CN1211479A - 连续铸造用模压粉及连续铸造方法 - Google Patents

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Abstract

一种钢的连续铸造用模压粉及用该模压粉的钢的连接铸造方法,该模压粉是以CaO、SiO2及氟化物为基本成分,用下式表示的CaO’的重量%与SiO2的重量%的比CaO’/SiO2为0.9—2.8,氟化物换算成CaF2约为5－60%重量%,而且,含有Na2O为0－25重量%,C为0—10重量%;CaO’=T·CaO－F×(56/38)其中,T·CaO:模压粉中全Ca含有率换算成CaO的量(重量%),F:模压粉中全F含有率(重量%)。

Description

连续铸造用模压粉及连续铸造方法
本发明涉及一种连续铸造用模压粉，以及使用该模压粉的连续铸造方法。在快速铸造钢，或者在铸造中碳钢等钢时，使用该模压粉可以得到表面质量良好的铸件。
要求具有良好表面质量和冷加工性的汽车外部装饰用钢板等通常是由约250mm厚的连续铸造件所制造。其理由是由于使用在表面质量和内部质量都良好的铸件能得到高生产率。另外，铸造速度一般约为2-3m/分。在该铸造速度以上进行铸造时，可能在铸件表面产生纵向裂纹，容易在铸件内残留非金属夹杂物等成为制品缺欠的原因。
另一方面，从数年前开始采用将薄扁钢坯连续铸造设备和简易热压轧设备设置在一条生产线上的电炉小型轧钢工艺方法。用该薄扁钢坯连续铸造为确保生产率，只少将以5m/分左右的铸造速度的作业作为目标。
另外，在制造中碳钢时，由于从熔钢凝固时引起包晶反应，在铸件表面容易产生纵向裂纹。而且采用薄扁钢坯连续铸造法以快速铸造速度铸造该中碳钢时，助长了产生铸件的纵向裂纹。即使对于低合金钢，在含有高易裂性合金成分时，在铸件上也容易产生纵向裂纹。
众所周知，该铸造表面的纵向裂纹产生与模压粉密切相关。在连续铸造法中，由浸渍浇口向铸模内供给熔钢，同时，在铸造中的铸模内熔钢的表面投入模压粉。通常，该模压粉使用混合数种氧化物及碳等的粉末。向铸模内所投入的模压粉由熔钢所具有的热予以熔融，在熔钢表面形成熔融扁钢坯层，该熔融扁钢坯层在铸模内壁与凝固体之间流入，形成扁钢坯薄皮。该扁钢坯薄皮在与铸模接触被冷却，固化成玻璃状态。而且，其中一部分不成玻璃态，而结晶，并沿铸模内壁析出结晶。
呈上述变化的模压粉具有以下作用。
1)保持铸模内熔钢表面的温度及防止熔钢氧化；
2)吸收存在于熔钢中在熔钢表面浮起的气泡及夹杂物；
3)确保铸模和凝固层间的润滑性；
4)通过调整熔融扁钢坯的传热阻力调整凝固层的冷却速度。
在这些作用中，以快速铸时，由3)所示通过熔融扁钢坯确保润滑性是重要的。还有，对于防止铸件表面的纵向裂纹，调整4)的铸模内的凝固层，即凝固初期的铸件表面的冷却速度是重要的。
一般来说，在连接铸造法中，若谋求铸造速度快速化，就要减少向铸模内壁与凝固层的间隙流入熔融扁钢坯的量。减少熔融扁钢坯的流入量，减少扁钢坯薄层厚时，由于润滑不良，凝固层被限制在铸模内壁，极端的情况，引起断裂等作业事故。在此，为了确保熔融扁钢坯的流入量，降低模压粉的熔融温度，或降低其粘度。然而，若降低模压粉的熔融温度及粘度，扁钢坯薄皮的厚度容易变得不均。为此，由于铸模内的凝固层的冷却速度不均，在铸件表面容易产生纵向裂纹。这样，制作具有对铸造速度快速化有效的润滑性及对防止铸件表面纵向裂纹有效的凝固层冷却速度的均匀性的模压粉，就成为重要的技术问题。
对于在快速铸造时防止铸件表面纵向裂纹的措施，有下述方法。即，在日本特许公报特开平3-193248号，提出在模压粉中添加ZrO2、TiO2、Sc2O3、Y2O2等ⅢA族及Ⅳ族元素氧化物作为结晶析出促进剂的方法。另外，在该公报中，通过在1300℃使熔融扁钢坯的粘度降低到1泊以下达到铸造速度的快速化。该模压粉在由熔融状态被冷却过程析出结晶，该结晶缓冷却在铸模内的铸件表面。该缓冷却的铸件表面均匀化铸件表面的冷却速度。
另外，在日本特开公报特开平5-15955号，提出降低熔融钢坯的粘度和加大对于T·CaO与SiO2重量％比T·CaO/SiO2。这里T·CaO为模压粉中所含CaO与作为CaF2存在的Ca换算成CaO的和，用下式(Z)定义：
T·CaO(％)=CaO(％)+CaF2(％)×(56/38)    (Z)
在该公报，若T·CaO/SiO2大到1.2-1.3时，在熔融扁钢坯的冷却过程析出结晶，该结晶缓冷却在铸模内的铸件表面。
然而，在上述特开平3-193248号公报及特开平5-15955号公报中所提出的模压粉，在用于含包晶钢的中碳钢时以某种程度以上的快速铸造，通过熔融扁钢坯的铸件表面的缓冷却效果不充分，存在在铸件表面产生纵向裂纹的情况。也就是说，即使使用该模压粉，在以2-3m/分以上的铸造速度铸造时，在铸件表面存在产生纵向裂纹的情况。
