JP3772111B2

JP3772111B2 - 高Ａｌ・Ｙ・ＲＥＭ含有鋼連続鋳造用モールドフラックス

Info

Publication number: JP3772111B2
Application number: JP2001378252A
Authority: JP
Inventors: 和久田中; 泰生山崎; 浩次原田; 晶松尾; 安之福田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: JP2003181606A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＡｌ、Ｙ、希土類元素（以下、ＲＥＭと称す）に代表される還元性成分を２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼を連続鋳造する際に、溶融スラグの変質に起因する操業異常および鋳片品質劣化の防止に効果的な高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼連続鋳造用モールドフラックス（以下、単にモールドフラックスと称す）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、鋼の連続鋳造においては、溶鋼の酸化防止ならびに鋳型と凝固シェル間の潤滑を目的に、一般にＣａＯ、ＳｉＯ₂ を主成分とし、粘度や融点の調整剤としてＡｌ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｋ₂ Ｏ、ＢａＯ、Ｂ₂ Ｏ₃ 、ＡｌＦ₃ 、ＮａＦ、ＫＦ等を複数添加し、溶融速度調整剤として炭素を加えたモールドフラックスを用いている。モールドフラックスは使用時に溶融スラグとなり、これを鋳型と凝固シェル間に流入させながら操業を行う。
【０００３】
ところが、高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼のような還元性成分含有鋼の連続鋳造に一般のモールドフラックスを使用すると、（１）式の反応や溶鋼中脱酸生成物、溶鋼二次酸化によって溶融スラグ中のＡｌ₂ Ｏ₃ やＹ、ＲＥＭの酸化物の比率が大きくなる。なお、（１）式中の［］内は鋼中成分、（）内はスラグ中成分を示す。
４［Ａｌ］＋３（ＳｉＯ₂ ）→２（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）＋３［Ｓｉ］・・・・（１）
【０００４】
溶融スラグ中にＡｌ₂ Ｏ₃ が濃化すると、高融点結晶２ＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＳｉＯ₂ （Ｇｅｈｌｅｎｉｔｅ）が生成し易い組成となり、モールドフラックスの基本物性である粘度や融点が大きく上昇する。その結果、溶融スラグ自体の潤滑機能が低下するだけでなく、溶融スラグと鋳型の接触面にスラグベアと呼ばれる凝固塊が発達して鋳型と鋳片間への溶融スラグ流入が不均一となり、鋳片品質の劣化やブレークアウト等の重大な操業異常が発生して問題となっていた。
【０００５】
また、溶融スラグ中にＹやＲＥＭの酸化物が濃化しても、粘度や融点が上昇し、高融点の結晶が生成し易くなり、Ａｌ₂ Ｏ₃ が上昇したときと同じように操業異常が発生する。これら高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼の連続鋳造における問題を解決するために、特開２０００−６４６号にはＣａＯ：２５〜４５ｍａｓｓ％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１０〜２５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ：１０〜２５ｍａｓｓ％とし、これらが総量で５５〜８５ｍａｓｓ％からなり、かつこれにＦ：５〜２０ｍａｓｓ％、炭素を１０ｍａｓｓ％以下含有せしめ、その他原料中から不可避的組成を含み、該不可避的組成から混入するＳｉＯ₂ を２ｍａｓｓ％以下に規制したモールドフラックスを使用することにより、前記（１）式の反応を抑える技術が開示されている。
【０００６】
しかし、本発明者らがＡｌ、Ｙ、ＲＥＭを２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼に上記モールドフラックスを使用したところ、（１）式の反応は抑制できたが、脱酸生成物や二次酸化物によるＡｌ₂ Ｏ₃ やＹ、ＲＥＭの酸化物の濃化は回避できず、鋳造中にスラグ融点が大きく上昇して潤滑不良やスラグベアに起因する問題を生じた。また、鋳造速度が大となるほど操業異常となる頻度が高くなった。
【０００７】
この外に、高Ａｌ、ＲＥＭ含有鋼の連続鋳造における問題を解決するために、特開平４−２５８３５３号が開示されており、Ｙ含有鋼の連続鋳造における問題を解決するために、特開平４−１５８９７０号が開示されているが、これらのモールドフラックスについても、本発明者らがＡｌ、Ｙ、ＲＥＭを２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼に使用したところ、特開２０００−６４６号に基づいて設計したモールドフラックスと同様、鋳造中にスラグ融点が大きく上昇して潤滑不良やスラグベアに起因する問題を生じた。さらに、鋳造速度が大となるほど操業異常となる頻度が高くなった。
【０００８】
近年、生産性の向上が要望されてきており、これに対処するため連続鋳造速度を上げて生産性向上を図る方策が執られているが、本発明者らは高速鋳造の条件下において上記したモールドフラックスの使用は困難であろうと判断した。
【０００９】
【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、高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼のような還元性成分含有鋼の連続鋳造に際しての問題を解消し、連続鋳造の高速化にともなう鋳片品質の劣化やブレークアウト発生がなく安定操業を可能とするモールドフラックスを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来方法における問題点を解決するためになされたものであって、その要旨するところは、下記手段にある。
