JP3500894B2 - Continuous casting of steel - Google Patents

Continuous casting of steel

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JP3500894B2
JP3500894B2 JP07151997A JP7151997A JP3500894B2 JP 3500894 B2 JP3500894 B2 JP 3500894B2 JP 07151997 A JP07151997 A JP 07151997A JP 7151997 A JP7151997 A JP 7151997A JP 3500894 B2 JP3500894 B2 JP 3500894B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は鋼の連続鋳造法に
関し、特に、中炭素鋼ならびにフェライト系およびマル
テンサイト系のステンレス鋼などの割れ感受性の高い鋼
種の高速連続鋳造(鋳造速度:1.5m/min以上)におい
て、不可避であった鋳片表面の縦割れを軽減して、鋳片
の品質向上および鋳片の表面手入れ処理低減によるコス
トダウンを図るとともに、ブレークアウト等の操業不安
定因子を取り除き連続鋳造操業の安定化を図ろうとする
ものである。 【0002】 【従来の技術】C含有量が0.08〜0.16wt%(以下単に%
であらわす)の、いわゆる中炭素鋼を対象とする連続鋳
造では、鋳造時に鋳片表面に縦割れが発生しやすく、こ
れまで、かかる割れの防止対策が種々図られてきてい
る。 【0003】中炭素鋼の連続鋳造において問題となる縦
割れ発生機構については、従来より多くの研究がなされ
ていて、中炭素鋼において縦割れが発生しやすいのは、
C含有量が0.08〜0.16%の包晶変態域にあるためで、鋼
の凝固過程における変態応力の付加により凝固シェルの
成長の遅い部分と速い部分との成長速度に大きな差が生
じること、すなわち凝固シェルの不均一度が大きくなる
ことが原因であることが明らかとなっている。 【0004】そして、この凝固シェル成長の不均一度
は、鋳型内初期の抜熱量との間に相関があって、鋳型内
で凝固シェルを緩冷却化すること、鋳型内抜熱の不均一
要因となるエアギャップを解消すること、鋳型と凝固シ
ェルとの間のモールドフラックス(以下単にフラックス
という)フィルムの厚みの変動を抑さえることなどで緩
和できることがすでに知られている。 【0005】これらに関する先行技術として、例えば特
開昭50-59229号公報(表面疵の少ない広幅連続鋳造スラ
ブの製造方法)にはオイルキャスティング法とフラック
スキャスティング法とを併用することによって、鋳型内
溶鋼の不均一冷却に起因した表面縦割れの防止を図った
技術が提案開示されている。 【0006】また、特開昭61-92756号公報(鋳片表面割
れ防止連続鋳造法および鋳型)には、連続鋳造用鋳型と
して、鋳型内の上部表面に適性な形状の複数の縦溝を形
成させたものを用い、ここに中炭素鋼の溶湯を供給して
鋳型の上部のみで緩冷却することにより、凝固シェルを
均一に冷却して表面割れを回避しながら連続鋳造を行う
方法とその鋳型が提案開示されている。 【0007】さらに、フラックスに関する先行技術とし
て、フラックスを鋳型・凝固シェル間に均一に流入させ
て凝固シェルの不均一冷却を回避すべく、該フラックス
の粘度、結晶化温度を低く設定し、そのフラックスを鋳
型の中央部のみに適用する技術が特開昭63-235054 号公
報(連続鋳造鋳片の高速鋳造時の縦割れ防止方法)に提
案開示されているほか、フラックスの塩基度ならびに凝
固温度を上昇させ、鋳型と鋳片との間のフラックス層に
おける固相厚さを増加させ、輻射熱流束を減少させるこ
とによって割れの防止を図った技術が「CAMP-ISIJ, 5
(1992), P.283」に、また、フラックスを、その塩基度
を1.2 程度に維持し、ZrO2を3%あまり添加し、さらに
凝固点を高温化することで、輻射伝熱の低減ならびに鋳
型とフラックス凝固層との間の接触熱抵抗の増加によっ
て緩冷却化を図り、割れを防止する技術が「CAMP-ISIJ,
6 (1993), P.283」にそれぞれ開示されている。 【0008】しかしながら、上記において、特開昭50-5
9229号公報に開示の技術は、現在一般的に常用されてい
るフラックスキャスティングのため設備のほかに、オイ
ルキャスティング用の設備を新設する必要があり、加え
て操業人員を増加しなければならないため、設備費や作
業費などのコスト上昇が避けられないといった難点があ
った。 【0009】また、特開昭61-92756号公報に開示の技術
は、中炭素鋼を鋳造するための専用の鋳型を用いる必要
があり、鋳型交換等のダウンタイムを考慮した場合、製
造コストの面で不利になることのほか、鋳型表面温度が
推定で400 ℃以上となるため、鋳型自体およびめっきの
劣化が著しく、鋳型の寿命の点で実現困難な方法であっ
た。 【0010】さらに、特開昭63-235054 号公報に開示の
技術は、2種類のフラックスを鋳片の長辺面中央部から