除上述外，在日本公开的特开平5-269560号公报中提出T·CaO/SiO2的值高的模压粉。该模压粉CaO/SiO2为1.1-1.8，而且满足CaO/F为9-40的条件。
还有，在1978年申请的日本特开昭54-35129号公报提出CaO/SiO2比较高的模压粉。即提出了CaO/SiO2为0.6-1.4，并配合萤石直到10重量％。
如上所述，在以5m/分或5m/分以上的铸造速度铸造含包晶钢的中碳钢、低合全钢及低碳钢时，为了防止产生铸件表面的纵向裂纹，需要进一步提高模压粉的性能。
本发明的目的是提供一种模压粉，该模压粉适用于以薄扁钢坯连接铸造法为代表的快速铸造或者在象中碳钢那样铸件表面容易产生纵向裂纹的钢连续铸造。
本发明的钢的连续铸造用模压粉是以CaO、SiO2及氟化物为基本成分。另外用下式(X)所示CaO的重量％与SiO2的重量％的比CaO/SiO2为0.9-2.8，用下式(Y)所示的CaF2含有率满足下述条件(A)或条件(B)的任一个。且含有Na2O的重量为0-25％,C的重量为0-10％。
(A)在CaO’/SiO2为0.9以上，1.9以下时，CaF2含有率为15-60重量％。
(B)在CaO’/SiO2为超过0.9,2.8以下时，CaF2含有率为5-60重量％。
这里，CaO’=T·CaO-F×(56/38)    (X)
CaF2=FX(78/38)                   (Y)
其中，T·CaO：模压粉中以CaO量计的全Ca含有率(重量％)，F：模压粉中全F含有率(重量％)。
特别是，对于上述条件(A),CaF2含有率为20-60重量％是理想的，CaO’/SiO2为1.1-1.7，在CaF2含有率为25-50重量％时，尤其理想。在这些条件下，能较有效地防止铸件的纵向裂纹产生。对于上述条件(B),CaO’/SiO2为2.1-2.6，在CaF2含有率为25-50重量％时，在该情况，也能较有效地防止铸件的纵向裂纹产生。
本发明的模压粉的熔融温度作为钢的连续铸造用是适合的，但在需要进一步降低适当的熔融温度范围时，使模压粉中含有2-25重量％的Na2O是理想的。而且，在需要将模压粉的熔融速度调整为适合范围时，使模压粉中含有1-10重量％的C是理想的。
若模压粉的化学组成在上述范围，在1300℃的粘度为1.5泊以下，能适用于5m/分或者在其以上的快速的、钢连续铸造，同时，也能得到充分的润滑性能。
使用这些本发明的模压粉，在铸件表面不产生纵向裂纹，能以快速连续铸造钢。在C含有率为0.05-0.20％的钢中使用本发明的模压粉是理想的。尤其在铸造C含有率为0.08-0.20％的包晶钢时，使用本发明的模压粉是有效的。另外，在C含有率为0.05-0.20％，含有Mn、Cr、Ni、Ti、Mo、Nb、V等的高铸件易裂性合金元素的低合金钢的铸造中，本发明的模压粉也是适合的。而且，C含有率为0.05％的低碳钢，对以5m/分或者其以上快速铸造，本发明的模压粉也合适。
本发明的模压粉提高CaO’/SiO2，即碱度，因此，在由熔融状态固化的过程结晶的析出量多。但是，仅仅只是提高模压粉的碱度，将提高模压粉的熔融温度和粘度。这时，快速铸造钢变得困难。在此，本发明者们用以下所示的(a)及(b)的手段方法解决了对于所谓降低熔融温度及粘度的模压粉矛盾的特性。
(a)促进从熔融扁钢坯的结晶析出
为防止铸件纵向裂纹，铸模内的凝固层，即凝固初期铸件表面的冷却速度的均匀化是重要的。在该凝固初期铸件表面的冷却速度不均匀时，凝固层的厚度在铸件的模向变得不均匀。由此，由于凝固收缩在凝固层产生的应力在铸件的横向不均匀缓和，使铸件表面纵向裂纹产生。
在铸模与凝固层之间介入扁钢坯薄皮，为了以均匀冷却速度冷即铸模内的凝固层，增大扁钢坯薄皮的传热阻力是重要的。当扁钢坯薄层的传热阻力小时，凝固层受到由于铸模的冷却效果的偏差影响大。这时，在铸模各部位凝固层冷却速度的偏差变大，凝固层的厚度在铸模的横向变得不均。相反，使扁钢坯薄皮的传热阻力变大，使凝固层的冷却速度变缓和，凝固层的厚度以铸模的横向能均匀。由此，能防止铸件表面的纵向裂纹的产生。
在本发明的模压数，不用过去的指标T·CaO’/SiO2，通过采用以上述(X)及(Y)所示CaO’/SiO2的新指标，在以CaO-SiO2-CaF2为基本成分的三元体系中选择容易析出结晶的组成范围。由此，由于在熔融扁钢坯的固化过程更多地析出结晶，所以熔融扁钢坯的传热阻力大。
在以CaO-SiO2-CaF2为基本成分的三元体系的模压粉组成中，由于CaO’/SiO2大，因此，在熔融扁钢坯的固化过程中析出大量的结晶。尤其CaO’/SiO2为高到0.9-2.8。因此，结晶析出量多。
(b)高碱度的模压粉的低粘度化及熔融温度和熔融速度的适当化
钢的连续铸造时的扁钢坯薄皮的厚度由向铸模内壁与铸模内凝固层的间隙，流入熔融粉的量所决定。在过剩地流入时，流入量少的位置与多的位置之间扁钢坯薄皮的厚度差变大，凝固层的冷却速度变得不均。另外，在流入量过少时，扁钢坯薄皮的厚全都变薄，这时，扁钢坯薄皮厚稍有差别也容易使凝固体层的冷却速度不均。因此，无论熔融扁坯的流入量多或者少，在铸件表面都容易产生纵向裂纹。而且，在熔融扁钢层的流入量十分少时，也存在造成断裂作业事故的情况。
