JPH03165952A - カルシウム処理によるブルーム・ビレットの連続鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利川分野〕 本発明は、ＡｌとＳを含有する鋼の連続鋳造において、
皮下および中心部大型非金属介在物欠陥の少ない良好な
品質のブルーム・ビレットを得るための連続鋳造法に関
するものである。

（１） ［従来の技術コ ブルーム・ビレット連鋳においては、スラブ連鋳に比べ
て小断面サイズであるため鋳型内への浸漬ノズルの設置
スペースに制約があること、および注入量制御性向上の
面から、小径の浸漬ノズルを用いて鋳造が行われる。

Ａｆｌを含有する溶鋼には脱酸生戒物としての＾１１，
１１，，が不ｉ１’ｒ　ｉｆ的に存７Ｆシ、鋳造中にノ
ズル内壁に付着或長してノズル詰りを引き起こし、安定
鋳造の阻害要因になるとともに訪片表面欠陥および皮ト
中心部における介在物欠陥の生成原因となりやすい。こ
の対策として、従来から取鍋精錬による溶鋼中懸濁１ｉ
，，Ｏ，の低減およびノズル内へのＡｒガス吹込み制御
等の組合せによって、ノズル付着を抑制する方法が採用
されている。

しかしながら、取鍋精錬効果には限度があること、さら
にＡｒガス吹込みではＡｒ気泡が鋳型内に流出して鋳片
表面のピンホール欠陥をきたす等の問題点がある。特に
ビレット連鋳においては、ピンホールが小さな球状欠陥
となるために磁粉探傷（２） での検出精度が低下する特徴もあいまって、戊品表面疵
レベルを悪化させるのでＡｒガスの吹込みは望ましくな
い。

そのため、近年Ｓ＋Ｏと強い親和力を有するＣａに着目
してＣａ添加による溶鋼中介在物の形態制御が行われて
いる。例えば、耐サワーガスラインパイプ材の水素誘起
割れや耐ラメラティア鋼の溶接ｌヤ１れ防止策としての
ＭｎＳの球状Ｃ　ａ　Ｓへの硫化物形態制御、あるいは
連続鋳造におけるノズル詰り防止を目的としてのＡｌ２
０１のＣａＯ−Ａ　Ｑ　２０．系低融点酸化物への形態
制御等である。

従来、ＭｎＳのＣａＳへの形態制御に関しては、拝田ら
が鉄と鋼，第６６年（１９８０）第３号、Ｐ３５４で報
告しているように、Ｓとの反応に利用される有効Ｃａと
Ｓとのモル比で表わされる定量的な操業パラメータＡＣ
Ｒが提案されている。このパラメータの値が１以上であ
れば、ＭｎＳの形態制御が可能となるために、溶鋼のＣ
ａ処理と極低硫化（例えばｓ　＜１０ｐｐｍ）との組合
せによって、Ａ　Ｃ　Ｒ≧１が確保されるように操業が
行われている。

（３） 一方、Ａｌ，Ｏ，のＣａＯ−Ａ　Ｑ　２０１系似融点酸
化物への形態制御に関しては、Ｍ造温度域で液和を宅す
ル１２ＣａＯ　・７Ａ　Ｑ　２（）．　（融点］，４６
０”Ｃ）やＣａＯ−Ａ　Ｑ　，，０１（融点１．６１．
０℃）に相当する組成に形態制御すれはノスル詰りの発
生か少むいと、定性的に菖ゎれでいるもののＵ造された
鋳片内の介在物欠陥の生成と防止に関連づけて定１よ的
に提示された操業パラメータは見当らない。

［発明が解決しようとする練題コ 前述したように、鋳片のピンホール性表面疵を低減しつ
つノズル詰りを抑制するためにはＡｒカスのノズルへの
吹込みを中１トして溶鋼をＣ　ａ処理し、１１，０−４
を低融点（７）　ＣａＯ−Ａ　Ｑ　，０３系介花物に形
態制御すれば有効であると一般に考えられている。