200mm 程度のところを境にして使い分けるため、この領
域でのフラックスが混合することに起因する不安定な抜
熱が起り、ある程度の縦割れの抑制効果は認められるも
のの、その改善度合いは極めて軽微なものであった。 【0011】また、「CAMP-ISIJ, 5 (1992), P.283」お
よび「CAMP-ISIJ, 6 (1993), P.283」に開示の高凝固点
フラックスを用いる技術は、フラックスの凝固温度が約
1200℃とかなり高いために、鋳型と鋳片との間に介在す
るフラックスフィルムの液相部分の厚さが十分に確保で
きないので潤滑不良となり、ブレークアウトが発生しや
すいという問題のほか、鋳型上下方向の中央部から下部
にかけて、フラックスの流入が不良となりがちで鋳型温
度の部分的変化が生じやすく、したがって、鋳型温度を
測定するタイプのブレークアウト警報システムを導入し
ている場合には、高い頻度で誤警報が発生し、操業を攪
乱し生産性を低下させる原因となることがあった。 【0012】加えて、フラックスの凝固温度が高いこと
に起因して、溶鋼上面と鋳型が接するいわゆるメニスカ
ス直上にスラグリムと呼ばれるフラックスの凝着層が厚
く不均一に発達し、これが鋳型振動時に溶融フラックス
の鋳型と鋳片との間への流入に干渉し、不均一な流入を
生じせしめるため凝固シェルを拘束し、ブレークアウト
の原因になる場合があるなど、未だに課題の残る方法で
あった。 【0013】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を有利に解決しようとするものであり、主として
割れ感受性の高い中炭素鋼、フェライト系ステンレス鋼
およびマルテンサイト系ステンレス鋼などの連続鋳造に
あたり、凝固シェルの不均一成長を抑制して割れなどの
表面欠陥の発生を防止し、併せて、ブレークアウトやブ
レークアウトの誤警報の発生を回避できる鋼の連続鋳造
法を提案することを目的とする。 【0014】 【課題を解決するための手段】発明者は、包晶変態域に
ある中炭素鋼ならびに凝固シェル強度の小さいフェライ
ト系およびマルテンサイト系のステンレス鋼の連続鋳造
における特有の問題である鋳片の表面割れ防止と鋳型と
鋳片との間の潤滑性の向上について種々実験・検討を重
ねた結果、凝固シェルと鋳型との間に介在するフラック
ス層いわゆるフラックスフィルムのうち、鋳型表面に固
着するフラックス凝固層と鋳型との界面伝熱抵抗を制御
することにより、十分な潤滑を保ちつつ鋳型内の抜熱量
を抑制し、鋳片の縦割れを防止することが可能であるこ
との新規知見を得てこの発明を達成するに至ったもので
ある。すなわち、この発明の要旨とするところは以下の
通りである。 【0015】 鋼の連続鋳造にあたり、凝固温度が1080
℃以上、1300℃以下および塩基度が1.05以上、1.5 未満
で、TiO2およびMgO をそれぞれ2wt%以上、5wt%未満
の範囲で含有するモールドフラックスを用い、メニスカ
スを中心とする上下方向にそれぞれ少なくとも20mmの範
囲にわたる鋳型内壁面の表面粗度が max 10μm以
上、50μm以下の連続鋳造用鋳型により鋳造することを
特徴とする鋼の連続鋳造法。 【0016】 【発明の実施の形態】この発明の作用効果を実験・検討
結果を交じえて以下に述べる。まず、連続鋳造用鋳型内
の上部のいわゆるメニスカス近傍域で、凝固シェルが形
成されつつある状況について以下に説明する。 【0017】鋳型内における溶鋼ならびに凝固シェルの
抜熱は、すべて溶鋼ならびに凝固シェルと鋳型との間の
フラックスを介して行われている。そしてフラックスの
鋳型に接した部分では固相の層(フラックスの凝固層)
を形成し、凝固シェルに接した部分では、フラックスが
その凝固温度を超えているので液相を形成している。こ
のようなフラックスフィルムを介して行われる熱伝達
は、その寄与率からいって50%以上が鋳型とフラックス
凝固層との間の伝熱抵抗、すなわち両者の接触状況で決
定され、鋳型に接するフラックス凝固層面の凹凸の程度
(粗度) が大きいほど伝熱抵抗は大きくなり、鋳片はよ
り緩冷却されることになる。 【0018】ここで、鋳型とフラックスとの間の熱伝達
機構の説明図を図1に示す。この図1において、図面上
半分は鋳型に接するフラックス凝固層面まで結晶が析出
した結晶相となりその面に凹凸が生じた場合で、この場
合、伝熱抵抗が大きくなり鋳片は緩冷却される。一方、
図面下半分は鋳型に接するフラックス凝固層面がガラス
相の平滑な場合で、この場合は伝熱抵抗が小さく鋳片は
急冷却される。 【0019】したがって、例えば従来技術に示したよう
に凝固点温度の高いフラックスを用いることで、鋳型側
にフラックスの液相から直接結晶相を生じさせ、10μm
程度の凝固層面の凹凸に相当する鋳型面との熱抵抗を得
て均一緩冷却化が達成される。しかし、この技術では、
フラックスの液相厚さが十分に確保できなくなるため潤
滑が不安定になり、さらに、フラックスの凝固温度が高
いことに起因して、溶鋼上面と鋳型が接するいわゆるメ
ニスカス直上にスラグリムと呼ばれるフラックスの固着
層が厚く不均一に発達し、これが鋳型振動時に溶融フラ
ックスの鋳型−鋳片間への流入に干渉し、不均一な流入
