JP3004657B2 - 高アルミニウム含有鋼の鋳造用パウダー及び鋳造法 - Google Patents

高アルミニウム含有鋼の鋳造用パウダー及び鋳造法

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JP3004657B2 JP1209894A JP20989489A JP3004657B2 JP 3004657 B2 JP3004657 B2 JP 3004657B2 JP 1209894 A JP1209894 A JP 1209894A JP 20989489 A JP20989489 A JP 20989489A JP 3004657 B2 JP3004657 B2 JP 3004657B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高アルミニウム含有鋼の鋳造用パウダーお
よび鋳造用に関する。
〔従来の技術〕
従来から、溶鋼の連続鋳造に際しては、溶鋼の酸化防
止と鋳型と鋳造シェルとの間の潤滑のために、CaO,SiO2
を主成分とする母剤と粘度及び融点を調整するNa2O,K
2O,Al2O3,NaF,KF,AlF3などの溶媒剤とからなる鋳造用パ
ウダーが使用されている。
ところが、これらを用いて高アルミニウム含有鋼を連
続鋳造すると、溶鋼中のAlが鋳造用パウダー中のSiO2
反応して酸化され、Al2O3となって鋳造用パウダーに吸
収され、鋳造中に鋳造用パウダーが変質して高融点の2C
aO・Al2O3・SiO2が析出し、鋳片表面性状が著しく劣化
し、ひいては鋳造用パウダーの潤滑不良によるブレーク
アウトなどの鋳造事故が発生する。また、鋳造中は鋳型
内鋳造用パウダーよりNaF,Na2CO3による白煙が激しく発
生し、湯面監視など鋳造作業が不可となる場合もある。
この高アルミニウム含有鋼の鋳造に際しての問題点を
解決するために、特公昭63−56019号には高アルミニウ
ム含有鋼におけるAlが鋳造用パウダー中のSiO2によって
酸化による汚染を防止するために、SiO2を7.0重量%以
下に規制することが開示されている。しかしながら、上
記公報に開示されている鋳造用パウダーでは、Al2O3
生成を抑制することはできるが、鋳造用パウダーの粘性
が極めて不安定であり、鋳造用パウダーの均一流入が不
良となる。
また、特開昭61−186155号公報には、同じく高アルミ
ニウム含有鋼の連続鋳造における鋳造用パウダーによる
潤滑性能を改善するために、BaOを8〜40重量%含み、C
aO+SiO2+BaOの含有量が60〜80重量%であり、CaO/SiO
2が0.3〜0.6、融点800〜900℃として鋳造用パウダー中
のSiO2を多くしてAl2O3吸収時の物性を安定化させるこ
と、さらに、これにLi2Oを1〜10重量%含有せしめたも
のが開示されている。ところが、この鋳造用パウダー
は、鋳造用パウダー中にSiO2が多く含まれているため、
鋼中のAlの酸化消耗が大きく、また塩基度CaO/SiO2が低
いため、脱酸生成物によるAl2O3の吸収能が小さいこと
から、溶鋼中にAl2O3が滞留し表面欠陥の原因となる。
さらには、鋳造用パウダー中のSiO2と鋼中のAlとの反応
により、鋳造用パウダー中のAl2O3が増加し、鋳造中に
鋳造用パウダーが変質して鋳片表面性状を劣化させると
共に、ひいては潤滑不良に伴うブレークアウトなどの鋳
込事故が発生する。
〔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、上記従来の高アル
ミニウム鋼の鋳造に際しての問題点を解決すべく、鋳造
用パウダーによる溶鋼中のAlの酸化を抑制し、さらに溶
鋼中のAlの酸化により生成したAl2O3が鋳造用パウダー
中に吸収されることによる鋳造用パウダー潤滑機能の低
下による鋳造事故および表面欠陥を防止する鋳造用パウ
ダー及び鋳造法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明における第1の発明は、Al含有量が2重量%以
上の高アルミニウム含有鋼の鋳造に際して使用する鋳造
用パウダーにおいて、鋼中のAl含有量が2重量%以上、
4.5重量未満のときは鋳造パウダー中のSiO2含有量を10
〜20重量%とし、鋼中のAl含有量が4.5重量%以上、9
重量%以下のときは、 10重量%≦(SiO2)重量%≦90[Al]重量% の条件を充足するように鋳造用パウダー中のSiO2含有量
を調整添加し、SiO2以外の成分として、Al2O3を15重量
%以下含有し、CaOを20〜40重量%、Na2Oを5〜10重量
