JP3597971B2

JP3597971B2 - 鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP3597971B2
Application number: JP15699497A
Authority: JP
Inventors: 英明山村; 将尾島
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: JPH116008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビレット等の小断面サイズの鋳片を製造する連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｓｉ、Ｍｎを主体に脱酸されたシリコンキルド鋼の連続鋳造では、アルミナカーボン質またはジルコニアカーボン質、マグネシアカーボン質の耐火物をストッパー、スライディングノズル、モールドへ溶鋼を注入するためにタンディッシュの下に取り付けたノズル（以下タンディッシュノズルと称する）等の溶鋼流量調節部位に使用する場合、耐火物中のカーボンがシリコンキルド溶鋼中の溶存酸素と反応して、溶鋼流による耐火物の溶損が起こり易くなり、長時間の鋳造が困難である。この溶損防止のためにＡｌ等を添加して脱酸し、溶存酸素を低減させることが必要である。
【０００３】
一方、モールド断面積が６２５ｃｍ２以下の小断面サイズのシリコンキルド鋼のビレットあるいはブルームを鋳造する場合には、ノズル閉塞防止のためにタンディッシュノズルやタンディッシュ底へ設置してその下へタンディッシュノズルを取り付けるためのノズル（以下上ノズルと称する）等より吹き込まれるＡｒおよびＮ２ガス等が、オープン注入の場合には注入流のばらつきを助長して安定した操業が困難となることや浸漬注入の場合には湯面制御性を悪化させたり、モールド潤滑材を溶鋼中に巻き込ませて鋳片欠陥を発生させたりするので、タンディッシュノズル等へのＡｒやＮ２ガス等の吹き込みは適用できず、Ａｌを添加すると高融点のアルミナ系介在物がタンディッシュノズルや上ノズルに付着、堆積してノズル閉塞を起こす場合があり、長時間の鋳造が困難となる。
【０００４】
また、カーボンを含有しない高アルミナ耐火物を使用することによってシリコンキルド溶鋼中の溶存酸素との反応が起こらないので、Ａｌを添加しなくても溶損を防止でき、長時間の鋳造が可能となる。しかし、高アルミナ質の耐火物は耐スポーリング性が低く、ストッパーやタンディッシュノズルの本体のように大型、長尺物に使用した場合にはヒートクラックが発生しやすく、鋳造ができなくなる場合が生じる。
【０００５】
特開平８−１６４４５５にはストッパー本体および浸漬ノズル本体はアルミナカーボン質耐火物とし、ストッパー先端部と浸漬ノズルの上部はジルコニアカーボン質またはマグネシアカーボン質を用い、鋳造直前に溶鋼中にＡｌを添加して溶鋼中のアルミニウムを５０ｐｐｍ以下、溶存酸素量を２０〜２８ｐｐｍに調整した溶鋼を鋳造する方法が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−１６４４５５では鋳造直前に溶鋼中にＡｌを添加して溶鋼中のＡｌを５０ｐｐｍ以下でかつ溶存酸素量を２０〜２８ｐｐｍに調整することが提案されているが、通常成分調整のために合金を添加する装置の他に連続鋳造機の近辺にＡｌ添加のための装置が必要となる。また、狙いとする溶存酸素の範囲がきわめて狭いためにＡｌ−Ｏ平衡から分かるように溶存酸素をＡｌで制御するためにはＡｌを４〜７ｐｐｍの範囲に制御することが必要となり実用上困難である。また、鋳造直前にＡｌを添加するのでＡｌ添加によって生成したアルミナが十分に除去されずに溶鋼中に残存し、ノズル詰まりの原因になる場合がある。さらに、ジルコニアカーボン質やマグネシアカーボン質の耐火物はアルミナカーボン質の耐火物に比べて価格が高く、コストアップの原因となる。