尤其是，在快速铸造时，由于熔融扁钢坯向铸横内壁与铸横内的凝固层间隙的流入量倾向于减少，因此，确保扁钢坯薄皮的厚度和均匀性是重要的技术课题。
一般地说，通过将模压粉的熔融温度及熔融时的粘度调整为适当范围能够控制扁钢坯薄皮的厚度。但是，本发明的模压粉是以CaO-SiO2-CaF2为基本成分的三元体系，由于上述的CaO’/SiO2的值高，模压粉的熔融温度和粘度倾向于高。
在本发明的模压粉，通过含有比较多量的CaF2，能谋求降低模压粉的熔融温度和粘度。也就是说，在CaO’/SiO2为0.9-1.9时，通过使CaF2含有量为15-60重量％，能得到适合的熔融温度和粘度。而且，在CaO’/SiO2超过1.9,2.8以下时，通过使CaF2含有量为5-60重量％，能得到适合的熔融温度和粘度。
下面对附图作简单说明。
图1是说明本发明的模压粉的化学组成范围的CaO’-SiO2-CaF2三元体系的组成图；
图2是由本发明的模压粉的熔融状态的结晶的析出量指数与CaO’/SiO2的关系图。
图3是由本发明的模压粉的熔融状态的结晶析出量指数与CaF2含有率的关系图。
以下结合附图对本发明的模压粉及使用该模压粉的连续铸造方法进行具体地说明。其中化学组成的％表示重量％。
(1)模压粉的化学组成
本发明的模压粉的基本成分为CaO、SiO2及氟化物三种成分。其含有率分别是CaO为25-70％,SiO2为15-35％，氟化物换算成CaF2为5-60％。在本发明特别重要的是CaO’与SiO2的比CaO’/SiO2及CaF2含有率。
在本发明的模压粉，从熔融状态冷却固化过程中，能析出大量的结晶。在析出结晶时，如前所述，传热阻力变大，因此，在铸模内壁与铸模内的凝固层间存在的扁钢坯薄皮能发挥防止凝固层，即铸件表面被急速冷却的作用。以下，根据在熔融扁钢坯的冷却过程的结晶析出关系，就本发明的模压粉的化学组成说明其适当的范围。
(CaO’/SiO2)
在本发明利用所规定的CaO’与SiO2的比CaO’/SiO2的值算出的CaO’是通过所述的(X)及(Y)式求得的值。也就是说，从模压粉中的T.CaO的分析值，不是假定其所有的都为CaO时所述的CaO。首先，如所述(Y)式所示从F的分析值，假定全部F都作为CaF2存在求得CaF2含有率。其次，除去以该CaF2形态存在的Ca,Ca作为CaO，求出CaO’。另外，SiO2的值是以模压粉中的Si的分析值为依据所求得的值。
在本发明的模压粉，该CaO’/SiO2的值为0.9以上，2.8以下。在该范围内时，熔融扁钢坯被冷却固化时析出足够的结晶。在CaO’/SiO2不足0.9时，将不能析出充分的结晶量。而在CaO’/SiO2超过2.8时，由于模压粉的熔融温度过高，在铸钢时的熔钢的温度模压粉不容易熔融。这时，由于铸模内的熔钢表面的熔融扁钢坯薄皮的厚度难于适当化，将对连续铸造作业带来障碍。因此，将CaO’/SiO2定为0.9-2.8。
此外，如后述，CaO’/SiO2的值为1.9及其左右，0.9及其附近以及2.8及其附近时，由于稍不易引起析出结晶，因此更理想的范围是1.1-1.7及2.1-2.6。
(CaF2含有率)
在发明所规定的CaF2含有率为按照所述(Y)式所求的值。因此，不只CaF2，是NaF等所有的氟化物中所含F成分的F分析值换算成CaF2的含有率的值。
在本发明的模压粉中，适当的CaF2的含有率在CaO’/SiO2为0.9-1.9时为15-60％，在超过1.9至2.8以下时为5-60％。CaF2分别在该范围内的含有率时，熔融扁钢坯被冷却固化时能析出足够量的结晶。
图1是为说明本发明模压粉的化学组成范围的CaO’-SiO2-CaF2三元体系的组成图。本发明的模压粉如上述由于所配合的氟化物几乎都是CaF2，所以，配合由所述(X)及(Y)式计算的CaO’的值的CaO含有率几乎等值。因此，为方便根据上述的三元体组成图说明本发明的模压粉。
如图1所示，CaO’/SiO2为0.9-1.9,CaF2含有率为15-60重量％范围，具有这种范围的本发明模压粉的化学组成范围是用符号(a)表示的范围。也就是说，是用CaO’/SiO2为0.9的边界线1(连结CaO·SiO2与CaF2 100重量％的直线)，CaO’/SiO2为1.9的边界线2(连结2 CaO·SiO2与CaF2 100重量％的直线)，CaF2含有率为15重量％的直线及CaF2含有率为60重量％的直线所围成的区域。
CaO’/SiO2为超过1.9及2.8以下，CaF2含有率为5-60重量％范围，具有这种范围的本发明模压粉的化学组成范围是用符号(b)表示的范围。也就是说，是用CaO’/SiO2为1.9的边界线2,CaO’/SiO2为2.9的边界线3(连结3 CaO·SiO2与CaF2 100重量％的直线)，CaF2含有率为5％的直线及CaF2含有率为60％的直线所围成的区域。
