JPH04258353A

JPH04258353A - 高アルミニウム希土類元素含有鋼鋳造用パウダー

Info

Publication number: JPH04258353A
Application number: JP1868991A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Furuta; 仁司古田; Ryoichi Hisatomi; 久富　良一; Yasuo Minagawa; 皆川　安生
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1992-09-14
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JP2563681B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は希土類元素（以下ＲＥＭ
と称する）が添加された高アルミニウム含有鋼の鋳造に
用いるパウダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に鋼の連続鋳造においては、溶鋼の
酸化防止及び鋳型と凝固シェル間の潤滑のために、Ｃａ
Ｏ、ＳｉＯ２　を主成分とし、溶媒剤としてＮａ２　Ｏ
、Ｋ２　Ｏ、Ａｌ２　Ｏ３　、ＮａＦ、ＫＦ、ＡｌＦ３
　等に炭素粉を添加した物を用いている。

【０００３】しかし、これ等のパウダーを用いても高ア
ルミニウム含有鋼の鋳造においては溶鋼中のＡｌの一部
が酸化してＡｌ２　Ｏ３　となり、また、パウダー中の
酸化物を還元するため鋳造中にパウダーが変質し、該パ
ウダーの重要な物性である粘度や溶融温度が上昇する。この結果鋳片表面の縦割れ、横割れの多発、鋳片内質の
劣化、潤滑不良によるブレークアウト等の鋳造事故が発
生する。更に、鋳造時は鋳型内パウダーに起因した白煙
が発生し湯面監視等の鋳込作業の支障、作業環境の悪化
等の問題がある。

【０００４】そこで、高アルミニウム含有鋼の鋳造にお
いては例えば特公昭６３−５６０１９号公報に示すよう
に、溶鋼中のＡｌ酸化の抑制のためにパウダー中のＳｉ
Ｏ２　を７重量％以下にする。また、特開昭６１−１８
６１５６号公報のようにＢａＯを８〜４０重量％含み塩
基度０．３〜０．６、融点８００〜９００℃とし、パウ
ダー中のＳｉＯ２　を多くしてＡｌ２　Ｏ３　吸収時の
物性安定化を図るとともに、Ｌｉ２　Ｏを１〜１０重量
％含有せしめたパウダーが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これ等
のパウダーを用いても例えばパウダー中のＳｉＯ２　を
７重量％以下にしても、Ａｌ２　Ｏ３　の生成は抑制で
きるがパウダーの粘度及び溶融温度が不安定となりパウ
ダーの流入不良を生じる。一方パウダー中のＳｉＯ２　
を多くしてＬｉ２　Ｏを添加しＡｌ２　Ｏ３　吸収時の
物性安定化を図るパウダーも、パウダー中のＳｉＯ２　
による溶鋼中のＡｌの酸化反応により溶鋼中のＡｌの酸
化消耗が大きく、溶融パウダー中のＡｌ２　Ｏ３　が増
加して鋳造中にパウダーが変質し、該パウダーの重要な
物性である粘度や溶融温度が上昇する。この結果鋳片表
面の縦割れ、横割れの多発、鋳片内質の劣化、潤滑不良
によるブレークアウト等の鋳造事故が発生する等の問題
点は解消しえない。

【０００６】そこで、本発明者等は前述の如くパウダー
と溶鋼中のＡｌに起因した鋳造中の問題点を解決するた
めに、先に高アルミニウム含有鋼の鋳造法および鋳造用
パウダー（特願平１−２０９８９４号）を出願し、溶融
パウダー中のＡｌ２　Ｏ３　の増加を抑制し高融点の２
ＣａＯ．Ａｌ２　Ｏ３　．ＳｉＯ２　の析出を防止しパ
ウダーの溶融温度を１２５０℃以下に保持し鋳片内外品
質の劣化、潤滑不良によるブレークアウト等の鋳造事故
を解決した。また、鋳造事故の解決とともに、Ｎａ２　
Ｏ、ＮａＦに起因した白煙を防止して鋳造作業環境の改
善等を実現しかなりの効果をあげている。