本発明は上記問題点を解決するために提案されたものであって、小断面のシリコンキルド鋼の連続鋳造において、容易にかつ安価にノズル閉塞と耐火物の溶損とを同時に防止する方法を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、タンディッシュノズルと、ストッパーまたはスライディングノズルを用いて溶鋼流量調整を行うタンディッシュを使用して小断面積のシリコンキルド鋼鋳片を連続鋳造するに際して、取鍋スラグにＡｌを添加するとともに、出鋼時の溶鋼中および／または２次精錬中の溶鋼中にＡｌを添加して、溶鋼中のＡｌを１０〜４０ｐｐｍ、溶存酸素を３０〜６０ｐｐｍに調整した溶鋼を、鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。
【０００８】
発明者は高周波溶解炉で溶解したＳｉキルド溶鋼にＡｌを添加して溶存酸素を変化させた溶鋼中にアルミナカーボン質耐火物を浸漬するラボ実験を行った結果、溶存酸素が６０ｐｐｍ以下であれば溶損速度が低下すること、溶存酸素が６０ｐｐｍ超になると溶損が急激に進行すること、３０ｐｐｍ未満になると耐火物に付着物が堆積することを見出した。
【０００９】
また熱力学的な机上計算を行った結果、図１に示すようにＡｌが４０ｐｐｍ以下であれば、生成する介在物はＳｉＯ２やＭｎＯとＡｌ２Ｏ３が複合した低融点の介在物となってノズル閉塞の原因とならないこと、Ａｌが４０ｐｐｍ超になると介在物のＡｌ２Ｏ３濃度は１００％近くなりノズル閉塞を起こしやすくなることが分かった。一方、Ａｌが１０ｐｐｍ未満では溶存酸素が６０ｐｐｍ超となるとともに、介在物がＭｎＯやＳｉＯ２濃度の高い組成の介在物となっており、この介在物はアルミナカーボン質耐火物中のアルミナと反応するとさらに低融点の物質を生成して溶損を助長することになる。
【００１０】
これらの結果から、溶鋼中のＡｌを１０〜４０ｐｐｍ、溶存酸素を３０〜６０ｐｐｍに調整することでノズル閉塞および耐火物の溶損が防止できて、小断面のシリコンキルド鋼鋳片の長時間の連続鋳造が可能となる。
【００１１】
上記条件を実際に実現するに当たって、取鍋溶鋼上に存在する取鍋スラグ中にＦｅＯやＭｎＯといった低級酸化物が存在しており、これより溶鋼に酸素が供給されて溶存酸素が上がるとともに、Ａｌが酸化されて低減し、上記条件範囲に制御できないことがある。そこで、取鍋スラグにＡｌを添加してスラグ中のＦｅＯやＭｎＯといった酸素供給源を低減することでＡｌや溶存酸素を安定して制御することが可能となる。スラグへのＡｌ添加はスラグとＡｌの反応を効率よく行うために、スラグ表面近傍が凝固してしまう前の出鋼直後にスラグ上方より投入することが望ましいが、スラグ表面近傍の凝固が進んでしまった場合にはＣａＦ２等のスラグ融点を下げてスラグを溶かすフラックスを添加した後にＡｌを添加してもよい。
【００１２】
本発明では、介在物の組成を制御することによってアルミナカーボン質耐火物と反応して低融点物質を生成するのを抑制することが可能のなでジルコニアカーボン質やマグネシアカーボン質等の耐火物を使用する必要がなく、アルミナカーボン質の耐火物でよく、製造コストを安く製造することが可能となる。
【００１３】
また、溶鋼Ａｌの目標範囲が比較的広いので、鋳造直前でなくＲＨやＣＡＳ等の２次精錬工程で溶鋼中にＡｌを添加しても制御することが可能となり、新たな設備の設置は必要なく、さらにＡｌ添加によって生成したＡｌ２Ｏ３の浮上に十分の時間が確保できるので、Ａｌ添加によって生成したＡｌ２Ｏ３によるノズル閉塞も防止される。
【００１４】