另外，为了比较，与本发明的模压粉相同，用符号(c)表示用地缓冷凝固层为目的的现在模压粉化学组成范围。而且，用符号(d)表示以所述的碱度的大小，以防止浸渍浇口熔损为目的的传统的模压粉的化学组成范围。本发明的模压粉，与传统的模压粉比，很明显CaO’/SiO2的值，即碱度高。
在CaO’/SiO2为0.9-1.9,CaF2含有率为15-60％时，在从熔融的冷却过程，被称之为锈斑杂物的用分子式3CaO·2SiO2·CaF2或3CaO·2SiO2表示的结晶析出的多。在图2示出了该由熔融扁钢坯的锈斑杂物结晶析出量与CaO’/SiO2的关系。在CaO’/SiO2为0.9-1.9范围，结晶析出多，而不满0.9结晶析出少。在传统的模压粉，之所以缓冷却效果不足，在铸件表面易产生纵向裂纹就是因为此。另外，由图2也可看出CaO’/SiO2为0.9-1.9时，理想的范围为1.1-1.7。
图3示出涉及以这些锈斑杂物为主体的结晶析出量的CaF2含有率的影响图。如CaF2含有率为15％以上，结晶析出急激变多，而CaF2含有率一超过60％析出量就变少。而且CaF2含有率超过60％，由于熔融扁钢坯在连续铸造所用的浸渍浇口变得易被熔损。
因此，在CaO’/SiO2为0.9-1.9时，CaF2含有率为15-60％。理想的CaF2含有率为20-60％，更理想的为25-50％。以CaO’/SiO2与CaF2含有率组合更理想的范围CaO’/SiO2为1.1-1.7,CaF2含有率为25-50％。
在CaO’/SiO2超过1.9及2.8以下时，在熔融扁钢坯被冷却过程，析出用分子式(6-X)CaO·2SiO2·XCaF2(X:0-6的任意数)、4CaO·2SiO2·CaF2表示的结晶。在图2示出了由熔融扁坯的这些结晶析出量指数与CaO’/SiO2的关系。在CaO’/SiO2超过1.9及2.8以下范围，结晶析出量多。与CaO’/SiO2为0.9-1.9时相比，析出的结晶不同，具有所谓结晶的种类多，而且析出量多的特点。由图2可看出，CaO’/SiO2为超过1.9及2.8以下时，理想的范围是2.1-2.6。
在图3示出了CaO’/SiO2超过1.9及2.8以下时结晶析出指数与CaF2含有率的关系。如CaF2含有率超过5％，增加结晶的析出量。由于CaO’/SiO2高，即使CaF2含有率低，也具有容易析出结晶的倾向。
这些结晶析出量，当CaF2含有率超过60％，将减少，同时，由于熔融扁钢坯在连续铸造所用的浸渍浇口也变得容易被熔损。因此，在CaO’/SiO2超过1.9及2.8以下时，CaF2含有为5-60％。理想的CaF2含有率为20-60％。更理想为25-50％。CaO’/SiO2与CaF2含有率相组合更理想的范围CaO’/SiO2为2.1-2.6,CaF2含有率为25-50％。
(2)模压粉的粘度及熔融温度与熔融速度
在以5m/分或这以上速度铸造时，如前所述难于确保扁钢坯薄皮的厚度。为了确保该扁钢坯薄层的厚度，需要将熔融扁钢坯的粘度定成适当的范围。
快速铸造时适宜的熔融扁钢坯的粘度在1300℃为1.5泊以下是理想的，根据钢种不同。在超过1.5泊粘度时，该入到铸模内壁与铸型内凝固层间隙的熔融扁钢量不足，在铸件表面产生纵向裂纹，造成连续铸造困难。
在本发明所规定化学组成的模压粉时，大部分模压粉的熔融温度为1100-1300℃。该模压粉的熔融温度范围是在前述快速铸造时适宜的熔融温度。但是，即使在本发明规定的化学组成范围的模压粉，也有模压粉的熔融温度为1300℃以上的情况。
在这样情况下，可以提高模压粉中Na2O的含有率，以降低模压粉的熔融温度。Na2O的含有率在能得到上述效果时为2％以是理想的。另一方面，如Na2O含有率超过25％，即使在以上配合，降低熔融温度的效果也小。因此，在添加Na2O时，含有率定为2-25％是理想的。另外，为调整熔融温度在降低熔点时，除Na2O之外，也可添加Li2O等氧化物；在提高熔点时，可适当添加ZnO2,MgO等氧化物。
在连续铸造中使用模压粉时，模压粉中的C不断地燃烧，因此，作为调整模压粉的熔融速度的添加剂是有效的，根据需要也可以添加。为了得到其效果，含有率为1％以上是理想的。另一方面，若C含有率超过10％，模压粉的熔融速度变得过慢，所以连续铸造作业变难。因此，在添加C时含有率定为1-10％是理想的。
(3)模压粉的原料
在制作本发明模压粉时使用的原料为一般所用的模压粉的原料。作为CaO原料为生石灰、石灰石，水泥，作为SiO2原料为硅砂、硅藻土，作为CaF2原料为萤石，作为Na2O原料为纯碱灰、碳酸钠等。
另外，原料的粒度为100μm以下是理想的。而且，在这些原料中，含有Al2O3、MgO、Fe2O3、Fe3O4等氧化物，在模压粉中也不可避免含有这些物质，但是，即使存在这些杂质，也没有特别的关系。
