JP4180971B2

JP4180971B2 - ビレット連鋳におけるＣａの添加方法

Info

Publication number: JP4180971B2
Application number: JP2003141066A
Authority: JP
Inventors: 啓文田井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: JP2004344891A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶鋼中へのＣａの添加方法に関するものであり、特にビレット鋳片を連続鋳造するに際して溶鋼中にＣａを添加するに当たり、溶鋼中のＣａの歩留まりを向上させるための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造によって製造されるビレット鋳片（ビレット連鋳片）は、棒材や線材の製造を想定したものであるので、板材製造を想定したスラブ連鋳片と比べて断面サイズが小さく設計されている。また、こうした設備スペース上の制約から、鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズルは、小径サイズのものが用いられるのが一般的である。更に、近年では、連続鋳造後の分塊工程をできるだけ省略するために、より小径サイズの浸漬ノズルを用いた小断面のビレット連鋳片の開発が進められている。
【０００３】
一方、溶鋼はＡｌを脱酸剤として脱酸されるのが一般的であるが、溶鋼中には脱酸生成物としてのＡｌ₂Ｏ₃が不可避的に生成することになる。そしてこうしたＡｌ₂Ｏ₃は介在物として、浸漬ノズルの内壁に付着しやすいので、特に小径ノズルの場合には浸漬ノズルの閉塞を発生し、鋳型への溶鋼の安定供給を妨げて連続鋳造の中断を余儀なくされるという問題を招くことになる。また、Ａｌ₂Ｏ₃は、融点が高く硬質の介在物であるので、鋳片内の介在物欠陥となり、鋼材の品質に悪影響を及ぼすことにもなる。
【０００４】
こうしたことから、浸漬ノズル内壁へのＡｌ₂Ｏ₃の付着を防止し、或はＡｌ₂Ｏ₃を無害化するための技術が様々提案されている。こうした技術としては、溶鋼中にＣａを添加することによって高融点のＡｌ₂Ｏ₃系介在物を低融点のｍＣａＯ・ｎＡｌ₂Ｏ₃系介在物（ｍ、ｎ：整数）に改質する方法が知られている(例えば、非特許文献１参照)。
【０００５】
溶鋼中にＣａを添加するに際しては、そのＣａ源としては、Ｃａ−Ｓｉ系合金や純Ｃａ等が用いられ、ワイヤー等の形態で溶鋼中に添加されることになる。そして、上記Ｃａ源は基本的にＣａが３０質量％以上含むものであるが、これまでの方法ではＡｌ₂Ｏ₃系介在物制御に寄与するＣａの歩留まりが悪く（１０〜２０％程度）、添加したＣａが有効に利用されないという問題がある。
【０００６】
溶鋼中へのＣａの歩留まりを向上させる技術として、循環脱ガス処理途中の溶鋼中の全酸素量が２０ｐｐｍ以下となった後にＣａ源を添加する方法も提案されている（例えば、特許文献１）。この技術は、溶鋼中の酸素濃度が２０ｐｐｍ以下となった後でＣａ源を添加することによって、浮上分離しにくい微細なＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系介在物の発生を防止し、浮上性に優れた１２Ｃａ−７Ａｌ₂Ｏ₃介在物を多く含む１０μｍ以上のＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃〜１２Ｃａ−７Ａｌ₂Ｏ₃介在物の溶鋼内均一生成を図ることによって、Ｃａの歩留まり向上を達成するものである。
【０００７】
この技術は、溶鋼中のＣａ歩留まり向上に有効な技術であるが、それでも十分とはいえず、Ｃａ歩留まり向上を更に改善する技術の確立が望まれているのが実状である。
【０００８】
【非特許文献１】
「カルシウム鋼」、丸善株式会社昭和５６年発行、第８１〜８３頁
【特許文献１】
特開平８−３３３６１９号公報特許請求の範囲等
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこうした状況の下になされたものであって、その目的は、ビレット鋳片を連続鋳造するに際して溶鋼中にＣａを添加するに当たり、溶鋼中のＣａの歩留まりを向上させるための有用な方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
上記の目的を達成し得た本発明方法とは、ビレット鋳片を連続鋳造するに際して溶鋼中にCaを添加するに当たり、ＣａとＳｉの質量比（[Ｃａ]／[Ｓｉ]）が０．０２以下であるＣａ含有合金をＣａ源として使用する点に要旨を有するものである。
【００１１】
