JP2000042698A - Siキルド鋼のビレット連続鋳造方法 - Google Patents

Siキルド鋼のビレット連続鋳造方法

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JP2000042698A
JP2000042698A JP24997998A JP24997998A JP2000042698A JP 2000042698 A JP2000042698 A JP 2000042698A JP 24997998 A JP24997998 A JP 24997998A JP 24997998 A JP24997998 A JP 24997998A JP 2000042698 A JP2000042698 A JP 2000042698A
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Akito Kiyose
明人 清瀬
Wataru Yamada
亘 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル閉塞がなく、ブローホールやノロカミ
欠陥のない表面性状の良好なSiキルド鋳片を製造する
ためのビレット連続鋳造方法を提供する。 【解決手段】 重量%で、C: 0. 05%〜0. 35
%、S i: 0. 10%〜0. 35%、Mn: 0. 2%〜
1.12%を含み、残部Feおよび不可避的不純物から
なり、Mn/S i:0.5〜3. 2の鋼を、オープン注
入によって鋳造する連続鋳造ビレットの製造方法におい
て、Al: 0. 005%以下とし、連続鋳造鋳型内にお
いて、鋼中にTiを溶鋼1トンあたり{10000/
(250×([%Mn]/[%Si])+200)}グ
ラムと{9.2+5.6/([%Si]/[%C])}
グラムの内の大きい方以上60グラム以下添加すること
を特徴とするS iキルド鋼のビレット連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビレット連続鋳造
において、ノズル閉塞がなく、ブローホールやノロカミ
欠陥のない表面性状の良好なSiキルド鋳片を製造する
ためのビレット連続鋳造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ビレットを経て条用の鋼として製造され
る鋼は、転炉等で精錬を完了した後、主に連続鋳造法に
てビレットに鋳造される。精錬完了時に溶鋼中に含まれ
るフリー酸素は、鋳造に先立って脱酸剤を投入して酸化
物として除去する。脱酸剤としては、AlとSiを用い
る複合脱酸が代表的である。脱酸の結果生成した脱酸生
成物としてのAl23 やSiO2 は、その大部分は溶
鋼中を浮上して分離されるが、その一部は、溶鋼中に残
存し、連続鋳造に際して鋳型への鋳造を行うノズルの内
周に付着する。特にAl23 は融点が高く、鋳造ノズ
ルに付着してノズルが閉塞する原因となる。特に、小断
面のビレットを鋳造する連続鋳造においては、鋳型の断
面積が小さいため必然的に鋳造ノズルの断面積も小さく
なり、Al23 の析出によるノズル閉塞が重大な問題
となっている。
【0003】Al23 がCaOとの混合物となると融
点が低下する。特に混合物中のAl23 の含有量が5
0%において融点が最低となる。この現象を利用し、鋼
中にCaを添加し、Al23 を主成分とする脱酸生成
物をCaOとの混合物とすることによって脱酸生成物の
融点を下げ、連続鋳造ノズルへの酸化物の付着を防止す
る技術が知られている(例えば、特開昭61−2767
56号公報)。この技術により、連続鋳造ノズルへの酸
化物の付着は減少させることが可能であるが、Caを多
量に添加する必要があるため生産コストが増大する原因
となり、また、Ca添加によって鋳造ノズル等の耐火物
の溶損が激しくなり、耐火物の寿命が短くなるという問
題点を有している。
【0004】Al添加量を減らして鋼中に含有するAl
の量を少なくすることにより(Alレス化)、鋼中のA
23 をも低減し、連続鋳造ノズル詰まりを防止する
技術が知られている。この方法によると、溶鋼中のAl
含有量が少なくなるとともに脱酸も不十分となり、鋼中
にフリー酸素が残存することとなる。その結果、連続鋳
造において、凝固の進行とともに凝固界面にてフリー酸
素と鋼中の炭素とが反応し、COガスが発生する。この
COガスが鋳造後にブローホールとして鋼の欠陥となる
という問題を有している。
【0005】Alレス化にともなうブローホールの問題
を解決するため、連続鋳造前の溶鋼段階で取鍋精錬を行
