を用いた場合には、不可避的にＡｓ，Ｃｏ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｈｆが混入することがある。これらの元素が、鋼板の機械的特性等に悪影響を及ぼさないためには、次のように各元素の濃度を制限することが好ましい。Ａｓ濃度の上限は０．５％であり、Ｃｏ濃度の上限は１．０％である。また、Ｓｎ，Ｐｂ，Ｈｆの濃度の上限は、いずれも０．２％である。なお、これらの元素の濃度下限は、いずれも０．０００１％である。

【実施例】

【0062】

以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。

【0063】

（実施例１）
表１に記載した溶鋼成分に調整した溶鋼を、垂直曲げ連続鋳造装置を用いて、鋳造幅２０００ｍｍ、鋳片厚み２４０ｍｍの鋳型に鋳造した。なお、本鋼種における固相線温度は１４５９℃である。

【0064】

連続鋳造中の凝固完了後の位置に圧下ロールを設け、表２に示す板厚中央の温度および圧下率に制御して圧下を行った。圧下時の板厚中央の温度は、鋳造速度を０．５ｍ／分から１．５ｍ／分まで変化させることによって凝固完了位置を変化させて制御した。圧下位置での板厚中心温度は、熱流体解析ソフトＦＬＵＥＮＴを用いて、連続鋳造中の鋳片伝熱シミュレーションにより算出した。なお、あらかじめ鋳片板厚中心部の測温結果と伝熱シミュレーション結果が一致していることを確認している。

【0065】

また、鋳片のオーステナイト粒径の測定は、鋳片表層部から鋳造方向に５０ｍｍ、幅方向に５０ｍｍ、厚み方向に１０ｍｍの試料を採取し、黒皮表面から厚み方向に０．１ｍｍ研削後、鏡面研磨を施した。その後、ピクリン酸飽和水溶液中に、室温で６０秒間浸し、結晶粒径を観察した。凝固組織であるデンドライトの方向が同一である領域をひとつのオーステナイト粒とし、結晶粒の円相当径を測定した。オーステナイト粒を１０個調査し、その平均値を鋳片のオーステナイト粒径とした。

【0066】

また、本発明例１−１の介在物の観察写真を図６に、比較例１−１の介在物の観察写真を図７に示す。

【0067】

【表1】

【0068】

【表2】

【0069】

圧下開始温度が固相線温度以上である比較例１−１においては、圧下により濃化溶鋼が押し出され、この濃化溶鋼により介在物の凝集合体が促進されたため、介在物が粗大化した。

【0070】

圧下開始温度が１１５０℃であった比較例１−２では、圧下しても介在物が破砕しておらず、粗大なまま存在した。これは、低温になるにつれ、Ｃａリッチ相が低融点のカルシウムアルミネート相からＣａＳに変化したことで、破砕しにくくなったためと推測される。

【0071】

圧下率が５％であった比較例１−３では、圧下しても介在物が破砕しておらず、粗大なまま存在していた。また、オーステナイト粒径が０．０５ｍｍ以上となっており、介在物に付着しているＭｎＳ量も少なかった。

【0072】

これに対して、圧下開始温度が固相線温度以下から１２００℃までであり、圧下率が１０％から５０％の本実施例においては、介在物が破砕されて粗大な介在物が低減し、ＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が増加した。

【0073】

（実施例２）
次に、実施例１の結果に基づいて、炭素鋼鋳片の成分組成の影響について確認を行った。
表３に記載された溶鋼成分になるように、図２に示した手順で添加元素を添加した。すなわち、ＲＨでＡｌを添加した後に、ＲＥＭとしてＦｅ−Ｓｉ−ＲＥＭ合金をＲＨで添加した。ＲＥＭ添加後５分以上撹拌した後で、Ｃａ−Ｓｉをワイヤーで添加した。そして、得られた溶鋼を連続鋳造機によって鋳造した。連続鋳造中の冷却過程において、鋳片１／２厚部の温度が当該炭素鋼鋳片の固相線温度以下で１２００℃以上の温度範囲内で、連続鋳造中の鋳片を２０％圧下した。鋳造後、得られた鋳片の１／２厚部から観察試料を採取し、円相当直径が粒径１０μｍを超える介在物および０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度を算出した。評価結果を表４に示す。

【0074】

また、得られた鋳片に対し、加熱炉で１１５０℃以上の温度まで加熱し、約９００℃の仕上げ温度で熱間圧延し、平均冷却速度３０℃／秒で冷却後、約３００℃の巻取温度で巻き取り、板厚２．８ｍｍの熱延鋼板を得た。そして、ＪＩＳ Ｚ２２５６：２０１０に準拠して穴拡げ性を評価した。評価結果を表４に、併せて示す。

【0075】

【表3】

【0076】

【表4】

【0077】

ＲＥＭの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例２−１においては、穴拡げ性の改善が不十分であった。ＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数が少なくもあったが、そもそもＲＥＭ複合介在物の生成が少なく、ＭｎＳの延伸化を抑制できなかったためと推測される。
ＲＥＭの含有量が本発明の範囲よりも多かった比較例２−２においては、（１）式の範囲を外れてもいたが、そもそもＲＥＭが多すぎたために粗大な介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が多く生成し、穴拡げ性の改善が不十分であった。また、ノズル閉塞が認められた。

【0078】

Ｃａの含有量が本発明の範囲よりも多かった比較例２−３においては、粗大な介在物（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３）が多く生成し、穴拡げ性の改善が不十分であった。
Ｃａの含有量が本発明の範囲よりも少なく（２）式の範囲を外れた比較例２−４においては、ノズルの閉塞が認められた。

【0079】

（１）式の範囲を外れた比較例２−５においては、ＲＥＭ量が多いためノズルとの反応時に液相を生じず、ノズル閉塞が認められた。

【0080】

（２）式の範囲を外れた比較例２−６においては、粗大なＲＥＭ複合介在物（ＲＥＭ−Ｃａ−Ｏ−Ｓ）が多数観察された。これは、溶鋼中で介在物が液相として存在したために、凝集合体により粗大化したと推測される。

【0081】

これに対して、本発明の範囲内とされた本発明例２−１〜２−２２においては、ＲＥＭ複合介在物の円相当直径が０．５μｍ以上４μｍ以下の介在物の個数密度が２０個／ｍｍ^２以上とされ、また、円相当直径が１０μｍを超える介在物の個数密度が０．２個／ｍｍ^２未満であった。これにより、穴拡げ性が十分に改善されていた。また、ノズルの閉塞も認められなかった。

【0082】

以上のことから、本発明によれば、粗大な介在物の生成を抑制し、確実に穴拡げ性を向上させることができ、さらにノズルの閉塞を抑制して、安定して鋳造を行うことが可能であることが確認された。

【符号の説明】

【0083】

Ｓ０２ Ａｌ脱酸工程
Ｓ０３ ＲＥＭ添加工程
Ｓ０４ 撹拌工程
Ｓ０５ Ｃａ添加工程
Ｓ０６ 連続鋳造工程
Ｓ０７ 圧下工程

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】