JP2013141678A - 下注ぎ造塊方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】溶鋼2を鋳型5に装入する下注ぎ造塊方法を行うに際し、鋳型5内の溶鋼2に浴面を被覆するための被覆材10を、その厚みである被覆材厚が20mm以下となるように添加した後、Ca12を添加する。浴面の表面積に対するCa12のCa成分の添加量が0.35kg/m2以上10kg/m2未満の範囲内の値となるようにCa12を添加すると共に、保温材の成分含有量と添加したCa12のCa成分含有量との関係を示す含有割合である[%Ca]/([%Al]+3[%Fe2O3]+[%FeO]+2[%SiO2]+2[%MnO2]+[%S])の値を0.08以上0.25未満の範囲内となるようにするとともに、前記含有割合を前記被覆材厚で除して得られる値が0.008以上となるようにする。ただし、[%X]:保温材中X含有量(モル%)とする。
【選択図】図2
Description
特許文献1では、下注ぎ法または上注ぎ法によってキルド鋼を製造するにあたって、鋳込前溶鋼の温度をTL(液相開始温度)+20℃以上にするとともに、その溶鋼の注入中ないしはその直後に、溶鋼トン当りの総発熱量が1800Kcal以上になる量の早期燃焼型高カロリー保温剤、ただし発熱して最高温度に達するピーク時間が3分以内のものをもって、鋳型内湯面上を被覆し、鋼塊底部の沈澱晶帯における介在物集積を、軽減抑制している。
特許文献2では、アルミニウム、チタン、ジルコニウム等を単独又は複合して含有する溶鋼を0.5〜30ton/分の注入速度で鋳造するに際して金属カルシウム若しくはカルシウムを含む合金粒を0.5〜2.0kg/分の供給速度で注入溶鋼流に添加している。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、鋳塊中の粗大介在物の発生を抑制し、清浄度の優れた鋳塊を製造することができる下注ぎ造塊方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、溶鋼を注入管を介して下方から鋳型に装入することにより鋳塊を製造する下注ぎ造塊方法を行うに際し、前記鋳型内の溶鋼に浴面を被覆するための被覆材を、その厚みである被覆材厚が20mm以下となるように添加した後、金属Ca及び/又はCa合金を、保温材を添加する前又は同時に添加することとし、前記浴面の表面積に対する前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分の添加量が0.35kg/m2以上10kg/m2未満の範囲内の値となるように前記金属Ca及び/又はCa合金を添加すると共に、保温材の成分含有量と添加した前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分含有量との関係を示す含有割合である[%Ca]/([%Al]+3[%Fe2O3]+[%FeO]+2[%SiO2]+2[%MnO2]+[%S])の値を0.08以上0.25未満の範囲内となるようにするとともに、前記含有割合を前記被覆材厚で除して得られる値が0.008以上となるようにしている点にある。
び/又はCa合金を含有する保温材を添加することとし、前記浴面の表面積に対する前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分の添加量が0.35kg/m2〜10kg/m2を満たすように前記保温材を添加すると共に、保温材の成分含有量と添加した前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分含有量との関係を示す含有割合である[%Ca]/([%Al]+3[%Fe2O3]+[%FeO]+2[%SiO2]+2[%MnO2]+[%S])の値を0.08以上0.25未満の範囲内となるようにするとともに、前記被覆材厚を前記含有割合で除して得られる値が0.008以上となるようにしている点にある。なお、[%X]は、保温材中X含有量(モル%)である。
まず図1を参照して、本実施形態の下注ぎ造塊方法が適用される下注ぎ造塊装置1について説明する。図1は、下注ぎ造塊を行う下注ぎ造塊装置1の概略構成を示している。
下注ぎ造塊装置1は、下注ぎ造塊法により溶鋼2を鋳造するものであって、取鍋3内の溶鋼2を注入する注入管4と、この注入管4に注入された溶鋼2が装入される鋳型5と、注入管4と鋳型5とを連通する定盤6とを備えている。
下注ぎ造塊方法において、鋳型5に装入された溶鋼2の浴面が大気と接触すると、溶鋼2は大気との接触面から酸化して清浄度を低下させる。そこで本実施形態では、溶鋼2の酸化を防止するために、溶鋼2の鋳型5内への注入が始まった段階で、溶鋼2の浴面を被覆するための被覆材10(C−SiO2−CaO−Al2O3系の被覆材)を鋳型5の上方から添加する。