を生じせしめるため、ブレークアウト発生の危険度を増
大させる。 【0020】そこで、発明者らは、実験・検討結果の新
規知見をまとめた下記する8点に基づいてこの発明の鋳
造法の検討を行った。 【0021】1)鋳型表面に液相フラックスが接触し、
瞬時にガラス状に固化し、ガラス相が安定となっている
場合には、鋳型とガラス状フラックスとの間の界面伝熱
抵抗は極めて0に近い。そして、そのときガラス状フラ
ックスの鋳型との接触面の粗度は数μm以下である。 【0022】2)鋳型表面に液相フラックスが接触し、
接触面で直接結晶核が生成・成長凝固する場合には、界
面伝熱抵抗は0.1 〜0.3m2/kw程度と比較的小さく、この
ときの鋳型との接触面の粗度は10μm以下である。 【0023】3)鋳型表面に液相フラックスが接触し、
瞬時にガラス状に固化し、その後ガラス相内で十分に結
晶が析出しその析出相が鋳型表面に到達した場合には、
界面伝熱抵抗は0.2 〜0.5m2/kw程度となり、このときの
鋳型との接触面の粗度は15μm以下である。 【0024】4)フラックス凝固層の鋳型との接触面の
粗度が大きいほどスラグリム厚みは薄くなる。したがっ
て、フラックスの凝固温度が比較的高い場合でもこの粗
度を大きくできればスラグリムの形成が抑制され、潤滑
不良によるブレークアウトの発生を防止できる。ここ
で、フラックス凝固層の鋳型との接触面の粗度Rmax
スラグリム厚みとの関係のグラフを図2に示す。この図
から明らかなように、スラグリム厚みは粗度Rmax が増
大するにしたがって薄くなる。 【0025】5)フラックス凝固層の鋳型との接触面の
粗度とフラックスフィルムの見掛け上の熱伝導率は、粗
度が大きいほど低熱伝導率となる。ここで、フラックス
凝固層の鋳型との接触面の粗度Rmax とフラックスフィ
ルムの見掛け熱伝導率との関係のグラフを図3に示す。
この図から明らかなように、粗度が大きくなるにしたが
って見掛け熱伝導率は小さくなる。なお、この見掛け熱
伝導率は、平行平板法(川鉄技報、Vol.28 (1996) 、P.
59〜65) にて得られた値をフラックス層厚み:0.3mm に
勘案したときのものである。 【0026】6)ガラス相内における最低結晶析出温度
が低いほど、鋳型表面に接したフラックス凝固層の結晶
相は安定となり、鋳型との界面伝熱抵抗が比較的均一に
なる(0.3m2/kw程度) 。 【0027】7)鋳型表面(内壁面)に微細な凹凸が存
在すると、鋳型と接するフラックス界面も凹凸形状にな
り、鋳型の凹部に接触しているフラックスが局部的に高
温になり、その部分を起点としてガラス状フラックス固
相から結晶相が析出し、鋳型とフラックスフィルムとの
間に均一な熱抵抗層を生じさせる。 【0028】8)TiO2およびMgO を適量添加することに
より、鋳型との接触面の粗度をおよそ50μmにすること
が可能となる。 【0029】 よって、この発明における連続鋳造の際
の、均一冷却化および安定潤滑化の機構は、凝固温度を
1080〜1300℃の範囲とし、塩基度を1.05以上、1.5 未満
とした上で、TiO2およびMgO をそれぞれ2%以上、5%
未満含有するフラックスを用いることにより、結晶核生
成数を増大させ、かつ、鋳型内壁面に設ける微細な凹凸
(粗度 max 10〜50μm)により、その鋳型と接するフ
ラックス凝固層が速やかに均一に結晶化し、鋳型とフラ
ックスフィルムとの間の伝熱抵抗も均一化する。 【0030】ここで、図4は鋳型内壁面に微細な凹凸を
設けた場合の鋳型とフラックスとの間の熱伝達機構の説
明図で、この図において、図面上半分は鋳型内面に凹凸
があり、これと接するフラックス層が結晶相となってそ
の面にも凹凸が生じた場合で、伝熱抵抗が大きくなり鋳
片が緩冷却される状態を示し、下半分は鋳型内壁面も、
これと接するフラックス層(ガラス相)も平滑な場合
で、伝熱抵抗が小さく鋳片が強冷却される状態を示す。 【0031】加えて、ガラス相からの結晶相の析出反応
時の体積収縮率は大きく、結晶化時のフラックスの鋳型
接触面の粗度が50μm以上になるので、特にメニスカス
直上領域で鋳型とフラックスの伝熱抵抗が増大し、スラ
グリムの形成を抑制するため、フラックスの鋳型−鋳片
間への流入が不均一になることなく、安定した低伝熱、
高潤滑条件が提供できることになる。 【0032】なお、この発明に用いるフラックスの凝固
温度は1080〜1300℃の範囲と比較的に高いが、上記した
理由によりスラグリムの形成が抑制されるため、スラグ
リム厚が厚くなることに起因するブレークアウトの発生
は解消できる。 【0033】つぎに、この発明の限定理由について述べ
る。この発明で用いるフラックスは、TiO2およびMgO を
それぞれ2%以上、5%未満の範囲で含有させるが、Ti
O2またはMgO のいずれかの含有量が2%に満たないと、
フラックス凝固層の結晶化時の鋳型との接触面の粗度が
30μm以下となり緩冷却の効果が明確でなくなる。一
方、TiO2またはMgO のいずれかの含有量が5%以上の場
合は、フラックス凝固層のガラス相の安定度が増加する
ことにより、固相フィルムが部分的にガラス相のまま残
存し、不均一冷却を招く。 【0034】また、フラックスの塩基度を1.05以上、1.
