JP3649153B2

JP3649153B2 - Mold powder for continuous casting

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Publication number: JP3649153B2
Application number: JP2001158373A
Authority: JP
Inventors: 方史花尾; 正幸川本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: JP2002346708A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型内の溶鋼表面に添加する連続鋳造用モールドパウダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造では、鋳型内の溶鋼表面にモールドパウダを添加して鋳造する。モールドパウダには、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などの複数種類の酸化物、フッ素化合物、炭素などの粉体を混合したものが一般的に用いられている。鋳型内の溶鋼表面に添加されたモールドパウダは、溶鋼からの受熱により溶融し、溶鋼表面との接触部においてモールドパウダの溶融層（以下、単に溶融層と記す場合がある）を形成する。この溶融層は、鋳型内壁と凝固殻との間に流入し、フィルムを形成する。このフィルムは、鋳型により冷却された固相部分と、液相部分との二相からなる。このような挙動をするモールドパウダには、溶鋼の保温および酸化防止、溶鋼中の気泡または酸化物の吸収、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性の確保、凝固殻の冷却速度の調整などの役割がある。
【０００３】
ところで、高Ａｌ含有鋼を連続鋳造する際に、上記のモールドパウダの役割のなかで、溶鋼の酸化防止および鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性確保の効果が不十分となり、ブレークアウトが発生したり、鋳片の表面品質が悪化することが知られている。鋳型内の溶鋼中のＡｌ含有率が高いため、溶融層中のＳｉＯ_２と溶鋼中のＡｌとが、４Ａｌ＋３（ＳｉＯ_２）＝２（Ａｌ_２Ｏ_３）＋３Ｓｉで示される反応を起こし、Ａｌが酸化されてＡｌ_２Ｏ_３が生成する。
【０００４】
生成したＡｌ_２Ｏ_３は、溶融層中に移行し、溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率が高くなる。溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率が高くなると、溶融層の凝固温度および粘度が高くなり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化することによって、ブレークアウトが発生したり、鋳片の表面品質が悪化する。
【０００５】
特開昭５７−１８４５６３号公報には、ＣａＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を基本成分とし、ＳｉＯ_２の含有率を低くしたモールドパウダが提案されている。具体的には、それぞれの含有率が、質量％で、ＣａＯ：４０〜６０％、Ａｌ_２Ｏ_３：２０〜４０％で、その他ＭｇＯ：０．５〜５．０％、Ｃ：０．５〜２．０％、Ｎａ_２Ｏ：０．１〜５．０％、ＣａＦ_２：１〜１０％とし、かつ、ＳｉＯ_２：７．０％以下であるモールドパウダである。ＳｉＯ_２含有率を７．０質量％以下とすることにより、溶融層中のＳｉＯ_２の活量を低下させ、前述の（イ）式の反応量を抑制することにより、溶融層の凝固温度および粘度が高くなることを抑制しようとするものである。
【０００６】
しかし、特開昭５７−１８４５６３号公報で提案されたモールドパウダでは、溶融層の凝固温度が鋳造中に急激に変化して高くなって、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪くなり、鋳型を構成する銅板の温度が急激に高くなったり、極端な場合にはブレークアウトが発生する。また、Ａｌ含有率が１．０質量％程度以上の溶鋼を鋳造する際に、Ｎａ_２Ｏ含有率によっては、モールドパウダの溶融速度が速くなって、溶融層が過剰に形成され、鋳片表面に割れが発生する。また、モールドパウダの溶融速度を調整するために、モールドパウダのＣ含有率を通常よりも高くすることは、Ａｌ含有率が高く、かつ、Ｃ含有率が５０ｐｐｍ程度以下の極低炭素鋼を鋳造する場合には、溶鋼中のＣ含有率が高くなることから、実施困難である。
【０００７】
特開昭６３−１００５２号公報には、ＣａＯおよびＳｉＯ_２を主成分とし、ＣａＯのＳｉＯ_２に対する含有率の比、ＣａＯ／ＳｉＯ_２（塩基度）が０．６〜０．８、凝固温度が８００〜１０００℃、１３００℃における粘度が１．５ｐｏｉｓｅ以下であるモールドパウダが提案されている。０．１０質量％以上のＡｌを含有する溶鋼を連続鋳造するに際し、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化することによって、ブレークアウトが発生したり、鋳片の表面品質が悪化するのは、溶鋼中のＡｌと溶融層中の成分とが反応することによって、ゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）が生成して、溶融層が凝固したフィルム中にゲーレナイトの結晶が析出することに起因するとしている。モールドパウダの組成およびその溶融層の物性値を上記組成および物性値とすることにより、ゲーレナイトの析出を防止するものである。具体的には、溶融層中のＳｉＯ_２と溶鋼中のＡｌとが反応して、溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率が高くなっても、溶融層の凝固温度および粘度が著しく高くなるのを回避できるように、予めモールドパウダのＳｉＯ_２含有率を高くしている。実施例では、ＳｉＯ_２含有率は３０質量％程度以上となっている。
【０００８】
しかし、特開昭６３−１００５２号公報で提案されたモールドパウダでは、モールドパウダのＳｉＯ_２含有率が３０質量％程度以上に高い場合に、溶鋼中のＡｌが酸化されて、溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率が高くなる度合いが大きくなり、溶融層の凝固温度および粘度が著しく高くなって、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化し、ブレークアウトが発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開昭５７−１８４５６３号公報で提案されたモールドパウダにおいて、溶融層の凝固温度が鋳造中に急激に変化して高くなり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪くなるのは、ＳｉＯ_２含有率が７．０質量％以下と低い場合に、溶融層の凝固温度および粘度の変化が急激となり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪く不安定になるからである。また、モールドパウダの溶融速度が速くなって、溶融層が過剰に形成されるのは、Ａｌ含有率が１．０質量％程度以上の溶鋼を鋳造する際に、Ｎａ_２Ｏ含有率によっては、溶鋼中のＡｌが溶融層中のＮａ_２Ｏにより酸化されやすく、その際に発生するＮａガスが、さらに酸化される際に発生する酸化熱により、モールドパウダの溶融が促進されるからである。
【００１０】
さらに、特開昭６３−１００５２号公報で提案された、ＣａＯおよびＳｉＯ_２を主成分とするモールドパウダにおいて、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が著しく悪化するのは、実質的に、溶融層中のＳｉＯ_２含有率が３０質量％程度以上に高いことから、溶鋼中のＡｌが酸化される量が多くなり、溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率が著しく高くなるからである。
【００１１】
本発明は、Ａｌ含有率が１．０質量％程度以上の高Ａｌ含有鋼、またはＡｌ含有率が１．０質量％程度以上の極低炭素鋼を連続鋳造する場合に、溶融層の凝固温度および粘度が高くなって、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化することによる、ブレークアウトの発生および鋳片の表面品質の悪化を防止することができる連続鋳造用モールドパウダを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、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Ａｌ₂ Ｏ₃を含有し、ＳｉＯ ₂ 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である連続鋳造用モールドパウダにある。
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＝｛Ｗ_CaO−(％ＣａＦ₂)ｈ×０．７１８｝・・・（ニ）、
(％ＣａＦ₂)ｈ＝（Ｗ_F−Ｗ_Li2O×１．２７−Ｗ_Na2O×０．６１３−Ｗ_K2O×０．４０４）×２．０５・・・（ホ）、
(％ＳｉＯ₂)ｈ＝Ｗ_SiO2および(％Ａｌ₂Ｏ₃)ｈ＝Ｗ_Al2O3であり、また、Ｗ_CaO、Ｗ_SiO2 、Ｗ_Al2O3、Ｗ_Li2O、Ｗ_Na2OおよびＷ_K2Oは、モールドパウダ中の分析される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、Ｗ_Fは、分析されるＦの含有率（質量％）である。
【００１３】
溶鋼の保温と酸化防止、溶鋼中の酸化物の吸収、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性の確保などのモールドパウダの役割から、通常、モールドパウダは、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、フッ素化合物、Ａｌ_２Ｏ_３などを基本成分とする。一方、本発明が対象とする、Ａｌ含有率が１．０質量％程度以上の溶鋼を鋳造する際には、モールドパウダの溶融層中のＳｉＯ_２が溶鋼中のＡｌを著しく酸化させ、そのため、溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率が顕著に増加することが、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化する根本的な要因である。
【００１４】
そこで、本発明者らは、溶鋼中のＡｌと溶融層中のＳｉＯ_２との反応を抑制して、溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率の増加を抑制する方法、および溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率が増加する際の溶融層の凝固温度および粘度の増加を抑制する方法について、鋭意検討および試験を行った結果、本発明に到った。その詳細を、以下に説明する。
【００１５】
溶融層中のＬｉ_２Ｏは、アルカリ金属の酸化物の中では例外的に化学的に安定な酸化物であり、溶鋼中のＡｌによる還元反応を受けにくい。また、Ｌｉ_２Ｏは塩基性の性質が強いため、溶融層中ではＳｉＯ_２の活量を低下させ、前述の４Ａｌ＋３（ＳｉＯ_２）＝２（Ａｌ_２Ｏ_３）＋３Ｓｉで示される反応を抑制する効果を有することがわかった。
【００１６】
また、溶融層中のＳｉＯ_２は、溶鋼中のＡｌとの反応を抑制するという観点だけからは、その含有率は少ない方がよいが、前述のとおり、ＳｉＯ_２を１０質量％程度以下に少なくすると、溶融層中のＳｉＯ_２含有率のわずかな変化により、溶融層の凝固温度が急激に高くなる。したがって、凝固温度などの物性変化を小さく安定化させるためには、ＳｉＯ_２を適度な含有率でモールドパウダに配合するのがよい。さらに、ＣａＯおよびフッ素化合物は、溶鋼の酸化防止、溶鋼中の酸化物の吸収、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性の確保などの観点から、通常、モールドパウダに配合する。
上記のことから、本発明のモールドパウダは、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏおよびフッ素化合物を基本成分とした。
【００１７】