（１）モールドフラックスの組成として、ＣａＯ：２５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３０ｍａｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ_２Ｏ_３：３〜１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ_２：２．０ｍａｓｓ％以下、これに加えてＮａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏのうち１種または２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、炭素粉：１〜１０ｍａｓｓ％とし、融点が９５０〜１１５０℃、１３００℃の溶融状態における粘度が０．１〜２．０ｐｏｉｓｅに調整されていることを特徴とする高Ａｌ・Ｙ・ＲＥＭ含有鋼連続鋳造用モールドフラックス。
（２）モールドフラックスの組成として、ＣａＯ：２５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３０ｍａｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ_２Ｏ_３：３〜１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ_２：２．０ｍａｓｓ％以下、これに加えてＮａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏのうち１種または２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、ＭｇＯ：１０ｍａｓｓ％以下、炭素粉：１〜１０ｍａｓｓ％とし、融点が９５０〜１１５０℃、１３００℃の溶融状態における粘度が０．１〜２．０ｐｏｉｓｅに調整されていることを特徴とする高Ａｌ・Ｙ・ＲＥＭ含有鋼連続鋳造用モールドフラックス。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らが、Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭを２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼用のモールドフラックスについて種々研究検討を行った結果、操業異常の発生を抑制するためにはＡｌ₂ Ｏ₃ を１０ｍａｓｓ％未満に低減しなければならないことを思い付くに至った。
【００１２】
そこで、本発明者らは、Ａｌ₂ Ｏ₃ を低減した代替として、ＳｒＯまたはＢａＯを増大することによってその解決策を試みた。図１はスラグ中Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃化量と融点の関係を示したもので、図１で明らかなのように、脱酸生成物や溶鋼二次酸化に起因するＡｌ₂ Ｏ₃ やＹ、ＲＥＭの酸化物の濃化が起こっても溶融スラグの融点は低温域で安定することを見出すことができたもので、具体的には、上記解決手段に記載したモールドフラックスにある。
【００１３】
以下、本発明のモールドフラックスにおいて、各成分範囲を作用効果の面から限定した理由についてその詳細を述べる。
ＣａＯは鋼中Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭのような還元性成分と反応し難く、安定な溶融スラグを形成するためには２５ｍａｓｓ％以上を必要とするが、４５ｍａｓｓ％を超えると逆に溶融困難となる。
【００１４】
ＳｒＯおよびＢａＯを合計で１５ｍａｓｓ％以上添加することにより、ＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系スラグの融点を大きく低下させることが可能となる。但し、過度に添加しても効果がなく３０ｍａｓｓ％以下で十分である。なお、ＢａＯならびにＢａ化合物のほとんどは毒性を有するため、なるべくＳｒＯを添加することが望ましい。
Ｆは粘度、融点を下げるために１０ｍａｓｓ％以上必要であるが、２５ｍａｓｓ％を超えると白煙、設備腐食等の問題を生ずる。
【００１５】
Ａｌ₂ Ｏ₃ が３ｍａｓｓ％未満であるとモールドフラックスが高融点となり、初期の溶融が困難となる。多すぎると使用時におけるＡｌ₂ Ｏ₃ やＹ、ＲＥＭ酸化物の濃化の程度によっては融点が高くなる可能性が高いため、１０ｍａｓｓ％未満とする。
ＳｉＯ₂ が２ｍａｓｓ％を超えると、前記（１）式で示した反応が大きくなりスラグ変質の原因となるため、原料から不可避的に混入するＳｉＯ₂ を含めても２ｍａｓｓ％以下となるように規制する。
【００１６】
Ｎａ₂ ＯおよびＬｉ₂ Ｏは粘度、融点を下げる効果があるのでそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、単独または複合して添加する。しかし、５ｍａｓｓ％を超えると鋼中成分により還元され効果は半減する。
ＭｇＯは若干の低粘度化、低融点化効果があるので必要に応じて添加しても良いが１０ｍａｓｓ％を超えるとＡｌ₂ Ｏ₃ やＹ、ＲＥＭの酸化物の濃化時に高融点化するので１０ｍａｓｓ％以下とした。
【００１７】
炭素は、主に溶融速度調整剤や未溶融モールドフラックスの焼結防止剤としての作用があるため、１〜１０ｍａｓｓ％添加する。１ｍａｓｓ％未満であると溶融が速すぎたり未溶融モールドフラックスの焼結が発生し、１０ｍａｓｓ％を超えるとモールドフラックス溶融が極端に遅くなる。
【００１８】
モールドフラックス組成が上記範囲を満たした上で、融点：９５０〜１１５０℃、１３００℃の溶融状態における粘度：０．１〜２．０ｐｏｉｓｅとなるように調整すれば、溶融スラグの流入性が向上してさらに効果が増大する。
【００１９】
【実施例】
本発明モールドフラックスおよび比較のため従来技術によるモールドフラックスを用いて、２５０×１０５０ｍｍサイズの高Ａｌ、Ｙ、ＲＥＭ含有鋼を鋳造した。鋳造条件と使用したモールドフラックスの特性と鋳造結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１の結果から明らかなように、本発明モールドフラックスを使用した場合、スラグベア発達やブレークアウト発生はなかった。
一方、従来モールドフラックスを使用した場合は、Ａｌ₂ Ｏ₃ やＹ、ＲＥＭの酸化物が濃化してスラグの融点上昇が大きくなり、潤滑不足に起因するブレークアウトが発生した。また、巨大なスラグベアが発達して操業は非常に不安定であった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明モールドフラックスを用いることにより、スラグベアやブレークアウトの発生が皆無となり、これまで高速鋳造が困難とされたＡｌ、Ｙ、ＲＥＭを２．０ｍａｓｓ％以上含有する鋼であっても、安定操業が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラグ中Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃化量と融点の関係を示す図。