上記本発明方法においては、溶鋼を予め予備脱酸して溶鋼中の酸素濃度[O]を５０ｐｐｍ以下とした後に、前記Ｃａ含有合金を添加することが歩留まり向上に有効である。また、本発明で用いるＣａ含有合金としては、Ｃａを０．２〜２％含むフェロシリコンが挙げられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、溶鋼中のＣａの歩留まりを向上させるために、様々な角度から検討した。その結果、ＣａとＳｉの質量比（[Ｃａ]／[Ｓｉ]）〔［Ｃａ］および［Ｓｉ］は、夫々ＣａおよびＳｉの含有量（質量％）を示す〕が０．０２以下であるようなＣａ含有合金をＣａ源として用いて溶解中に添加すれば、Ｃａの歩留まりが飛躍的に向上し得ることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
上記のようなＣａ含有合金を添加することによって、溶鋼中のＣａ歩留まりが向上した理由については、その全てを解明し得た訳ではないが、おそらく次のように考えることができた。即ち、Ｃａを適正値以下にすることとＳｉを共存させることで、Cａ添加点における急激なＣａ濃度上昇を防いで蒸気として逃げるＣａを抑制したと推察できた。
【００１４】
上記のようなＣａ含有合金を添加することによって、Ｃａ歩留まりが向上し得たのであるが、本発明を実施するに際しては、溶鋼を予め予備脱酸して溶鋼中の酸素濃度[Ｏ]を５０ｐｐｍ以下とした後に、前記Ｃａ含有合金を添加することが更なる歩留まり向上に有効である。溶鋼中の酸素濃度を予め低減した後にＣａ源を添加することが有用であることは既に知られているが（前記特許文献１）、本発明を実施する際にもこうした技術の適用は有用であり、これらの相乗効果によってＣａの歩留まりの飛躍的向上が達成されることになる。尚、こうした構成を採用する場合における脱酸手段については、脱酸剤の添加が代表的であるが、脱ガス法（例えば、ＲＨ）を採用してもよい。
【００１５】
本発明で用いるＣａ含有合金としては、上記の要件を満足するものであれば良く、何ら限定されるものではなく、ＣａとＳｉの質量比（[Ｃａ]／[Ｓｉ]）が０．０２以下となる合金を別途調製してもよいが、鋼材に悪影響を及ぼす不純物がすくないフェロシリコン（Ｆｅ−Ｓｉ合金）を用いることが有用である。このフェロシリコンは、従来から脱酸剤として知られているが、本発明ではこのフェロシリコンをＣａ源として有用に利用できる。即ち、フェロシリコンには、不純物として０．２％以上のＣａが含まれており、ＣａとＳｉの質量比（[Ｃａ]／[Ｓｉ]）が０．０２以下となるものを選んで使用できる。尚、フェロシリコンは、Ｓｉ含有量によって様々な種類が知られており、Ｓｉ含有量によって（[Ｃａ]／[Ｓｉ]）が異なるが、Ｓｉ含有量が最も多いフェロシリコン（ＪＩＳＧ２３０３ＦＳｉ１）の含有量が９３％程度であることを考慮すると、許容できるＣａ含有量の上限は２％となる。
【００１６】
Ｃａ含有合金の溶鋼への添加形態については、その合金組成によってワイヤーや塊状物等、様々な形態を選ぶことができるが、上記フェロシリコンの場合には塊状物として添加（投入）されるのが一般的である。
【００１７】
本発明で対照とする溶鋼の種類については、ビレット連鋳片として製造されて棒材や線材の素材として用いられる鋼種であれば、いずれも本発明の効果が達成されるものであり、特に限定されるものではない。
【００１８】
以下、本発明の作用効果を実施例によって更に具体的に示すが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適用する範囲内で適宜設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００１９】
【実施例】
実施例１
下記表１に示す化学成分組成（Ｃａ投入前の溶鋼成分）の溶鋼：１００ｔ（トン）に対して、下記表２の合金組成を有する合金（Ｃａ含有合金）を、各種量で塊の状態で投入し、溶鋼中のＣａ歩留まりを下記の式に基づいて調査した。このときの溶鋼温度は１５５０〜１６９０℃であり、この溶鋼は脱酸剤（Ａｌ）を用いて溶鋼中の酸素濃度［Ｏ］を２０ｐｐｍ以下に予め調整したものである。
【００２０】
Ｃａ歩留まりの調査結果を、表２に併記する。尚、表1および表２のＮｏ．は、夫々対応するものである。また、Ｃａ含有合金におけるＣａとＳｉの質量比（［Ｃａ］／（Ｓｉ））とＣａ歩留まりの関係を図１に示す。
【００２１】
Ｃａ歩留まり（％）＝
〔［Ｃａ投入後の溶鋼中Ｃａ濃度（％）−Ｃａ投入前の溶鋼中Ｃａ濃度（％）］／
［Ｃａ投入量（ｋｇ／ｔ）］〕×１０００（％） ‥（１）
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
これらの結果から明らかなように、Ｃａ源としてのＣａ含有合金における質量比（［Ｃａ］／［Ｓｉ］）を０．０２以下とすることによって、極めて高い歩留まりが達成されていることが分かる。
【００２５】
実施例２
前記表1に示した各種溶鋼に対して、脱酸剤の量を調整して溶鋼中の酸素濃度［Ｏ］を予め調整しておき（４０〜５０ｐｐｍまたは１００ｐｐｍ以上）、その後Ｃａ含有合金を添加したときのＣａ歩留まりについて調査した。
【００２６】
その結果を、実施例１のときの結果（酸素濃度［Ｏ］が２０ｐｐｍ以下のとき）とあわせて下記表３に示す。また、この結果に基づいて、溶鋼中の酸素濃度［Ｏ］がＣａ歩留まりに与える影響をグラフ化したものを図２に示す。
【００２７】
【表３】

