JP2017170494A - 鋼の連続鋳造用モールドパウダーおよび連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
4Al+3SiO2→2Al2O3+3Si・・・(1)
例えば、特許文献1には、CaO、SiO2、Li2Oおよびフッ素化合物を基本成分とするモールドパウダであって、さらに、Na2OおよびK2Oのうちの1種以上、ならびにAl2O3を含有し、SiO2の含有率が10〜30質量%、フッ素化合物を構成するFの含有率が4〜25質量%、Na2OおよびK2Oの合計の含有率が1.5質量%以下であり、かつ、これらCaO、SiO2、Li2O、F、Na2O、K2OおよびAl2O3の含有率で表される、下記(イ)式、(ロ)式および(ハ)式によって規定される指標aが0.47〜0.7、指標bが0を超え0.4以下、および指標cが0.1〜0.5であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダが開示されている:
a=(%CaO)h/{(%CaO)h+(%SiO2)h+(%Al2O3)h}・・・(イ)
b=(%Al2O3)h/{(%CaO)h+(%SiO2)h+(%Al2O3)h}・・・(ロ)
c=(%CaF2)h/{(%CaO)h+(%SiO2)h+(%CaF2)h}・・・(ハ)
ここで、(%CaO)h={WCaO−(%CaF2)h×0.718}・・・(ニ)
(%CaF2)h=(WF−WLi2O×1.27−WNa2O×0.613−WK2O×0.404)×2.05・・・(ホ)
(%SiO2)h=WSiO2および(%Al2O3)h=WAl2O3であり、WCaO、WSiO2、WAl2O3、WLi2O、WNa2OおよびWK2Oは、モールドパウダ中に分析されるCa、Si、Al、Li、Na、Kが全てそれらの酸化物であるとして換算した含有率(質量%)であり、WFは、分析されるFの含有率(質量%)である。
特許文献1は、高Al含有鋼特有の大きな組成変動により引き起こされる溶融スラグの粘度や結晶化温度の過剰な上昇、それに伴うスラグ潤滑不良による拘束性ブレークアウトや鋳片品質悪化の課題に対して、組成変動に関与するモールドパウダー中のSiO2を低位(10〜30質量%)に抑え、かつ上述の(1)式の反応を抑制するLi2Oを適用し、組成変動を抑えることで、ゲーレナイト生成を抑制する。カスピダインを晶出させることで結晶化温度や粘度の上昇を抑制しようとするものである。
また、特許文献2に記載されているモールドフラックスは、SiO2を極端に低減したことにより、晶出結晶種が安定せず、抜熱速度の制御が困難となり高Al含有中炭素鋼においては鋳片縦割れの観点から不十分であった。
これらの特許文献を以ってしても、種々の問題を解決することができないのが現状である。
そこで、本発明者らは、中炭高Al含有鋼の連続鋳造時における溶融パウダーの組成変動が抑えられなくても、何らかの方法で組成変動前後の結晶化温度差を小さくすることができれば、鋳片縦割れを抑制することができるのではないかと考えた。組成変動後にCaF2(融点1418℃)の晶出を促進させてCaF2を主結晶とすることでゲーレナイトが晶出しても結晶化温度の過剰な上昇を抑制でき、また、組成変動前においても主結晶の一つとしてCaF2を晶出させることで、必要な結晶化温度を確保しつつ、組成変動前後の結晶化温度差が小さくでき、鋳片縦割れを抑制できることを見出した。
表1及び2に本発明品を示し、表3に比較品を示す。
本発明品及び比較品のモールドパウダーの結晶化温度測定は以下のように行った:
加熱には電気炉を用い、各モールドパウダー試料を白金製るつぼに装填し、るつぼごと1350℃の炉内に装入した。モールドパウダーが溶融した後、熱電対をパウダースラグ中に挿入し、パウダースラグの温度が安定するまで10分間待機した。続いて、パウダースラグの温度を測定しながら電気炉温度を4℃/分の速度で降温し、パウダースラグの結晶化に伴う発熱開始温度を測定し、この温度を結晶化温度とした。
結晶化温度差については、比較品1のモールドパウダーで鋳片縦割れが発生したことから結晶化温度差が120℃以上のモールドパウダーについては「×」、120℃未満100℃以上については「○」、100℃未満については「◎」として評価した。
<侵食試験評価>
侵食試験は、高周波炉を用い1580℃の溶銑を作成し、溶銑上に500gのパウダースラグを作製してその中にZrO2−Cレンガを90分浸漬させ、溶損量を比較したものである。実機試験でノズル溶損が問題にならなかった比較品1をベースに溶損速度が5%以上上昇したものを「×」、5%未満に収まった、もしくは溶損速度が低下したものを「○」と評価した。
比較品1および2も比較品8と同じくF量が少なく、ゲーレナイトの晶出によって組成変動後の結晶化温度が大きくなり、組成変動前後の結晶化温度差が大きくなった。
比較品3は組成変動前後の結晶化温度差は問題無いものの、F量が多いため、ZrO2−Cレンガの溶損が助長され、侵食試験でZrO2−Cレンガの溶損速度が速くなった。
比較品4はAl2O3量が多く、組成変動後にゲーレナイトが晶出し易くなり、組成変動後の結晶化温度が高くなったことで組成変動前後の結晶化温度差が大きくなった。
比較品5はCaO/SiO2が低く、組成変動前の結晶であるCaF2やカスピダインの晶出が抑制され、結晶化温度が低くなり組成変動前後の結晶化温度差が大きくなった。
比較品6はCaO/SiO2が高く、CaO量が多いことから組成変動後においてCaF2晶出後でも溶融スラグ中にゲーレナイトが晶出するためのCaOが多く残ることで結晶化温度が高くなり、組成変動前後の結晶化温度差が大きくなった。
比較品7は組成変動後の結晶化温度が高くなり、組成変動前後の結晶化温度差が大きくなった。MgO量が1.5質量%より多くなると、ゲーレナイトの晶出を促進して結晶化温度差が大きくなった。
比較品9はNa2O+Li2Oが20質量%より多く、組成変動前後の結晶化温度差が大きくなった。
実機試験では本発明品3および9並びに比較品1および8について、評価試験を実施した。
実機試験条件は中炭高Al含有鋼(C=0.07〜0.25質量%、Al=0.6質量%)のスラブ連鋳機で、モールドサイズが200×1500mm、鋳造速度が1.3m/分での結果を示している。
比較品1および8は鋳片縦割れが発生した。組成変動前後の結晶化温度差が大きいため、凝固シェルの不均一凝固が発生し、鋳片縦割れに繋がったと考えられる。
これに対し、本発明品3および9では鋳片割れは起こらなかった。
このように、本発明品の優位性は明らかである。
Claims (2)
- 鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、F量が16〜25質量%、CaOとSiO2の質量比(CaO/SiO2)が1.0〜1.8、Al2O3量が5質量%以下(ゼロを含む)及びMgO量が1.5質量%以下(ゼロを含む)であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- 請求項1記載のモールドパウダーを用いて、中炭高Al含有鋼(鋼中C含有量=0.07〜0.25質量%、鋼中Al含有量≧0.20質量%)を連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
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