JP2003181606A - 高Ａｌ・Ｙ・ＲＥＭ含有鋼連続鋳造用モールドフラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は高ＡｌまたはＹやＲＥＭなどのスラ
グ還元性金属元素を有する鋼を連続鋳造する際に、溶融
スラグの変質に起因する操業異常および鋳片品質劣化の
防止に効果的な高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼連続鋳造用モ
ールドフラックスを提供する。 【解決手段】 モールドフラックスの組成として、Ｃａ
Ｏ：２５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３
０ｍａｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ ₂ Ｏ
₃ ：３〜１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ₂ ：２．０ｍａｓ
ｓ％以下、これに加えてＮａ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏのうち１種
または２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、炭素粉：１〜
１０ｍａｓｓ％としたこと、さらに前記組成を満足し、
融点を９５０〜１１５０℃、１３００℃の溶融状態にお
ける粘度を０．１〜２．０ｐｏｉｓｅに調整した連続鋳
造用モールドフラックス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＡｌ、Ｙ、希土類元
素（以下、ＲＥＭと称す）に代表される還元性成分を
２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼を連続鋳造する際に、
溶融スラグの変質に起因する操業異常および鋳片品質劣
化の防止に効果的な高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼連続鋳造
用モールドフラックス（以下、単にモールドフラックス
と称す）に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、鋼の連続鋳造においては、溶鋼の
酸化防止ならびに鋳型と凝固シェル間の潤滑を目的に、
一般にＣａＯ、ＳｉＯ₂ を主成分とし、粘度や融点の調
整剤としてＡｌ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｋ₂ Ｏ、Ｂ
ａＯ、Ｂ₂ Ｏ₃ 、ＡｌＦ₃ 、ＮａＦ、ＫＦ等を複数添加
し、溶融速度調整剤として炭素を加えたモールドフラッ
クスを用いている。モールドフラックスは使用時に溶融
スラグとなり、これを鋳型と凝固シェル間に流入させな
がら操業を行う。

【０００３】ところが、高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼のよ
うな還元性成分含有鋼の連続鋳造に一般のモールドフラ
ックスを使用すると、（１）式の反応や溶鋼中脱酸生成
物、溶鋼二次酸化によって溶融スラグ中のＡｌ₂ Ｏ₃ や
Ｙ、ＲＥＭの酸化物の比率が大きくなる。なお、（１）
式中の［ ］内は鋼中成分、（ ）内はスラグ中成分を
示す。４［Ａｌ］＋３（ＳｉＯ₂ ）→２（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）
＋３［Ｓｉ］・・・・（１）

【０００４】溶融スラグ中にＡｌ₂ Ｏ₃ が濃化すると、
高融点結晶２ＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＳｉＯ₂ （Ｇｅｈｌ
ｅｎｉｔｅ）が生成し易い組成となり、モールドフラッ
クスの基本物性である粘度や融点が大きく上昇する。そ
の結果、溶融スラグ自体の潤滑機能が低下するだけでな
く、溶融スラグと鋳型の接触面にスラグベアと呼ばれる
凝固塊が発達して鋳型と鋳片間への溶融スラグ流入が不
均一となり、鋳片品質の劣化やブレークアウト等の重大
な操業異常が発生して問題となっていた。

【０００５】また、溶融スラグ中にＹやＲＥＭの酸化物
が濃化しても、粘度や融点が上昇し、高融点の結晶が生
成し易くなり、Ａｌ₂ Ｏ₃ が上昇したときと同じように
操業異常が発生する。これら高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼
の連続鋳造における問題を解決するために、特開２００
０−６４６号にはＣａＯ：２５〜４５ｍａｓｓ％、Ａｌ
₂ Ｏ₃ ：１０〜２５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ：１０〜２５ｍ
ａｓｓ％とし、これらが総量で５５〜８５ｍａｓｓ％か
らなり、かつこれにＦ：５〜２０ｍａｓｓ％、炭素を１
０ｍａｓｓ％以下含有せしめ、その他原料中から不可避
的組成を含み、該不可避的組成から混入するＳｉＯ₂ を
２ｍａｓｓ％以下に規制したモールドフラックスを使用
することにより、前記（１）式の反応を抑える技術が開
示されている。

【０００６】しかし、本発明者らがＡｌ、Ｙ、ＲＥＭを
２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼に上記モールドフラッ
クスを使用したところ、（１）式の反応は抑制できた
が、脱酸生成物や二次酸化物によるＡｌ₂ Ｏ₃ やＹ、Ｒ
ＥＭの酸化物の濃化は回避できず、鋳造中にスラグ融点
が大きく上昇して潤滑不良やスラグベアに起因する問題
を生じた。また、鋳造速度が大となるほど操業異常とな
る頻度が高くなった。