溶鋼中へのＡｌは新たな添加装置も設ける必要はなく、転炉出鋼時に添加してもよいし、出航後に通常行われるＲＨやＣＡＳ等の２次精錬処理時に添加してもよいし、ワイヤー添加装置があればそこで添加してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態として３つの実施例を記す。
〔実施例１〕
転炉で８０ｔｏｎの溶鋼を精錬・出鋼した後、ＣＡＳ処理を行って合金を添加しＣを０．２０〜０．２７％、Ｓｉを０．１５〜０．３５％、Ｍｎを０．８０〜１．４０％に調整した。その後、溶存酸素量を酸素プローブで測定し、測定値に応じてＡｌが１０〜４０ｐｐｍとなるようにＡｌを２〜１０ｋｇ溶鋼中に添加した。その後、３分間処理し、溶存酸素を測定して３０〜６０ｐｐｍとなっていることを確認した後、処理を終了した。
【００１６】
ＣＡＳ処理を終了した溶鋼は円弧半径１２ｍで２ストリームｘ３ストランドの連続鋳造装置に移送し、２０ｔｏｎの容量のタンディッシュに注入しストッパーによって流量制御される内径２０ｍｍのタンディッシュノズルを介して１３１ｍｍ角断面のモールドにオープン注入して、鋳造速度２．５〜３．６ｍ／分で１５チャージの予定で連続鋳造を行った。各チャージの鋳造時間は３５〜４５分であった。ストッパーおよびタンディッシュノズルはアルミナグラファイト質耐火物とした。溶鋼温度は１５３０〜１５７０℃とした。
【００１７】
図２に示すようにストッパー開度の変化は小さく、１５チャージの鋳造が行えた。ここで、ストッパー開度指数は（ストッパー高さ位置−詰まりや溶損のない理想状態のストッパー高さ位置）÷詰まりや溶損のない理想状態のストッパー高さ位置×１００であり、プラスマイナス１０以上になると鋳造不能となる。
【００１８】
〔実施例２〕
転炉で８０ｔｏｎの溶鋼を精錬・出鋼した後、ＲＨ処理を行って合金を添加しＣを０．２０〜０．２７％、Ｓｉを０．１５〜０．３５％、Ｍｎを０．８０〜１．４０％に調整した。その後、溶存酸素量を酸素プローブで測定し、測定値に応じてＡｌが１０〜４０ｐｐｍとなるようにＡｌを２〜１０ｋｇ溶鋼中に添加した。その後、３分間処理し、溶存酸素を測定して３０〜６０ｐｐｍとなっていることを確認した後、処理を終了した。
【００１９】
ＣＡＳ処理を終了した溶鋼は円弧半径１２ｍで２ストリームｘ３ストランドの連続鋳造装置に移送し、２０ｔｏｎの容量のタンディッシュに注入しストッパーによって流量制御される内径３５ｍｍのタンディッシュノズルを介して１５５ｍｍ角断面のモールドに浸漬注入して、鋳造速度２．０〜２．５ｍ／分で１５チャージの予定で連続鋳造を行った。各チャージの鋳造時間は３５〜４５分であった。ストッパーおよびタンディッシュノズルはアルミナグラファイト質耐火物とした。溶鋼温度は１５３０〜１５７０℃とした。
図２に示すようにストッパーの開度の変化は小さく、１５チャージの鋳造が行えた。
【００２０】
〔実施例３〕
転炉で８０ｔｏｎの溶鋼を精錬・出鋼した。出鋼中にＣ、Ｓｉ、Ｍｎを添加するとともに転炉吹き止めＣに応じてＡｌを１〜１０ｋｇ添加した。出鋼後、ＣＡＳ処理を行って合金を添加しＣを０．２０〜０．２７％、Ｓｉを０．１５〜０．３５％、Ｍｎを０．８０〜１．４０％に調整した。その後、溶存酸素量を酸素プローブで測定し、溶存酸素を測定して３０〜６０ｐｐｍとなっていることを確認した後、処理を終了した。
【００２１】
ＣＡＳ処理を終了した溶鋼は円弧半径１２ｍで２ストリームｘ２ストランドの連続鋳造装置に移送し、２０ｔｏｎの容量のタンディッシュに注入しタンディッシュ底に埋め込まれた上ノズルの下に設けられたスライディングノズルによって流量制御される内径３５ｍｍのタンディッシュノズルを介して２５０ｍｍ角断面のモールドにオープン注入して、鋳造速度１．３〜１．８ｍ／分で１５チャージの予定で連続鋳造を行った。各チャージの鋳造時間は２５〜３５分であった。スライディンノズルおよびタンディッシュノズルはアルミナグラファイト質耐火物とした。溶鋼温度は１５３０〜１５７０℃とした。
