JP4773225B2 - 鋼の連続鋳造用のモールドパウダとそれを用いた鋼の連続鋳造方法 - Google Patents
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そして、上記のモールドパウダは、用途に応じてその成分が適宜に調整される。
例えば、低炭素鋼(C成分[wt%]:0.02〜0.07)を高速鋳造(鋳造速度[m/min]:1.8以上)する場合には、所謂高粘度パウダ(1300度における粘度[poise]:1.5以上)が採用される。これによれば、浸漬ノズルからの溶鋼吐出量(所謂スループット)が多いにも関わらず、当該パウダが溶鋼内へ巻き込まれ難くなるので、介在物の少ない鋳片が鋳造できるとされている。
この「焼付き現象」とは、溶鋼が鋳型の内壁面と直接的に接触することにより溶鋼が当該内壁面と結合した状態で凝固し、その結果、鋳型内で既に形成されているシェルと鋳型の内壁面とが互いに連結されてしまう現象のことである。
この焼付き現象が発生すると、シェルは、鋳型の内壁面に拘束されつつも引き抜かれようとするので、部分的に裂けて溶鋼が漏れ出してしまう(所謂ブレークアウトといい、単にB.Oとも称される。)。
そこで、従来より、高粘度でありながら、焼付き現象の生じにくいモールドパウダの開発が望まれていた。
この特許文献1には、弗素を含有しなくとも、Li2Oを添加することにより結晶化を抑制可能な弗素レスパウダが記載されている。これによれば、浸漬ノズルなどの連鋳機周辺設備の腐食が抑えられると共に、2次冷却水を廃棄しても環境汚染の心配のない実用的な弗素レスパウダを提供できる、とされる。なお、当該特許文献1には、当該弗素レスパウダとして、そのLi2O成分[wt%]とNa2O成分[wt%]との比であるLi2O/Na2Oが1〜4.5の範囲内のもののみが開示されている(特許文献1の表1参照)。
上述した如くシェルの鋳型に対する潤滑性を確保するためには、溶融パウダ層が鋳型(固相パウダ層)とシェルとの間に連続的に流れ込む必要がある(図1において白抜き矢印)。
しかし、上記の高粘度パウダから成る溶融パウダ層は、高粘度であるが故、他のパウダから成る溶融パウダ層と比較して、固相パウダ層とシェルとの間に流れ込み難くなっている。
一時的にでも上記の連続的な流れ込みが途切れる(流れ込む溶融パウダ層に切れ目が生じる)と、上述した冷却制御機能が十分には発揮されなくなってしまう。その結果、当該切れ目の近傍において既に形成されているシェルが溶鋼熱により再溶解することで孔が空いて(或いはシェルそのものが形成されないので)溶鋼が漏れ出し、当該溶鋼が鋳型の内壁面と直接的に接触してしまうのである。
なぜなら、溶融パウダ層の前記流入口の近傍では、当該溶融パウダ層が鋳型の冷却作用により凝固温度近傍に至るまで冷却され、これに伴い結晶化が進行してその粘度が上がり、その結果、その流入が滞り易くなっているからである。当該溶融パウダ層の流入が滞る、換言すれば、その流入が不足すると上記の焼付き現象が生じやすくなるのは前述した通りである。
それなのに従来では、例えば上記の特許文献1の如く、溶融パウダ層の粘度は、凝固温度より遥かに高い1300度のみを測定する際の基準温度として評価されており、粘度の温度依存性はモールドパウダの成分設計の際には全く考慮されていなかった。
即ち、上記の焼付き現象には、浸漬ノズルから吐出される溶鋼の温度や吐出量、浸漬ノズルに注入されているArガス流量などと技術的に関連しており、その中でも前記溶鋼温度が前記焼付き現象に大きな影響を及ぼすことが、本発明の発明者による試験研究により明らかとなっている。
例えば、タンディッシュ内の溶鋼の温度が所望の温度より低い場合は、メニスカス温度も同様に低くなるから、溶融パウダ層が形成されるために必要とされる熱供給が不足する。これにより、上記滓化速度が低下するので、やがて溶融パウダ層の厚みが減じ、それに伴って、鋳型とシェルとの間への当該溶融パウダ層の流入も不足し、これが上記焼付き現象を誘発してしまうのである。