【０００７】この外に、高Ａｌ、ＲＥＭ含有鋼の連続鋳
造における問題を解決するために、特開平４−２５８３
５３号が開示されており、Ｙ含有鋼の連続鋳造における
問題を解決するために、特開平４−１５８９７０号が開
示されているが、これらのモールドフラックスについて
も、本発明者らがＡｌ、Ｙ、ＲＥＭを２．０ｍａｓｓ％
以上含有する鋼に使用したところ、特開２０００−６４
６号に基づいて設計したモールドフラックスと同様、鋳
造中にスラグ融点が大きく上昇して潤滑不良やスラグベ
アに起因する問題を生じた。さらに、鋳造速度が大とな
るほど操業異常となる頻度が高くなった。

【０００８】近年、生産性の向上が要望されてきてお
り、これに対処するため連続鋳造速度を上げて生産性向
上を図る方策が執られているが、本発明者らは高速鋳造
の条件下において上記したモールドフラックスの使用は
困難であろうと判断した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明において解決す
べき課題は、高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼のような還元性
成分含有鋼の連続鋳造に際しての問題を解消し、連続鋳
造の高速化にともなう鋳片品質の劣化やブレークアウト
発生がなく安定操業を可能とするモールドフラックスを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来方
法における問題点を解決するためになされたものであっ
て、その要旨するところは、下記手段にある。 （１） モールドフラックスの組成として、ＣａＯ：２
５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３０ｍａ
ｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ₂ Ｏ₃：３〜
１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ₂ ：２．０ｍａｓｓ％以
下、これに加えてＮａ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏのうち１種または
２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、炭素粉：１〜１０ｍ
ａｓｓ％とした連続鋳造用モールドフラックス。 （２） モールドフラックスの組成として、ＣａＯ：２
５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３０ｍａ
ｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ₂ Ｏ₃：３〜
１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ₂ ：２．０ｍａｓｓ％以
下、これに加えてＮａ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏのうち１種または
２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、ＭｇＯ：１０ｍａｓ
ｓ％以下、炭素粉：１〜１０ｍａｓｓ％とした連続鋳造
用モールドフラックス。 （３） 前記（１）または（２）のモールドフラックス
の組成を満足し、融点を９５０〜１１５０℃、１３００
℃の溶融状態における粘度を０．１〜２．０ｐｏｉｓｅ
に調整した連続鋳造用モールドフラックス。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者らが、Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ
を２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼用のモールドフラッ
クスについて種々研究検討を行った結果、操業異常の発
生を抑制するためにはＡｌ₂ Ｏ₃ を１０ｍａｓｓ％未満
に低減しなければならないことを思い付くに至った。

【００１２】そこで、本発明者らは、Ａｌ₂ Ｏ₃ を低減
した代替として、ＳｒＯまたはＢａＯを増大することに
よってその解決策を試みた。図１はスラグ中Ａｌ₂ Ｏ₃
濃化量と融点の関係を示したもので、図１で明らかなの
ように、脱酸生成物や溶鋼二次酸化に起因するＡｌ₂ Ｏ
₃ やＹ、ＲＥＭの酸化物の濃化が起こっても溶融スラグ
の融点は低温域で安定することを見出すことができたも
ので、具体的には、上記解決手段に記載したモールドフ
ラックスにある。

【００１３】以下、本発明のモールドフラックスにおい
て、各成分範囲を作用効果の面から限定した理由につい
てその詳細を述べる。ＣａＯは鋼中Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭの
ような還元性成分と反応し難く、安定な溶融スラグを形
成するためには２５ｍａｓｓ％以上を必要とするが、４
５ｍａｓｓ％を超えると逆に溶融困難となる。

【００１４】ＳｒＯおよびＢａＯを合計で１５ｍａｓｓ
％以上添加することにより、ＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系スラ
グの融点を大きく低下させることが可能となる。但し、
過度に添加しても効果がなく３０ｍａｓｓ％以下で十分
である。なお、ＢａＯならびにＢａ化合物のほとんどは
毒性を有するため、なるべくＳｒＯを添加することが望
ましい。Ｆは粘度、融点を下げるために１０ｍａｓｓ％
以上必要であるが、２５ｍａｓｓ％を超えると白煙、設
備腐食等の問題を生ずる。