【００２２】
図３に示すようにスライディングノズル開度の変化は小さく、１５チャージの鋳造が行えた。スライディングノズル開度指数は（スライディングノズル開度−詰まりや溶損のない理想状態のスライディングノズル開度）÷詰まりや溶損のない理想状態のスライディングノズル開度×１００であり、プラスマイナス１０以上になると鋳造不能となる。
【００２３】
〔比較例１〕
転炉で８０ｔｏｎの溶鋼を精錬・出鋼した後、ＣＡＳ処理を行って合金を添加しＣを０．２０〜０．２７％、Ｓｉを０．１５〜０．３５％、Ｍｎを０．８〜１．４０％に調整し、そのまま処理を終了した。このとき溶存酸素は６２〜８２ｐｐｍであった。
【００２４】
ＣＡＳ処理を終了した溶鋼は円弧半径１２ｍで２ストリームｘ３ストランドの連続鋳造装置に移送し、２０ｔｏｎの容量のタンディッシュに注入しストッパーによって流量制御される内径２０ｍｍのタンディッシュノズルを介して１３１ｍｍ角断面のモールドにオープン注入して、鋳造速度２．５〜３．６ｍ／分で１５チャージの予定で連続鋳造を行った。各チャージの鋳造時間は３５〜４５分であった。ストッパーおよびタンディッシュノズルはアルミナグラファイト質耐火物とした。溶鋼温度は１５３０〜１５７０℃とした。
【００２５】
鋳造が進むに従ってストッパーを下げていかなければ溶鋼注入量が増加していき、モールドより溶鋼がオーバーフローしてしまうので、図２に示すようにストッパー開度が小さくなり５ｃｈで鋳造を中止した。
【００２６】
〔比較例２〕
転炉で８０ｔｏｎの溶鋼を精錬・出鋼した後、ＣＡＳ処理を行って合金を添加しＣを０．２０〜０．２７％、Ｓｉを０．１５〜０．３５％、Ｍｎを０．８０〜１．４０％に調整し、その後Ａｌを１０〜３０ｋｇ添加して処理を終了した。Ａｌは４４〜１０２ｐｐｍであった。
【００２７】
ＣＡＳ処理を終了した溶鋼は円弧半径１２ｍで２ストリームｘ３ストランドの連続鋳造装置に移送し、２０ｔｏｎの容量のタンディッシュに注入しストッパーによって流量制御される内径３５ｍｍのタンディッシュノズルを介して１５５ｍｍ角断面のモールドに注入して、鋳造速度２．０〜２．５ｍ／分で１５チャージの予定で連続鋳造を行った。各チャージの鋳造時間は３５〜４５分であった。ストッパーおよびタンディッシュノズルはアルミナグラファイト質耐火物とした。溶鋼温度は１５３０〜１５７０℃とした。
【００２８】
鋳造が進むに従って溶鋼が出にくくなり図２に示すようにストッパー開度を上昇させていかなければならなくなり、鋳造速度を低下させねばならず、４ｃｈで鋳造を停止した。
表１には実施例および比較例の各チャージのＡｌ添加量とＡｌおよび溶存酸素を示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【発明の効果】
本発明により、シリコンキルド鋼を鋳造する小断面連続鋳造法において、ノズル閉塞および耐火物溶損とを同時に防止して、安定して長時間鋳造ができるようになり、生産性および低生産コストでの生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリコンキルド鋼溶鋼におけるＡｌ濃度と溶存酸素、介在物組成の関係を示す説明図。
【図２】ストッパー開度の時間変化を示す説明図である。
【図３】スライディングノズル開度の時間変化を示す説明図である。

Claims

タンディッシュノズルと、ストッパーまたはスライディングノズルを用いて溶鋼流量調整を行うタンディッシュを使用して小断面のシリコンキルド鋼鋳片を連続鋳造するに際して、取鍋スラグにＡｌを添加するとともに、出鋼時の溶鋼中および／または２次精錬時の溶鋼中にＡｌを添加して、溶鋼中のＡｌを１０〜４０ｐｐｍ、溶存酸素を３０〜６０ｐｐｍに調整した溶鋼を、鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。