JP4554120B2

JP4554120B2 - 連続鋳造用モールドパウダー

Info

Publication number: JP4554120B2
Application number: JP2001219460A
Authority: JP
Inventors: 正道阿部; 誓司糸山; 孝幸柏; 孝行吉田; 隆裕光宗
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: JP2003033849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造用モールドパウダーを用いて連続鋳造を行なうにあたって潤滑性を安定して維持することによって、潤滑不良に起因するブレークアウトや鋳片表面品質の劣化の防止に優れた効果を有する連続鋳造用モールドパウダー（以下、パウダーという）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、溶鋼の連続鋳造を行なう際に、鋳型と鋳片との潤滑，鋳型内の溶鋼の保温，溶鋼浴面の酸化防止を目的として、鋳型内の溶鋼浴面にパウダーを投入する。溶鋼には、その精錬工程で施される脱酸処理等によって生成した Al₂Ｏ₃が残留しているので、鋳型内に溶鋼を注入したときに Al₂Ｏ₃が溶鋼内を浮上してパウダーに取り込まれる。
【０００３】
特に、Alを 0.010質量％以上含有する溶鋼の連続鋳造を行なう場合は、溶鋼に含有されるAlが、下記の (1)式および (2)式で表わされるように、パウダーに含有されるSiＯ₂やMnＯと反応して Al₂Ｏ₃を生成する。この反応によって生成した Al₂Ｏ₃もパウダーに取り込まれる。
４［Al］＋３（SiＯ₂）→２（ Al₂Ｏ₃）＋３［Si］・・・ (1)
２［Al］＋３（MnＯ） → （ Al₂Ｏ₃）＋３［Mn］・・・ (2)
［Al］：溶鋼中のAl
［Si］：溶鋼中のSi
［Mn］：溶鋼中のMn
（SiＯ₂）：パウダー中のSiＯ₂
（MnＯ）：パウダー中のMnＯ
（ Al₂Ｏ₃）：パウダー中の Al₂Ｏ₃
したがって、Alを 0.010質量％以上含有する溶鋼の連続鋳造を行なう場合は、パウダー中の Al₂Ｏ₃量が増加する。その結果、パウダー内に高融点の２CaＯ・ Al₂Ｏ₃・SiＯ₂（すなわちゲーレナイト）を生成しやすくなり、潤滑性が劣化する原因になる。
【０００４】
そこで連続鋳造を行なう際に、パウダー中の Al₂Ｏ₃量が増加しても安定した潤滑性を維持し、ブレークアウトや鋳片の表面欠陥を抑制して優れた表面品質を有する鋳片を得るために、種々の技術が提案されている。
たとえば特開昭61-186155 号公報には、BaＯや Li₂Ｏを含有し、かつBaＯ＋CaＯ＋SiＯ₂およびCaＯ／SiＯ₂を好適範囲に調整したパウダーが開示されている。また特開昭61-10052号公報には、融点，粘度およびCaＯ／SiＯ₂を好適範囲に調整したパウダーが開示されている。さらに特開平3-77753 号公報には、SiＯ₂と Al₂Ｏ₃の含有量を好適範囲に調整したパウダーが開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらのパウダーは、いずれもSiＯ₂を10〜40質量％含有している。そのため (1)式および (2)式によるテルミット反応（すなわち発熱反応）が生じるので、さらに下記の問題が発生する可能性がある。
▲１▼メニスカス部において凝固遅れが生じるので、オシレーションマークに沿った凝固シェルの小規模な破断（以下、ブリードという）が発生する。
▲２▼還元されたSiが溶鋼中に溶け込むので、溶鋼のSi含有量が増大する。一方、溶鋼中のAlが酸化されて Al₂Ｏ₃が生成する。その結果、溶鋼成分が変動する。
▲３▼テルミット反応により火炎が発生するので、設備故障や操業停止を引き起こす原因になる。
【０００６】
このようなSiＯ₂に起因する問題点を解消するために、特開昭63-56019号公報には、SiＯ₂を極力添加せずに (1)式の反応を抑制するパウダーが開示されている。しかしこの技術では、塩基度（すなわちCaＯ／SiＯ₂）の調整が困難であるから、パウダーの粘度が不安定となる。その結果、鋳型と鋳片との間に流入するパウダー量が不均一となり、潤滑不良が発生する。
【０００７】
そこで特開平5-185195号公報には、CaＯ， Al₂Ｏ₃，TiＯ₂， Li₂Ｏ，BaＯ，MgＯおよび Na₂Ｏを主成分とし、SiＯ₂を殆ど含有せず、しかも潤滑不良が発生しないパウダーが開示されている。しかしこの技術では、Al含有量の高い溶鋼の連続鋳造を行なう場合に、鋳造速度を増速すると、鋳型と鋳片との間に流入するパウダー量が不均一となり、潤滑不良が発生する。したがって連続鋳造の生産性向上の観点から、さらなる改善の余地があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、スラグ還元性金属（たとえばAl，Ti，希土類元素等）の含有量の高い溶鋼の連続鋳造を行なうにあたって、鋳造速度の高い領域においても潤滑性を安定して維持できるパウダーを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｃを 0.5〜4.0 質量％，CaＯを10〜40質量％， Al₂Ｏ₃ を10〜40質量％， Li₂Ｏを３〜20質量％，BaＯを５〜40質量％，Ｆ化合物をＦ換算で15質量％以下含有し、残部が不可避的不純物からなる組成を有し、かつ前記不可避的不純物中の Na ₂ ＯとTiＯ ₂ の含有量がモールドパウダー全体の Na ₂ Ｏ： 0.2質量％以下、TiＯ ₂ ：0.2質量％以下である連続鋳造用モールドパウダーである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らの実験によると、前記のような問題は、CaＯ− Al₂Ｏ₃系を基本組成とし、これに融点降下作用の大きい Li₂Ｏを添加したパウダーを使用することによって解決できることが分かった。すなわち本発明のパウダーは、CaＯを10〜40質量％， Al₂Ｏ₃を10〜40質量％， Li₂Ｏを３〜20質量％，BaＯを５〜40質量％，Ｆ化合物をＦ換算で15質量％以下含有し、さらに骨材としてＣを 0.5〜4.0 質量％含有する。