さらに、溶融層中のＡｌ₂Ｏ₃含有率が増加しても、溶融層が凝固したフィルム中に、前述のゲーレナイトの結晶ではなく、３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・ＣａＦ₂で表されるカスピダインの結晶が析出するような溶融層の組成に維持することにより、溶融層の凝固温度および粘度が高くなることを抑制できることがわかった。具体的には、溶融層を凝固させた際に析出する結晶の組成を、種々のモールドパウダの組成について調査した結果、モールドパウダの組成に関する、前述の（イ）式、（ロ）式および（ハ）式によってそれぞれ規定される指標ａを０．４７〜０．７、指標ｂを０を超え０．４以下、および指標ｃを０．１〜０．５とすることにより、ゲーレナイトの結晶の析出を防止し、カスピダインの結晶を析出させることができることがわかった。
【００１８】
ここで、前述の（イ）式、（ロ）式および（ハ）式の中で用いる前述の（ニ）式および（ホ）式で定義する（％ＣａＯ）ｈおよび（％ＣａＦ_２）ｈについて、さらに説明する。（ホ）式で定義する（％ＣａＦ_２）ｈは、溶融層中のＦが、溶融層中のＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯまたはＫ_２Ｏを構成するＬｉ、ＮａまたはＫであるアルカリ金属と優先的に結合してアルカリ金属のフッ化物を形成し、残るＦがＣａＦ_２として存在するとした換算ＣａＦ_２含有率を意味する。また、（ニ）式で定義する（％ＣａＯ）ｈは、上記の残るＦが溶融層中のＣａと優先的に結合して、ＣａＦ_２として存在し、Ｆと結合しなかった残るＣａが、ＣａＯとして存在するとした換算ＣａＯ含有率を意味する。このように、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＦおよびＣａを取り扱うことにより、カスピダインの結晶が析出する溶融層の組成範囲、すなわち、モールドパウダの組成範囲を正確に把握することが可能になった。
【００１９】
また、Ｎａ_２Ｏは、溶融層の凝固温度および粘度を低下させる効果があるが、一方、前述のとおり、溶鋼中のＡｌ含有率が１．０質量％程度以上に高い場合に、溶鋼中のＡｌが溶融層中のＮａ_２Ｏにより酸化され、生成したＮａの酸化熱によりモールドパウダの溶融が過度に促進され、鋳片表面に割れが発生しやすい。さらに、Ｋ_２Ｏも同様の作用がある。そこで、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの含有率の合計を１．５質量％以下とすることにより、モールドパウダの溶融速度の増大を抑制することができることがわかった。これにより、モールドパウダの溶融速度を遅くするためのＣの多配合を抑制できるので、Ａｌ含有率が１．０質量％程度以上の極低炭素鋼を鋳造する場合にも、鋼のＣ含有率の増加を防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のモールドパウダは、Ａｌ含有率が１．０質量％程度以上の高Ａｌ含有鋼、またはＡｌ含有率が１．０質量％程度以上の極低炭素鋼を連続鋳造する場合に適用するのに好適である。このような高Ａｌ含有率の溶鋼を連続鋳造する際の、モールドパウダの溶融層の凝固温度および粘度が高くなって、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化することによるブレークアウトの発生、および鋳片表面の品質の悪化を防止できる。さらに、極低炭素鋼を鋳造する際の鋼中のＣ含有率の増加を防止できる。
【００２１】
本発明の連続鋳造用モールドパウダを以下に詳細説明する。なお、以下の含有率％は、質量％を意味する。本発明のモールドパウダは、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ｌｉ₂Ｏおよびフッ素化合物を基本成分とする。それぞれの含有率は、ＣａＯは３０〜６０％とするのが望ましく、ＳｉＯ₂は１０〜３０％とする必要があり、Ｌｉ₂Ｏは１〜１５％とするのが望ましく、また、フッ素化合物を構成するＦは４〜２５％とする。ここで、ＣａＯ、ＳｉＯ₂またはＬｉ₂Ｏは、モールドパウダ中の分析されるＣａ、ＳｉまたはＬｉが、全てそれらの酸化物であるとして換算した含有率であり、また、Ｆは、分析されるＦの含有率である。
【００２２】
ＣａＯ含有率は３０〜６０％とするのが望ましく、ＳｉＯ₂含有率は１０〜３０％とする必要がある理由は、鋳型内の溶鋼の保温と大気による酸化防止、鋳型内壁と凝固殻との間の良好な潤滑性、溶鋼表面に浮上する酸化物などの捕捉に効果的であり、さらに、溶融層が凝固したフィルム中に、３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・ＣａＦ₂で表されるカスピダインの結晶が効果的に析出するからである。ＣａＯ含有率が３０％未満では、鋳型内の溶鋼表面に浮上してくる気泡および酸化物の吸収が悪くなる。また、ＣａＯ含有率が６０％を超えると、溶融層の凝固温度が高くなり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪くなる。ＳｉＯ₂含有率が１０％未満では、溶融スラグの凝固温度が高くなり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪くなる。また、ＳｉＯ₂含有率が３０％を超えると、溶鋼中のＡｌ、Ｍｎなどとの反応が起こりやすい。
【００２３】
Ｌｉ_２Ｏ含有率を１〜１５％とするのが望ましい理由は、前述のとおり、溶融層中のＬｉ_２Ｏは、溶融層中のＳｉＯ_２の活量を低下させ、溶鋼中のＡｌと溶融層中のＳｉＯ_２との反応を抑制する効果があるからである。含有率が１％未満では、その効果が弱く、また、１５％を超えると、溶融層の凝固温度および粘度が過度に低下し、溶融層が鋳型内壁と凝固殻の間に過度に流入し、かえって、鋳片表面に割れが発生しやすい。
【００２４】
Ｆの含有率を４〜２５％とする理由は、溶融層中のＦは溶融層の凝固温度を調整する効果があり、また、溶融層が凝固したフィルム中に、カスピダインの結晶が効果的に析出するからである。Ｆ含有率が４％未満では、その効果が小さくなる。また、Ｆ含有率が２５％を超えると、溶融層の粘度が過度に低下して溶鋼中に巻き込まれ、鋳片表面にノロカミ疵が発生する。
【００２５】
さらに、本発明のモールドパウダは、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏのうちの１種以上を含有し、これらの合計の含有率は１．５質量％以下とする。Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏは、前述のとおり、Ａｌ含有率が１．０％程度以上の溶鋼を鋳造する際に、溶鋼中のＡｌと反応し、生成したＮａの酸化熱によりモールドパウダの溶融が過度に促進され、鋳片表面に割れが発生しやすい。これらの合計の含有率を１．５％以下とすることにより、上記反応を抑制でき、モールドパウダの溶融速度の増大を抑制できる。さらに、後述するＣの含有率を低く抑制することができ、極低炭素鋼を鋳造する際に、鋼中のＣ含有率の増加を抑制できる。
【００２６】
また、本発明のモールドパウダは、Ａｌ_２Ｏ_３を含有し、その含有率は１０％以下が望ましい。その含有率が１０％を超えると、溶融層が凝固したフィルム中にＡｌ_２Ｏ_３を構成成分とする結晶が析出しやすく、溶融層の凝固温度および粘度が高くなる。また、モールドパウダの原料の配合上、不可避的にＡｌ_２Ｏ_３が含有される場合があるが、その含有率は極力少ない方が望ましい。
【００２７】
本発明のモールドパウダで、とくに重要なのは、前述の（イ）式、（ロ）式および（ハ）式で規定される指標ａを０．４７〜０．７、指標ｂを０を超え０．４以下、および指標ｃを０．１〜０．５とすることである。指標ａ、ｂおよびｃを上記の値とすることにより、前述のとおり、溶融層が凝固したフィルム中に、ゲーレナイトの結晶の析出を防止し、カスピダインの結晶を析出させることができる。
【００２８】
指標ａの値が０．４７未満では、ゲーレナイトの結晶の析出が析出し、０．７を超えると、溶融層の凝固温度が過度に高くなる。さらに、指標ａの値の望ましい範囲は０．５〜０．６である。
【００２９】
指標ｂの値は、０を超えた範囲で低いほどよく、０．４を超えると、溶融層中のＡｌ₂Ｏ₃含有率が、鋳造中にさらに高くなった際に、溶融層の凝固温度が著しく高くなる。さらに、指標ｂの値の望ましい範囲は０を超え０．２以下である。
【００３０】
指標ｃの値が０．５を超えると、溶融層が凝固したフィルム中に、カスピダインの結晶が析出せず、ＣａＦ₂の結晶が析出するので、溶融層の凝固温度が過度に高くなる。指標ｃの値が０．１でも、指標ａおよび指標ｂが上記範囲内の値であれば、フィルム中に、カスピダインの結晶が析出する。指標ｃの値の範囲は０．１〜０．５である。
【００３１】
本発明のモールドパウダには、さらに必要により、下記のＭｇＯ、ＢａＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２およびＴｉＯ_２のうちの１種以上を含有させるのがよい。ＭｇＯ、ＢａＯ、Ｂ_２Ｏ_３およびＴｉＯ_２は、いずれも溶融層の凝固温度および粘度を低くする効果がある。それらの効果を期待する場合に、ＭｇＯは１〜２０％、ＢａＯは２〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３は２〜１５％およびＴｉＯ_２は０．５〜１０％、それぞれ含有させるのが望ましい。また、ＺｒＯ_２は、凝固温度および粘度を高くする効果があり、その効果を期待する場合には、０．５〜１０％含有させるのが望ましい。
【００３２】
さらに、本発明のモールドパウダには、上記の成分に加えて、Ｃを配合するのが望ましく、外数の含有率として、１〜１０％含有させるのが望ましい。外数で１〜１０％の含有率で配合するとは、後述する実施例の表２または表５に示すように、たとえば、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｆ、Ｎａ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯなどを配合し、残り不純物を含めて１００％のモールドパウダに対して、さらに、Ｃを添加した後の全体の質量に対して、Ｃ含有率が１〜１０％になるように、Ｃを配合することを意味する。
【００３３】
Ｃは、モールドパウダの溶融速度の調整する作用を有し、Ｃ含有率が高くなると、その溶融速度が遅くなる。１％未満では、その効果が小さく、１０％を超えると、溶融速度が過度に小さくなり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪くなる。さらに、モールドパウダにＣを配合すると、溶鋼中のＣが高くなる作用があるので、Ｃ含有率が５０ｐｐｍ程度以下の極低炭素鋼を鋳造する際には、モールドパウダのＣ含有率は２．５％以下とするのが望ましい。
【００３４】
モールドパウダの溶融層の凝固温度は、８００〜１３００℃とするのが望ましい。８００℃未満に凝固温度を低下させることは困難であり、１３００℃を超えると、溶融層が鋳型内壁と凝固殻の間に流入しにくくなり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪くなる。
【００３５】
モールドパウダの溶融層の粘度は、１３００℃において０．５Ｐａ・ｓ以下とするのが望ましい。０．５Ｐａ・ｓを超えると、鋳型内壁と凝固殻との間に流入する溶融層の量が不足し、鋳片表面に縦割れが発生したり、ブレークアウトの発生が多くなる。０．３Ｐａ・ｓ以下が、さらに望ましい。
【００３６】
本発明のモールドパウダを製造する際に使用する原料は、一般的に使用されている原料で構わない。ＣａＯ原料としては生石灰、石灰石、セメントを、ＳｉＯ_２原料としては珪砂、軽藻土を、Ｌｉ_２Ｏ原料としては炭酸リチウムを、Ｆ分の原料としては蛍石、フッ化ソーダを、Ｎａ_２Ｏ原料としてはソーダ灰を、Ｋ_２Ｏ原料としては炭酸カリウム、弗化カリウムを、Ａｌ_２Ｏ_３原料としてはアルミナ粉を、ＭｇＯ原料としてはＭｇＯクリンカ、炭酸マグネシウムを、Ｃ原料としてはカーボンブラック、コークス粉を用いることができる。
【００３７】
また、原料の粒度は１００μｍ以下が望ましい。なお、これらの原料にはＦｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４などの酸化物が含有されており、モールドパウダおよびその溶融スラグ中にも不可避的に含まれるようになる。しかし、これらの不純物が存在しても、とくに差し支えない。
【００３８】
【実施例】
（実施例１）
垂直曲げ型連続鋳造機を用い、表１に示す化学組成で、Ａｌを２．３〜２．５質量％含有する極低炭素鋼を、厚さ２３０ｍｍ、幅１２６０ｍｍの鋳片に、速度０．９ｍ／分で鋳造した。各試験では、１ヒート約２１０ｔｏｎの溶鋼をそれぞれ鋳造した。
【００３９】
【表１】