5 未満とするが、塩基度が1.05未満の場合には、ガラス
相から結晶相が析出する温度が750 ℃を超えてしまい、
鋳型によって冷却されているフラックスフィルムの鋳型
との接触面は結晶析出反応が生じず、安定かつ均一な熱
抵抗層が形成されない。逆に、塩基度が1.5 以上の場合
には、フラックスが鋳型表面に接すると直接結晶相を形
成するようになり、前述した知見から鋳型との接触は比
較的密になり、結果として比較的均一な冷却にはなるも
のの、フラックスフィルムの見掛け熱伝導率が大きくな
ることから、スラグリムの発達が著しくなり、液相フラ
ックスの流入が阻害され、ブレークアウトを引き起こす
ことになる。 【0035】さらに、フラックスの凝固温度を、1080℃
以上、1300℃以下とするが、凝固温度が1080℃を下回る
と、フラックスフィルムの鋳型との接触面粗度を一定に
保つことができなくなる。特に、フラックスフィルムの
表面粗度が50μmある場合には、フラックスフィルム表
面の温度が、フラックスの軟化温度以上になる場合もあ
り、このときには鋳型との接触が部分的に密になり、不
均一冷却の原因となる場合がある。逆にフラックスの凝
固温度が1300℃を超える場合は、十分な厚みの液相フラ
ックスフィルムが形成されなくなり、鋳型−鋳片間の潤
滑が損われ、ブレークアウトの発生頻度が著しく高くな
る。 【0036】なお、このフラックスには通常のモールド
フラックスの基材として、SiO2:20〜50wt%、CaO :20
〜50wt%、Al2O3 :1〜10wt%、Na2O:1〜15wt%およ
びF:1〜10wt%の範囲、もしくはこれらに加えてB
2O3:8wt%以下の範囲でそれぞれ含有させることが好
ましく、さらに、粘度、凝固温度を調整するために、上
記成分組成に加えてLi2O:5wt%以下および/またはB2
O :10wt%以下の範囲で含有させることもよい。 【0037】 一方、この発明で使用する連続鋳造用鋳
型は、メニスカス近傍の鋳型内壁面に微細な凹凸を設
け、その表面粗度 max を10μm以上、50μm以下の範
囲とする。この粗度 max が10μm未満では、鋳型に接
するフラックスフィルムの結晶化の促進が十分でなく、
50μmを超えると、フラックスフィルムの鋳型に接する
部分の温度が、そのフラックスの軟化温度以上になる場
合があり、このとき鋳型とフラックスフィルムとの接触
が部分的に密になり、不均一冷却の原因となる場合が生
じる。また、表面粗度 max を10μm以上、50μm以下
とする鋳型内壁面の範囲は、メニスカスを中心として上
下方向にそれぞれ少なくとも20mm(合計40mm) の範囲
とする。なお、通常、鋼の連続鋳造においては、鋳型を
上下方向に振動(オシレーション)させるので、メニス
カス位置は鋳型に対して相対的に上下する。この発明で
鋳型内壁面の表面粗度 max を10μm以上、50μm以下
とする領域を定める基準とするメニスカス位置は、上記
の相対的に変動するメニスカスの中心位置とする。ま
た、表面粗度 max :10〜50μmを付与する領域のう
ち、上記中心位置から上方向の好適領域は40mm程度まで
であり、これ以上上方に付与しても鋳片表面性状の及ぼ
す影響は皆無である。一方、下方向の好適領域はメニス
カス中心位置からの距離が長いほどこの発明の効果が安
定するが、150mm を超えるともはやその効果が飽和して
しまうため、経済性の点からその上限は150mm とするこ
とがよい。 【0038】 【実施例】表1に示す種々のフラックスを用い、かつ、
内法寸法が長辺:1000mm、短辺:200mm のメニスカス近
傍の鋳型内壁面が表1に示す異なる状態(粗度とその範
囲)の連続鋳造鋳型により、下記する鋳造条件のもと中
炭素鋼の連続鋳造を行い、それぞれブレークアウト、鋳
片の表面縦割れ状況等を調査した。 【0039】 【表1】 【0040】鋳造条件 ○鋳型振動条件 ・ストローク:8mm ・ネガティブ速度率(Ns率):20%(鋳型の振動による
鋳型下降速度が鋳片の引き抜き速度を上回る率) ・f=Vc/2×8・(1+Ns/100)×1000 ここで f:鋳型振動数(cpm) Vc:鋳造速度(m/min) ○鋳造速度Vc:1.5 〜2.20m/min ○ΔT:34〜50℃(鋳型への注入時溶鋼温度と鋼の液相
線温度との差) ○鋼の主要成分組成範囲:C:0.08〜0.16%, Si:0.05
〜0.40%およびMn:0.20〜1.20% 【0041】これらの調査結果をまとめて表1に併記し
た。なお、表1において 縦割れ指数は、縦割れ発生部分の長さを1m単位であら
わした時の、「割れ長さ/スラブ総長」の値を、試料N
o.1を基準に指数化したものである。ブレークアウト指
数は、ブレークアウトまたは鋳片表面に凝固シェルの破
断痕(ブレークアウトマーク)が発生したチャージ数
を、スラブ総長で徐した値を、試料No.1を基準に指数化
したものである。 【0042】表1から明らかなように、この発明に適合
するフラックスを用いこの発明に適合する連続鋳造用鋳
型で鋳造した適合例には、鋳片の表面縦割れの発生は全
くなく、ブレークアウトの発生も指数表示で基準とする
比較例の1/10以下に激減している。 【0043】 【発明の効果】この発明は、凝固温度および塩基度を特
定し、TiO2およびMgO を適量含有させたモールドフラッ
クを用い、メニスカス近傍の鋳型内壁面の粗度を特定し
た連続鋳造鋳型により鋳造するものであって、この発明
によれば、割れ感受性の高い中炭素鋼やフェライト系、
マルテンサイト系のステンレス鋼などの連続鋳造におい
ても、縦割れのない良好な鋳片をブレークアウトの発生
なしに安定して鋳造することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a continuous casting method for steel, and more particularly to a method for continuously cracking steel such as medium carbon steel and ferritic and martensitic stainless steels. In high-speed continuous casting (casting speed: 1.5m / min or more), vertical cracks on the slab surface, which were inevitable, were reduced, improving the quality of the slab and reducing costs by reducing the surface treatment of the slab. It is intended to eliminate the unstable operations such as breakout and stabilize the continuous casting operation. [0002] C content is 0.08 to 0.16 wt% (hereinafter simply referred to as%
In the continuous casting for so-called medium carbon steel, vertical cracks are likely to occur on the surface of the slab during casting, and various measures have been taken to prevent such cracks. [0003] There have been many studies on the mechanism of vertical cracking, which is a problem in continuous casting of medium carbon steel, and longitudinal cracks are likely to occur in medium carbon steel.
