JP2006110578A

JP2006110578A - 高アルミニウム含有鋼の連続鋳造用モールドパウダーおよびこのパウダーを用いる高アルミニウム含有鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2006110578A
Application number: JP2004298751A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Oba; 康英大塲; Shinichi Kitade; 真一北出; Tatsuya Kawamoto; 達也河本
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-13
Also published as: JP4610290B2

Abstract

【課題】パウダー組成を高融点結晶の析出を抑制できるように調整した高Ａｌ含有鋼の連続鋳造用のモールドパウダーを提供することであり、このモールドパウダーを用いる高Ａｌ含有鋼の連続鋳造方法を提供することである。
【解決手段】質量％でＡｌ≧０．８０％を含有する高アルミニウム含有鋼の連続鋳造に使用するモールドパウダーで、質量％で、ＳｉＯ₂：≦１５％、Ａｌ₂Ｏ₃：２０〜５０％、ＣａＯ：２０〜４０％、Ｌｉ₂Ｏ：５〜１５％、Ｆ：５〜２０％、全Ｃ：５〜１５％を含有し、残部の不可避不純物としてＮａ₂Ｏ、Ｆｅ₂Ｏ₃の１種〜３種を含有し、物性が塩基度のＣａＯ／ＳｉＯ₂が１．５以上であり、凝固温度が９５０〜１１５０℃で、粘度が１３００℃において０．２〜０．５Ｐａ・ｓである。
【選択図】なし

Description

連続鋳造設備で高アルミニウム含有鋼の連続鋳造時に発生する鋳片の表面欠陥を低減し、かつ、引き抜き中のブレークアウトの発生を防止することが出来るモールドパウダー及びそれを用いる連続鋳造方法に関する。

高アルミニウム含有鋼では、連続鋳造時、溶鋼中のＡｌとモールドパウダー中のＳｉＯ₂とが下記の式（１）の反応を起こし、モールドパウダー組成が図１に示すように変動し、高融点結晶であるゲーレナイトが析出する。このためモールド銅板と鋳片シェルとの間の潤滑が悪くなる問題がある。そこで鋳造中に析出させなくした発明が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

４［ＡＩ］＋３ＳｉＯ₂−２Ａｌ₂Ｏ₃＋３［Ｓｉ］・・・（１）

一方、モールド内で溶鋼中のＡｌとモールドパウダーとの反応による溶鋼の汚染を防止するため、モールドパウダー中のＳｉＯ₂含有量を７％以下に規制している発明が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、ＳｉＯ₂含有量を低減したモールドパウダーでは、粘性が極めて不安定となり、滓化と流入を調整して制御することが難しいという問題がある（例えば、特許文献３参照。）。

一方、出願人はモールドパウダーの物性値を低塩基度でかつ高粘度で結晶が晶出しにくい組成と物性のモールドパウダーを開発している（例えば、特許文献４参照。）が、高融点結晶の析出によって鋳片欠陥が発生する問題がある。

さらに、溶融パウダー中のＡｌ₂Ｏ₃分が上昇してもその粘度上昇が抑えられ、モールドパウダーとしての特性を具備し続ける高Ａｌ含有鋼鋳造用モールドパウダーがある（例えば、特許文献５参照。）および連続鋳造の過程を通じて組成の経時変化を生ぜず、モールドパウダーとしての特性を具備し、欠陥のない鋳片を製造できる高Ａｌ含有鋼鋳造用モールドパウダーがある（例えば、特許文献６参照。）。しかし、これら二つの特許文献のモールドパウダーでは、Ｎａ₂Ｏ含有率が高いため、Ｎａの蒸発によるパウダー組成の変動や操業性の問題があった（特許文献３の従来の技術の段落０００７参照）。

またさらに、含Ａｌ溶鋼の連続鋳造において、スラブ表面にデフレッションを生じたり、ノロ噛みを生じたり、鋳片が拘束されてブレークアウトが起こるのを防止する方法がある（例えば、特許文献７参照。）。しかし、このものは本願の発明と狙いとする組成が相違し、例えばＳｉＯ₂が本願発明より実質的に高く、またＡｌ₂Ｏ₃が実質的に低く、この特許文献７の発明は実質的に本願の発明と相違するものである。

特開昭６３−１００５２号公報特公昭６３−５６０１９号公報特開２００３−１８１６０７号公報特開２００３−５３４９６号公報特開２０００−４２６９７号公報特開平１１−２２６７１２号公報特開平９−７６０４９号公報