次に、図2(b)に示すように、鋳型5内への溶鋼2の装入が続くと、溶鋼2の浴面は徐々に上昇してゆき、浴面上の被覆材10は、浴面が上昇する溶鋼2と鋳型5の内面との間に流入しながら消費されていく。この過程では、消費量に応じて鋳型5の上方から被覆材10を追加添加することで、溶鋼2の浴面が大気に露出しないようにし、溶鋼2の大気との接触を防止している。被覆材10の追加は、鋳型5内への溶鋼2の装入が開始されてから溶鋼2の浴面が押湯枠8に到達するまで実施した。なお、被覆材10の添加方法は、上述した方法に限らない。被覆材10の入った袋を溶鋼2の注入開始前に鋳型5内に置かなくとも、溶鋼2の鋳型5内への注入が始まった直後から、被覆材10を鋳型5の上方から溶鋼2の浴面に直接添加してもよいし、その他の方法により添加してもよい。
2Al+3/2MnO2=Al2O3+3/2Mn ・・・(2)
2Al+3/2SiO2=Al2O3+3/2Si ・・・(3)
以下、Ca12の添加方法や添加量について詳しく説明する。
本実施形態では、図2(c)に示すように、鋳型5内への溶鋼2の注入が開始されてから溶鋼2が押湯枠8に達して鋳造が終了するまでの間に、Ca12を添加する。Ca12の添加後に、図2(d)に示すように保温材11を添加する。
添加されるCa12は、純金属Ca(金属Ca)であってもCa合金であってもよい。Ca合金としては、Ca−Si合金、Ca−Ni合金などがあるが、鋼成分の規格に応じて任意に選択することができる。また、保温材11は、Ca12の添加に続いて連続的に添加され、且つ、Ca12の添加から1分以内に添加されるのが好ましく、長くても10分以内とする方がよい。Ca12の添加から保温材11の添加までの時間は、鋳造の作業手順や鋳造設備の制約などに応じて1分より長くなってもかまわないが、この時間があまり長くなってしまうと、Ca12が上述の改質剤としては十分に働かなくなることに注意しなくてはならない。
上述のように、大きな粒径の高アルミナ系介在物(粗大介在物)の生成を抑制することを目的として、保温材11を添加する前、又は保温材11の添加と同時にCa12を溶鋼2に添加する。このとき、本実施形態では、Ca12の添加量について2つの条件を課している。以下、それぞれの条件について説明する。
Ca合金中のCa成分相当量を押湯枠8から内側の浴面の表面積で割って得られた値を、Ca成分の添加量として規定する。その上で、Ca成分の添加量が0.35kg/m2〜10kg/m2の範囲内となるようにCa12の添加量を決定し添加する。
ところで、保温材11は、Al、Si、FetO、MnO、SiO2、MnO2、C、Sの各成分を含有している。例えば、保温材11の組成は、FeO:10〜20質量%、Fe2O3:10〜20質量%、Al:20〜25質量%、Al2O3:25〜40質量%、SiO2:5〜10質量%程度である。
ただし、式(4)で示される「%」は、「モル%」を意味している。
ここで、保温材11中には、硫黄Sが含有されているが、Sの含有量は200ppm程度(不可避不純物程度の量)であり、実質的に零(≒0)と考えてもよい。言い換えれば、Sの含有量は他の成分に比べて微量であるため、式(4)にSの含有量を代入したとしても、式(4)の値Xが大きく変化することはなく、実質的に影響が出ない。
なお、保温材11とCa12とを別々に添加する場合には、保温材11が微量の金属Ca及びCa合金を含有していてもよい。保温材11が微量の金属Ca及びCa合金を含有している場合であっても、式(4)に示す保温材11中の各成分の含有量とCa成分の添加量との関係(含有割合X)が、0.08〜0.25の範囲に含まれる値であればよい。
合された保温材11を、Ca成分の添加量が0.35kg/m2〜10kg/m2を満たすように添加する必要がある。
上述の一次精錬は、電気炉による精錬でなくてもよく転炉などの他の装置で行ってもよい。また、二次精錬も、必ずしもLF装置や蓋脱ガス装置で行う必要はなく、還流脱ガス装置(RH)やCAS装置などの他の装置で行ってもよい。さらに、一次精錬や二次精錬における溶鋼2の成分、処理温度及び溶鋼量などは、本発明の本質に関わる部分ではなく上述した数値に限定されるものではない。なお、下注ぎ造塊方法における鋳型5のサイズは、20トン〜90トンのインゴットを製造できるものとしているが、インゴットのサイズ及び形状も、本実施形態で開示したものに限定されるものではない。
添加するにあたっては、式(4)として示した“X=[%Ca]/([%Al]+3[%Fe2O3]+[%FeO]+2[%SiO2]+2[%MnO2]+[%S])”が、0.08〜0.25を満たすように保温材11及びCa12を添加した。そして、保温材11を添加した後は、誘導溶解炉の電力を停止して炉内で溶鋼2を凝固させた。
表1に示すように、このように試料を作成して観察した結果、実施例1〜11では、最大介在物のサイズを200μm以下とすることができた。実施例1〜11は、上述の本実施形態による下注ぎ造塊方法に従って、鋳型5内の溶鋼2に浴面を被覆するための被覆材10を添加した後、Ca12を含有する保温材11を添加するか、又は保温材11とCa12とを別々に添加するかのいずれかを行った。このとき、上述したように、浴面の表面積に対するCa成分の添加量は0.35kg/m2〜10kg/m2の範囲を満たすようにし、さらに、式(4)の値Xが0.08〜0.25の範囲を満たすようにした。