【０００７】しかし、高アルミニウム含有に加えＲＥＭ
が添加された鋼の連続鋳造においては、パウダーの溶融
温度の上昇、粘度の不安定化を生じ鋳片表面に縦割れ、
横割れが多発し、更にパウダーの著しい物性劣化となり
潤滑不良によるブレークアウトが生じる。また、鋳造中
のパウダーによる白煙が激しく湯面監視が困難となり鋳
造作業に支障となるとともに、周辺を含め作業環境の悪
化等の問題がある。

【０００８】本発明はこれ等従来の鋳造用パウダーの欠
点である鋳造中のパウダーの溶融温度、粘度の悪化およ
びこれに起因した鋳片縦割れ、横割れ等の鋳片表面欠陥
の防止、ブレークアウト等の鋳造事故の回避、白煙によ
る作業環境の悪化等を解決した希土類元素が添加された
高アルミニウム含有鋼の鋳造に用いるパウダーを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は高アルミニ
ウム含有鋼の連続鋳造に際し、パウダーの物性が悪化し
鋳片品質の悪化、ブレークアウト等の鋳造事故及び作業
環境の悪化を招く白煙について新たな知見として、鋼中
のアルミニウムの一部がパウダー中のＳｉＯ２　により
酸化されＡｌ２　Ｏ３　を生成しパウダー中で高融点の
２ＣａＯ．Ａｌ２　Ｏ３　．ＳｉＯ２　を形成しパウダ
ーの溶融温度、粘度の上昇を招くこと、また、パウダー
中のＮａ化合物が鋼中のアルミニウムにより還元され、
Ｎａがパウダー層内を気化上昇中にＮａＦ、Ｎａ２　Ｃ
Ｏ３　の微粒子となり白煙を生じることを見出した。

【００１０】そこで、この知見により鋳片品質の劣化、
ブレークアウト等の鋳造事故及び作業環境の悪化を、パ
ウダーのＳｉＯ２　を１０〜２０％、Ｎａ２　Ｏを５〜
１０％、Ａｌ２　Ｏ３　を１０％以下とすることで解決
し効果を上げている。

【００１１】更に、本発明者等は高アルミニウム含有鋼
の連続鋳造パウダーについて継続して研究した結果、高
アルミニウム含有に加えＲＥＭが添加された鋼の連続鋳
造は鋼中のアルミニウムの一部が酸化しＡｌ２　Ｏ３　
となり、しかも、鋼中のＲＥＭ濃度が極めて低い（数ｐ
ｐｍ）にも拘かわらずＲＥＭが強活性の元素のためにＡ
ｌ／ＲＥＭが１００倍以上でも鋼中でＲＥＭが選択的に
酸化され，酸化生成物であるＬａ２　Ｏ３　、ＣｅＯ２
　、Ｎｄ２　Ｏ３　等が連続鋳造中のパウダーに１０〜
１５％も混入濃化される。この結果、連続鋳造中のパウ
ダーの溶融温度および粘度が鋼中アルミニウムの一部酸
化によるＡｌ２　Ｏ３　の混入濃化よりも極めて顕著に
悪化する。

【００１２】即ち、ＲＥＭは鋼中アルミニウムとは異な
り、強活性元素であるために溶鋼への添加量が少ないに
も拘かわらず、Ａｌの酸化反応が安定してもＲＥＭの酸
化反応が進行するとともに、パウダーと溶鋼界面でのパ
ウダーの主成分である酸化物（主にＳｉＯ２　）を還元
する反応も進行しており、Ａｌ２　Ｏ３　の濃化ととも
に、Ｌａ２　Ｏ３　、ＣｅＯ２　、Ｎｄ２　Ｏ３　等が
連続鋳造中のパウダーに１０〜１５％も混入濃化される
。これ等酸化物のパウダー中の混入濃化は連続鋳造中の
パウダーの溶融温度および粘度の上昇を招き鋳造上の種
々のトラブルとなり、特に、ＲＥＭの酸化物は図１に示
す如くＡｌ２　Ｏ３　の濃化よりもより顕著で５０〜１
００℃もの溶融温度の上昇を招く。

