JP4029472B2

JP4029472B2 - 気泡性欠陥の少ない溶鋼の連続鋳造方法

Info

Publication number: JP4029472B2
Application number: JP15809098A
Authority: JP
Inventors: 哲仁廣田; 寛野村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: JPH11347698A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気泡性欠陥の少ない溶鋼の連続鋳造方法に関し、特に、Al脱酸又はAl−Ti脱酸した含Cr溶鋼を浸漬ノズル経由で連続鋳造鋳型に鋳込んで鋳片とする際に、気泡性欠陥の少ない鋳片を得るのに好適な溶鋼の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Al脱酸又はAl−Ti脱酸した含Cr溶鋼を連続鋳造する場合には、浸漬ノズルを経て鋳型に鋳込んで鋳片とする際に、これらの鋼種でしばしば発生するノズル詰まりを防止するために、浸漬ノズルにArガスを吹き込むという方法がよく用いられている。しかし、この方法では、吹き込まれたArガスが気泡となって鋳型内を浮上中その一部が凝固シェル界面に捕捉され、熱間圧延さらには冷間圧延後の製品段階で気泡性欠陥の発生頻度が高くなるという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、特開平６−55249 号公報では、介在物の付着しやすい浸漬ノズルの吐出口内側近傍をZrO₂− CaO−Ｃで形成するとともに、ガス吹き込み部のSiO₂含有量を制限することを提案している。そこでは、吐出口内側近傍をZrO₂−CaO −Ｃで構成することで、介在物の主成分であるアルミナをこの耐火物と反応させて低融点化し、介在物の付着を防止する一方、ガス吹き込み部にあって溶出しやすいSiO₂の含有量を下げることによって長期にわたって吹き込みガスの気泡を微細に保ち、凝固シェルにトラップされる気泡を小さいものとし、気泡性欠陥を防止できるとしている。
【０００４】
しかるにこの技術では、高価なZrO₂−CaO −Ｃ耐火物を使用するために浸漬ノズルが高価なものになること、また、ZrO₂、CaO と介在物の主成分であるアルミナが反応して低融点化することは耐火物の溶損をもたらし、浸漬ノズルの寿命が低下すること等の問題があった。さらには、ガス吹き込み部のSiO₂含有量を低くしたために、耐火物の熱衝撃性が劣ることとなり、とくに鋳込み初期にガス吹き込み耐火物が脱落する問題が発生した。
【０００５】
また、特開平９−1291号公報には、センターポロシティ（気泡性欠陥）の低減対策として、未凝固部（凝固先端部）をメニスカスより高くして未凝固残溶鋼を重力により連続排出し、該排出界面を連続圧下する方法が示されている。しかし、この方法は特殊な形態の連鋳機を必要とし、通常の連鋳機に適用できるものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の難点に鑑み、通常の浸漬ノズルや連鋳機を用いる連鋳操業下でノズル詰まりを防止しながら気泡性欠陥の発生を有効に回避できる気泡性欠陥の少ない溶鋼の連続鋳造方法を提供することが、本発明の目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、種々の条件での鋳造実験を繰り返し行い、AlまたはAlとTiで脱酸された含Cr溶鋼の場合に、取鍋内のスラグ成分と溶鋼スループットとが、ノズル詰まり性や鋳片の気泡性欠陥に大きく影響し、これを防止するに最適な浸漬ノズル内への吹き込みガス量の範囲が存在することを知見するに至り、かかる知見に基づいて本発明をなした。
【０００８】
すなわち本発明は、AlまたはAlとTiにより脱酸した含Cr溶鋼の連続鋳造方法において、溶鋼のスループット、取鍋内スラグの塩基度、および浸漬ノズル内に吹き込むガス量を下記(1)および (2)式の成立範囲内として鋳造することを特徴とする気泡性欠陥の少ない溶鋼の連続鋳造方法である。
記
Ｂ≦２×Ａ／Ｖ ……(1)
Ｂ≧ 0.25 ×Ａ／Ｖ …… (2)
ここに、Ｂ：浸漬ノズル内に吹き込むガス量(Nl/min)
Ａ：溶鋼のスループット(t/min)
Ｖ：取鍋内スラグの塩基度（＝(wt%CaO)/(wt%SiO₂)）