高Ａｌ含有鋼の連続鋳造を困難とする一番の原因は、パウダー組成の変動に起因する高融点結晶であるゲーレナイトの析出である。これは溶鋼中のアルミニウム含有量が高いため、モールドパウダー中のＳｉＯ₂と溶鋼中のＡｌとの反応式の３ＳｉＯ₂＋４Ａｌ→３Ｓｉ＋２Ａｌ₂Ｏ₃によって溶融パウダーが組成変動しやすく、高融点結晶のゲーレナイトの析出を招いてモールド銅板と鋳片シェルとの間の潤滑不良を起こし、連鋳片のシェルの焼きつきや不均一成長を引き起こす問題がある。そこで、本発明が解決しようとする課題は、パウダー組成を高融点結晶の析出を抑制できるように調整した高Ａｌ含有鋼の連続鋳造用のモールドパウダーを提供することであり、このモールドパウダーを用いる高Ａｌ含有鋼の連続鋳造方法を提供することである。

課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、質量％で、Ａｌ≧０．８０％を含有する高アルミニウム含有鋼の連続鋳造に用いるモールドパウダーにおいて、質量％で、ＳｉＯ₂：≦１５％、Ａｌ₂Ｏ₃：２０〜５０％、ＣａＯ：２０〜４０％、Ｌｉ₂Ｏ：５〜１５％、Ｆ：５〜２０％、Ｔ．Ｃ（全カーボン量）：５〜１５％及び残部不可避不純物としてＮａ₂Ｏ、Ｆｅ₂Ｏ₃の１種〜３種からなることを特徴とする高アルミニウム含有鋼の連続鋳造用モールドパウダーである。

請求項２の発明では、物性がＣａＯ／ＳｉＯ₂が１．５以上、凝固温度が９５０〜１１５０℃、粘度が１３００℃において０．２〜０．５Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１の手段の高アルミニウム含有鋼の連続鋳造用モールドパウダーである。

請求鋼３の発明では、質量％で、Ａｌ≧０．８０％を含有する高アルミニウム含有鋼の連続鋳造において、請求項１または請求項２の手段のモールドパウダーを用いて連続鋳造することを特徴とする高アルミニウム含有鋼の連続鋳造方法である。

上記の本発明の手段における高アルミニウム含有鋼の連続鋳造用のモールドパウダーの化学組成及び物性を表１に示す。

上記の本発明の手段における高アルミニウム含有鋼の連続鋳造用の表１に示すモールドパウダーの化学組成及び物性に対比して、特許文献４の発明のモールドパウダーの化学組成及び物性を表２に示す。表２に見られるように特許文献４の発明は、本願の発明に比して組成が相違し、さらに物性は低塩基度でかつ高粘度であり、凝固温度が高く、結晶が晶出しにくいものからなっている。

上記の本願の請求項１〜３の手段の発明の作用について以下に説明する。
１）特許文献２においてゲーレナイトの析出抑制のためにＳｉＯ₂含有量を７％以下に規制しているように、ＳｉＯ₂の含有量を少なくすると、パウダーの滓化性の制御が困難となる。このため、ＳｉＯ₂は１５％未満とするが、好ましくは７超〜１５％以下程度とする必要がある。

２）モールドパウダー中のＳｉＯ₂と溶鋼中のＡｌとの反応を抑制するため、請求項２の手段において、塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ₂を高め、ＳｉＯ₂−ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ三元系の中のゲーレナイト相に初期組成を設定し、ＬｉとＦを適量添加した。

３）ゲーレナイトは、２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂より成るが、溶融パウダー中では、Ｆ添加によってＣａを奪ってＣａＦ₂およびＣａとＳｉを奪ってカスピダイン（３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・ＣａＦ₂）を生成し、Ｌｉ添加によってＡｌを奪ってＬｉＡｌＯ₂およびＡｌとＳｉを奪ってＬｉＡｌＳｉＯ₄を生成する。これらはゲーレナイトよりも析出し易いため、ＬｉとＦを添加することでゲーレナイトの析出を操業上問題がないレベルまで抑制することができる。

４）仮にＳｉＯ₂がＡｌと反応してモールドパウダー組成が変動したとしても、ＬｉとＦを適量添加することで析出する結晶の種類を一定にできる。すなわち、多少ＳｉＯ₂が減少してＡｌ₂Ｏ₃が増加しても析出する結晶の種類は変化しない。このため、パウダーフイルム内の析出結晶も均一となり、モールド内での抜熱のばらつきを小さくすることができる。

本発明は、高アルミニウム含有鋼の連続鋳造用のモールドパウダーの組成において、ＳｉＯ₂含有量を高くし、塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ₂を高め、ＬｉとＦを適量添加することにより、パウダーの滓化性を容易とするとともにゲーレナイト相に初期組成を設定し、ＬｉとＦを適量添加することにより析出する結晶の種類を一定にすることでモールド内での抜熱のばらつきを小さくすることにより、従来のモールドパウダーを使用する連続鋳造で見られた鋳片の表面の凹みと割れなどの連続鋳造における欠陥を低減でき、鋳片を圧延した後の中間製品の疵手入れ率も低減できるなど、本発明は優れた効果を奏するものである。

本発明を実施するための最良の形態を示すと、請求項１の発明は、質量％でＡｌ≧０．８０％を含有する高アルミニウム含有鋼、例えばＪＩＳＧ４２０２で規定するアルミニウムクロムモリブデン鋼、の連続鋳造に使用するモールドパウダーである。このモールドパウダーは、質量％で、ＳｉＯ₂：≦１５％で好ましくは５〜１５％、Ａｌ₂Ｏ₃：２０〜５０％で好ましくは２５〜４０％、ＣａＯ：２０〜４０％好ましくは２０〜３０％、Ｌｉ₂Ｏ：５〜１５％好ましくは７〜１２％、Ｆ：５〜２０％好ましくは８〜１３％、全Ｃ：５〜１５％好ましくは７〜１２％を含有する組成物である。これらの組成物は上記含有量の残部の不可避不純物としてＮａ₂Ｏ、Ｆｅ₂Ｏ₃の１種〜３種を含有することができる。

さらに請求項２の発明は、上記の組成のモールドパウダーにおいて、物性が塩基度のＣａＯ／ＳｉＯ₂が１．５以上であり、凝固温度が９５０〜１１５０℃で、粘度が１３００℃において０．２〜０．５Ｐａ・ｓである。

請求鋼３の発明では、質量％でＡｌ≧０．８０％を含有する高アルミニウム含有鋼、例えばＪＩＳＧ４２０２で規定するＳＡＣＭ６４５のアルミニウムクロムモリブデン鋼の連続鋳造において、上記の請求項１または請求項２の手段のモールドパウダーを溶鋼とモールド間の潤滑材として使用し連続鋳造する方法である。

実施例：ＪＩＳＧ４２０２で規定するＳＡＣＭ６４５においてＡｌが質量％で０．８％以上を含有するアルミニウムクロムモリブデン鋼の溶鋼を連続鋳造用モールドに注湯し、塩基度であるＣａＯ／ＳｉＯ₂が２．１２、凝固温度が１１００℃、トータルカーボン量（Ｔ．Ｃ）が７．７ｗｔ％、１３００℃の粘度が０．４２Ｐａ・ｓであるモールドパウダーを用いて、鋳込み速度を０．４６ｍ／ｍｉｎとする条件下で連続鋳造して３８０ｍｍ×４９０ｍｍのサイズの鋳片を製造した。これを発明例１として表３に示す。この場合、鋳造中のモールドパウダーの組成は図１の●で示すように変化した。従来例である特許文献４のものの変化は◆で示し、特許文献７のものの変化は▲で示す。この発明例１の場合、得られた鋳片の表面性状は極めて良好であり、鋳片表面の凹みと割れなどの欠陥が極めて少なく、疵手入れ率が大幅に減少できた。

さらに表３に、発明例２〜９と比較例１〜３としてモールドパウダーの組成と物性を示し、さらにこれらを使用して上記と鋳込み速度は同様にして連続鋳造し、得られた鋳片の表面性状を示す。なお、これらの比較例は特許文献４に基づくモールドパウダーを使用したものである。表における鋳片表面性状の◎は最も良好なもので、○は良好なもので、△や×は従来ものとあまり変わらず、はつりなどの疵手入れが従来通りに必要とした。

鋳造中のモールドパウダーの組成の変化を示すＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯの三元系状態図である。

Claims

質量％で、Ａｌ≧０．８０％を含有する高アルミニウム含有鋼の連続鋳造に用いるモールドパウダーにおいて、質量％で、ＳｉＯ₂：≦１５％、Ａｌ₂Ｏ₃：２０〜５０％、ＣａＯ：２０〜４０％、Ｌｉ₂Ｏ：５〜１５％、Ｆ：５〜２０％、Ｔ．Ｃ：５〜１５％及び残部不可避不純物としてＮａ₂Ｏ、Ｆｅ₂Ｏ₃の１種〜３種からなることを特徴とする高アルミニウム含有鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
物性がＣａＯ／ＳｉＯ₂が１．５以上、凝固温度が９５０〜１１５０℃、粘度が１３００℃において０．２〜０．５Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１に記載の高アルミニウム含有鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
質量％で、Ａｌ≧０．８０％を含有する高アルミニウム含有鋼の連続鋳造において、請求項１または請求項２に記載のモールドパウダーを用いて連続鋳造することを特徴とする高アルミニウム含有鋼の連続鋳造方法。