Claims

モールドフラックスの組成として、ＣａＯ：２５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３０ｍａｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ_２Ｏ_３：３〜１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ_２：２．０ｍａｓｓ％以下、これに加えてＮａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏのうち１種または２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、炭素粉：１〜１０ｍａｓｓ％とし、融点が９５０〜１１５０℃、１３００℃の溶融状態における粘度が０．１〜２．０ｐｏｉｓｅに調整されていることを特徴とする高Ａｌ・Ｙ・ＲＥＭ含有鋼連続鋳造用モールドフラックス。
モールドフラックスの組成として、ＣａＯ：２５〜４５ｍａｓｓ％、ＳｒＯ＋ＢａＯ：１５〜３０ｍａｓｓ％、Ｆ：１０〜２５ｍａｓｓ％、Ａｌ_２Ｏ_３：３〜１０ｍａｓｓ％未満、ＳｉＯ_２：２．０ｍａｓｓ％以下、これに加えてＮａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏのうち１種または２種をそれぞれ５ｍａｓｓ％以下、ＭｇＯ：１０ｍａｓｓ％以下、炭素粉：１〜１０ｍａｓｓ％とし、融点が９５０〜１１５０℃、１３００℃の溶融状態における粘度が０．１〜２．０ｐｏｉｓｅに調整されていることを特徴とする高Ａｌ・Ｙ・ＲＥＭ含有鋼連続鋳造用モールドフラックス。