【００１１】
従来は、パウダーの低融点化とガラス化の促進を目的として、SiＯ₂をパウダーに添加していた。しかしスラグ還元性金属（たとえばAl，Ti，希土類元素等）を含有する溶鋼の連続鋳造を行なう際に、SiＯ₂を多量に含有するパウダーを使用すると、 (1)式の反応によって Al₂Ｏ₃が生成される。この Al₂Ｏ₃は、溶鋼浴面のパウダーに取り込まれるので、パウダー中の Al₂Ｏ₃量が増加する。その結果、パウダー内に高融点の２CaＯ・ Al₂Ｏ₃・SiＯ₂（すなわちゲーレナイト）が生成する。
【００１２】
これに対して、パウダーにSiＯ₂を添加せず、 Li₂Ｏを３〜20質量％添加すると、パウダーの融点が低下するという効果がある。また、 Li₂Ｏは、 Al₂Ｏ₃の活量を高めて、溶鋼中のAlの酸化を抑制する効果もある。 Li₂Ｏ含有量が３質量％未満では、このような効果は発揮されない。一方、 Li₂Ｏ含有量が20質量％を超えると、 Li₂Ｏが還元されやすくなり、かえって Al₂Ｏ₃の生成を促進して融点を高める結果となる。したがって、 Li₂Ｏは３〜20質量％の範囲内を満足する必要がある。なお、 Li₂Ｏの還元反応は下記の (3)式で表わされる。
【００１３】
ｎ［Ｍ］＋ｍ（ Li₂Ｏ）→２ｍ［Li］＋（Ｍ_nＯ_m）・・・ (3)
Ｍ：スラグ還元性金属（たとえばAl）
［Ｍ］：溶鋼中のＭ
［Li］：溶鋼中のLi
（ Li₂Ｏ）：パウダー中のLiＯ₂
（Ｍ_nＯ_m）：パウダー中のＭ_nＯ_m（Ｍの酸化物）
ｍ，ｎ：係数
CaＯは、 Al₂Ｏ₃とともに、溶鋼浴面でパウダーを溶融状態に保って溶鋼の保温や酸化防止、あるいは鋳型と鋳片との潤滑というパウダーの機能を発揮するために必要な成分である。CaＯと Al₂Ｏ₃の含有量は、それぞれ10〜40％が適量である。すなわち、融点，粘度を上昇させてパウダーとしての潤滑機能を損なうことのないように上限値を制限する必要がある。また、CaＯ， Al₂Ｏ₃が外来性介在物として混入した場合でも大きな物性変化を起こさせないことも必要である。このような観点から、他の成分との関係を考えると、CaＯ， Al₂Ｏ₃ともに40％が上限値である。一方、10％未満になると、他の成分の配合比率が増大して、前述した各成分の上限値を超えることになる。したがって下限値を10％とした。
【００１４】
BaＯは、結晶の析出を防止し、かつパウダーの粘度を低下させるために添加する。しかもスラグ還元性金属（たとえばAl）と反応しない（還元されない）ので、BaＯの添加による効果が安定して発揮される。BaＯ含有量が５質量％未満では、結晶の析出を防止する効果が得られない。一方、BaＯ含有量が40質量％を超えると、パウダーの粘度を低下させる効果が飽和する。したがって、BaＯは５〜40質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００１５】
Ｆ化合物は、パウダーの融点および粘度を調整するために添加する。Ｆ化合物の含有量がＦ換算で15質量％を超えると、融点や粘度を調整する効果が飽和するばかりでなく、パウダー中の他の成分と反応して弗化物を生成する。その弗化物がガス化して白煙を生じるので、連続鋳造の操業に支障をきたす。したがって、Ｆ化合物はＦ換算で15質量％以下とした。なお、好ましくは５〜10質量％である。
【００１６】
Ｆ化合物としては特に限定するものではなく、パウダーの媒溶剤として通常使用されるLiＦやNaＦ等が使用できる。
Ｃは、骨材として添加する。Ｃ含有量が 0.5質量％未満では、骨材としての効果が得られない。一方、Ｃ含有量が 4.0質量％を超えると、 (1)式，(2) 式あるいは (3)式の発熱反応が生じたときに、Ｃが燃焼して火炎が発生して、設備故障や操業停止を引き起こす原因になる。したがって、Ｃは 0.5〜4.0 質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００１７】
【実施例】
表１に示す２種類の成分の溶鋼を溶製し、次いで断面サイズ 200mm×1000mmのスラブの連続鋳造を行なった。パウダーは表２に示す５種類の成分のものを使用し、鋳造速度は 0.5〜0.8 ｍ／min とした。パウダーＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅは本発明のパウダーの例であり、パウダーＡは従来のTiＯ₂， Na₂Ｏを含有するパウダーの例である。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
こうして連続鋳造を行ないながら、煙や炎の発生状況を調査した。また、得られた鋳片を観察して、ブリード発生数（個／ｍ²）およびパウダー噛み込み数（個／ｍ²）を調査した。さらに、これらの表面欠陥の手入れを行ない、手入れ歩留りを調査した。その結果は、表３に示す通りである。なお、手入れ歩留りは、下記の (4)式で算出される値である。
【００２１】
手入れ歩留り（％）＝
100×（手入れ後の重量）／（手入れ前の重量）・・・ (4)
【００２２】
【表３】