以上、本実施形態の下注ぎ造塊方法によれば、鋳型5内の溶鋼2に浴面を被覆するための被覆材10を添加した後、上述の第1条件及び第2条件を満たすように、Ca12を含有する保温材11を添加するか、保温材11を添加する前又は同時にCa12を添加する。これによって、溶鋼2での粗大介在物の発生を抑制するとともに鋳塊中の介在物最大径を200μm以下にすることができ、清浄度の優れた鋳塊を製造することができる。
で被覆材厚dと上述の含有割合Xとの比(X/d値)を調整すると、介在物最大径を200μm未満に抑制することができて、介在物の平均粒径も小さくすることができる。
が0.008以上となっていない状態であった。しかし、すでに述べたように第1条件及び第2条件をともに満たしたので、介在物最大径は150μmよりも大きいものの200μm以下に抑制できた。
図5のグラフは、これら実施例1〜18と比較例19〜36の結果を表わす分布図である。黒のひし形が実施例1〜18の結果を示し、白抜きの正方形が比較例19〜36の結果を示している。図5に示すように、介在物最大径(又は介在物最大長径)が150μm以下となるのは、被覆材厚dを20mm以下となるように調整し、その上でX/d値が0.008以上となるように式(4)の含有割合Xを調整した実施例1〜18においてであることが一目でわかる。
2 溶鋼
3 取鍋
4 注入管
5 鋳型
6 定盤
7 湯道
8 押湯枠
9 下注入口
10 被覆材
11 保温材
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、溶鋼を注入管を介して下方から鋳型に装入することにより鋳塊を製造する下注ぎ造塊方法を行うに際し、前記鋳型内の溶鋼に浴面を被覆するための被覆材を、その厚みである被覆材厚が20mm以下となるように添加した後、金属Ca及び/又はCa合金を、保温材を添加する前又は同時に添加することとし、前記浴面の表面積に対する前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分の添加量が0.35kg/m2以上10kg/m2 以下の範囲内の値となるように前記金属Ca及び/又はCa合金を添加すると共に、保温材の成分含有量と添加した前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分含有量との関係を示す含有割合である[%Ca]/([%Al]+3[%Fe2O3]+[%FeO]+2[%SiO2]+2[%MnO2]+[%S])の値を0.08以上0.25以下の範囲内となるようにするとともに、前記含有割合を前記被覆材厚で除して得られる値が0.008以上となるようにしている点にある。
Claims (2)
- 溶鋼を注入管を介して下方から鋳型に装入することにより鋳塊を製造する下注ぎ造塊方法を行うに際し、
前記鋳型内の溶鋼に浴面を被覆するための被覆材を、その厚みである被覆材厚が20mm以下となるように添加した後、金属Ca及び/又はCa合金を、保温材を添加する前又は同時に添加することとし、
前記浴面の表面積に対する前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分の添加量が0.35kg/m2以上10kg/m2未満の範囲内の値となるように前記金属Ca及び/又はCa合金を添加すると共に、保温材の成分含有量と添加した前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分含有量との関係を示す含有割合である[%Ca]/([%Al]+3[%Fe2O3]+[%FeO]+2[%SiO2]+2[%MnO2]+[%S])の値を0.08以上0.25未満の範囲内となるようにするとともに、前記含有割合を前記被覆材厚で除して得られる値が0.008以上となるようにしていることを特徴とする下注ぎ造塊方法。
ただし、[%X]:保温材中X含有量(モル%)とする。 - 溶鋼を注入管を介して下方から鋳型に装入することにより鋳塊を製造する下注ぎ造塊方法を行うに際し、
前記鋳型内の溶鋼に浴面を被覆するための被覆材を、その厚みである被覆材厚が20mm以下となるように添加した後、金属Ca及び/又はCa合金を含有する保温材を添加することとし、
前記浴面の表面積に対する前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分の添加量が0.35kg/m2〜10kg/m2を満たすように前記保温材を添加すると共に、保温材の成分含有量と添加した前記金属Ca及び/又はCa合金のCa成分含有量との関係を示す含有割合である[%Ca]/([%Al]+3[%Fe2O3]+[%FeO]+2[%SiO2]+2[%MnO2]+[%S])の値を0.08以上0.25未満の範囲内となるようにするとともに、前記被覆材厚を前記含有割合で除して得られる値が0.008以上となるようにしていることを特徴とする下注ぎ造塊方法。
ただし、[%X]:保温材中X含有量(モル%)とする。
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