しかし、得られた鋳片を棒鋼或品まで斤延し超音波探傷
すると低融点化が十分進まない高Ａｌ２ｏ３のＣａＯ−
Ａ　Ｑ　２０．系大型介在物やＣａＯ−Ａ　Ｑ　２０３
−ＣａＳ系の大型介イＩ二物が発生し、成品品質を戒Ｍ
しない場合がある。

本発明は、ＡｌとＳを含有する鋼のブルーム・（４） ビレット連鋳材において、ノズル詰りを防止するととも
に、高Ａｆｌ，０３のＣａＯ−＾Ｑ２０３系大型介在物
およびＣａＯ−Ａ　Ｑ　，０３−ＣａＳ系の大型介在物
の生戊を防止するものである。

［ｌｌｌｌ！題を解決するための千段］本発明は、Ａ　
Ｑ　：　０．１００％以下、Ｓ　：　０．１５０％以下
を含有する鋼の連続鋳造において、溶鋼中へＣａを添加
し、溶鋼の全Ｃａパーセント濃度（［％Ｃａ］と略記）
／全Ａｌパーセント濃度（［％ＡｌＩと略記）比（以降
この比をＲｃａと略記する）を溶鋼の全０パーセント濃
度（［％Ｏｔｏｔ］と酩記）に応して（１）式の範囲に
調整するものである。

４２．１４Ｘ｛Ｃ％Ｏｔｏｔｌ−０．０００２｝≦Ｒｃ
ａ≦１．０７．ｌ４　Ｘ　（［％Ｏｔｏｔｌ　−　０．
０００２）−・・・・”’　”’　（１）［作用］ 本発明では、鋼中のＡｌとＳについて以下の理由でその
範囲を規定する。

Ａｌは、鋼の結晶粒度調整用に必要であるが、０．１０
０％を越えて添加しても結晶粒度調整作用が飽和するの
で上限をＯ．．１００％とする。

（５） Ｓは機械構造用鋼あるいは冷間鍛造用鋼などに用いられ
る棒鋼線材成品への被剛性付与の面から必要であるが、
Ｏ．１．５０％を越えて含右されると機械的性質が劣化
するので−Ｉ二限をＯ．１．５０％に規定する。

Ｃａは溶鋼の［％Ｏｔｏｔ］および［％Ａｌ］に応して
Ｒｃａ、すなオ）ち、［％Ｃａ：］／　［：％Ａｌ］比
を（１）式の範囲に入るように添加調整する。

Ｃａは○と強い親和力を有するので添加したＣａはＭｎ
Ｏ，　ＳｊＯ，　，　Ａ　Ｑ　２０．等の酸化物を還元
し、ｃａＯとなる。本発明の構成をなすＡ　Ｑ　：　０
．１００％以゛ドを含む鋼ではその主な対象はＡｌ２０
１である。またｃａはＳと強い親和力を有する。従って
条件によってはＣａとＳが反応しＣａＳが生或する等か
なり複雑である。そこでこれらの酸化物、硫化物生威反
応について本発明音らが開発した溶鋼・介７Ｆ物・スラ
グ間平衡解析モデルにより解析した。第１図はその解析
結果の一例をホしたものである。Ｒｃａ増加につれ、Ａ
ｌ２０３が改質されてＣａＯ−Ａ　Ｑ　２０３系となり
しだいに代融点化する。しかし、最低融点の（６） ？２ＣａＯ　・７Ａ　Ｑ　２０３（以降Ｃ，２Ａ７と略
記する）生或ラインを越えてさらにＲｃａが増加すると
ＣａＳが生或し始め、その量もしだいに増加する。さら
にこれらの関係は溶鋼の［％Ｏｔｏｔｌによって変化す
ることが分った。第２図は前記Ｃ，２Ａ７生或ラインと
ＣａＯ−Ａ　Ｑ　２０，系酸化物の融点がそれぞれｌ．
，５５０℃（鋳造温度相当）、１，６００’Ｃ、］　，
　７５０℃の等温度ラインおよび（酸化物＋硫化物）に
占めるＣａＳ生或割合がそれぞれ１５，　２９．　３６
重量％の等量ラインの［％○ｔｏｔ］依存性を示したも
のである。このＣ１■Ａ７生成ラインより低Ｒｃａ側で
はラインより本離するほどＣａが不足し酸化物を十分低
融点化できない領域である。また、Ｃ１■Ａ７生戒ライ
ンより高Ｒｃａ側ではラインより畢離するにつれてＣａ
が過剰となり、高融点の固相ＣａＳ生成量が増加する領
域である。原理的には第３図のＣ１２Ａ７生或ラインを
得るＲｃａが酸化物を低融点化する上で最も望ましいが
、工業的にはこのＣエｚ　Ａ　７生成ラインを挟んであ
る範囲内に実用上の適正領域が存在している。

（７） この領域の存在する位置が［％ＯｔＯｔ］増加につれて
高Ｒｃａ側に変化するのは、：ｉ：．とじて［％Ｏｔｏ
ｔ］増加は酸化物量の増加を意味し、改質に寄与するＣ
ａ量がより多量を要するためである。また、［％Ｏ　ｔ
ｏｔ］増加とともに適正領域の幅が拡大するのは同様の
事情から、より多量の酸化物量に対するＣａ量の相対的
な変化が少なくなり、結果的にＣａ＋ａの影臀が鈍感に
なるためである。

！一記失用上の適正領域がどの程度であるかを実際に連
続鋳造機で鋳造実験を行い調査した。第３図は鋼中組成
（［％Ｏ　ｔｏｔ］とＲｃａ）と戊品における介在物系
超音波探傷不良率［（不良或品本数／検査合計本数）　
Ｘ　１００　，％）との関係を示したものである。この
図から明らかなように超音波探傷不良率は溶鋼の［％Ｏ
　ｔｏｔ］に応して（１）式に示す下限Ｒｃａ（＝４２
．１４　Ｘ　（［％Ｏ　ｔｏｔ］　−　０．　０００２
）　．すなわち、酸化物融点が１　，　６００℃のライ
ン）と上限Ｒｃａ（＝１０７，１４Ｘ｛［％Ｏｔｏｔ］
一０．０００２｝、すなわち、ＣａＳ生或牢が２９重量
％のライン）の領域内で良好であり、さらに望ましくは
下限Ｒｃａが酸化物融点として鋳（８） 造温度にほぼ相当する１　，　５５０℃のライン（すな
わち、Ｒｃａ＝４６．］５Ｘ　（［％Ｏｔｏｔ］　一０
．０００２））と上限ＲｃａがＣａＳ生戊率として１５
重景％のライン（すなわち、Ｒｃａ＝８５，７１　Ｘ　
｛［％Ｏｔｏｔ］−０．０００２｝）の領域内では一層
低位安定することが分った。このように鋼中Ｒｃａを［
％Ｏｔｏｔｌに応じて適正範囲に調整することにより、
ＣａＳ生戊を最小限に抑制しつ１鋼中介作物の組成を低
融点の１２ＣａＯ・７＾Ｑ，０．に近接させることがで
きる。この酸化物は約１，５５０℃前後の鋳造温度では
液相状態に保たれるために、凝固前の凝集肥大化ならび
に浮上分離が容易である。しかして、戊品の超音波探傷
で検出されるような大型介在物は、ブルーム・ビレット
鋳片内には残存しない。

［実施例コ 本発明の実施例を以下に示す。

転炉および脱ガス設備を用いて１２０トン／ヒートの棒
鋼・線材向けの機械構造用鋼、冷間鍛造用鋼を溶製する
に際し、Ｆｅｄ，　ＭｎＯ，　ＳｊＯ２等を多く含む酸
化性の転炉流出入ラグを除去し生石灰ならびに（９） アルミニウｌ１精錬滓等からなる高塩基性かつ非酸化性
のスラグを取鍋内溶鋼表面に形成せしめて或分調整なら
びに脱水素後、取鍋内溶鋼中深部へワイヤー外径１３ｍ
ｍφの鉄被ｆｆｊ　Ｃａ−Ｓｉ合金ワイヤー（充壕物中
Ｃａ含有ｆｆｉ　３０重量％）を添加した。

このようにして、Ｃａの酸化ロスを抑制しながら第１表
に示すように溶鋼中Ｒｃａが［％○ｔｏｔ］に応じて（
１）式に示す範囲になるように調整した１０ヒートを鋳
片横断面サイズが１６２ｍｍ　Ｘ　１６２ｍｍの湾曲型
ビレット連鋳機で別に鋳造した。

一方、比較材として第１表に示すように溶鋼中Ｒｃａが
［％Ｏｔｏｔ］と旭関係に調整され（１）式の範四から
外れた５ヒートについても同一の連鋳機で別に鋳造した
。

それぞれのヒー１〜から得られたビレットを直径４０ｍ
ｍφの棒鋼に圧延した後、該棒鋼威品の超音波深傷試験
を実施し、大型介在物による超音波探傷不良率を求めた
。第４図は本発明実施例と比較例の超斤波深傷不良率結
果を示したものである。同から明らかなように本発明実
施例のヒートにおい（１０） （１１） ては超音波探傷不良率が大幅に改善され、介在物欠陥が
極めて少ない。

［発明の効果コ 本発明は、Ａｌ，Ｓ含有鋼において［％Ｏｔｏｔ］に応
じてＲｃａを適正範囲に調整して連続鋳造することによ
り、溶鋼中介在物組成を低融点介在物組成に近接させて
凝集７７上分離を促辻し、大型介在物の鋳片内への形戊
を防１卜するものである。この結果、戊品の皮下および
中心部における大禦介在物欠陥の発生を防Ｉ卜するとと
もに、ノズルへのＡｒ吹込みを必要としないのでピンホ
ール性表面疵をほぼ皆無とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶鋼中の全ＣａパーセンＩ−濃度（［％Ｃａ］
）と酸化物、硫化物生或反応の関係について溶鋼・介７
１ミ物・スラグ間平衡解析モデルにより計算された結果
を示す図、 第２図は溶鋼中の全Ｃａパーセント濃度（［％Ｃａｌ）
／全Ａｆｌパーセント濃度（［％Ａｌ］）比（Ｒｃａ）
と全Ｏパーセント濃度（［％ＯｔＯｔ］）の関係におけ
る（１２） １２Ｃａ０・７Ａｌ２０３生或ラインと、ＣａＯ−Ａ　
Ｑ　２０１系酸化物の融点がそれぞれ１　，　５５０℃
（鋳造温度相当）、１，６００℃、１　，　７５０℃の
等温度ラインおよび（酸化物十硫化物）に占めるＣａＳ
生成割合がそれぞれ１５，　２９．３６重量％の等量ラ
インについて溶鋼・介在物・スラグ間平衡解析モデルで
計算された結果を示す図、第３図は溶鋼組或としての全
Ｃａバーセン１〜：ａ度（［％Ｃａｌ）／全Ａ氾パーセ
ント濃度（［％Ａｌ］）比（Ｒｃａ）および全Ｏパーセ
ント濃度（［％Ｏｔｏｔｌ）と成品における介在物系超
音波探傷不良率の関係を示す図、 第４図は本発明の実施例および比較例における超音波探
傷不良率を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａｌ：０．１００％以下、Ｓ：０．１５０％以下を含有
   する鋼の連続鋳造において、溶鋼中へＣａを添加し、溶
   鋼の全Ｃａパーセント濃度／全Ａｌパーセント濃度の比
   を溶鋼の全Ｏパーセント濃度（［％Ｏｔｏｔ］と略記）
   に応じて、 ４２．１４×｛［％Ｏｔｏｔ］−０．０００２｝以上で
   、かつ、１０７．１４×｛［％Ｏｔｏｔ］−０．０００
   ２｝以下の範囲に調整することを特徴とするカルシウム
   処理によるブルーム・ビレットの連続鋳造法。