そこで、滓化速度を一定に維持できれば、鋳型とシェルとの間に溶融パウダ層が過不足なく安定して供給され、当該溶融パウダ層に切れ目が生じ難くなるのではないか、と考えたのである。
即ち、CaO成分[wt%]とSiO2成分[wt%]との比であるCaO/SiO2が0.8≦CaO/SiO2≦1.2の範囲内である。
Li2O成分[wt%]が2.0≦Li2O≦5.0の範囲内である。
Li2O成分[wt%]とNa2O成分[wt%]との比であるLi2O/Na2Oが10.0≦Li2O/Na2Oの範囲である。
凝固温度TLL[℃]が1135≦TLL≦1185の範囲内である。
粘度η[poise]が、1300度のとき1.5≦η≦1.8の範囲内であり、1250度のとき2.2≦η≦2.6の範囲内である。
また、例えばC成分[wt%]が0.02以上0.07以下であってS成分[wt%]が0.01以上の鋼を連続鋳造するとき、上記の効果は特に効果的に奏される。
即ち、上記のモールドパウダを用い、C成分[wt%]が0.02≦C≦0.07の範囲内であってS成分[wt%]が0.01≦Sの範囲である鋼種を連続鋳造する、鋼の連続鋳造方法において、鋳造速度Vc[m/min]を1.8≦Vc≦2.2の範囲内とする。
鋳型の上方に設けられるタンディッシュに貯えられている溶鋼の、鋳型へ注湯される際の過熱度ΔT[℃]を10≦ΔT≦30の範囲内とする。
即ち、CaO成分[wt%]とSiO2成分[wt%]との比であるCaO/SiO2は、0.8≦CaO/SiO2≦1.2の範囲内となるように設定されている。
また、Li2O成分[wt%]は、2.0≦Li2O≦5.0の範囲内となるように設定されている。
また、Li2O成分[wt%]とNa2O成分[wt%]との比であるLi2O/Na2Oは、10.0≦Li2O/Na2Oの範囲となるように設定されている。
また、凝固温度TLL[℃]は、1135≦TLL≦1185の範囲内となるように設定されている。なお、「凝固温度」とは、粘度の温度依存性が急激に上がる温度を示す。
また、粘度η[poise]が、1300度のとき1.5≦η≦1.8の範囲内であり、1250度のとき2.2≦η≦2.6の範囲内となるように設定されている。
なお、鋳型の上方に設けられるタンディッシュに貯えられている溶鋼の、鋳型へ注湯される際の過熱度ΔTは、10〜30[℃]の範囲内とする。なお、過熱度(スーパーヒート)ΔTとは、現実の溶鋼温度と液相線温度(固相が出始める温度)との温度差のことである。
なお、本実施形態において鋳造速度[m/min]は、1.8〜2.2の範囲内とし、鋳造する鋼種は、C成分[wt%]が0.02≦C≦0.07の範囲内であってS成分[wt%]が0.01≦Sの範囲であるものとする。
それ故、粘度の温度依存性が考慮されていない、換言すれば、1250度以下にまで冷却されたときの粘度が全く考慮されていない従来のモールドパウダを用いると、当該モールドパウダは、固相パウダ層とシェルとの間に流入することで思いのほか粘度が上昇し、その円滑な流入が阻害され、結果として上述の焼付き現象が発生してしまう。
一方で、本実施形態に係るモールドパウダは、上記の如く1250度まで冷却されたときの粘度に着目し、当該粘度が過大とならないように十分考慮して成分設計されているので、その円滑な流入が補償され、焼付き現象の生じない良好な連続鋳造が実現されているのである。
そのうち、『T.C』はモールドパウダ中のトータル炭素量を示し、『C/S』は所謂塩基度のことであって具体的にはCaO/SiO2の略称である。また、『L/N』はLi2OとNa2Oとの比であるLi2O/Na2Oの略称である。
そのうち、『TLL』は前述の如くモールドパウダの凝固温度を表し、『η』は同じくモールドパウダの粘度を表す。当該『η』の横に付記した温度は、当該粘度を測定するときのモールドパウダの温度条件を示すものである。