(4)使用本发明模压粉的连接铸造方法
通过使用这些本发明的模压粉，能够在铸件表面不产生纵向裂纹，以快速稳定连续铸造钢，其中C含有率为0.05-0.20％的钢。
尤其，C含有率为0.08-0.20％的钢，在由熔钢的凝固过程引起被称作包晶反应的相变态。由于该相变态，在铸件表面变得容易产生纵向裂纹。加之，在快速铸造时，在铸模内凝固层不均匀冷却的影响，就更容易产生铸件表面的纵向裂纹。
对C含有率为0.05-0.2％，含有Mn、Cr、Ni、Ti、Mo、Nb、V等铸件易裂性高的合金元素的低合金钢，由于这些合金元素与C相互作用，在铸件上更容易产生纵向裂纹。
在C含有率为0.05％程度的低碳钢，尤其以5m/分或其以快速铸造时，铸件表面容易产生纵向裂纹。
因此，在铸造上述钢时，通过使用本发明的模压粉，以5m/分或其以上铸造速度，铸件表面不产生纵向裂纹，能够连接铸造。本发明的模压粉，在C含有率不足0.05％的钢连续铸造中也适用是没问题的。
而且，用本发明的模压粉，即使以2.0m/分程度的低速铸造速度铸造钢，也能充分确保扁钢坯薄皮的厚度，并且铸件表面也不产生纵向裂纹。
实施例
用弯曲型连续铸造机，连续铸造厚度100mm、宽度1000mm的铸件。
以表1所示化学组成的中碳钢、低碳钢及低碳高Mn钢为对象，以铸造速度6m/分铸造低碳钢，以铸造速度5m/分铸造低碳钢以外的钢。表1
钢No.     化学组成(*)     备注
    C     Si     Mn     P     S  sol.Al
    1     0.11     0.03     0.49     0.014     0.004     0.042 中碳钢
    2     0.10     0.02     0.47     0.016     0.005     0.039 中碳钢
    3     0.05     0.02     0.22     0.014     0.003     0.019 低碳钢
    4     0.05     0.16     1.20     0.023     0.008     0.026 低碳高Mn钢
(*)单位：重量％。其它：Fe及不可避免的杂质。
就所得到的铸件，观查铸件表面的纵向裂纹。纵向裂纹产生程度用评价A-E表示，其评价标准如下。
每1米长铸件的表面产生纵向裂纹长度的合计值，评价A为5mm以下、评价B为5-10mm，评价C为10-100mm，评价D为100-500mm，而评价E为500mm以上。评价C-E的铸件若直接压轧，则制品质量将有问题，但评价A及B的铸件即使直接进行压轧，也没有使用障碍。
另外，在以下实施例，使用本发明的模压粉的铸造试验，也意味着是本发明的连续铸造方法的试验。
实施例1
使用CaO’/SiO2为0.9-1.9,CaF2含有率为15-60％的本发明的模压粉及传统的低碱度比较例的模压粉，铸造表1所示的钢No.1的中碳钢。表2
试验No. 钢No.     模压粉的化学组成(重量％) CaO’ 熔融温度(℃) 粘度(*3) 评价铸造表面纵向裂纹 备注
CaO’(*1) SiO2  CaF2(F)(*2) Na2O(NaF)     C     SiO2(-)
    123456789101112131415     111111111111111  22.122.728.229.934.638.634.430.637.840.433.027.734.130.232.5  12.225.318.715.723.220.422.532.225.521.721.618.322.931.821.2 59.7(29.1)46.0(22.4)47.0(22.9)48.2(23.5)36.1(17.6)35.1(17.1)33.7(16.4)21.3(10.4)20.9(10.2)22.0(10.7)18.3(8.9)47.0(22.9)36.4(17.6)21.3(10.4)18.3(8.9)      -----(1.6)3.810.210.110.321.5--10.221.5     -----------1.51.51.51.5     1.80.91.51.91.51.91.51.01.51.91.51.51.51.01.5  119511351124115311661193118811841157118912171124116511841187     0.370.830.410.270.340.380.410.330.320.250.190.410.340.330.41     ABAAAAABAABAAAA 本发明例
    161718     111  28.825.019.0  39.437.337.2 17.2(8.4)22.3(10.9)29.1(14.2)     8.18.98.2    1.51.51.5     0.70.70.5  115311941053     0.710.930.89     DDE 比较例