【００１３】そこで、連続鋳造中のパウダーの鋼中アル
ミニウムと鋼中ＲＥＭの酸化物による相乗したパウダー
物性変化をパウダーのＳｉＯ２　を低減してＲＥＭの酸
化抑制とパウダーのＳｉＯ２　の低減によるパウダー自
体の物性変化の防止を図るとともに、ＲＥＭの酸化物の
特徴であるパウダーの溶融温度の上昇をＬｉ２　Ｏの配
合で融点を低下して全体としてのパウダー物性を安定化
せしめた。

【００１４】本発明のパウダーはＳｉＯ２　を１０〜２
０重量％とＡｌ２　Ｏ３　を１０重量％以下含有し、Ｃ
ａＯを２０〜４０重量％、Ｌｉ２　Ｏを１〜１０重量％
、Ｎａ２　Ｏを１０重量％以下、Ｆ−　を５〜１５重量
％、およびＭｇＯを１０重量％以下を含有し、且つ、Ｂ
ａＯ、ＴｉＯ２　、ＭｎＯ、ＳｒＯ、Ｂ２　Ｏ３　の一
種もしくは二種以上を２０重量％以下、溶融速度調整剤
として炭素粉１０重量％以下からなる。しかも、本パウ
ダーはアルミニウム２重量％以上ＲＥＭが０．０１重量
％以上含有鋼の連続鋳造用である。

【００１５】また、パウダー物性をより安定化せしめ、
且つ連続鋳造時の白煙による鋳造作業の支障、作業環境
の改善のため、前記組成中Ｎａ２　Ｏを４重量％以下、
Ｌｉ２　Ｏを１〜１０重量％で、Ｎａ２　ＯとＬｉ２　
Ｏの和で１０重量％以下とするとより好ましい。更に、
このパウダーはその溶融温度が８００〜１１００℃の範
囲内にあり、且つ１３００℃における粘度が１．０ポア
ズ以下になるようにする。なお、アルミニウム２重量％
以上ＲＥＭが０．０１重量％以上含有鋼のＲＥＭ添加は
、タンディツシュ内あるいは連続鋳造時の鋳型内のいず
れから添加しても良く、添加手段はＲＥＭを金属で被覆
したＲＥＭワイヤーでおこなう。

【００１６】ここで、本パウダーのＳｉＯ２　を１０〜
２０重量％とした理由は、パウダー中の初期のＳｉＯ２
　量を低下させると初期溶融温度を低くすることが困難
となるとともに、潤滑性の確保の点から１０重量％以上
が必要であるが、２０重量％を越えると鋼中アルミニウ
ムと鋼中のＲＥＭが酸素との親和力の弱いパウダー中の
ＳｉＯ２　を大量に還元してＲＥＭ及びアルミニウムの
酸化物となり、パウダー中のＳｉＯ２　の減少と同時に
ＲＥＭ及びアルミニウムの酸化物がパウダー中に混入濃
化し溶融温度の上昇、粘度の上昇等を招く。

【００１７】また、Ｎａ２　Ｏを１０重量％以下とする
理由は、前記と同様にＮａ２　ＯもＲＥＭ及びアルミニ
ウムにより還元気化し、未溶融パウダー中のＣ、Ｏ、Ｃ
Ｏ２　と反応してＮａ２　ＣＯ３等の超微粒子による白
煙を発生し、連続鋳造時の鋳型内の湯面監視及び作業環
境の支障となる。更に、希土類元素であるＬｉ２　Ｏも
同様の理由から１０重量％以下とする。しかし、Ｌｉ２
　Ｏが１重量％より少ないとＬａ２　Ｏ３　、ＣｅＯ２
　、Ｎｄ２　Ｏ３　等による溶融パウダーの溶融温度お
よび粘度上昇等の調整が困難となり、安定した鋳造が不
可能となる。

