JP6510342B2 - Al含有鋼用連続鋳造パウダーおよび連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
3(SiO2)+4Al=2(Al2O3)+3Si ・・・(1)
(括弧内はパウダー中成分組成、下線は溶融合金中成分を表す。)
Al:0.1〜1.5%
本発明では、Alを0.1〜1.5%含有するAl含有鋼、特に、Al含有Fe−Ni合金、Fe−Cr合金、Fe−Ni−Cr合金に有効であるため、このように定めた。
パウダー粘度は、溶融パウダーが鋳型/凝固シェル間に流入する特性を決めるので、重要な物性値である。本発明では、(1)式に従い、パウダー中のアルミナがピックアップするので、粘度が上昇する傾向にある。これを考慮して、この範囲とした。つまり、0.5poise未満と低すぎたり、逆に2poiseを超えて高いと、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング等のスラブ表面欠陥を引き起こし、研削歩留まりを落とす。したがって、1300℃における粘度は0.5〜2poiseと規定した。好ましくは0.5〜1.5poise未満、より好ましくは0.5〜1.3poiseである。
凝固温度は、800℃未満と低すぎたり、1000℃を超えて高いと、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング等のスラブ表面欠陥を引き起こし、研削歩留まりを落とす。本発明では、(1)式に従い、パウダー中のアルミナがピックアップするので、反応後、凝固温度は上昇傾向にある。これを加味して、凝固温度を800〜1000℃と定めた。
鋳型と凝固シェルとの間に流入したときに鋳型に接する側に、パウダーフィルムを形成して、鋳型/凝固シェル間の潤滑、伝熱の調節を行うため、重要な役割を持つ。トータル厚み0.5mm未満と薄いと鋳型に焼き付き、スティッキングを起こす。逆に3mmを超えて厚いとオシレーションマークが深くなり、研削歩留まりを落とす。そのため、0.5〜3mmとした。好ましくは0.6〜2.5mmである。
パウダーフィルムトータル厚み0.5〜3mmのうち、鋳型に接する側の10〜50%が、少なくともカスピダインを含む結晶相を形成する必要がある。10%未満と薄いとガラス質の挙動を取るために、強冷却となり、不均一冷却を起こす。その結果、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング等のスラブ表面欠陥を引き起こし、研削歩留まりを落とす。また、50%を超えて厚いと、溶融パウダー層が薄くなり、凝固シェルの潤滑を阻害する。その結果、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング等のスラブ表面欠陥を引き起こし、研削歩留まりを落とす。そのため、パウダーフィルムトータル厚み0.5〜3mmのうち、鋳型に接する側の10〜50%が結晶化することと定めた。なお、結晶は少なくともカスピダイン(3CaO・2SiO2・CaF2)が必要である。その他、ネフェリン(Na2O・Al2O3・2SiO2)も好適である。さらに、Tiを1.5%以下含有する合金を連続鋳造する場合には、ペロブスカイト(CaO・TiO2)が形成しても構わない。
Cはパウダーの溶融速度を制御するために添加されるものであり、1%未満では溶融が速すぎて、過剰流入を引き起こし、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング等のスラブ表面欠陥を引き起こし、研削歩留まりを落とす。逆に、5%を超えて高いと、溶融速度が遅くなり過ぎて、流入が追い付かず、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング等のスラブ表面欠陥を引き起こし、研削歩留まりを落とす。したがって、Cは1〜5%と規定した。
塩基度が0.6未満と低い場合にはパウダー中のシリカの活量が高くなるため、(1)式の反応が進行しやすくなり、上記の粘度、凝固温度、結晶化の挙動を妨げる。また、1.0を超えて高い場合には、上記の粘度、凝固温度、結晶化挙動を満足することが出来ない。したがって、塩基度は0.6≦CaO/SiO2≦1.0と定めた。好ましくは0.6〜1未満であり、より好ましくは0.6〜0.98である。
本発明のパウダーを適用する合金は、C≦1.0%、Si≦2.0%、Mn≦2.0%、Ni≦50%、Cr≦25%、Al:0.1〜1.5%、残部がFeおよび不可避的不純物からなる合金が最適である。