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施要領はたとえば次のようにするとよい。
まず、取鍋内スラグの塩基度であるが、本発明者らの知見したところによれば、二次精錬終了時から鋳造時の間には、取鍋内に特別にフラックスや合金成分を添加しない限りは塩基度の変化はない。従って、二次精錬終了時にスラグのサンプルを採取し、CaO とSiO₂の含有量を迅速分析しておけば、塩基度Ｖを知ることができる。もし、スラグの迅速分析手段を有しない場合は、転炉等の一次製鋼炉での炉内スラグ成分および溶鋼成分を分析しておき、出鋼時に取鍋に流出したスラグ厚さ、出鋼時や二次精錬時に取鍋に添加したフラックス、合金材量、二次精錬終了時の溶鋼成分からマスバランスをとって計算によって推定してもよい。
【００１１】
次にスループットＡはストランドの時間当たりの鋳込み量に他ならないから、鋳型の横断面積に鋳込み速度を乗じることによって求められる。鋳込み速度は通常の連続鋳造設備では常時計測されているから、各時間におけるスループットは容易に知ることができる。
このようにして得られたＶおよびＡの値を用いて(1) 式の右辺の値を算出し、浸漬ノズル内に吹き込むガス量Ｂを、前記算出した値以下に保つように制御すればよい。こうすることにより、AlまたはAlとTiにより脱酸した含Cr溶鋼の連鋳時のノズル詰まりを防止できるとともに、当該連鋳鋳片を素材とする圧延製品の気泡性欠陥発生を効果的に回避できる。
【００１２】
このように、本発明によれば、連続鋳造条件を本発明者らによって見い出された適正範囲に制御するだけで、ノズル詰まり防止と気泡性欠陥発生回避とを達成できるから、高価な浸漬ノズルや特異な構造の連鋳機は必要ない。
(1) 式の意味するところは未だ完全に解明されたわけではないが、今までの実験結果を解釈すると概ね以下のように要約される。
【００１３】
まず、「浸漬ノズル内のガス吹き込み量Ｂに上限があって、この上限が溶鋼のスループットＡに比例して増大すること」の理由は次のとおりである。
浸漬ノズル内のガス吹き込み量が大きいほど、ノズル内の付着介在物を洗い流す効果は大きくなるが、ある量を超えるとこの効果は飽和に達する一方で、それが鋳片の凝固シェルにトラップされる確率も高くなるから、ノズル内のガス吹き込み量には好ましい上限が存在する。
【００１４】
ここで、スループットが大きいほど単位時間あたりのノズル内通過物質量が多くなるから、かかる通過物質（とくに介在物）が浸漬ノズル内側に付着する頻度も高くなる。従って、これを洗い流すためには浸漬ノズル内への吹き込みガス量も多くしていかねばならない。浸漬ノズル内に吹き込まれたガスは、ガス吹き込み部を出た瞬間にその気泡が浸漬ノズル内を流れる溶鋼流によって剪断されて微細化すると考えられ、その微細化の傾向は浸漬ノズル内の溶鋼流速が大きいほど、言い換えるとスループットが大きいほど、大きくなる。従って、スループットが大きいほど凝固シェルにトラップされる気泡も、気泡性欠陥を生じにくい微細気泡となる確率が高くなるものと考えられる。
【００１５】
これが、溶鋼のスループット増大に伴ってノズル内ガス吹き込み量の上限が拡大する理由である。
次に、「前記ガス量Ｂの上限が取鍋内スラグの塩基度Ｖに反比例して減少すること」の理由は以下の通りである。
転炉等における一次精錬後さらにＲＨ脱ガスやＶＯＤといった二次精錬を経て製造される清浄鋼では、二次精錬過程で介在物の浮上分離を促進する処理が十分に行われているのが普通である。それにも関わらず、実際に連続鋳造を行った場合に、浸漬ノズルに付着してノズル詰まりを引き起こしたり、あるいは連鋳鋳片内にトラップされて、最終製品となったときに問題となるような介在物が存在するのは、この二次精錬後に、主に取鍋内溶鋼上部に存在するスラグによって溶鋼が再酸化されるためである。
【００１６】
取鍋内溶鋼上部に存在するスラグ内の成分のうち、溶鋼の再酸化を引き起こすものとしては、SiO₂, FeO, MnO, Cr₂O₃など多種のものが考えられるが、本発明者らは、とくにTiで脱酸された含Cr溶鋼の場合には、溶鋼の再酸化傾向が取鍋内スラグの塩基度Ｖ（＝(wt%CaO)/(wt%SiO₂)）によって決定されることを見い出した。
【００１７】
つまり、取鍋内スラグの塩基度Ｖが高くなるほど溶鋼の再酸化が起こりにくくなる傾向があり、そのために鋳造中の溶鋼に含まれる介在物量が少なくなり、従ってノズル詰まり防止のために吹き込むガス量も少なくて済むことになる。