用いたモールドパウダの組成、前述の（イ）式、（ロ）式および（ハ）式で規定される指標ａ、ｂおよびｃ、凝固温度、１３００℃における粘度を表２に示す。モールドパウダＡ〜Ｄは、本発明で規定する組成、ならびに指標ａ、ｂおよびｃの条件を満たすモールドパウダであり、また、望ましい凝固温度および粘度の条件も満足する。一方、モールドパウダＦ〜Ｈは、本発明で規定する組成、指標ａ、ｂ、ｃなどの条件の範囲を外れたモールドパウダである。モールドパウダＡにはＭｇＯを含有させず、その他のモールドパウダにはＭｇＯを含有させて、凝固温度および粘度を調整した。
【００４０】
【表２】

各試験では、鋳造中に鋳型内のモールドパウダ、その溶融層および溶鋼中に、直径約５ｍｍの鋼製の棒を挿入し、約５秒保持した後に引き上げ、その棒表面に付着した溶融層の固化物の厚さを測定することにより、モールドパウダの溶融層の厚さを測定した。また、その引き上げた溶融層の固化物のＡｌ₂Ｏ₃含有率を発光分光分析法により分析し、溶融層中のＡｌ₂Ｏ₃の増加量を測定した。
【００４１】
また、鋳型長辺側の銅板内壁に、通常、ブレークアウト予知の目的で行われるのと同じ要領で熱電対を埋設し、銅板内壁の温度変化を測定し、その温度変化の状況により、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性を評価し、極端に潤滑性が悪化した場合には、ブレークアウトの予知警報を行った。さらに、得られた鋳片の表面を目視で観察し、とくにオシレーションマーク、割れ、鋳型内壁との焼き付き跡などを観察した。試験結果を表３に示す。なお、以下の含有率％は、質量％を意味する。
【００４２】
【表３】

本発明のモールドパウダＡ〜Ｄを用いた本発明例の試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４では、鋳造中の溶融層の厚さは５〜１５ｍｍの範囲内であり、また溶融層中のＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率の増加量は７．２〜９．７％で、ともに安定していた。そのため、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が良好であり、鋳型長辺側の銅板内壁の温度変化は±５℃程度で安定し、鋳片表面品質も良好であった。
【００４３】
比較例の試験Ｎｏ．６では、Ｎａ_２Ｏを１９．０％と著しく多く含有し、指標ａの値が０．３５と低く、本発明で規定する条件を外れたモールドパウダＦを用いた。Ｎａ_２Ｏ含有率が高いことから、モールドパウダの溶融が過度に促進され、鋳造初期から、鋳片表面に縦割れが発生した。また、鋳造中に溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率の増加量が２１．４％と多くなり、さらに、指標ａが小さいこともあって、溶融層中にゲーレナイトの結晶の析出が多くなり、溶融層の凝固温度および粘度が高くなって、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化した。そのため、約半分の溶鋼量を鋳造した以降において、溶融層の厚さ順次増大し、鋳造終了時には厚さ４０ｍｍに達した。その間、鋳型長辺側の銅板内壁の温度変化も±５℃程度から、±２０℃程度にまで大きくなった。鋳造終了直前には、さらに上記温度変化が著しくなった。鋳造後半の鋳片表面には、オシレーションマークが形成されず、また、部分的に鋳型内壁との焼き付き跡が認められ、鋳造終了直前の鋳片表面には、鋳型内壁との著しい焼き付き跡が観察された。
【００４４】
比較例の試験Ｎｏ．７では、Ｎａ_２Ｏを５．０％と多く含有し、指標ｂの値が０．４２と高く、本発明で規定する条件を外れたモールドパウダＧを用いた。また、Ａｌ_２Ｏ_３含有率が約３１％と、望ましい条件を外れて高いモールドパウダである。溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率の増加量は６．４％程度で少なかったが、溶融層の凝固温度が高くなって、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化した。また、鋳造初期から溶融層の厚さ順次増大し、約半分の溶鋼量を鋳造した時点で、厚さ４０ｍｍ以上に達した。鋳型長辺側の銅板内壁の温度変化も大きく、±２０℃程度となった。鋳片表面には、鋳型内壁との焼き付き跡が観察された。
【００４５】
比較例の試験Ｎｏ．８では、指標ｂの値が０．４５と高く、本発明で規定する条件を外れたモールドパウダＨを用いた。また、Ａｌ_２Ｏ_３含有率が約３３％と、望ましい条件を外れて高いモールドパウダである。溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率の増加量は５．１％程度で少なく、溶融層の厚さも通常の５〜１５ｍｍ程度であり、鋳型長辺側の銅板内壁の温度変化も±１０℃程度であったが、溶融層の凝固温度が高くなって、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪く、鋳片表面にオシレーションマークは形成されていなかった。
（実施例２）
垂直曲げ型連続鋳造機を用い、表４に示す化学組成で、Ａｌを１．０〜１．２質量％含有する中炭素鋼を、厚さ２３０ｍｍ、幅１２６０ｍｍの鋳片に、速度０．７ｍ／分で鋳造した。各試験では、１ヒート約２１０ｔｏｎの溶鋼をそれぞれ鋳造した。
【００４６】
【表４】

用いたモールドパウダの組成、前述の（イ）式、（ロ）式および（ハ）式で規定される指標ａ、ｂおよびｃ、凝固温度、１３００℃における粘度を表５に示す。モールドパウダＩは、本発明で規定する組成ならびに指標ａ、ｂおよびｃの条件を満たすモールドパウダであり、また、望ましい凝固温度および粘度の条件も満足する。一方、モールドパウダＪは、本発明で規定する組成、指標ａおよびｃの条件の範囲を外れたモールドパウダである。
【００４７】
【表５】

各試験では、実施例１と同じ方法により、モールドパウダの溶融層厚さ、溶融層中のＡｌ₂ Ｏ₃ の増加量を測定した。また、鋳型長辺側の銅板内壁の温度変化を測定し、さらに、得られた鋳片の表面品質を目視で観察した。試験結果を表６に示す。なお、以下の含有率％は、質量％を意味する。
【００４８】
【表６】