引き抜き速度が500mm/分未満では、スラブの鋳型内滞在時間が長くなり、強冷却となる。そのため、不均一冷却となり、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング等のスラブ表面欠陥を引き起こし、研削歩留まりを落とす。逆に、900mm/分を超えて速いと、鋳型内での凝固シェルの成長が追いつかず、ブレークアウトを引き起こす。そのため、引抜速度は500〜900mm/分と定めた。
過熱度が5℃未満と低いと、溶融合金が浸漬ノズル内で凝固してノズル閉塞を引き起こし、鋳造停止となる。逆に50℃を超えて高いと(1)式の反応が進行しすぎて、溶融パウダーの粘度、凝固温度を上げてしまう。その結果、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング等のスラブ表面欠陥を引き起こし、研削歩留まりを落とす。そのため、溶湯の過熱度は5〜50℃とした。
溶製は、電気炉で、鉄屑、純ニッケル、フェロクロム、ステンレス屑などの原料を溶解し、AODあるいはVODのいずれか一方または両方を用いて精錬し、所定の成分とした。なお、表1には、連続鋳造に用いたパウダーの成分組成と、その物性値および連続鋳造の条件についても併記した。本発明では、Al含有Fe−Ni合金/Fe−Cr合金/Fe−Ni−Cr合金を、長時間に亘り安定して連続鋳造できるために、取鍋1つだけのみならず、一部では2つもしくは3つまで鋳造した。
・溶鋼成分:蛍光X線分析装置により定量分析した。表1に示した成分の残部は、Feを主に含み、その他に、微量のP、S等を含んでいる。
・パウダー成分:Cは燃焼法により、その他成分は、化学分析により定量分析した。表1に示す各成分の合計が100%に満たないのは、これら成分以外にも、MgO、Fe2O3等の不可避的不純物を含むためである。
・粘度:回転円筒法により測定した。すなわち、鉄坩堝中にパウダーを入れ、縦型抵抗炉内で溶解し、その後、鉄製のローターを挿入、回転することで粘度を測定した。
・凝固温度:上記粘度測定の際に、温度降下していくと急激に粘度の値が立ち上がる点が求まる。この変曲点を凝固温度とした。
・溶鋼の過熱度:タンディッシュで溶鋼温度を測温して特定した。
・スラブ表面欠陥:スラブを目視で観察して特定した。ここで言う欠陥は、デプレッション、縦割れ、横割れ、ブリーディング、スティッキングなどである。
・パウダーの組成変化(最終アルミナ濃度):鋳型より鋳込み後のフィルムを採取して、化学分析により定量分析した。
・パウダーフィルム厚:鋳込み後のフィルムを用いて10点測定し、その平均値とした。
・結晶相厚み:上記のフィルムを埋め込み研磨して、SEM観察することで測定した。
・結晶相:鋳込み後のパウダーフィルムを採取し、X線回折することで結晶相を特定した。
・スラブ研削歩留:研削前後での重量変化により求めた。
・総合評価:平均研削歩留で評価した。◎は95以上、○は90以上95未満、×は90未満とした。また、ブレークアウト(B.O.で示す)したチャージは×とした。
Claims (5)
- 少なくともAl:0.1〜1.5%を含有するAl含有鋼の連続鋳造に用いるパウダーであって、このパウダーは、CaO:15〜25%、SiO2:20〜35%、Al2O3:3〜15%、Na2O:10〜20%、F:5〜15%、BaO:7〜12%、C:1〜5%を含有してなる成分組成を有し、かつ、塩基度が0.6≦CaO/SiO2≦1.0、1300℃における粘度が0.5〜2poise、凝固温度が800〜1000℃、かつ鋳型と凝固シェルとの間に流入したときに前記パウダーが形成するパウダーフィルムのトータル厚み0.5〜3mmのうち、前記鋳型に接する側の厚み10〜50%が、少なくともカスピダインを含む結晶相を晶出するものであることを特徴とするAl含有鋼用連続鋳造パウダー。
- 前記Al含有鋼は、Alを含有するFe−Ni合金、Fe−Cr合金またはFe−Ni−Cr合金であることを特徴とする請求項1に記載のAl含有鋼用連続鋳造パウダー。
- 前記パウダーの単一の酸化物粒子径が、平均粒径15〜50μmであり、かつ、15〜25μmの粒径範囲が50%以上を占めることを特徴とする請求項1または2に記載のAl含有鋼用連続鋳造パウダー。
- C≦1.0%、Si≦2.0%、Mn≦2.0%、Ni≦50%、Cr≦25%、Al:0.1〜1.5%、残部がFeおよび不可避的不純物からなる溶融合金を、引抜速度:500〜900mm/分、溶湯の過熱度:5〜50℃の条件下で、請求項1〜3のいずれかに記載の連続鋳造パウダーを用いて連続鋳造することを特徴とするAl含有鋼の連続鋳造方法。
- 上記溶融合金は、さらに、Mo≦7%、Cu≦4%およびTi≦1.5%のうちから選ばれる1種または2種以上を含むことを特徴とする請求項4に記載のAl含有鋼の連続鋳造方法。
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