【００２８】
これらの結果から明らかなように、溶鋼中の酸素濃度［Ｏ］を５０ｐｐｍ以下と予め調整しておくことは、Ｃａ歩留まり向上にとって有効であることが分かる。また、［Ｏ］は２０ｐｐｍ以下にしておくと、一層Ｃａ歩留まりが向上することが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、溶鋼中のＣａの歩留まりを向上させるための有用なＣａ添加方法が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃａ含有合金におけるＣａとＳｉの質量比（［Ｃａ］／［Ｓｉ］）と、Ｃａ歩留まりの関係を示すグラフである。
【図２】溶鋼中の酸素濃度［Ｏ］がＣａ歩留まりに与える影響を示したグラフである。

Claims

ビレット鋳片を連続鋳造するに際して溶鋼中にＣａを添加するに当たり、溶鋼を予め予備脱酸して溶鋼中の酸素濃度［Ｏ］を５０ｐｐｍ以下とした後に、ＣａとＳｉの質量比（［Ｃａ］／［Ｓｉ］）が０．０２以下であるＣａ含有合金をＣａ源として添加することを特徴とするビレット連鋳におけるＣａの添加方法。
前記Ｃａ含有合金は、Ｃａを０．２〜２％含むフェロシリコンである請求項１に記載のＣａ添加方法。