【００１８】パウダー中のＡｌ２　Ｏ３　を１０重量％
以下とする理由は、鋼中アルミニウムの酸化によるＡｌ
２　Ｏ３　のパウダー中濃化による物性悪化を抑制する
ことにある。また、ＣａＯはパウダーの所定物性を付与
するために、２０〜４０重量％配合できる。２０重量％
未満ではパウダー物性のうち、特に所定の粘度を得るこ
とができなくなり、４０重量％を越えるとパウダーのガ
ラス性を維持することが出来ず潤滑不良となり、好まし
くない。

【００１９】Ｆ−　はパウダー物性調整のため弗化物と
して５〜１５重量％配合されるが、１５重量％を越える
と弗化物のガス化及び浸漬ノズル等の耐火物の溶損がお
おきくなる。また、５重量％より少ないと所定の粘度、
溶融温度が得られず潤滑不良となる。

【００２０】ＭｇＯは１０重量％以下とするが１０重量
％を越えると鋳造時に生成するＡｌ２　Ｏ３　と高融点
物質のスピネルＭｇＯ・Ａｌ２　Ｏ３　を多量に生成し
、パウダーの潤滑性が低下する。また、パウダー物性調
整のためＢａＯ、ＴｉＯ２　、ＭｎＯ、ＳｒＯ、Ｂ２　
Ｏ３　の一種もしくは二種以上を２０重量％以下とする
が、２０重量％を越えるとＳｉＯ２　と同様に還元量が
多くなり、鋳造中のパウダー物性の変質と溶鋼の汚染と
なり、鋳片品質の低下、鋳造作業に支障を招く。この理
由からＢａＯ、ＴｉＯ２　、ＭｎＯ、ＳｒＯ、Ｂ２　Ｏ
３　の一種もしくは二種以上を２０重量％以下とするこ
とが好ましい。

【００２１】更に、溶融速度調整剤として炭素粉末を使
用するが、その添加量が１０重量％を越えるとパウダー
の溶融速度が遅くなり溶融スラグの生成が出来ず、溶融
パウダーによる潤滑が不可能となり鋳片品質の低下ある
いはブレークアウト等鋳造作業に支障を招くので、１０
重量％以下とした。

【００２２】このように、ＲＥＭの酸化物であるＬａ２
　Ｏ３　、ＣｅＯ２　、Ｎｄ２　Ｏ３　等の混入濃化に
よるパウダー物性の変質がＡｌ２　Ｏ３　の濃化時の変
化と異なり、粘度の上昇が緩慢で溶融温度が極めて上昇
するため、一般の溶融温度低下用の材料の配合ではパウ
ダーの重要な粘度と溶融温度の同時満足が不可能となり
、使用に耐えない。しかし、パウダー物性調整剤として
Ｌｉ２　Ｏを１〜１０重量％添加することでＡｌ２　Ｏ
３　の濃化ＲＥＭの酸化物であるＬａ２　Ｏ３　、Ｃｅ
Ｏ２　、Ｎｄ２　Ｏ３　等の混入濃化時の特異なパウダ
ー物性である粘度への作用が緩慢で溶融温度低下を顕著
に発現できる。

【００２３】これ等の効果はパウダー中のＳｉＯ２　、
Ｎａ２　Ｏ等前記の如く適正配合することにより溶融温
度、溶融速度、粘度等が理想的により顕著に発揮できる
。この理由から前記パウダー組成の内Ｎａ２　Ｏを４重
量％以下、Ｌｉ２　Ｏを１〜１０重量％とし、且つＮａ
２ＯとＬｉ２　Ｏの和で１０重量％以下にすることによ
り、ＲＥＭによるＮａ２　Ｏの還元作用によるＮａの気
化に伴う白煙を確実に抑制し、且つＮａ２　Ｏの低減に
よるパウダー物性の一層の安定化が図れることからより
好ましい。