ここで重要なことは、スラグの塩基度が高いと、Tiで脱酸された含Cr溶鋼の場合に、ノズル内に吹き込まれたガスの気泡が凝固シェルにトラップされる傾向が高くなることである。そうなる理由は今のところ定かではないが、スラグの塩基度の影響で溶鋼中の溶解酸素や硫黄といった成分が少なくなり、それが浸漬ノズル内に吹き込まれたガスの気泡径に影響を与えるか、もしくは凝固シェルのデンドライトの形状や、凝固シェルへの気泡の付着性に影響を与えるためと推察される。
【００１８】
かくして、現象としては、取鍋内スラグの塩基度Ｖに反比例して吹き込みガス流量Ｂの許容上限が低下する傾向となっている。
なお、本発明において、浸漬ノズル内に吹き込むガス量Ｂの下限は、溶鋼の成分組成、溶鋼温度、鋳型やストランドでの溶鋼の流動制御（例えば電磁攪拌や電磁ブレーキなど）の条件によって変化するので一概にはいえないが、実用上は、前記Ａ、Ｖ、Ｂを次の(2) 式の成立範囲内とする（Ｂの下限を(2) 式の右辺とする）ことでノズル詰まりをほぼ防止できるので、そうすることが好ましい。
【００１９】
Ｂ≧0.25×Ａ／Ｖ ……(2)
本発明が対象とする鋼種は、AlまたはAlとTiで脱酸された含Cr鋼であり、具体的にはステンレス鋼がこれに相当する。なお、上記の元素で脱酸後、Caによって介在物の形態制御を行ってもよい。
【００２０】
【実施例】
Ｃ：0.10％以下、Al：0.020 〜0.150 ％、Ti：0.100 ％以下、Cr：９〜25％以下の成分規格の溶鋼を、垂直曲げ型連鋳機を用い２孔浸漬ノズルを通してタンディッシュから連鋳鋳型に注入する連続鋳造法により、最小断面：200 mm厚×980 mm幅〜最大断面：200 mm厚×1380mm幅の鋳片とする連鋳操業において、取鍋内スラグの塩基度Ｖ、スル−プットＡ、浸漬ノズル内に吹き込むガス量（ガス吹き込み量）Ｂを種々変更し、各条件で鋳造された鋳片について熱間圧延後の冷間圧延工程における気泡性欠陥発生状況を調査した。なお、吹き込みガスにはArガスを用いた。また、ここで採用した操業条件範囲内では、ノズル詰まりは発生しなかった。
【００２１】
図１は、取鍋内スラグの塩基度Ｖを1.5 としたときのガス吹き込み量Ｂ、スループットＡと気泡性欠陥発生状況との関係を示すグラフであり、また、図２は、スループットＡを2.0t/minとしたときのガス吹き込み量Ｂ、取鍋内スラグの塩基度Ｖと気泡性欠陥発生状況との関係を示すグラフである。図１、図２において、実線は(1) 式の、破線は(2) 式の、それぞれ等号の場合に相当し、○は気泡性欠陥発生無し、●は気泡性欠陥発生有りを表す。
【００２２】
これらの図に示されるように、本発明を満たす操業条件（実線とその下の領域、好ましくはさらに破線とその上の領域）で鋳造された鋳片には気泡性欠陥が発生せず、本発明を逸脱する操業条件で鋳造された鋳片には気泡性欠陥が発生した。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、通常の浸漬ノズルや連鋳機を用いる連鋳操業のなかで鋳造条件を本発明範囲内に制御するだけで、ステンレス鋼連鋳時のノズル詰まりを防止でき、かつ製品での気泡性欠陥発生を回避することができるから、格別の部材採用や設備変更を要さずにステンレス鋼製品の品質と生産性をともに向上させることができる。また、スラブ表層にトラップされるAr気泡が激減するため、従来必要であったスラブ表層の気泡除去を目的としたスラブグラインダ手入れを行う必要もなくなり、歩留り向上も併せて実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス吹き込み量、スループットと気泡性欠陥発生状況との関係を示すグラフである。
【図２】ガス吹き込み量、取鍋内スラグの塩基度と気泡性欠陥発生状況との関係を示すグラフである。

Claims

AlまたはAlとTiにより脱酸した含Cr溶鋼の連続鋳造方法において、溶鋼のスループット、取鍋内スラグの塩基度、および浸漬ノズル内に吹き込むガス量を下記(1) および(2) 式の成立範囲内として鋳造することを特徴とする気泡性欠陥の少ない溶鋼の連続鋳造方法。
記
Ｂ≦２×Ａ／Ｖ ……(1)
Ｂ≧0.25×Ａ／Ｖ……(2)
ここに、Ｂ：浸漬ノズル内に吹き込むガス量(Nl/min)
Ａ：溶鋼のスループット(t/min)
Ｖ：取鍋内スラグの塩基度（＝(wt%CaO)/(wt%SiO₂)）