(*1)由计算式的值。式：CaO’=T.CaO-F×(56×38)。其中，T.CaO：模压粉中全Ca含有率换算成Ca量(重量％)。(*2)由计算式的值。式：CaF2=F×(78×38)。其中，F：模压粉中全F含有率(重量％)。(*3)在1300℃测定值(泊)。
在表2所示的试验No.1-15是使用本发明例的模压粉的本发明例试验，而试验No16-18是使用CaO’/SiO2在本发明规定下限外的比较例的模压粉的比较例试验。
在试验No1-15中，在试验No1-6使用的模压粉是CaO’/SiO2及CaF2的基本成分体系所配合的模压粉。在试验No6使用的模压粉，作为氟化物除CaF2外含有NaF的模压粉。试验No.7-11所用的模压粉是在基本成分体系中配合Na2O的模压粉，试验No.12及13所用的模压粉是在基本成分体系配合C的模压粉，试验No.14及15所用的模压粉是在基本成分体系中配合Na2O的模压粉。在这些试验No.1-15所用模压粉在1300℃的粘度为0.19-0.83泊，熔融温度为1124-1217℃。
使用这些本发明例的模压粉铸造的铸件纵向裂纹的评价除试验No.2、8及11外的评价A是良好。在试验No.2及No.8所用的模压粉由于是CaO’/SiO2低为0.9及1.0，结晶析出量稍少，铸件的缓冷却效果稍小的模压粉，因此，铸件的纵向裂纹评价，都为评价B。
由于试验No.11所用的模压粉在1300℃的粘度稍低为0.19，用该模压粉铸造的铸件纵向裂纹评价为评价B。试验No.14的情况CaO’/SiO2低为1.0，但铸件上还设产生纵向裂纹。其理由上因为添加C，进行调整模压粉的熔融速度。
在试验No.16-18比较例所用的模压粉，与本发明例的模压粉相同。以CaO、SiO2及CaF2为基本成分体系，配合Na2O及C。然而，CaO’/SiO2为0.5-0.7，偏离本发明规定的下限。
在使用这些比较例的碱度低的模压粉铸造的铸件上，纵向裂纹评价D-E产生显著的纵向裂纹，因此，在使用CaO’/SiO2不足本发明规定下限值0.9的模压粉时，以5m/分的快速铸造速度铸造中碳钢，可以确认难于保证铸件质量。
实施例2
使用CaO’/SiO2超过1.9及2.8以下，CaF2含有率为5-60％的本发明例模压粉及传统的碱度低的比较例模压粉，铸造表1所示的钢No.2的中碳钢。表3
试验No. 钢No.     模压粉的化学组成(重量％) CaO’/SiO2(-)     熔融温度(℃) 粘度(*3) 评价铸造表面纵向裂纹 备注
CaO’(*1) SiO2     CaF2(F)(*2)  Na2O(NaF)     C
    1920212223242526     22222222     36.245.344.444.849.549.452.144.4     15.419.319.018.819.220.819.419.0     47.6(23.2)34.8(17.0)30.5(15.0)21.7(10.6)12.3(6.0)10.1(5.0)7.1(3.6)30.5(15.0)     -(1.4)3.18.112.115.318.43.0     1.51.51.51.51.51.51.50.5     2.42.32.32.42.62.42.72.3     12191224119411631187118911951194 0.380.410.370.310.340.370.360.37     AAAABBAB 本发明例
    2728     22     32.752.9     40.120.8     16.2(8.0)2.3(1.2)     8.922.6     1.51.5     0.82.5     11921450 0.78-     E- 比较例
(*1)由计算式的值。式：CaO’=T.CaO-F×(56×38)。其中，T.CaO：模压粉中全Ca含有率换算成Ca量(重量％)。(*2)由计算式的值。式：CaF2=F×(78×38)。其中，F：模压粉中全F含有率(重量％)。(*3)在1300℃测定值(泊)。
表3所示的试验No.19-26是用本发明例的模压粉的本发明例的试验，试验No.27及28是用CaO’/SiO2或CaF2含有率在本发明规定的下限以外的比较例模压粉的比较例的试验。
在试验No.19-26中，在试验No.19及20所用的模压粉是在基本成分体系的CaO、SiO2及CaF2中配合C的模压粉，在试验No.21-26所用的模压粉是在基本成分体系配合Na2O及C的模压粉。在试验No.20所用模压粉作为氧化物在CaF2以外，含有若干NaF的模压粉。在这些试验No.19-26所用的模压粉在1300℃的粘度为0.31-0.41泊，熔融温度为1163-1224℃。