Because the C content is in the peritectic transformation region of 0.08 to 0.16%, a large difference occurs in the growth rate between the slow and fast growing portions of the solidified shell due to the addition of transformation stress during the solidification process of the steel, that is, It has been clarified that the cause is the increased non-uniformity of the solidified shell. [0004] The non-uniformity of the growth of the solidified shell has a correlation with the amount of heat removed in the initial stage in the mold. It is already known that the air gap can be mitigated by eliminating the air gap and suppressing the variation in the thickness of the mold flux (hereinafter simply referred to as flux) film between the mold and the solidified shell. [0005] As a prior art relating to these, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-59229 (a method for producing a wide continuous cast slab having a small number of surface flaws) employs both an oil casting method and a flux casting method to obtain molten steel in a mold. There has been proposed and disclosed a technique for preventing surface vertical cracks caused by non-uniform cooling. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-92756 (continuous casting method for preventing slab surface cracking and a mold) discloses a method for forming a continuous casting mold by forming a plurality of longitudinal grooves having an appropriate shape on the upper surface in the mold. A method of performing continuous casting while uniformly cooling the solidified shell and avoiding surface cracks by supplying a medium carbon steel melt and slowly cooling only at the top of the mold using Has been proposed and disclosed. Further, as a prior art relating to the flux, the viscosity and the crystallization temperature of the flux are set low in order to prevent the non-uniform cooling of the solidified shell by uniformly flowing the flux between the mold and the solidified shell. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-235054 (Method of preventing vertical cracks during high-speed casting of continuous cast slabs) proposes a technique for applying the method only to the center of the mold. Raising and increasing the solid phase thickness in the flux layer between the mold and the slab, and reducing the radiant heat flux, a technique to prevent cracking is described in `` CAMP-ISIJ, 5
(1992), p.283 ”, the flux was maintained at a basicity of about 1.2, ZrO 2 was added by about 3%, and the freezing point was raised to a higher temperature to reduce radiant heat transfer and reduce the mold temperature. The technology to reduce the cooling by increasing the contact thermal resistance between the solder and the flux solidification layer and prevent cracking is `` CAMP-ISIJ,
6 (1993), p. 283 ". However, in the above, Japanese Patent Laid-Open No.
The technology disclosed in the 9229 publication, in addition to the flux casting equipment that is currently commonly used, it is necessary to install a new oil casting equipment, in addition to increasing the number of operating personnel, There was a drawback in that costs such as equipment costs and work costs were unavoidable. Further, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-92756 requires the use of a special mold for casting medium-carbon steel. In addition to being disadvantageous in terms of surface, the mold surface temperature is estimated to be 400 ° C. or higher, so that the mold itself and the plating are significantly deteriorated, and this method is difficult to achieve in terms of the life of the mold. Further, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-235054 discloses that two types of flux are applied from the center of the long side surface of the slab.