%、F(-)を5〜15重量%、およびMgOを10重量%以下含
有し、且つBaO,TiO2,MnO,SrO,B2O3,Li2Oの一種以上を適
量添加してなり、溶融温度が800℃〜1250℃の範囲にあ
ることを特徴とする高アルミニウム含有鋼鋳造用パウダ
ーである。
また、第2の発明は、Al含有量が2重量%以上の高ア
ルミニウム含有鋼を鋳造するにあたって、請求項1記載
の鋳造用パウダーを使用するとともに、浸漬ノズルの吐
出口の角度を水平に対して下向きにすることを特徴とす
る高アルミニウム含有鋼の鋳造法である。
〔作用〕
本発明者らは、種々成分の鋳造用パウダーを使用して
高アルミニウム含有鋼の鋳造試験を行った結果、前記特
開昭61−186155号に開示されているように鋳造用パウダ
ーの変質は、溶鋼中の[Al]と鋳造用パウダー中の(Si
O2)が、 3(SiO2)+4[Al]→2(Al2O3)+3[Si] の反応のためにAlO3が生じることが原因であることを確
認した。すなわち、溶鋼中のAlと鋳造用パウダー中の
(SiO2)が反応して、Al2O3が生成し、鋳造用パウダー
中のAl2O3が増加すると、高融点の2CaO・Al2O3・SiO2
析出して溶融温度が著しく高くなり潤滑機能を失い、鋳
片の表面欠陥が発生し、場合によってはブレークアウト
を起こすことを確認した。
上記知見に基づいて更に実験をした結果、鋳造用パウ
ダーの溶融温度が1250℃を超えると鋳片の表面欠陥が発
生することを見いだした。
また、鋳造用パウダー中の含有量と溶融温度の変化を
調査するため、第1表に示す組成を有する鋳造用パウダ
ー中のAl2O3の含有量を増量変化せしめたときの溶融温
度を調査し、第2図の結果を得、鋳造用パウダー中のAl
2O3の含有量が略29重量%になると潤滑機能を失う溶融
温度1250℃に至ることを見いだした。
また、第3図に示すように、上記容鋼中の[Al]と鋳
造用パウダーの(SiO2)の反応による鋳造用パウダー中
のSiO2の減量ΔSiO2は、鋳造用パウダー中に初期から含
有されている(SiO2)の量と溶鋼中の[Al]を積算した
数値と相関があり、 溶鋼中[Al]×鋳造用パウダー中(SiO2)≦0.9×10
-2 の範囲では、安定な鋳造操業と欠陥のない鋳片が得られ
ることを見いだした。
以上の結果、溶鋼中のAl含有量と鋳造用パウダー中に
初期に含まれるSiO2含有量を第1図A,B,C,Dの範囲内に
規定することにより安定な鋳造操業と欠陥のない鋳片が
得られることを見いだした。
上記した理由から、鋼中のAl含有量が2重量%以上、
4.5重量%の未満のときは、鋳造用パウダー中のSiO2
有量を10〜20重量%とし、鋼中のAl含有量が4.5重量%
以上、9重量%以下のときは、(SiO2)重量%≦90/〔A
l〕重量%の条件を充足するように鋳造用パウダー中のS
iO2含有量を調整添加することによって、鋳造用パウダ
ーの溶融温度を1250℃以下に維持でき潤滑性が保たれ
る。鋳造中に鋳造用パウダーの中のAl2O3の含有量が上
昇した後も溶融温度が低く維持できるので、鋳造事故及
び表面性状の劣化を防止できる。10重量%未満では、鋳
造時のSiO2の還元によりスラグの潤滑性が維持されず、
20重量%を超えるとSiO2の還元量が多くなり鋼の汚染が
大きくなる。
鋳造用パウダー中のAl2O3の含有量は30重量%以下に
抑える必要があるが、この鋳造用パウダー中のAl2O3
含有量のうち、脱酸過程で生成したAl2O3が鋳造用パウ
ダー中に吸収される量は10〜15重量%あるため、初期の
Al2O3の含有量は略15重量%以下に抑えるものである。
また、CaOは鋳造用パウダーの所定物性を付与するた
めに、20〜40重量%配合できる。20重量%未満では鋳造
用パウダー物性のうち、とくに所定の粘度を得ることが
できなくなり、40重量%を超えると鋳造用パウダーのガ
ラス性を維持することができず潤滑不良となり好ましく
ない。
Na2Oは鋳造用パウダーの溶融温度および粘度などの物
性を調整するために5重量%以上配合が必要である。し
かし、鋳造用パウダーの鋳造内への添加の際の白煙発生
は鋳造用パウダー中のNa2Oに起因するものであり、その
含有量を10重量%以下に規定することで、鋳造用パウダ
ーによる鋳造操業性が改善でき白煙の発生は防止され
る。
F(-)は鋳造用パウダーの溶融温度及び粘度などの物性
調整のために弗化物として5〜15重量%配合される。し
かしながら、15重量%を超えると弗化物のガス化、およ
び浸漬ノズルなどの耐火物の溶損が大きくなる。
MgOは鋳造用パウダーの溶融温度及び粘度などの物性