【００２４】更に、パウダーの溶融温度を８００〜１１
００℃の範囲内にし、１３００℃における粘度を１．３
ポアズ以下とすることにより、鋳造中のパウダー物性を
Ａｌ２　Ｏ３　、ＲＥＭの酸化物であるＬａ２　Ｏ３　
、ＣｅＯ２　、Ｎｄ２　Ｏ３　等の混入濃化時に鋳片の
表面欠陥および潤滑不良によるブレークアウトを抑制で
きるパウダー物性が保証できる。しかも、連続鋳造に伴
うモールド内溶融状態のパウダー物性の変化を鋳片の表
面欠陥および潤滑不良によるブレークアウト抑止限界で
あるパウダーの溶融温度を１２８０℃、１３００℃にお
ける粘度を１．５ポアズ以下に維持できるため安定した
鋳造ができる。

【００２５】

【実施例】ＲＥＭを０．０２〜０．２重量％、Ａｌを２
．５〜５重量％含有するステンレス鋼の２５０×１０３
０ｍｍのスラブを表１に示す配合組成を有するパウダー
を用いて１５００℃で連続鋳造を実施した。なお、比較
のために同表の比較例の配合組成を有するパウダーをも
前記の条件で鋳造を実施した。その結果、本発明のパウ
ダーは比較例に対し連続鋳造時の白煙の発生がなく、し
かも、スラグベアの生成も無く鋳片の表面および内質欠
陥のない鋳造を実現でき、パウダー物性による鋳造時の
ブレークアウト等も抑止できた。

【００２６】また、本発明パウダーの内実施例４〜９は
パウダー中のＮａ２Ｏを４重量％以下、Ｌｉ２　Ｏを１
〜１０重量％とし、且つＮａ２　ＯとＬｉ２　Ｏの和で
１０重量％以下としたが、その結果、ＲＥＭの強活性元
素とアルミニウムの相乗した溶融パウダーの還元作用に
よるＮａの気化に伴う白煙を確実に抑制し、しかも、ス
ラグベアの生成も無く鋳片の表面および内質欠陥のない
鋳造とブレークアウトの抑制を達成できることから、実
施例１から３の例よりも作業環境、鋳造作業監視に伴う
鋳造安定化等の点で好ましい結果が得られる。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明のパウダーを用いることにより、
ＲＥＭが添加された高アルミニウム鋼の鋳造において、
鋳造中における白煙防止による作業環境の改善、かつス
ラグベアの発生を抑制し、ブレークアウトの発生もなく
操業可能となり、鋳造された鋳片表面には縦割れや横割
れもなく、表面性状も改善され、かつ鋳片内質も良好な
鋳片を製造することができ、従来のものと比べて、操業
性に加えて、歩留りも著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融パウダー（鋳造スラグ）中のＡｌ２　Ｏ３
　含有量に対して、ＲＥＭ酸化物の生成量に対する溶融
温度の変化を示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ＣａＯを２０〜４０重量％、ＳｉＯ２
　を１０〜２０重量％、Ａｌ２　Ｏ３　を１０重量％以
下含有し、Ｎａ２　Ｏが１０重量％以下、Ｆ−　を５〜
１５重量％及びＭｇＯが１０重量％以下、Ｌｉ２　Ｏが
１〜１０重量％でＢａＯ、ＴｉＯ２　、ＭｎＯ、ＳｒＯ
、Ｂ２　Ｏ３　の一種もしくは二種以上を２０重量％以
下で、且つ溶融速度調整剤として炭素粉を１０重量％以
下含有してなる高アルミニウム希土類元素含有鋳造造用
パウダー。
【請求項２】　　ＣａＯを２０〜４０重量％、ＳｉＯ２
　を１０〜２０重量％、Ａｌ２　Ｏ３　を１０重量％以
下含有し、Ｆ−　を５〜１５重量％およびＭｇＯが１０
重量％以下、ＢａＯ、ＴｉＯ２　、ＭｎＯ、ＳｒＯ、Ｂ
２　Ｏ３　の一種もしくは二種以上を２０重量％以下で
Ｎａ２　Ｏが４重量％以下、Ｌｉ２　Ｏが１〜１０重量
％であり、しかもＮａ２　ＯとＬｉ２　Ｏの和が１０重
量％以下で溶融速度調整剤として炭素粉を１０重量％以
下含有してなる高アルミニウム希土類元素含有鋳造造用
パウダー。