い、溶鋼中に残存するフリー酸素を低減し、ブローホー
ルを防止する技術が知られている。取鍋精錬方法として
は、レードルファーネス(LF)あるいは真空脱ガスが
採用される。しかし、取鍋精錬を付加することは、取鍋
精錬コストが余計にかかるとともに、真空脱ガスでは、
取鍋精錬における溶鋼の温度降下を補償するため転炉精
錬完了時の溶鋼温度を高める必要が生じ、大幅なコスト
アップを生じるという問題がある。
【0006】凝固界面におけるCOガスの発生は、凝固
界面における炭素の偏析によって助長される。そこで、
炭素偏析を防止するため、鋳型内で電磁攪拌によって溶
鋼を攪拌し、ブローホールの発生を防止する技術が知ら
れている。しかし、鋳型内電磁攪拌を行うと、鋳型内溶
鋼表面を覆うために添加されるパウダーを溶鋼中に巻き
込むという弊害を起こし、また、鋳型内電磁攪拌による
ブローホール発生限界の改善効果も、フリー酸素にして
10ppm程度であるため、問題を解決するには至らな
い。
【0007】溶鋼を鋳型に注入するに際しては、通常は
鋳型内での酸化を防止するため、溶鋼流が空気に触れな
いように浸漬ノズルを用いた鋳造が行われる。しかし、
ビレット連続鋳造においてビレット断面が小断面化する
と、浸漬ノズルの使用が困難となり、溶鋼流が大気に露
出するいわゆるオープン注入が行われる。この場合は、
鋳造中に空気の巻き込みのため、溶鋼が酸化し、スカム
と呼ばれる酸化物がメニスカス近傍で生成する。このス
カムが高融点で鋳造温度で固体である場合には、鋳片の
表層部に付着し、いわゆるノロカミ欠陥となり、ビレッ
トを線材に圧延したとき表面疵として残存する。
【0008】S i- Mnキルド鋼では、[%Mn]/
[%S i]の値が3. 2以下の場合、スカム中に固体S
iO2 が晶出し、ノロカミ欠陥が発生する。そこで、ノ
ロカミ欠陥を防止するため、鋳型内電磁攪拌を用いて、
固体SiO2 を含有するスカムが鋳片表層部に付着する
のを防止する技術が知られている(Ironmakin
g and Steelmaking, 13( 198
6) ,p.32)。この方法によれば、[%Mn]/
[%S i]の値が2. 2までの鋼については、ノロカミ
欠陥を防止することができる。しかしながら、[%M
n]/[%S i]の値が2. 2未満の鋼では、ノロカミ
欠陥を防止する事ができない。
【0009】鋳型内の溶鋼にアルミワイヤを添加するこ
とでノロカミ欠陥を防止する方法が知られている(日本
鉄鋼協会:わが国における鋼の連続鋳造技術史、p.4
10(1996年))。この方法によると、溶鋼1トン
あたりに50〜100gのアルミワイヤを添加すること
で[%Mn]/[%S i]の値が2. 2までの鋼につい
ては、ノロカミ欠陥を防止することができる。この方法
でも、[%Mn]/[%S i]の値が2. 2未満の鋼で
は、ノロカミ欠陥を防止する事ができない。また、鋳型
内溶鋼にアルミワイヤを添加することでスカムの組成を
SiO2 −MnO−Al23 系の低融点領域にコント
ロールしようとするものであるが、この低融点領域は狭
く、また、アルミ添加量の微量の変化によってもスカム
中のAl23 濃度の変化が大きく、アルミ添加によっ
てスカム組成を低融点領域に制御することは困難であ
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するためになされたものでり、Caを添加せずに、
低Alであってもブローホールが発生せず、真空脱ガス
設備やLF設備を用いた低酸素化のための取鍋精錬を行
わずに、さらに、鋳型内の電磁攪拌も行わずに、連続鋳
造ノズル閉塞を防止し、ノロカミ欠陥を発生させないビ
レット連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、その要旨とするとこ
ろは以下の通りである。 (1)重量%で、C: 0. 05%〜0. 35%、S i:
0. 10%〜0. 35%、Mn: 0. 2%〜1.12%
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、Mn
/S i:0.5〜3. 2の鋼を、連続鋳造タンディッシ
ュから連続鋳造鋳型への溶鋼注入時に浸漬ノズルを用い
ないオープン注入を行う連続鋳造ビレットの製造方法に
おいて、Al: 0. 005%以下とし、連続鋳造鋳型内
において、鋼中にTiを溶鋼1トンあたり{10000
/(250×([%Mn]/[%Si])+200)}
グラムと{9.2+5.6/([%Si]/[%
C])}グラムの内の大きい方以上60グラム以下添加
することを特徴とするS iキルド鋼のビレット連続鋳造