本発明のモールドパウダＩを用いた本発明例の試験Ｎｏ．９では、鋳造中の溶融層の厚さは５〜１５ｍｍの範囲内であり、また溶融層中のＡｌ_２Ｏ_３含有率の増加量は４．１％で、ともに安定していた。そのため、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が良好であり、鋳型長辺側の銅板内壁の温度変化は±５℃程度で安定し、鋳片表面品質も良好であった。
【００４９】
比較例の試験Ｎｏ．１０では、Ｎａ₂Ｏを１９．０％と多く含有し、指標ａの値が０．３５と低く、本発明で規定する条件を外れたモールドパウダＪを用いた。Ｎａ₂Ｏ含有率が高いことから、モールドパウダの溶融が過度に促進され、鋳造初期から、鋳片表面に縦割れが発生した。また、鋳造中に溶融層中のＡｌ₂Ｏ₃含有率の増加量が１３．４％と多くなり、さらに、指標ａおよびｃが低いこともあって、溶融層中にゲーレナイトの結晶の析出が多くなり、溶融層の凝固温度および粘度が高くなって、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化した。そのため、約半分の溶鋼量を鋳造した以降において、溶融層の厚さ順次増大し、鋳造終了時には厚さ４０ｍｍに達した。その間、鋳型長辺側の銅板内壁の温度変化も±５℃程度から、±２０℃程度にまで大きくなった。鋳造終了直前には、さらに上記温度変化が著しくなった。鋳造後半の鋳片表面には、オシレーションマークが形成されず、また、部分的に鋳型内壁との焼き付き跡が認められ、鋳造終了直前の鋳片表面には、鋳型内壁との著しい焼き付き跡が観察された。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のモールドパウダの適用により、Ａｌ含有率が１．０質量％程度以上の高Ａｌ含有鋼、またはＡｌ含有率が１．０質量％程度以上の極低炭素鋼を連続鋳造する場合に、溶融層の凝固温度および粘度が高くなり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑性が悪化することによる、ブレークアウトの発生および鋳片の表面品質の悪化を防止することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mold powder for continuous casting added to the surface of molten steel in a mold.
[0002]
[Prior art]
In continuous casting of steel, mold powder is added to the surface of the molten steel in the mold for casting. For mold powder, CaO, SiO₂  , Al₂  O₃  In general, a mixture of a plurality of types of oxides such as fluorine compounds and carbon powders is used. The mold powder added to the surface of the molten steel in the mold is melted by receiving heat from the molten steel, and forms a molten layer of the mold powder (hereinafter sometimes simply referred to as a molten layer) at the contact portion with the molten steel surface. This molten layer flows between the inner wall of the mold and the solidified shell to form a film. This film consists of two phases, a solid phase portion cooled by a mold and a liquid phase portion. Mold powder that behaves in this way includes keeping the molten steel warm and preventing oxidation, absorbing bubbles or oxides in the molten steel, ensuring lubricity between the mold inner wall and the solidified shell, adjusting the cooling rate of the solidified shell, etc. There is a role.
[0003]
By the way, when continuously casting high Al-containing steel, the effect of preventing oxidation of molten steel and ensuring lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell is insufficient due to the role of the above-mentioned mold powder, and breakout occurs. It is known that it occurs or the surface quality of the slab deteriorates. Since the Al content in the molten steel in the mold is high, SiO in the molten layer₂  And Al in the molten steel is 4Al + 3 (SiO₂  ) = 2 (Al₂  O₃  ) + 3Si occurs, Al is oxidized and Al₂  O₃  Produces.
[0004]
Generated Al₂  O₃  Migrates into the molten layer and Al in the molten layer₂  O₃  The content rate becomes high. Al in molten layer₂  O₃  When the content is increased, the solidification temperature and viscosity of the molten layer are increased, and the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell is deteriorated, so that breakout occurs or the surface quality of the slab is deteriorated.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-184563 discloses CaO and Al.₂  O₃  Is the basic component and SiO₂  There has been proposed a mold powder with a low content of. Specifically, each content is mass%, CaO: 40-60%, Al₂  O₃: 20-40%, other MgO: 0.5-5.0%, C: 0.5-2.0%, Na₂  O: 0.1 to 5.0%, CaF₂  : 1 to 10% and SiO₂  : Mold powder of 7.0% or less. SiO₂  By setting the content to 7.0% by mass or less, SiO in the molten layer₂  This is intended to suppress the increase in the solidification temperature and viscosity of the molten layer by reducing the activity of the above and suppressing the reaction amount of the above-mentioned formula (a).
[0006]
However, in the mold powder proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-184563, the solidification temperature of the molten layer suddenly changes during casting and becomes high, resulting in poor lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell. When the temperature of the copper plate constituting the mold is rapidly increased or extreme, breakout occurs. Further, when casting molten steel having an Al content of about 1.0% by mass or more, Na₂  Depending on the O content, the melting rate of the mold powder becomes faster, the molten layer is excessively formed, and cracks occur on the surface of the slab. Moreover, in order to adjust the melting rate of the mold powder, the C content of the mold powder is made higher than usual to cast an extremely low carbon steel having a high Al content and a C content of about 50 ppm or less. When it does, since the C content rate in molten steel becomes high, it is difficult to implement.
[0007]
JP-A-63-10052 discloses CaO and SiO.₂  CaO SiO₂  Ratio of content to CaO / SiO₂  A mold powder having a (basicity) of 0.6 to 0.8, a solidification temperature of 800 to 1000 ° C., and a viscosity at 1300 ° C. of 1.5 poise or less has been proposed. When continuously casting molten steel containing 0.10% by mass or more of Al, the lubricity between the mold inner wall and the solidified shell deteriorates, so that breakout occurs or the surface quality of the slab deteriorates. The reaction of Al in the molten steel with the components in the molten layer results in the reaction of gelenite (2CaO · Al₂  O₃  ・ SiO₂  ) And the crystal of the gehlenite precipitates in the film in which the molten layer is solidified. By setting the composition of the mold powder and the physical properties of the molten layer to the above composition and physical properties, precipitation of gehlenite is prevented. Specifically, SiO in the molten layer₂  Reacts with Al in the molten steel and Al in the molten layer₂  O₃  In order to avoid a marked increase in the solidification temperature and viscosity of the molten layer even if the content is increased, the SiO 2 of the mold powder is previously determined.₂  The content rate is increased. In the example, SiO₂  The content rate is about 30% by mass or more.
[0008]
However, in the mold powder proposed in JP-A-63-10052, the SiO 2 of the mold powder is used.₂  When the content is higher than about 30% by mass, Al in the molten steel is oxidized and Al in the molten layer₂  O₃  The degree of increase in the content rate is increased, the solidification temperature and viscosity of the molten layer are significantly increased, the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell is deteriorated, and breakout occurs.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the mold powder proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-184563, the solidification temperature of the molten layer suddenly changes during casting, and the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell deteriorates. Is SiO₂  This is because when the content is as low as 7.0% by mass or less, changes in the solidification temperature and viscosity of the molten layer become abrupt, and the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell becomes poor and unstable. Moreover, the melting rate of the mold powder is increased and the molten layer is excessively formed when casting molten steel having an Al content of about 1.0% by mass or more.₂  Depending on the O content, Al in the molten steel may be Na in the molten layer.₂  This is because it is easy to be oxidized by O and the melting of the mold powder is promoted by the oxidation heat generated when the Na gas generated at that time is further oxidized.
[0010]
Furthermore, CaO and SiO proposed in JP-A-63-10052₂In the mold powder containing as a main component, the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell is remarkably deteriorated substantially because of the SiO in the molten layer.₂  Since the content is higher than about 30% by mass, the amount of Al in the molten steel is oxidized, and the Al in the molten layer is increased.₂  O₃  This is because the content rate is significantly increased.
[0011]