なお、表1における凝固温度及び粘度は振動片粘度計測装置を用いて以下のように測定した。即ち、第1に、モールドパウダを凝固温度以上に加熱し、第2に、冷却速度を3〜5℃/minとして連続的に徐々に冷却しながら測定した。なお、当該粘度の測定方法は例示の振動片粘度計測装置に限定されず、例えば、白金球引抜式の測定装置を用いてもよい。
そのうち、『ΔT』は過熱度を表し、『Vc』は鋳造速度を表す。
そこで、本発明の発明者は、上記のモールドパウダ(イ)及び(ウ)の粘度の温度依存性を実験により調査してみた。すると、少なくとも定性的にはこれらのモールドパウダは異なる温度依存性を呈していた。
上記のことから言えることは、モールドパウダの1300度における粘度のみを調査しただけでは、そのモールドパウダが本当に焼付き現象を防止できるか否かを判断することが不可能である点である。つまり、当該焼付き現象を防止するためには、上記1300度における粘度のみならず、その温度依存性も十分、評価しなければならないのである。
lnη=A+(E/R)×(1/T)・・・(1)
ただし、η[poise]は粘度を表し、Aは定数であって、E[kJ/mol]は活性化エネルギを示し、R[kJ/mol]は気体定数であって、T[K]はモールドパウダの絶対温度を表す。
なお、上記式(1)は下記式(2)の両辺の自然対数をとったものである。
η=Aexp(E/RT)・・・(2)
即ち、CaO成分[wt%]とSiO2成分[wt%]との比であるCaO/SiO2が0.8≦CaO/SiO2≦1.2の範囲内である。
Li2O成分[wt%]が2.0≦Li2O≦5.0の範囲内である。
Li2O成分[wt%]とNa2O成分[wt%]との比であるLi2O/Na2Oが10.0≦Li2O/Na2Oの範囲である。
凝固温度TLL[℃]が1135≦TLL≦1185の範囲内である。
粘度η[poise]が、1300度のとき1.5≦η≦1.8の範囲内であり、1250度のとき2.2≦η≦2.6の範囲内である。
例えばC成分[wt%]が0.02以上0.07以下であってS成分[wt%]が0.01以上の鋼を連続鋳造するとき、上記の効果は特に効果的に奏される。
即ち、上記のモールドパウダを用い、C成分[wt%]が0.02≦C≦0.07の範囲内であってS成分[wt%]が0.01≦Sの範囲である鋼種を連続鋳造する、鋼の連続鋳造方法において、鋳造速度Vc[m/min]を1.8≦Vc≦2.2の範囲内とする。
鋳型の上方に設けられるタンディッシュに貯えられている溶鋼の、鋳型へ注湯される際の過熱度ΔT[℃]を10≦ΔT≦30の範囲内とする。
Claims (2)
- CaO成分[wt%]とSiO2成分[wt%]との比であるCaO/SiO2が0.8≦CaO/SiO2≦1.2の範囲内であり、
Li2O成分[wt%]が2.0≦Li2O≦5.0の範囲内であり、
Li2O成分[wt%]とNa2O成分[wt%]との比であるLi2O/Na2Oが10.0≦Li2O/Na2Oの範囲であり、
凝固温度TLL[℃]が1135≦TLL≦1185の範囲内であり、
粘度η[poise]が、1300度のとき1.5≦η≦1.8の範囲内であり、1250度のとき2.2≦η≦2.6の範囲内である、
ことを特徴とする鋼の連続鋳造用のモールドパウダ。 - 請求項1に記載のモールドパウダを用い、C成分[wt%]が0.02≦C≦0.07の範囲内であってS成分[wt%]が0.01≦Sの範囲である鋼種を連続鋳造する、鋼の連続鋳造方法において、
鋳造速度Vc[m/min]を1.8≦Vc≦2.2の範囲内とし、
鋳型の上方に設けられるタンディッシュに貯えられている溶鋼の、鋳型へ注湯される際の過熱度ΔT[℃]を10≦ΔT≦30の範囲内とする、
ことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
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