方法。 (2)連続鋳造鋳型内において、鋼中にTiをワイヤー
によって添加することを特徴とする請求項1記載のS i
キルド鋼のビレット連続鋳造方法。
【0012】
【発明の実施の形態】鋳型内に溶鋼を注入するための連
続鋳造ノズルに非金属介在物が付着するのを防止するた
めには、非金属介在物の融点を下げることが有効なこと
は前述の通りである。非金属介在物の主成分がAl2
3 の場合、Caを大量に添加しないと、非金属介在物の
融点を下げることができなかった。本発明は、Al濃度
が低いので、脱酸元素としては、SiとMnのみであ
る。非金属介在物の主成分はSiO2 −MnOである。
タンディッシュ内の溶鋼中では、溶鋼温度が高いので、
この介在物中には、高融点のSiO2 は晶出していな
い。従って、ノズル閉塞は起こらない。
【0013】スカムの組成は、S iキルド鋼でTiを含
有しない場合、SiO2-MnO系であり、Mn/Siが
3. 2以下の場合には、高融点の固体SiO2 が晶出
し、ノロカミ欠陥が発生する。一方、溶鋼中にTiが含
有される場合、スカム組成はTiO2-MnO- SiO2
系となり、図1に示すように、低融点となる組成範囲が
広くなる。本発明は、スカム組成をTiO2-MnO- S
iO2 系とすることで、低融点領域を拡大することに着
目し、利用したところにその特徴がある。
【0014】(Al濃度の限定理由)Alを0.005
%以下としたのは、Alが0.005%を超えると、生
成する非金属介在物の組成がAl23 主体となり、介
在物融点が高くなってノズル閉塞を防止できなくなるか
らである。なお、Al含有量には酸化物として存在する
Alをも含んでいる。
【0015】(Ti添加量の限定理由)鋳型内溶鋼に添
加するTiの役割は、鋼中のフリー酸素を低減し、ブロ
ーホール(BH)の発生と、スカムの高融点化を防止す
ることにある。鋼中のフリー酸素は、Al濃度が低い場
合、Si濃度で決定される。ブローホールの発生限界フ
リー酸素濃度はC濃度に依存する。従って、[%Si]
/[%C]の値が小さいほど、ブローホールが発生しや
すくなる。すなわち、ブローホール発生防止のためのT
i添加量の下限は、[%Si]/[%C]の関数とな
り、[%Si]/[%C]の値が小さいほど、Tiの添
加量を多くしなければならない。
【0016】一方、スカムの融点は、[%Mn]/[%
Si]の値が小さいほど高くなる。従って、[%Mn]
/[%Si]の値が小さいほどTiの添加量を多くしな
ければならない。
【0017】これらのことから、Ti添加量の下限を溶
鋼1トンあたり10000/(250×([%Mn]/
[%Si])+200))と9.2+5.6/([%S
i]/[%C])の内の大きい方とする。
【0018】鋳型内溶鋼へのTiの添加量の上限は溶鋼
1トンあたり60グラムとする。60グラムを超える
と、鋳型内溶鋼中でのTiの溶け残りが生じ、ヘゲ疵が
発生するためである。Tiは鋳型内の溶鋼注湯部分に添
加する。Ti添加量の上限を溶鋼1トンあたり30グラ
ムとすれば、Ti添加位置が鋳型の注湯位置から外れて
もTi溶け残りが発生しづらいのでより好ましい。
【0019】Tiを添加する工程としては、取鍋での添
加も考えられるが、その場合、タンディッシュやノズル
などにおけるノズル閉塞を防止するため、Caを添加す
る必要があり、コスト増加、耐火物溶損等の問題が大き
くなる。このため、Ti添加は、鋳型内で行う必要があ
る。
【0020】
【実施例】転炉にて240トンの溶鋼を溶製し、出鋼時
にS i、Mnを添加した後、ビレット連続鋳造した。連
続鋳造法において、鋳型サイズは125mm×125m
m、鋳造速度は2.2〜3. 2m/ minの条件で鋳
造した。また、鋳造ノズルは、内径18mmφのジルコ
ニア質のノズルを用いた。鋳型内の溶鋼にワイヤ状のT
iを連続的に添加した。
【0021】表1に示す成分の鋼を溶製し、連続鋳造に
よってビレットを製造した。合金成分の含有量は、連続
鋳造タンディッシュ内から採取した試料の分析結果に基
づいて決定した。
【0022】鋳造結果の「ノズル閉塞」については、ノ
ズル閉塞により、鋳造を中止せざるを得なかった場合を
×、少なくとも1チャージ完鋳できたものを○とした。
【0023】鋳片のブローホールの発生状況について
は、鋳片のカットサンプルを採取し、鋳造方向に垂直な
断面のエッチプリントを採取し、ブローホールの有無を
判断し、次のように評点化した。 ○ : ブローホールが全くない。 × : 1mmφ以上のブローホールが断面に1つ以上
ある。
【0024】ヘゲ疵については、鋳片表面に全く観察さ
れない場合を○、少しでも見られるものを×とした。