を調整するために10重量%以下配合できる。しかしなが
ら、その配合量が10重量%を超えると、鋳造中にAl2O3
の濃化により高融点物質のスピネルMgO.Al2O3が多量に
生成し、スラグの潤滑性が低下する。
その他、鋳造用パウダー物性を調整するために、BaO,
TiO2,MnO,SrO,B2O3,Li2Oを適量添加することも可能であ
る。
上記鋳造用パウダーを高アルミニウム含有鋼の連続鋳
造に使用する際しては、浸漬ノズルを水平に対し下向き
にすることによって、上記の作用を顕著にすることがで
きる。
すなわち、この角度が水平に対して上向きになる(水
平を含む)と、該ノズル吐出孔からの溶融は、下向き流
と上向き流のうち上向き流が強くなり、この上向き流の
ために溶鋼と鋳造用パウダーの接触する機会が増えてメ
ニスカス部で鋳造用パウダー中のSiO2により該鋼中のAl
を多量に消失することによってAl2O3系介在物も増え
る。
また、この上向き流が強いと注入直後の温度の高い溶
融反転流により、溶融表面温度が上がり鋳造用パウダー
中のNa2Oが分解し、白煙が多量発生する。
また、この上向き流が強いと反転流の発生によりノズ
ル付近に渦流が発生し、溶融した鋳造用パウダーが鋳片
内へ巻き込まれる。
したがって、本発明では、浸漬ノズルの吐出口の角度
を下向きにするものであり、浸漬ノズルの吐出口の指向
角度を水平位置に対して下向きとして下向き流を強化す
ることによって、白煙の発生は相当に低減できる。ま
た、Al2O3系介在物の生成が抑制でき、これらの巻き込
みも制御できる。
上記効果を適正に発現させるためには、この下向き角
度は15゜以上とすることが好ましい。
〔実施例〕
Alを2重量%及び5重量%含有するステンレス鋼の25
0×1030mmのスラブを第2表に示す配合組成を有する鋳
造用パウダーを用いて、1500℃において連続鋳造した。
比較のために、同表の比較例の配合組成を有する鋳造用
パウダーを使用に供した。
本発明鋳造用パウダーを用いると白煙の発生はなく、
またスラブの凝集もなく操業でき、表面性状も改善さ
れ、従来のものと比べて歩留も著しく向上した。
〔発明の効果〕 本発明によって以下の効果を奏することができる。
(1)鋳造用パウダー変質に伴う鋳片表面欠陥がなく冶
金的欠陥の少ない表面状態に優れた鋳造物が得られる。
(2)潤滑不良に起因するブレークアウトが発生しな
い。
(3)高アルミニウム含有鋼が連続鋳造法で製造される
ことによって生産性が向上する。
(4)鋳造用パウダーと溶鋼との接触によるAl2O3系介
在物の生成を抑制し、生成したAl2O3を鋳造用パウダー
が吸収するためAl2O3系介在物に起因する地疵の発生を
なくすことができる。
などによって鋳片手入歩留が改善される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における組成範囲を示す。第2図及び第
3図は本発明の組成範囲による作用を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/00 - 11/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Al含有量が2重量%以上の高アルミニウム
    含有鋼の鋳造に際して使用する鋳造用パウダーにおい
    て、鋼中のAl含有量が2重量%以上、4.5重量未満のと
    きは鋳造用パウダー中のSiO2含有量を10〜20重量%と
    し、鋼中のAl含有量が4.5重量%以上、9重量%以下の
    ときは、 10重量%≦(SiO2)重量%≦90[Al]重量% の条件を充足するように鋳造用パウダー中のSiO2含有量
    を調整添加し、SiO2以外の成分として、Al2O3を15重量
    %以下含有し、CaOを20〜40重量%、Na2Oを5〜10重量
    %、F(-)を5〜15重量%、およびMgOを10重量%以下含
    有し、且つBaO,TiO2,MnO,SrO,B2O3,Li2Oの一種以上を適
    量添加してなり、溶融温度が800℃〜1250℃の範囲にあ
    ることを特徴とする高アルミニウム含有鋼鋳造用パウダ
    ー。
  2. 【請求項2】Al含有量が2重量%以上の高アルミニウム
    含有鋼を鋳造するにあたって、請求項1記載の鋳造用パ
    ウダーを使用するとともに、浸漬ノズルの吐出口の角度
    を水平に対して下向きにすることを特徴とする高アルミ
    ニウム含有鋼の鋳造法。
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