The present invention provides a solidification temperature of a molten layer when continuously casting a high Al content steel having an Al content of about 1.0% by mass or more, or an ultra low carbon steel having an Al content of about 1.0% by mass or more. The present invention provides a mold powder for continuous casting that can prevent the occurrence of breakout and the deterioration of the surface quality of the slab due to the increase in viscosity and the deterioration of the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell. For the purpose.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The gist of the present invention is CaO, SiO₂, Li₂A mold powder containing O and a fluorine compound as basic components, further comprising Na₂O and K₂One or more of O and Al₂ O_ThreeContainingSiO ₂ 10 to 30% by mass,The content of F constituting the fluorine compound is 4 to 25% by mass, Na₂O and K₂The total content of O is 1.5% by mass or less, and these CaO and SiO₂, Li₂O, F, Na₂O, K₂O and Al₂O_ThreeThe index a defined by the following formulas (a), (b) and (c) is 0.47 to 0.7, and the index b is 0.Beyond0.4Less thanAnd the indicator c is0.1~0.5It is in the mold powder for continuous casting.
a = (% CaO) h / {(% CaO) h + (% SiO₂) h + (% Al₂O_Three) h} ... (I)
b = (% Al₂O_Three) h / {(% CaO) h + (% SiO₂) h + (% Al₂O_Three) h} ... (b)
c = (% CaF₂) h / {(% CaO) h + (% SiO₂) h + (% CaF₂) h} ... (c)
Where (% CaO) h = {W_CaO-(% CaF₂) h × 0.718} (D),
(% CaF₂) h = (W_F-W_Li2O× 1.27-W_Na2O× 0.613-W_K2O× 0.404) × 2.05 (e),
(% SiO₂) h = W_SiO2And (% Al₂O_Three) h = W_Al2O3And W_CaO, W_SiO2 , W_Al2O3, W_Li2O, W_Na2OAnd W_K2OIs the content (mass%) converted to Ca, Si, Al, Li, Na, K analyzed in the mold powder as being all oxides thereof, and W_FIs the content (mass%) of F to be analyzed.
[0013]
Due to the role of the mold powder, such as keeping the molten steel warm and preventing oxidation, absorbing the oxide in the molten steel, and ensuring lubricity between the mold inner wall and the solidified shell, the mold powder is usually CaO, SiO.₂  , Fluorine compound, Al₂  O₃  Etc. as basic components. On the other hand, when casting molten steel having an Al content of about 1.0% by mass or more, which is an object of the present invention, SiO in the molten layer of the mold powder is used.₂  Significantly oxidizes Al in the molten steel, and therefore Al in the molten layer₂  O₃  A significant increase in the content rate is a fundamental factor that deteriorates the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell.
[0014]
Therefore, the present inventors have made Al in the molten steel and SiO in the molten layer.₂  Al in the molten layer₂  O₃  Method for suppressing increase in content, and Al in molten layer₂  O₃  As a result of intensive studies and tests on a method for suppressing an increase in the solidification temperature and viscosity of the molten layer when the content rate increases, the present invention has been achieved. Details thereof will be described below.
[0015]
Li in the molten layer₂  O is an exceptionally chemically stable oxide among alkali metal oxides, and is not easily subjected to a reduction reaction by Al in molten steel. Li₂  O has strong basic properties, so in the molten layer, SiO₂  The activity of 4Al + 3 (SiO₂  ) = 2 (Al₂  O₃  ) It was found to have an effect of suppressing the reaction represented by + 3Si.
[0016]
In addition, SiO in the molten layer₂  From the viewpoint of suppressing the reaction with Al in the molten steel, it is better that the content is small, but as mentioned above, SiO₂  Is reduced to about 10% by mass or less, SiO in the molten layer is reduced.₂  A slight change in the content causes the solidification temperature of the molten layer to increase rapidly. Therefore, in order to stabilize the change in physical properties such as the solidification temperature,₂  Is preferably blended into the mold powder at an appropriate content. Furthermore, CaO and a fluorine compound are usually blended in a mold powder from the viewpoint of preventing oxidation of molten steel, absorbing oxide in the molten steel, ensuring lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell, and the like.
From the above, the mold powder of the present invention is CaO, SiO.₂  , Li₂  O and a fluorine compound were used as basic components.
[0017]
  Furthermore, Al in the molten layer₂O_ThreeEven if the content rate is increased, in the film in which the molten layer is solidified, not the above-described gehlenite crystal but 3CaO.2SiO.₂・ CaF₂It was found that the solidification temperature and viscosity of the molten layer can be prevented from increasing by maintaining the composition of the molten layer such that the crystals of cuspidyne represented by Specifically, as a result of investigating the composition of the crystals that precipitate when the molten layer is solidified with respect to the composition of various mold powders, the above-mentioned formulas (a), (b), and ( C) The index a defined by the equations is 0.47 to 0.7, and the index b is 0.Beyond0.4Less than, And index c0.1~0.5As a result, it was found that the precipitation of gelenite crystals can be prevented and the caspidyne crystals can be precipitated.
[0018]
Here, (% CaO) h and (% CaF) defined by the above-mentioned formulas (d) and (e) used in the above-mentioned formulas (a), (b) and (c).₂  ) H will be further described. (E) Defined by the formula (% CaF₂  H) F in the molten layer is Li₂  O, Na₂  O or K₂  Preferentially bonds with an alkali metal that is Li, Na, or K constituting O to form an alkali metal fluoride, and the remaining F is CaF.₂  As converted CaF₂  Mean content. In addition, (% CaO) h defined by the formula (D) indicates that the above remaining F is preferentially combined with Ca in the molten layer, and CaF₂  The remaining Ca which did not couple | bond with F means the conversion CaO content rate which was supposed to exist as CaO. Thus, by handling Li, Na, K, F, and Ca, it has become possible to accurately grasp the composition range of the molten layer in which caspidyne crystals are deposited, that is, the composition range of the mold powder.
[0019]
Na₂  O has the effect of lowering the solidification temperature and viscosity of the molten layer. On the other hand, as described above, when the Al content in the molten steel is higher than about 1.0% by mass, the Al in the molten steel is melted. Na₂  Oxidation by O and the oxidation heat of the generated Na excessively accelerates melting of the mold powder, and cracks are likely to occur on the surface of the slab. In addition, K₂  O also has the same effect. So Na₂  O and K₂  It was found that an increase in the melting rate of the mold powder can be suppressed by setting the total content of O to 1.5% by mass or less. Thereby, since it is possible to suppress multiple blending of C for slowing the melting rate of the mold powder, the C content of the steel can be obtained even when casting an extremely low carbon steel having an Al content of about 1.0% by mass or more. Can be prevented.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The mold powder of the present invention is applied when continuously casting a high Al content steel having an Al content of about 1.0% by mass or more, or an ultra-low carbon steel having an Al content of about 1.0% by mass or more. It is suitable for. When continuously casting such high Al content molten steel, the solidification temperature and viscosity of the molten layer of the mold powder are increased, and the lubrication between the inner wall of the mold and the solidified shell is deteriorated. Generation and deterioration of the slab surface quality can be prevented. Furthermore, it is possible to prevent an increase in the C content in the steel when casting ultra-low carbon steel.
[0021]
  The mold powder for continuous casting according to the present invention will be described in detail below. In addition, the following content rate% means the mass%. The mold powder of the present invention is CaO, SiO.₂, Li₂O and a fluorine compound are basic components. Each content is 30-60% for CaOPreferably, SiO₂10-30%Must be, Li₂O is 1-15%HopeMoreover, F constituting the fluorine compound is 4 to 25%. Where CaO, SiO₂Or Li₂O is a content rate calculated by assuming that all of Ca, Si, or Li to be analyzed in the mold powder is an oxide thereof, and F is a content rate of F to be analyzed.
[0022]