【００２３】
表３から明らかなように、Al，Ti，希土類元素等のスラグ還元性金属を含有する溶鋼の連続鋳造を行なう場合に、鋳造速度で比較すると、本発明のパウダーを使用することによって、操業時に煙や炎の発生が抑えられた。しかも本発明のパウダーを使用することによって、同一鋳造速度において鋳片の表面欠陥が減少し、手入れ歩留りが向上した。特に、鋳造速度が高い場合において、その効果は顕著であった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、スラグ還元性金属（たとえばAl，Ti，希土類元素等）の含有量の高い溶鋼の連続鋳造を行なうにあたって、鋳造速度の高い領域においても潤滑性を安定して維持することによって、潤滑不良に起因するブレークアウトや鋳片表面品質の劣化を防止できる。

Claims

Ｃを 0.5〜4.0 質量％、CaＯを10〜40質量％、 Al₂Ｏ₃ を10〜40質量％、 Li₂Ｏを３〜20質量％、BaＯを５〜40質量％、Ｆ化合物をＦ換算で15質量％以下含有し、残部が不可避的不純物からなる組成を有し、かつ前記不可避的不純物中の Na ₂ ＯとTiＯ ₂ の含有量がモールドパウダー全体の Na ₂ Ｏ： 0.2質量％以下、TiＯ ₂ ：0.2質量％以下であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー。