JPH07276019A - 含Cu,Sn鋼の連続鋳造パウダー - Google Patents

含Cu,Sn鋼の連続鋳造パウダー

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JPH07276019A
JPH07276019A JP8529094A JP8529094A JPH07276019A JP H07276019 A JPH07276019 A JP H07276019A JP 8529094 A JP8529094 A JP 8529094A JP 8529094 A JP8529094 A JP 8529094A JP H07276019 A JPH07276019 A JP H07276019A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、含Cu,Sn鋼を鋳造し熱間加工
する際発生する表面割れを防止することを目的とした連
続鋳造用パウダーに関するものである。 【構成】 鋳造中に焼結層を形成しないCaO―SiO
2―Al23―MgO―CaF2―Na2O系パウダー
に、式―1にて定められる平均粒度を持ち、かつ粒度1
0μm以下を20重量%以下に整粒したNi粉を1〜2
0重量%添加した連続鋳造用パウダーを用いることによ
り、鋳造中のパウダーからメニスカスの溶鋼に所定のN
i量を安定的に拡散・混合させ、鋳片表層1mm以上の
Ni合金化層を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、含Cu,Sn鋼の連続
鋳造用パウダーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】Cu,Snのトランプエレメントを含む
スクラップを原料とする溶鋼、あるいは耐候性用鋼のよ
うに積極的にCu,Snを添加した鋼に代表されるC
u,Sn量の多い溶鋼を鋳造し、熱間加工する場合、表
面疵が問題となる。
【0003】含Cu鋼の熱間加工においては、Cu0.
3%未満でも軽微な表面疵が認められ、Cuが0.3%
以上になると小さな割れ疵を生じ、Cu0.8%に達す
れば割れ疵は著しく大きくなり、これ以上含Cu量を増
加すれば、割れ疵は含Cu量の増加に従い一層増大する
ことが知られている(鉄鋼に及ぼす合金元素の影響37
8頁 誠文堂新光社)。
【0004】特開昭63―160752号公報において
は、鋳片表面割れ防止連続鋳造法が開示されている。
【0005】これによると、銅鋳型の鋳片側にNiの板
を接着し、板表面に鋳込み方向に溝を設け、さらに超音
波振動を付与することにより高速鋳込みを得ることが提
案されている。
【0006】また、特願平3―272358号において
は、含Cu,Sn鋼の連続鋳造用パウダーが提示されて
いる。
【0007】これによると、公知の連鋳用パウダーに平
均粒度100μm以下で1μm以下を20重量%以下に
整粒されたNi粉を添加し、スラグに混入したNiにて
鋳片表層へのNi合金化を図ることが提案されている。
【0008】上記2種類の手法は、鋳型内にてすでに凝
固した鋳片表面側からNiを合金化させることを特徴と
している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】特願平3―27235
8号で提示した方法によると、鋳片表面に0.5mm以
下のNi合金化層を得ることができる。しかしながら、
下記(1),(2)の問題が生じた。
【0010】(1)Ni粉のサイズが、100μm以
下,10μm前後が最適とするため、非常に小さい。従
って、鋳型への連続鋳造用パウダー投入時にNi粉塵が
発生し、スラグ中へのNi歩留まり低下、作業環境の悪
化を引き起こす。
【0011】(2)鋳片表面におけるNi合金化層が
0.5mm以下と非常に小さい。従って、鋳片表面に発
生する不均一な凝固シェル成長や、溶融した連続鋳造用
パウダーの鋳型―凝固鋳片間での不均一な流入によっ
て、常に安定したNi合金化層の形成を保証することが
困難となる。
【0012】また、鋳造後の鋳片表層に0.5mm以上
の酸化層が形成,除去された後に熱間加工される場合、
Ni合金化層形成による表面疵防止効果は、低下する。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、鋳造中
に焼結層を形成しないCaO―SiO2―Al23―M
gO―CaF2―Na2O系パウダーにおいて、式―1に
て定められる平均粒度と粒度10μm以下を20重量%
以下に整粒したNi粉を1〜20重量%添加した含C
u,Sn鋼の連続鋳造用パウダーである。
【0014】
【数2】 ただし、dOPT<1.0×10-2m。
【0015】ここで、L:鋳型メニスカスにある連鋳用
パウダーの溶融層厚み(m),Q:連鋳用パウダーの単
位鋳片表面積当たりの消費量(kg/m3),g:重力
加速度(g=9.8kg・m/sec),ρNi:添加す
るNiの密度(kg/m3),ρP:鋳型メニスカスにあ
るパウダー溶融層の密度(kg/m3),W:鋳造スラ
ブ幅(m),Dは鋳造スラブ厚み(m),Vc:鋳造速
度(m/min),αおよびnは、α=5.0×1
3,n=1.4〜2.5で与えられるパラメーター
で、nはこの範囲の任意の値をとる。
【0016】本発明者らは、式―1にて与えられる平均
粒度を持つNi粉を一定量混入させた焼結を形成しない
連続鋳造用パウダーを使用することで、鋳型内メニスカ
ス上でパウダーが溶融し、Ni粉が沈降、溶鋼との界面
に近づくに従って液体Ni粒となり、溶鋼と接触するメ
ニスカス界面から液体Niが溶鋼中に拡散混合し、鋳片
表層にNiが所定の量だけ富化された層を安定的に作り
出す手法を見いだした。
【0017】
【作用】本発明者らの実験によると、連鋳用パウダーに
添加したNi粉は、溶融スラグとともに鋳型―鋳片表層
間に流入するものと、鋳型内メニスカス上で溶融スラグ
―溶鋼界面から溶鋼中に拡散混合するものとがあるこ
と、さらに溶鋼中に拡散混合するNi高濃度境界層を所
定に保つことで凝固する鋳片表層にNiが合金化する知
見を得た。
【0018】本発明はこの知見をもとに完成された物で
あるが、本発明でのNiは平均粒度dが式―1にて規定
され、かつ10μm以下を20重量%以下に整粒され
る。また、使用する連鋳用パウダーは焼結層を形成しな
いものである。
【0019】従来の割れ疵防止技術が、鋳型内にてすで
に凝固した鋳片表面側からNiを合金化させることに主
眼を置いて発明されたのに対して、本発明は、連鋳用パ
ウダーに混入させたNiを鋳型内メニスカスから溶鋼中
に拡散混合させることに主眼を置く。
【0020】実験によれば、連鋳用パウダーに混入させ
たNi粉をメニスカスから溶鋼中に拡散混合させること
によって、メニスカス近傍の溶鋼中に形成されるNi濃
度境界層の厚みδcと鋳造速度Vc,ならびにパウダー
から溶鋼中へのNi拡散混合量をコントロールすること
で、式―2および式―3に表される鋳片表層のNi合金
化層厚みλと合金化Ni平均濃度Cを有する鋳片を、製
造することが可能となることがわかった。
【0021】
【数3】
【0022】
【数4】
【0023】ここで、λ:鋳片表層のNi合金化層厚み
(m),C:鋳片表層のNi合金化層でのNi平均濃度
C(重量%),δc:メニスカス近傍の溶鋼中に形成さ
れるNi濃度境界層の厚み(m),M:連鋳用パウダー
に添加されたNi重量%,ρL:溶鋼の密度(kg/
3),W:鋳造スラブ幅(m),Dは鋳造スラブ厚み
(m),Vc:鋳造速度(m/min)を表す。
【0024】本発明では、連鋳用パウダーに混入させた
Ni粉が、溶融したパウダースラグ層内を一定時間内に
安定的に通過し、溶鋼に到達させることが重要となる。
【0025】式―1において、n=1.4〜2.5とし
たのは、1.4未満の場合すなわち添加するNi粉が非
常に小さい場合、混入させたNi粉が溶融したパウダー
スラグ層内を通過しメニスカスで溶鋼に到達する時間が
大きくなり、溶融スラグが鋳型―凝固鋳片間に流れ込む
までの時間より大きくなる。
【0026】その結果、メニスカスから溶鋼に拡散混合
するNi量は減少する。加えて、鋳造中にNi粉を混入
させた連鋳用パウダーをメニスカスに投入する際、10
μm以下の粒径のNi粉は粉塵として飛散し、歩留まり
の低下、ならびに作業環境の悪化を誘発し、この傾向
は、10μm以下の粒子径を持つNi重量%が20%を
越えると顕著になる。
【0027】従って、式―1において、nが1.4未満
の場合は好ましくない。加えて、10μm以下の粒径を
持つNi重量%が20%を越えるとは、好ましくない。
【0028】一方、nが2.5を越える場合すなわち添
加するNi粉粒径が非常に大きい場合、メニスカス近傍
の溶鋼中にディッケルを発生させ、ヘゲ疵の原因とな
る。
【0029】また、メニスカス近傍の溶鋼中におけるN
i濃度境界層の厚み,濃度分布の不均一性が大きくな
り、鋳片表層Ni合金化層の厚み,Ni濃度分布の不均
一性が助長される。従って、式―1において、nが2.
5を越える場合は好ましくない。
【0030】使用するパウダーが、鋳造時の溶融層厚み
を制御する手法として微粒カーボンでなく骨材にプリメ
ルトさせたカーボンを用いている場合、焼結層を形成す
る傾向にある。
【0031】鋳造中に焼結層を形成するパウダーにNi
粉を混入させると、焼結層にて混入させたNi粉の安定
的な通過が阻害され、メニスカス近傍の溶鋼中における
Ni濃度境界層の厚み,濃度分布の不均一性が大きくな
り、鋳片表層Ni合金化層の厚み,Ni濃度分布の不均
一性が助長されるため、鋳造中に焼結層を形成するパウ
ダーの使用は、好ましくない。
【0032】従って、添加するNi粉の平均粒度dが式
―1にて規定され、Ni粉の粒度10μm以下を20重
量%以下に整粒されたNi粉を、焼結層を形成しない連
続鋳造用パウダーに混入させる。
【0033】鋳片の表層1mmを合金化させるのに必要
なNi粉は1%であり、割れ防止に効果のある量をメニ
スカスの溶鋼に溶解・拡散させ、確実に合金化させるた
めには、3〜10%が好ましい。
【0034】Ni粉のパウダー中への添加量が20重量
%を越える場合は、鋳造中のパウダー溶融特性が変化
し、鋳造の安定性が確保できなくなるため、上限は、2
0重量%とする。
【0035】また、鋳片表層のNi合金化層厚み,濃度
分布を安定的に形成させる手法として、メニスカス近傍
の溶鋼の電磁攪拌や、鋳型内,直下での均一な静磁界を
用いた溶鋼流動制御技術と組み合わせることも有効であ
る。
【0036】
【実施例】スクラップを原料として150t溶解、連続
鋳造した表1のスラブ(寸法240×1050×680
0mm)を熱間圧延して板厚3.2mmのホットコイル
を製造した。
【0037】
【表1】
【0038】鋳造条件を次に示す。
【0039】湾曲型連鋳機において、鋳造温度1550
〜1580℃、鋳造速度毎分0.6〜1.2mとし、焼
結層を形成するパウダー(A)と焼結層を形成しないパ
ウダー(B)をそれぞれ自動供給した。
【0040】得られた鋳片を加熱炉に温片装入し、12
00℃×150分で加熱した。
【0041】ついで粗圧延速度100m毎分、バー厚4
5mmとし、7スタンドの仕上げ圧延機で板厚3.2m
mのホットコイルとした。
【0042】目視判定により、長さ5mm以上の疵が2
m当たり1個超のコイルを不良、1個以下のコイルを良
好とした。
【0043】使用した連鋳用パウダーを焼結層を形成す
るもの(A),焼結層を形成しないもの(B)の2種類
に分類し、添加するNi粉の平均粒度dが式―1にて求
められる適正粒度dOPTより小さいもの(a),dOPT
適合するもの(b),dOPTより大きいもの(c)の3
種類に分類し、パウダー条件と表面疵の関係を表2に示
した。
【0044】
【表2】
【0045】
【発明の効果】本発明によると、パウダーに添加したN
i粉が、鋳造速度変動等の操業変動に左右されることな
く、連続鋳造した鋳片の表層に安定的に合金化して、C
u,Sn含有量が高い溶鋼から表面性状の優れた鋼材を
製造することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CaO―SiO2―Al23―MgO―
    CaF2―Na2O系パウダーにおいて、式―1の範囲に
    て規定される平均粒度dOPT(m)を有し、かつ粒度1
    0μm以下が20重量%であるNi粉を1〜20重量%
    添加したことを特徴とする含Cu,Sn鋼の連続鋳造用
    パウダー。 【数1】 ただし、dOPT<1.0×10-2m。ここで、 L:鋳型メニスカスにある連鋳用パウダーの溶融層厚み
    (m),Q:連鋳用パウダーの単位鋳片表面積当たりの
    消費量(kg/m3),g:重力加速度(g=9.8k
    g・m/sec),ρNi:添加するNiの密度(kg/
    3),ρP:鋳型メニスカスにあるパウダー溶融層の密
    度(kg/m3),W:鋳造スラブ幅(m),Dは鋳造
    スラブ厚み(m),Vc:鋳造速度(m/min),α
    およびnは、α=5.0×103,n=1.4〜2.5
    で与えられるパラメーターで、nはこの範囲の任意の値
    をとる。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の含Cu,Sn鋼の連続鋳
    造用パウダーにあって、連続鋳造中に焼結層を形成しな
    いことを特徴とする含Cu,Sn鋼の連続鋳造用パウダ
    ー。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104707957A (zh) * 2015-03-13 2015-06-17 北京科技大学 一种外加纳米粒子使钢组织细化并提高其力学性能的方法
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WO2019103494A1 (ko) * 2017-11-24 2019-05-31 주식회사 포스코 몰드플럭스, 강재, 및 강재 제조방법

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