【0025】ノロカミ欠陥については、鋳片表面に5m
mφ以上のものが認めらない場合を○、5mmφ以上の
ものがひとつでも認められたものを×とした。
【0026】表1のNo.1からNo.9が本発明例で
ある。いずれも、ノズル閉塞、ブローホール、ヘゲ疵、
ノロカミ欠陥の発生がなく、鋳造性および鋳片の表面性
状は良好であった。
【0027】表1のNo. 10〜No.14が比較例で
ある。比較例の内、No10はAlが本発明の範囲より
高く、ノズル閉塞のため、完鋳できなかった。No.1
1は、Ti添加量が本発明の範囲より少なく、ブローホ
ールとノロカミ欠陥の両方が発生した。No.12は、
Ti添加量がブローホール発生防止下限よりも多いが、
ノロカミ発生防止下限よりも少ない場合で、ノロカミ欠
陥が生じた。No.13は、Ti添加量がノロカミ発生
防止下限よりも多いが、ブローホール発生防止下限より
も少ない場合で、ブローホールが発生した。No.14
はTi添加量が本発明の範囲より多く、ヘゲ疵が発生し
た。
【0028】本実施例で製造した本発明範囲のビレット
を更に圧延し、線材、形鋼等の条鋼として圧延を行っ
た。いずれも良好な品質の条鋼を得ることができた。
【0029】比較例No.11、No.12で、鋳片の
ノロカミ欠陥部を分析したところ、図1に○印で示すよ
うに、平均組成は1500℃における固体SiO2 晶出
領域にあり、SiO2 を95%以上含有する相が確認さ
れた。この相の融点は1700℃以上であった。一方、
本発明例では、ノロカミ欠陥が発生しなかったため、鋳
造中に鋳型内のメニスカス部に浮遊する液体酸化物を採
取し、その組成を分析した結果、図1に示すように、す
べて液相領域にあり、SiO2 リッチ相は認められなか
った。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】本発明により、連続鋳造ノズルへの非金
属介在物の付着がなく、連続鋳造鋳片におけるブローホ
ールとノロカミの発生のないビレットの連続鋳造が可能
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明例と比較例のノロカミあるいはスカムの
組成を比較するためのTiO2−MnO―SiO2 三元
系図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C21C 7/06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C: 0. 05%〜0. 35
    %、S i: 0. 10%〜0. 35%、Mn: 0. 2%〜
    1.12%を含み、残部Feおよび不可避的不純物から
    なり、Mn/S i:0.5〜3. 2の鋼を、連続鋳造タ
    ンディッシュから連続鋳造鋳型への溶鋼注入時に浸漬ノ
    ズルを用いないオープン注入を行う連続鋳造ビレットの
    製造方法において、Al: 0. 005%以下とし、連続
    鋳造鋳型内において、鋼中にTiを溶鋼1トンあたり
    {10000/(250×([%Mn]/[%Si])
    +200)}グラムと{9.2+5.6/([%Si]
    /[%C])}グラムの内の大きい方以上60グラム以
    下添加することを特徴とするS iキルド鋼のビレット連
    続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 連続鋳造鋳型内において、鋼中にTiを
    ワイヤーによって添加することを特徴とする請求項1記
    載のS iキルド鋼のビレット連続鋳造方法。
JP24997998A 1998-05-18 1998-09-03 Siキルド鋼のビレット連続鋳造方法 Ceased JP2000042698A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100435486B1 (ko) * 2000-06-20 2004-06-10 주식회사 포스코 소단면 고규소강 빌레트의 제조방법
KR100732119B1 (ko) 2005-06-04 2007-06-25 주식회사 포스코 강의 연속 주조장치
CN105458200A (zh) * 2015-11-27 2016-04-06 山东钢铁股份有限公司 一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法

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