【００１５】Ａｌ₂ Ｏ₃ が３ｍａｓｓ％未満であるとモ
ールドフラックスが高融点となり、初期の溶融が困難と
なる。多すぎると使用時におけるＡｌ₂ Ｏ₃ やＹ、ＲＥ
Ｍ酸化物の濃化の程度によっては融点が高くなる可能性
が高いため、１０ｍａｓｓ％未満とする。ＳｉＯ₂ が２
ｍａｓｓ％を超えると、前記（１）式で示した反応が大
きくなりスラグ変質の原因となるため、原料から不可避
的に混入するＳｉＯ₂ を含めても２ｍａｓｓ％以下とな
るように規制する。

【００１６】Ｎａ₂ ＯおよびＬｉ₂ Ｏは粘度、融点を下
げる効果があるのでそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、単独ま
たは複合して添加する。しかし、５ｍａｓｓ％を超える
と鋼中成分により還元され効果は半減する。ＭｇＯは若
干の低粘度化、低融点化効果があるので必要に応じて添
加しても良いが１０ｍａｓｓ％を超えるとＡｌ₂ Ｏ₃ や
Ｙ、ＲＥＭの酸化物の濃化時に高融点化するので１０ｍ
ａｓｓ％以下とした。

【００１７】炭素は、主に溶融速度調整剤や未溶融モー
ルドフラックスの焼結防止剤としての作用があるため、
１〜１０ｍａｓｓ％添加する。１ｍａｓｓ％未満である
と溶融が速すぎたり未溶融モールドフラックスの焼結が
発生し、１０ｍａｓｓ％を超えるとモールドフラックス
溶融が極端に遅くなる。

【００１８】モールドフラックス組成が上記範囲を満た
した上で、融点：９５０〜１１５０℃、１３００℃の溶
融状態における粘度：０．１〜２．０ｐｏｉｓｅとなる
ように調整すれば、溶融スラグの流入性が向上してさら
に効果が増大する。

【００１９】

【実施例】本発明モールドフラックスおよび比較のため
従来技術によるモールドフラックスを用いて、２５０×
１０５０ｍｍサイズの高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼を鋳造
した。鋳造条件と使用したモールドフラックスの特性と
鋳造結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１の結果から明らかなように、本発明モ
ールドフラックスを使用した場合、スラグベア発達やブ
レークアウト発生はなかった。一方、従来モールドフラ
ックスを使用した場合は、Ａｌ₂ Ｏ₃ やＹ、ＲＥＭの酸
化物が濃化してスラグの融点上昇が大きくなり、潤滑不
足に起因するブレークアウトが発生した。また、巨大な
スラグベアが発達して操業は非常に不安定であった。

【００２２】

【発明の効果】本発明モールドフラックスを用いること
により、スラグベアやブレークアウトの発生が皆無とな
り、これまで高速鋳造が困難とされたＡｌ、Ｙ、ＲＥＭ
を２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼であっても、安定操
業が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラグ中Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃化量と融点の関係を示す
図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 泰生 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鉄所内 (72)発明者 原田 浩次 福岡県築上郡吉富町直江198番地 (72)発明者 松尾 晶 福岡県北九州市八幡西区町上津役西３−４ −20 (72)発明者 福田 安之 福岡県豊前市吉木778−３ Ｆターム(参考） 4E004 MB14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モールドフラックスの組成として、Ｃａ
   Ｏ：２５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３
   ０ｍａｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ₂ Ｏ
   ₃ ：３〜１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ₂ ：２．０ｍａｓ
   ｓ％以下、これに加えてＮａ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏのうち１種
   または２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、炭素粉：１〜
   １０ｍａｓｓ％としたことを特徴とする連続鋳造用モー
   ルドフラックス。
2. 【請求項２】 モールドフラックスの組成として、Ｃａ
   Ｏ：２５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３
   ０ｍａｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ₂ Ｏ
   ₃ ：３〜１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ₂ ：２．０ｍａｓ
   ｓ％以下、これに加えてＮａ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏのうち１種
   または２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、ＭｇＯ：１０
   ｍａｓｓ％以下、炭素粉：１〜１０ｍａｓｓ％としたこ
   とを特徴とする連続鋳造用モールドフラックス。
3. 【請求項３】 前記請求項１または請求項２のモールド
   フラックスの組成を満足し、融点を９５０〜１１５０
   ℃、１３００℃の溶融状態における粘度を０．１〜２．
   ０ｐｏｉｓｅに調整したことを特徴とする連続鋳造用モ
   ールドフラックス。