Since the flux is mixed properly in the area of about 200mm, unstable heat removal occurs due to the mixing of the flux in this area, and although the effect of suppressing some vertical cracking is recognized, the degree of improvement is extremely slight. Was something. The technology using a high freezing point flux disclosed in “CAMP-ISIJ, 5 (1992), p. 283” and “CAMP-ISIJ, 6 (1993), p. about
Due to the high temperature of 1200 ° C, the thickness of the liquid phase portion of the flux film interposed between the mold and the slab cannot be sufficiently secured, resulting in poor lubrication and breakout easily occurring. From the center to the bottom of the direction, flux inflow tends to be poor and local temperature changes are likely to occur.Therefore, if a breakout alarm system that measures mold temperature is installed, high frequency In some cases, a false alarm was generated, disrupting operations and reducing productivity. [0012] In addition, due to the high solidification temperature of the flux, a cohesive layer of flux called a slag rim develops thickly and non-uniformly just above the so-called meniscus where the upper surface of the molten steel and the mold come into contact. However, this method still has problems such as interfering with the flow between the mold and the slab, causing the solidified shell to be restrained in order to cause non-uniform inflow, and possibly causing breakout. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to advantageously solve the above-mentioned problems, and is mainly composed of a medium carbon steel, a ferritic stainless steel and a martensitic stainless steel having high crack susceptibility. In the continuous casting of steel, etc., we propose a continuous casting method of steel that can suppress the uneven growth of the solidified shell, prevent the occurrence of surface defects such as cracks, and also avoid the occurrence of breakouts and false alarms of breakouts. The purpose is to do. SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have found that casting is a particular problem in continuous casting of medium carbon steel in the peritectic transformation region and ferritic and martensitic stainless steels having low solidification shell strength. As a result of repeated experiments and studies on preventing surface cracking of the piece and improving the lubricity between the mold and the slab, the flux layer interposed between the solidified shell and the mold, the so-called flux film, adhered to the mold surface New knowledge that it is possible to control the heat transfer inside the mold while maintaining sufficient lubrication and to prevent vertical cracks in the slab by controlling the interfacial heat transfer resistance between the solidified flux layer and the mold To achieve the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows. [0015] In continuous casting of steel, the solidification temperature is 1080
C. or higher, 1300 ° C. or lower, and a basicity of 1.05 or more and less than 1.5, and a mold flux containing TiO 2 and MgO in a range of 2 wt% or more and less than 5 wt%, respectively, at least in a vertical direction around the meniscus. The surface roughness of the inner wall of the mold over a range of 20 mm is R max A continuous casting method for steel, characterized in that the casting is performed using a continuous casting mold having a size of 10 μm or more and 50 μm or less. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The operation and effect of the present invention will be described below together with experimental and examination results. First, the situation in which a solidified shell is being formed in the vicinity of the so-called meniscus in the upper part of the continuous casting mold will be described below. The heat removal of the molten steel and the solidified shell in the mold is all performed through the flux between the molten steel and the solidified shell and the mold. The solid phase layer (solidified layer of flux)
Is formed, and in a portion in contact with the solidified shell, a liquid phase is formed because the flux exceeds its solidification temperature. The heat transfer performed through such a flux film is determined by the heat transfer resistance between the mold and the flux solidified layer, that is, the state of contact between the two. Degree of unevenness of solidified layer surface
The greater the (roughness), the greater the heat transfer resistance and the slower the slab cools. Here, FIG. 1 is an explanatory view of the heat transfer mechanism between the mold and the flux. In FIG. 1, the upper half of the drawing shows a crystal phase in which crystals are precipitated up to the surface of the flux solidification layer in contact with the mold, and the surface has irregularities. In this case, the heat transfer resistance increases and the slab is slowly cooled. on the other hand,
The lower half of the drawing shows the case where the surface of the flux solidified layer in contact with the mold is a smooth glass phase. In this case, the heat transfer resistance is small and the slab is rapidly cooled. Therefore, for example, by using a flux having a high freezing point temperature as shown in the prior art, a crystal phase is generated directly from the liquid phase of the flux on the mold side, and a 10 μm
A uniform slow cooling is achieved by obtaining a thermal resistance with the mold surface corresponding to the degree of unevenness of the solidified layer surface. However, with this technology,
Lubrication becomes unstable because the liquid phase thickness of the flux cannot be sufficiently secured, and furthermore, due to the high solidification temperature of the flux, the fixation of the flux called a slag rim just above the so-called meniscus where the upper surface of the molten steel and the mold contact. The layer grows thickly and unevenly, which interferes with the flow of the molten flux between the mold and the slab during the vibration of the mold and causes uneven flow, thereby increasing the risk of breakout. Therefore, the present inventors have studied the casting method of the present invention based on the following eight points which summarize the new findings of the results of experiments and studies. 1) The liquid phase flux contacts the mold surface,
When the glass phase is instantaneously solidified and the glass phase is stable, the interface heat transfer resistance between the mold and the glassy flux is extremely close to zero. Then, at this time, the roughness of the contact surface of the glassy flux with the mold is several μm or less. 2) The liquid phase flux contacts the mold surface,
When crystal nuclei are generated and grown and solidified directly on the contact surface, the interface heat transfer resistance is relatively small, about 0.1 to 0.3 m 2 / kw, and the roughness of the contact surface with the mold at this time is 10 μm or less. . 3) The liquid phase flux contacts the mold surface,
When it instantaneously solidifies into a glassy state, and then crystals are sufficiently precipitated in the glass phase and the precipitated phase reaches the mold surface,
The interface heat transfer resistance is about 0.2 to 0.5 m 2 / kw, and the roughness of the contact surface with the mold at this time is 15 μm or less. 4) The slag rim thickness becomes thinner as the roughness of the contact surface of the flux solidified layer with the mold becomes larger. Therefore, even if the solidification temperature of the flux is relatively high, if this roughness can be increased, the formation of slag rim is suppressed, and the occurrence of breakout due to poor lubrication can be prevented. Here, Figure 2 shows the graph of roughness R max and Suragurimu thickness of the contact surface between the mold flux solidified layer. As is apparent from this figure, Suragurimu thickness gradually decreases roughness R max increases. 5) The roughness of the contact surface of the flux solidified layer with the mold and the apparent thermal conductivity of the flux film become lower as the roughness becomes larger. Here, Figure 3 shows the graph of apparent thermal conductivity of roughness R max and flux film contact surface with the mold flux solidified layer.