  CaO content is 30-60%Preferably, SiO₂The content is 10-30%There is a needThe reason is that the molten steel in the mold is kept warm and is prevented from oxidation by the atmosphere, good lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell, effective for capturing oxides floating on the surface of the molten steel, etc. 3CaO · 2SiO in the solidified film₂・ CaF₂This is because the crystals of caspidyne represented by When the CaO content is less than 30%, the absorption of bubbles and oxides floating on the surface of the molten steel in the mold becomes poor. On the other hand, when the CaO content exceeds 60%, the solidification temperature of the molten layer increases, and the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell deteriorates. SiO₂If the content is less than 10%, the solidification temperature of the molten slag becomes high, and the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell becomes poor. In addition, SiO₂When the content exceeds 30%, reaction with Al, Mn, etc. in the molten steel tends to occur.
[0023]
Li₂  The reason why the O content is preferably 1 to 15% is that, as described above, Li in the molten layer₂  O is SiO in the molten layer₂  Activity in the molten steel and SiO in the molten layer₂  It is because it has the effect which suppresses reaction with. If the content is less than 1%, the effect is weak, and if it exceeds 15%, the solidification temperature and viscosity of the molten layer are excessively lowered, and the molten layer flows excessively between the inner wall of the mold and the solidified shell, On the contrary, cracks are likely to occur on the surface of the slab.
[0024]
The reason why the content of F is 4 to 25% is that F in the molten layer has an effect of adjusting the solidification temperature of the molten layer, and the crystals of caspodyne are effectively contained in the film in which the molten layer is solidified. It is because it precipitates. If the F content is less than 4%, the effect becomes small. Moreover, when F content rate exceeds 25%, the viscosity of a molten layer will fall too much and it will be caught in molten steel, and a slag will generate | occur | produce on the slab surface.
[0025]
Furthermore, the mold powder of the present invention is Na₂  O and K₂  One or more of O are contained, and the total content thereof is 1.5% by mass or less. Na₂  O and K₂  As described above, when casting molten steel having an Al content of about 1.0% or more, O reacts with Al in the molten steel, and the melting heat of the mold powder is excessively promoted by the generated oxidation heat of Na. Cracks are likely to occur on the slab surface. By setting the total content of these to 1.5% or less, the above reaction can be suppressed, and an increase in the melting rate of the mold powder can be suppressed. Furthermore, the content rate of C mentioned later can be suppressed low, and when casting ultra-low carbon steel, the increase in the C content rate in steel can be suppressed.
[0026]
Also, the mold powder of the present invention is made of Al.₂  O₃  The content is preferably 10% or less. When the content exceeds 10%, Al is contained in the film in which the molten layer is solidified.₂  O₃  As a constituent, crystals tend to precipitate, and the solidification temperature and viscosity of the molten layer increase. In addition, due to the blending of the raw material of the mold powder, inevitably Al₂  O₃  May be contained, but the content is preferably as low as possible.
[0027]
  In the mold powder of the present invention, it is particularly important that the index a defined by the above-mentioned formulas (A), (B) and (C) is 0.47 to 0.7, and the index b is 0.Beyond0.4Less than, And index c0.1~0.5It is to do. By setting the indices a, b and c to the above values, it is possible to prevent the precipitation of gehlenite crystals and to precipitate caspidyne crystals in the film in which the molten layer is solidified as described above.
[0028]
When the value of the index a is less than 0.47, precipitation of gehlenite crystals is precipitated, and when it exceeds 0.7, the solidification temperature of the molten layer becomes excessively high. Furthermore, a desirable range of the value of the index a is 0.5 to 0.6.
[0029]
  The value of the index b isIn the range exceeding 0The lower the better, the more the 0.4, the Al in the molten layer₂O_ThreeWhen the content is further increased during casting, the solidification temperature of the molten layer is significantly increased. Furthermore, the desirable range of the value of the index b is 0Beyond0.2Less thanIt is.
[0030]
  The value of index c is0.5Exceeding the above range, caspidyne crystals do not precipitate in the film in which the molten layer has solidified, and CaF₂As a result, the solidification temperature of the molten layer becomes excessively high. The value of index c is0.1If index a and index b are values within the above range,TheCrystals of caspidyne precipitate in the film. fingerValue of mark cRange ofThe range is 0.1 to 0.5.
[0031]
The mold powder of the present invention further includes the following MgO, BaO, B as required.₂  O₃  , ZrO₂  And TiO₂  It is good to contain 1 or more types of them. MgO, BaO, B₂  O₃  And TiO₂  Both have the effect of lowering the solidification temperature and viscosity of the molten layer. When these effects are expected, MgO is 1 to 20%, BaO is 2 to 20%, B₂  O₃  2-15% and TiO₂Is preferably contained in an amount of 0.5 to 10%. ZrO₂  Has the effect of increasing the coagulation temperature and viscosity, and when the effects are expected, it is desirable to contain 0.5 to 10%.
[0032]
Furthermore, in addition to the above-mentioned components, it is desirable to add C to the mold powder of the present invention, and it is desirable to contain 1 to 10% as the external content. For example, as shown in Table 2 or Table 5 of Examples described later, for example, CaO, SiO₂  , Li₂  O, F, Na₂  O, Al₂  O₃  , MgO and the like, and 100% of the mold powder including the remaining impurities, C is added so that the C content is 1 to 10% with respect to the total mass after adding C. Means blending.
[0033]
C has an effect of adjusting the melting rate of the mold powder, and when the C content increases, the melting rate decreases. If it is less than 1%, the effect is small, and if it exceeds 10%, the melting rate becomes excessively small, and the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell is deteriorated. Further, when C is added to the mold powder, C in the molten steel is increased, so when casting an ultra-low carbon steel having a C content of about 50 ppm or less, the C content of the mold powder is 2. 5% or less is desirable.
[0034]
The solidification temperature of the molten layer of the mold powder is preferably 800 to 1300 ° C. It is difficult to lower the solidification temperature below 800 ° C., and if it exceeds 1300 ° C., the molten layer hardly flows between the inner wall of the mold and the solidified shell, and the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell is poor. Become.
[0035]
The viscosity of the molten layer of the mold powder is desirably 0.5 Pa · s or less at 1300 ° C. If it exceeds 0.5 Pa · s, the amount of the molten layer flowing between the inner wall of the mold and the solidified shell becomes insufficient, causing vertical cracks on the surface of the slab or increasing the occurrence of breakout. 0.3 Pa · s or less is more desirable.
[0036]
The raw material used when manufacturing the mold powder of the present invention may be a commonly used raw material. As the CaO raw material, quick lime, limestone, cement, SiO₂ The raw material is quartz sand, light algae, Li₂  Lithium carbonate is used as O raw material, fluorite and sodium fluoride are used as F raw material, Na₂  O soda ash as raw material, K₂  O raw materials include potassium carbonate and potassium fluoride, Al₂  O₃  Alumina powder can be used as the raw material, MgO clinker and magnesium carbonate can be used as the MgO raw material, and carbon black and coke powder can be used as the C raw material.
[0037]
The particle size of the raw material is desirably 100 μm or less. These raw materials include Fe₂ O₃ , Fe₃ O₄ Such oxides are contained, and are inevitably included in the mold powder and its molten slag. However, even if these impurities are present, there is no problem.
[0038]
【Example】
Example 1
Using a vertical bending type continuous casting machine, an ultra-low carbon steel having the chemical composition shown in Table 1 and containing 2.3 to 2.5% by mass of Al is cast into a slab having a thickness of 230 mm and a width of 1260 mm at a speed of 0.00. Casting was performed at 9 m / min. In each test, molten steel of about 210 tons per heat was cast.
[0039]
[Table 1]