用这些本发明例的模压粉铸造件的纵向裂纹的评价，除试验No.23,24及26外，为评价A是良好的，在试验No.23所用的模压粉，CaO’/SiO2为2.4-2.6，但是CaF2含有率低为10-12％，由于是熔融扁钢坯的流入量稍少的模压粉，因此，铸件纵向裂纹评价都是评价B。
在试验No.25所用的模压粉，CaF2含有率也低为7％，但是CaO’/SiO2高为2.7，由于结晶的析出量多，铸件纵裂评价为A，是良好。
另外，在试验No.26所用的模压粉，C含有率低为0.5％，熔融扁钢层的厚变得过大，由于熔融扁坯的流入量变不匀，铸件纵向裂纹评价为评价B。
在试验No.27的比较例所用的比较例模压粉，与本发明例的模压粉相同，都是在基本成本体系的CaO、SiO2及CaF2中配合Na2O及C的模压粉。然而，CaO’/SiO2为0.8，偏离本发明规定的下限以外。
在用该比较例的模压粉铸造的铸件，纵向裂纹评价为E产生显著的纵向裂纹。因此，在使用CaO’/SiO2不足在本发明规定下限值0.9的模压粉时，以5m/分的快速铸造速度铸造中碳钢、可以确认保证铸件质量是困难的。
在试验No.28的比较例所用的比较例的模压粉，CaO’/SiO2不足2.5,CaF2含有率为2.3％，偏离本发明所规定的下限以外。因此，模压粉的熔融温度高为1450℃，由于铸造变难，不能用于中碳钢的铸造。
实施例3
使用CaO’/SiO2为0.9-1.9,CaF2含有率为15-60％的本发明例的模压粉及传统的低碱度的比较例的模压粉，铸造了表1所示的钢No.3的低碳钢。表4
试验No. 钢No.     模压粉的化学组成(重量％) CaO’/SiO2(-) 熔融温度(℃) 粘度(*3) 评价铸造表面纵向裂纹 备注
CaO’(*1) SiO2  CaF2(F)(*2)  Na2O(NaF)     C
 2930     33  29.830.1  21.320.2 45.8(22.3)49.9(24.3)  -0.8  1.52.0     1.41.5  11961219  0.420.40     AA 本发明例
 3132     33  25.126.3  31.432.8 18.9(9.2)19.3(9.4) 9.69.0  2.02.0     0.80.8  11341145  0.790.88     BB 比较例
表5
试验No. 钢No.     模压粉的化学组成(重量％) CaO’/SiO2(-) 熔融温度(℃) 粘度(*3) 评价铸造表面纵向裂纹 备注
CaO’(*1) SiO2  CaF2(F)(*2) Na2O(NaF)     C
    3334     44  29.230.4  20.322.2 54.0(26.3)48.4(23.6)  -0.8  1.52.0     1.41.4  11681209  0.380.41     AA 本发明例
    3536     44  22.822.2  32.431.5 20.7(10.1)18.5(9.0) 9.09.0  2.02.0     0.70.7  11651187  0.810.69     CB 比较例
(*1)由计算式的值。式：CaO’=T.CaO-F×(56×38)。其中，T.CaO：模压粉中全Ca含有率换算成Ca量(重量％)。(*2)由计算式的值。式：CaF2=F×(78×38)。其中，F：模压粉中全F含有率(重量％)。(*3)在1300℃测定值(泊)。
在表4所示的试验No.29及30，是用本发明例的模压粉的本发明例的试验，试验No.31及32是用CaO’/SiO2偏离在本发明规定的下限以外的比较例的模压粉的比较例的试验。
在试验No.29及30所用的模压粉，是在基本成分体系的CaO、SiO2及CaF2中只配合C或者Na2O及C的模压粉。这些模压粉CaO’/SiO2为1.4-1.5,CaF2含有率为45-50％，在1300℃的粘度为0.40-0.42泊，熔融温度为1196-1219℃。
使用这些本发明例的模压粉铸造的铸件纵向裂纹评价都为评价A，是良好。
在试验No.31及32的比较例所用的比较例的模压粉，与本发明例的模压粉相同，以CaO、SiO2及CaF2作基本成分体系，配合Na2O及C。然而，CaO’/SiO2为0.8，偏离本发明规定的下限以外。
使用这些比较例的低碱度的模压粉铸造的铸件的纵向裂纹评价都为B。之所以只产生少的纵向裂纹，是因为低碳钢本就少产生铸件表面的纵向裂纹所致。然而，用该比较的模压粉铸造的铸件纵向裂纹评价B与用本发明例的模压粉铸造的铸件纵向裂纹评价A相比，是不好的。能确认在6m/分的快速铸造速度铸造低碳钢时，还是使用本发明例的高碱度的模压粉为好。
实施例4
用CaO’/SiO2为0.9-1.9,CaF2含有率为15-60％的本发明例的模压粉及传统的低碱度的比较例的模压粉，铸造了表1所示的No.4的低碳高Mn钢。