As apparent from this figure, the apparent thermal conductivity decreases as the roughness increases. The apparent thermal conductivity is determined by the parallel plate method (Kawatetsu Technical Report, Vol. 28 (1996),
The values obtained in (59-65) are taken into account when considering the flux layer thickness: 0.3 mm. 6) As the minimum crystal precipitation temperature in the glass phase is lower, the crystal phase of the flux solidified layer in contact with the mold surface becomes more stable, and the interface heat transfer resistance with the mold becomes relatively uniform (0.3 m 2 / about kw). 7) When fine irregularities are present on the mold surface (inner wall surface), the interface of the flux in contact with the mold also has an irregular shape, and the flux in contact with the concave portion of the mold locally becomes high in temperature, and this portion is removed. As a starting point, a crystal phase is precipitated from the glassy flux solid phase, and a uniform heat resistance layer is formed between the mold and the flux film. 8) By adding an appropriate amount of TiO 2 and MgO, the roughness of the contact surface with the mold can be made about 50 μm. Therefore, the mechanism for uniform cooling and stable lubrication during continuous casting in the present invention is to reduce the solidification temperature.
In the range of 1080 to 1300 ° C, the basicity is set to 1.05 or more and less than 1.5, and TiO 2 and MgO are respectively 2% or more and 5%
By using a flux containing less than 10%, the number of crystal nuclei generated is increased, and fine irregularities (roughness R max 10 to 50 μm), the flux solidified layer in contact with the mold is rapidly and uniformly crystallized, and the heat transfer resistance between the mold and the flux film is also made uniform. Here, FIG. 4 is an explanatory view of a heat transfer mechanism between the mold and the flux when minute irregularities are provided on the inner wall surface of the mold. In this figure, the upper half of the figure has irregularities on the inner surface of the mold. In the case where the flux layer in contact with this becomes a crystal phase and the surface has irregularities, the heat transfer resistance is increased and the slab is slowly cooled, and the lower half also has the inner wall surface of the mold,
The case where the flux layer (glass phase) in contact with this is also smooth, shows a state where the heat transfer resistance is small and the slab is strongly cooled. In addition, the volume shrinkage during the precipitation reaction of the crystal phase from the glass phase is large, and the roughness of the mold contact surface of the flux during crystallization becomes 50 μm or more. Heat transfer resistance increases, and the formation of slag rims is suppressed, so that the flow of flux between the mold and the slab does not become uneven,
High lubrication conditions can be provided. Although the solidification temperature of the flux used in the present invention is relatively high in the range of 1080 to 1300 ° C., the formation of the slag rim is suppressed for the above-mentioned reason, and the breakage caused by the increase in the slag rim thickness is caused. Out can be eliminated. Next, the reasons for limitation of the present invention will be described. The flux used in the present invention contains TiO 2 and MgO in a range of 2% or more and less than 5%, respectively.
If the content of either O 2 or MgO is less than 2%,
The roughness of the contact surface with the mold during crystallization of the flux solidified layer
When it is 30 μm or less, the effect of slow cooling is not clear. On the other hand, when the content of either TiO 2 or MgO is 5% or more, the stability of the glass phase of the flux solidified layer increases, so that the solid phase film partially remains in the glass phase, and Induces uniform cooling. The basicity of the flux is not less than 1.05 and 1.
When the basicity is less than 1.05, the temperature at which the crystal phase is precipitated from the glass phase exceeds 750 ° C.
No crystal precipitation reaction occurs on the contact surface of the flux film cooled by the mold with the mold, and a stable and uniform heat resistance layer is not formed. Conversely, when the basicity is 1.5 or more, the flux directly forms a crystal phase when it comes into contact with the mold surface, and from the above-mentioned findings, the contact with the mold becomes relatively dense, and as a result, it becomes relatively uniform. Although the cooling effect is high, the apparent thermal conductivity of the flux film is increased, so that the slag rim is remarkably developed, the flow of the liquid phase flux is hindered, and a breakout is caused. Further, the solidification temperature of the flux is set to 1080 ° C.