Table 2 shows the composition of the mold powder used, the indices a, b and c defined by the above-mentioned formulas (a), (b) and (c), the viscosity at a solidification temperature of 1300 ° C. Mold powder A ~DIs a mold powder that satisfies the conditions specified by the present invention and the indices a, b, and c, and also satisfies the desired solidification temperature and viscosity conditions. On the other hand, the mold powders F to H have compositions and indices a and b specified in the present invention., CThe mold powder is out of the range of the conditions such as. Mold powder A did not contain MgO, and other mold powders contained MgO to adjust the solidification temperature and viscosity.
[0040]
[Table 2]

In each test, a steel rod having a diameter of about 5 mm was inserted into the mold powder, its molten layer, and molten steel in the mold during casting, held for about 5 seconds, pulled up, and the molten layer adhering to the surface of the rod was removed. The thickness of the molten layer of the mold powder was measured by measuring the thickness of the solidified product. Also, the solidified product of the pulled molten layer is Al.₂O_ThreeThe content is analyzed by emission spectroscopy, and Al in the molten layer is analyzed.₂O_ThreeThe amount of increase was measured.
[0041]
In addition, a thermocouple is embedded in the inner wall of the copper plate on the long side of the mold in the same way as is normally done for the purpose of predicting breakout, and the temperature change of the inner wall of the copper plate is measured. The lubricity between the solidified shell and the solidified shell was evaluated, and when the lubricity deteriorated extremely, a breakout prediction warning was given. Furthermore, the surface of the obtained slab was visually observed, and in particular, an oscillation mark, a crack, and a seizure trace with the inner wall of the mold were observed. The test results are shown in Table 3. In addition, the following content rate% means the mass%.
[0042]
[Table 3]