在表5所示的试验No.33及34是用本发明例的模压粉的本发明例的试验，试验No.35及36是用CaO’/SiO2偏离在本发明规定的下限外的比较例的模压粉的比较例的试验。
在试验No.33及34所用的本发明例的模压粉，是在基本成分体系的CaO、SiO2及CaF2中只配合C或者Na2O及C的模压粉。这些模压粉CaO’/SiO2为1.4,CaF2含有率为48-54％，在1300℃的粘度为0.38-0.41泊，熔融温度为1168-1209℃。
使用这些本发明的模压粉铸造的铸件纵向裂纹的评价都为评价A，是良好。
在试验No.35及36的比较例所使用的比较例的模压粉，与本发明例的模压粉相同，是在CaO、SiO2及CaF2的基本成分体系中配合Na2O及C的模压粉。然而，CaO’/SiO2为0.7，偏离在本发明规定的下限以外。
使用这些比较例的模压粉铸造的铸造的铸件纵向裂纹的评价为评价B及评价C。因此，可确认在使用CaO’/SiO2不足在本发明规定的下限值0.9的模压粉时，以5m/分的快速铸造速度铸造低碳高Mn钢，存在着铸件质量问题。
如上所述，用本发明的含CaO’/SiO2 1.9-2.8的高碱度的例模压粉，可以5m/分的快速铸造速度铸造碳钢，在铸件表面不产生纵向裂纹。因此，若用本发明的这样高碱度模压粉，可以5m/分程度的快速铸造速度铸造低合金钢及低碳钢，能不使铸件表面产生纵向裂纹。

Claims (13)

1．一种连续铸造钢和用模压粉，其特征在于：以CaO、SiO2及氟化物为基本成分，用下式(X)所示CaO’的重量％与SiO2的重量％的比CaO’/SiO2为0.9-2.8，用下式(Y)所示CaF2含有率满足下述条件(A)或条件(B)的任一个，且含有Na2O的重量为0-25％,C的重量为0-10％；
(A)在CaO’/SiO2为0.9以上，1.9以下时，CaF2含有率为15-60重量％。
(B)在CaO’/SiO2为超过0.9,2.8以下时，CaF2含有率为5-60重量％。
这里，CaO’=T·CaO-F×(56/38)    (X)
CaF2=F×(78/38)                   (Y)
其中，T·CaO：模压粉中以CaO量计的全Ca含有率(重量％)，F：模压粉中全F含有率(重量％)。
2．根据权利要求1所述的钢的连续铸造用模压粉，其特征在于CaO’/SiO2为0.9以上，1.9以下，CaF2的含有率为20-60重量％。
3．根据权利要求1所述的钢的连续铸造用模压粉，其特征在于CaO’/SiO2为1.1以上，1.7以下，CaF2的含有率为25-50重量％。
4．根据权利要求1所述的钢的连续铸造用模压粉，其特征在于CaO’/SiO2为2.1以上，2.6以下，CaF2的含有率为25-50重量％。
5．根据权利要求1-4任一项权利要求所述的钢的连续铸造用模压粉，其特征在于Na2O的重量为2-25％。
6．根据权利要求1-5任一项权利要求所述的钢的连续铸造用模压粉，其特征在于含有C的重量为1-10％。
7．根据权利要求1-6任一项权利要求所述的钢的连续铸造用模压粉，其特征在于在1300℃的粘度为1.5泊以下。
8．一种钢的连续铸造方法，其特征在于是使用连续铸造用模压粉，该连接铸造用模压粉以CaO、SiO2及氟化物为基本成分，用下式(X)所示CaO’的重量％与SiO2的重量％的比CaO’/SiO2为0.9-2.8，用下式(Y)所示CaF2含有率满足下述条件(A)或条件(B)的任一个，且含有Na2O的重量为0-25％,C的重量为0-10％；
(A)在CaO’/SiO2为0.9以上，1.9以下时，CaF2含有率为15-60重量％。
(B)在CaO’/SiO2为超过0.9,2.8以下时，CaF2含有率为5-60重量％。
这里，CaO’=T·CaO-F×(56/38)    (X)
CaF2=F×(78/38)                  (Y)
其中，T·CaO：模压粉中以CaO量计的全Ca含有率(重量％)，F：模压粉中全F含有率(重量％)。
9．根据权利要求8所述的钢连续铸造方法，其特征在于使用CaO’/SiO2为0.9以上，1.9以下，CaF2的含有率为20-60重量％的连续铸造用模压粉。
10．根据权利要求8所述的钢连续铸造方法，其特征在于CaO’/SiO2为1.1以上，1.7以下，CaF2的含有率为25-50重量％的连续铸造用模压粉。
11．根据权利要求8所述的钢连续铸造方法，其特征在于CaO’/SiO2为2.1以上，2.6以下，CaF2的含有率为25-50重量％的连续铸造用模压粉。
12．根据权利要求8-11任一项权利要求所述的钢连续铸造方法，其特征在于使用的连续铸造用模压粉在1300℃的粘度为1.5泊以下。
13．根据权利要求8-12任一项权利要求所述的钢连续铸造方法，其特征在于使用C含有率为0.05-0.20重量％的钢。
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