As described above, the temperature is set to 1300 ° C. or less. However, if the solidification temperature is lower than 1080 ° C., it becomes impossible to maintain the contact surface roughness of the flux film with the mold constant. In particular, when the surface roughness of the flux film is 50 μm, the temperature of the surface of the flux film may be higher than the softening temperature of the flux. At this time, the contact with the mold becomes partially dense, resulting in uneven cooling. May cause. Conversely, when the solidification temperature of the flux exceeds 1300 ° C., a liquid phase flux film having a sufficient thickness is not formed, lubrication between the mold and the slab is impaired, and the frequency of breakouts is significantly increased. The flux was used as a base material of a normal mold flux, SiO 2 : 20 to 50 wt%, CaO: 20
5050 wt%, Al 2 O 3 : 1 to 10 wt%, Na 2 O: 1 to 15 wt% and F: 1 to 10 wt%, or B
2 O 3 : It is preferable to contain each in the range of 8 wt% or less. Further, in order to adjust the viscosity and the solidification temperature, Li 2 O: 5 wt% or less and / or B 2
O: may be contained in a range of 10 wt% or less. On the other hand, the continuous casting mold used in the present invention has fine irregularities on the inner wall surface of the mold near the meniscus, and has a surface roughness R max. Is in the range of 10 μm or more and 50 μm or less. This roughness R max Is less than 10 μm, the promotion of crystallization of the flux film in contact with the mold is not sufficient,
If it exceeds 50 μm, the temperature of the portion of the flux film in contact with the mold may be higher than the softening temperature of the flux, and at this time, the contact between the mold and the flux film becomes partially dense, causing the uneven cooling. May occur. Also, the surface roughness R max Is 10 μm or more and 50 μm or less, the range of at least 20 mm (40 mm in total) in the vertical direction around the meniscus. Normally, in continuous casting of steel, the mold is vibrated (oscillated) in the vertical direction, so that the meniscus position moves up and down relative to the mold. In the present invention, the surface roughness R max of the inner wall surface of the mold is Is a center position of the relatively fluctuating meniscus as a reference for defining a region where is not less than 10 μm and not more than 50 μm. Also, the surface roughness R max : In the area where 10 to 50 μm is provided, the preferred area upward from the center position is up to about 40 mm, and even if applied above, there is no influence on the slab surface properties. On the other hand, the effect of the present invention is more stable in the downward preferred region as the distance from the center of the meniscus becomes longer, but when the distance exceeds 150 mm, the effect is no longer saturated. It is better to do. EXAMPLES Various fluxes shown in Table 1 were used, and
Medium-carbon steel was cast under the following casting conditions using continuous casting molds with different inner dimensions (roughness and range) as shown in Table 1 near the meniscus with inner dimensions of 1000 mm long side and 200 mm short side. Were continuously cast, and the breakout, the state of vertical cracks on the surface of the slab, and the like were investigated. [Table 1] Casting conditions: Mold vibration conditions: Stroke: 8 mm Negative speed ratio (Ns ratio): 20% (rate at which mold lowering speed due to vibration of mold exceeds drawing speed of slab) f = Vc / 2 × 8・ (1 + Ns / 100) × 1000 where f: Mold frequency (cpm) Vc: Casting speed (m / min) ○ Casting speed Vc: 1.5 to 2.20 m / min ○ ΔT: 34 to 50 ° C (injection into mold) The difference between the molten steel temperature and the liquidus temperature of the steel) ○ The composition range of the main components of the steel: C: 0.08 to 0.16%, Si: 0.05
0.40.40% and Mn: 0.201.21.20% The results of these investigations are collectively shown in Table 1. Note that the vertical crack index in Table 1 is the value of “crack length / total slab length” when the length of a vertical crack occurrence portion is expressed in units of 1 m.
It is indexed based on o.1. The breakout index is a value obtained by reducing the number of charges in which a breakout or breakage mark of the solidified shell (breakout mark) has occurred on the slab surface by the total length of the slab based on the sample No. 1. . As is evident from Table 1, in the case of a continuous casting mold conforming to the present invention, using a flux conforming to the present invention, the conforming example did not have any vertical cracks on the surface of the slab, and the breakout occurred. The number of occurrences has been drastically reduced to 1/10 or less of that of the comparative example which is used as a reference in an index. According to the present invention, there is provided a continuous casting mold in which the solidification temperature and basicity are specified, and the roughness of the inner wall surface of the mold near the meniscus is specified using a mold flux containing an appropriate amount of TiO 2 and MgO. According to the present invention, according to the present invention, a medium-carbon steel or a ferrite based material having high crack susceptibility,
Even in continuous casting of martensitic stainless steel or the like, good slabs without vertical cracks can be cast stably without occurrence of breakout.

【図面の簡単な説明】 【図1】鋳型とフラックスとの間の熱伝達機構の説明図
である。 【図2】フラックス凝固層の鋳型との接触面の粗度R
max とスラグリム厚みとの関係のグラフである。 【図3】フラックス凝固層の鋳型との接触面の粗度R
max とフラックスフィルムの見掛け熱伝導率との関係の
グラフである。 【図4】鋳型内壁面に微細な凹凸を設けた場合の鋳型と
フラックスとの間の熱伝達機構の説明図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram of a heat transfer mechanism between a mold and a flux. FIG. 2 Roughness R of the contact surface of the flux solidified layer with the mold
It is a graph of the relationship between max and slag rim thickness. FIG. 3 Roughness R of the contact surface between the flux solidification layer and the mold
5 is a graph showing the relationship between max and the apparent thermal conductivity of a flux film. FIG. 4 is an explanatory diagram of a heat transfer mechanism between a mold and a flux when fine irregularities are provided on the inner wall surface of the mold.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/07 B22D 11/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B22D 11/07 B22D 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 鋼の連続鋳造にあたり、凝固温度が1080
℃以上、1300℃以下および塩基度が1.05以上、1.5 未満
で、TiO2およびMgO をそれぞれ2wt%以上、5wt%未満
の範囲で含有するモールドフラックスを用い、メニスカ
スを中心とする上下方向にそれぞれ少なくとも20mmの範
囲にわたる鋳型内壁面の表面粗度が max 10μm以
上、50μm以下の連続鋳造用鋳型により鋳造することを
特徴とする鋼の連続鋳造法。
(57) [Claims 1] In continuous casting of steel, the solidification temperature is 1080
C. or higher, 1300 ° C. or lower, and a basicity of 1.05 or more and less than 1.5, and a mold flux containing TiO 2 and MgO in a range of 2 wt% or more and less than 5 wt%, respectively, at least in a vertical direction around the meniscus. The surface roughness of the inner wall of the mold over a range of 20 mm is R max A continuous casting method for steel, characterized in that the casting is performed using a continuous casting mold having a size of 10 μm or more and 50 μm or less.
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