Mold powder A of the present inventionDTest No. of the present invention example using 1-No.4Then, the thickness of the molten layer during casting is in the range of 5 to 15 mm, and Al in the molten layer₂ O_Three The increase in content is7.2Both were stable at ˜9.7%. Therefore, the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell was good, the temperature change of the inner wall of the copper plate on the long side of the mold was stable at about ± 5 ° C., and the slab surface quality was also good.
[0043]
Test No. of the comparative example. 6 is Na₂  A mold powder F containing 1O% as much as 19.0%, the value of the index a being as low as 0.35, and not satisfying the conditions defined in the present invention was used. Na₂  Since the O content was high, the melting of the mold powder was excessively promoted, and vertical cracks were generated on the surface of the slab from the beginning of casting. Also, Al in the molten layer during casting₂  O₃  The increase in the content rate is as large as 21.4%, and furthermore, the index a is small, so that precipitation of gehlenite crystals increases in the molten layer, and the solidification temperature and viscosity of the molten layer increase. The lubricity between the mold inner wall and the solidified shell deteriorated. Therefore, after casting about half the amount of molten steel, the thickness of the molten layer increased sequentially and reached a thickness of 40 mm at the end of casting. Meanwhile, the temperature change of the inner wall of the copper plate on the long side of the mold also increased from about ± 5 ° C. to about ± 20 ° C. Immediately before the end of casting, the temperature change was further remarkable. Oscillation marks are not formed on the slab surface in the latter half of the casting, and part of the seizure trace with the inner wall of the mold is recognized. Observed.
[0044]
Test No. of the comparative example. 7, Na₂  A mold powder G containing a large amount of O as 5.0%, the index b being as high as 0.42, and not satisfying the conditions defined in the present invention was used. Al₂  O₃  It is a high mold powder with a content rate of about 31%, which is not desirable. Al in molten layer₂  O₃  The increase in the content rate was as small as about 6.4%, but the solidification temperature of the molten layer increased, and the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell deteriorated. In addition, the thickness of the molten layer was gradually increased from the beginning of casting, and reached a thickness of 40 mm or more when about half of the molten steel was cast. The temperature change of the inner wall of the copper plate on the long side of the mold was also large, about ± 20 ° C. On the surface of the slab, seizure marks with the inner wall of the mold were observed.
[0045]
Test No. of the comparative example. In No. 8, the value of the index b was as high as 0.45, and the mold powder H that did not satisfy the conditions defined in the present invention was used. Al₂  O₃  This is a high mold powder with a content rate of about 33%, which is not desirable. Al in molten layer₂  O₃  The amount of increase in the content rate was as small as about 5.1%, the thickness of the molten layer was about 5 to 15 mm, and the temperature change of the inner wall of the copper plate on the long side of the mold was about ± 10 ° C. The solidification temperature of the slab became high, the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell was poor, and no oscillation mark was formed on the surface of the slab.
(Example 2)
Using a vertical bending type continuous casting machine, a medium carbon steel having a chemical composition shown in Table 4 and containing 1.0 to 1.2% by mass of Al is cast into a slab having a thickness of 230 mm and a width of 1260 mm, and a speed of 0.7 m. Casting at / min. In each test, molten steel of about 210 tons per heat was cast.
[0046]
[Table 4]

Table 5 shows the composition of the mold powder used, the indices a, b and c defined by the above-mentioned formulas (a), (b) and (c), the viscosity at a solidification temperature of 1300 ° C. The mold powder I is a mold powder that satisfies the conditions defined by the present invention and the parameters a, b, and c, and also satisfies the desired solidification temperature and viscosity conditions. On the other hand, the mold powder J has a composition defined by the present invention, an index a.And cThis is a mold powder outside the range of the above conditions.
[0047]
[Table 5]

In each test, the same method as in Example 1 was used to determine the thickness of the molten layer of the mold powder and the Al content in the molten layer.₂ O_Three The amount of increase was measured. Moreover, the temperature change of the inner wall of the copper plate on the long side of the mold was measured, and the surface quality of the obtained slab was visually observed. The test results are shown in Table 6. In addition, the following content rate% means the mass%.
[0048]
[Table 6]

Test No. of the present invention example using the mold powder I of the present invention. 9, the thickness of the molten layer during casting is in the range of 5 to 15 mm, and Al in the molten layer₂ O₃ The increase in content was 4.1%, both of which were stable. Therefore, the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell was good, the temperature change of the inner wall of the copper plate on the long side of the mold was stable at about ± 5 ° C., and the slab surface quality was also good.
[0049]
Test No. of the comparative example. 10 is Na₂Mold powder J containing as much as 19.0% O, the value of index a being as low as 0.35, and not satisfying the conditions defined in the present invention was used. Na₂Since the O content was high, the melting of the mold powder was excessively promoted, and vertical cracks were generated on the surface of the slab from the beginning of casting. Also, Al in the molten layer during casting₂O_ThreeThe increase in the content rate is increased to 13.4%, and the index aAnd cAs a result, the precipitation of gehlenite crystals in the molten layer increased, the solidification temperature and viscosity of the molten layer increased, and the lubricity between the mold inner wall and the solidified shell deteriorated. Therefore, after casting about half the amount of molten steel, the thickness of the molten layer increased sequentially and reached a thickness of 40 mm at the end of casting. Meanwhile, the temperature change of the inner wall of the copper plate on the long side of the mold also increased from about ± 5 ° C. to about ± 20 ° C. Immediately before the end of casting, the temperature change was further remarkable. Oscillation marks are not formed on the slab surface in the latter half of the casting, and part of the seizure trace with the inner wall of the mold is recognized. Observed.
[0050]
【The invention's effect】
By applying the mold powder of the present invention, when continuously casting a high Al content steel having an Al content of about 1.0% by mass or more, or an ultra low carbon steel having an Al content of about 1.0% by mass or more, The solidification temperature and viscosity of the molten layer are increased, and the occurrence of breakout and the deterioration of the surface quality of the slab due to the deterioration of the lubricity between the inner wall of the mold and the solidified shell can be prevented.

Claims

CaO, and SiO _2, Li ₂ O, and fluorine compound a mold powder having a basic component, further, one or more of Na ₂ O and K ₂ O, and containing Al ₂ O _3, the SiO ₂ The content is 10 to 30% by mass, the content of F constituting the fluorine compound is 4 to 25% by mass, the total content of Na ₂ O and K ₂ O is 1.5% by mass or less, and these It is defined by the following formulas (a), (b) and (c) represented by the contents of CaO, SiO ₂ , Li ₂ O, F, Na ₂ O, K ₂ O and Al ₂ O _3. An index a is 0.47 to 0.7, an index b is greater than 0 and equal to or less than 0.4, and an index c is 0.1 to 0.5 .
a = (% CaO) h / {(% CaO) h + (% SiO ₂ ) h + (% Al ₂ O ₃ ) h} (i)
b = (% Al ₂ O ₃ ) h / {(% CaO) h + (% SiO ₂ ) h + (% Al ₂ O ₃ ) h} (b)
_{c = (% CaF 2) h} / {(% CaO) h + (% SiO 2) h + (% CaF 2) h} ··· ( c)
Here, (% CaO) h = {W _CaO − (% CaF ₂ ) h × 0.718} (D),
_{(% CaF 2) h = (} W F -W Li2O × 1.27-W Na2O × 0.613-W K2O × 0.404) × 2.05 ··· ( e),
(% SiO ₂ ) h = W _SiO2 and (% Al ₂ O ₃ ) h = W _Al2O3 , and W _CaO , W _SiO2 , W _Al2O3 , W _Li2O , W _Na2O and W _K2O are analyzed in the mold powder. Ca, Si, Al, Li, Na, K are all to be a content in terms as are their oxides (wt%), W _F is the content of F to be analyzed (wt%) .