JPS6250054A - 酸素含有量の高い鋼片を得るための連続鋳造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は酸素含有量が高い鋼片を連続鋳造によって製造
する方法に関するものである。

従来の技術 溶接棒用芯線材や硫黄快削鋼はアーク安定性や被削性確
保のために鋼中の酸素含有量を高くする必要がある。そ
のため、これらの鋼を連続鋳造法によって製造すること
は難かしく、従来から普通造塊法によって製造されてき
た。

現在、はとんどの鋼種が連続鋳造化されており、これら
の高酸素含有鋼の連続鋳造化は急務である。

硫黄快削鋼の連続鋳造化においては、成分を厳格に規制
することによってＣＯ気泡が発生しない極限で鋳造する
方法（特開昭５８−２９８５８）が知られている。また
、連続鋳造中の溶鋼への酸素添加法として、鋳型内温鋼
中に粉粒状酸化鉄を充填した鉄製パイプを供給する方法
（特開昭５８−３８ｆ１４８）が知られている。

しかし、前者の方法は高硫黄含有鋼にしか適用できない
し、その場合においても鋼中酸素濃度は成分系によって
制約される限度があり、それ以上に高くすることができ
ない、後者の鋳型内への酸素添加法では、鋳型内での溶
鋼の混合不完全による酸素濃度の不均一が生じたり、ま
た、多量の酸化鉄を供給した場合には、局部的に酸素濃
度が上昇しすぎることによってＣＯガス発生が起り、操
業品質上の重大な支障をきたすおそれがある。

発明が解決しようとする問題点 このような状況のもとで、現時点においては、高酸素含
有鋼の連続鋳造化は一部の鋼種で実施されているにすぎ
ず、広範な高酸素含有鋼の連続鋳造化は一般に確立した
技術とは言えない。

本発明は、より広い酸素濃度範囲で、硫黄含有♀：を高
くすることなく、高酸素含有鋼を安定した操業、品質で
製造しうる溶鋼の連続鋳造法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、Ｓ素含有量の高い溶鋼をタンディツシュで脱
酸剤を添加することによってキルしつつ鋳型内へ注入す
ることをガス攪拌する連続鋳造法で、酸素含有量が炭素
含有量との関係において、〔％Ｃ〕≧０．０３のとき溶
存酸素濃度５０ｐｐ■以上。

〔％Ｃ）　＜０．０３のとき溶存酸素濃度１．５／　（
％Ｃ）ｐｐｍ以上の未脱酸または弱脱醜された溶鋼を、
タンディツシュを介して連続鋳造するに際し、タンディ
ツシュにおいてＭｎ及び／またはＳｉを主剤として含有
する脱酸剤を溶鋼へ添加して溶鋼をキルしつつ、鋳型へ
注入することをガス攪拌する溶鋼の連続鋳造方法である
。

作用 第１図に本発明による連続鋳造法を模式的に示す、取鍋
ｌ中に保持された溶ｔ１４２は、成品酸素含有量に応じ
て脱酸調整した酸素溶解量の高い弱脱酸鋼または未脱酸
鋼である。該溶鋼はタンディツシュ３を介して、注入ノ
ズル７によって鋳型８へ注入されるが、この過程におい
て、タンディツシュ内溶鋼４へ脱酸剤６を添加装置５に
よって添加することによって、溶鋼をキル、すなわち、
鋳造時にＣＯ無気泡発生しない状態、またはＣＯ無気泡
発生しても操業品質に悪影響を与えない状態にして鋳造
する。

溶鋼中の酸素の一部、あるいはかなりの部分は脱酸元素
と結合して介在物となるが、この介在物の大部分は浮上
分離する間もなく、溶鋼とともに鋳型内へ注入されて凝
固し、鋼中に存在することによって鋼片中の全酸素量を
高める。

タンディツシュへ注湯される溶鋼中に、介在物として存
在する酸素量を除外した溶解して存在する酸素間は、〔
％Ｃ〕≧０．０３においては５０ＰＰＩ１以上、また、
〔％Ｃ）　＜０．０３においては１．５／　（％Ｃ）ｐ
ｐ謬以上存在することを要件としている。これは、上記
溶存酸素量以下ではＣＯ無気泡発生がほとんどなく１通
常の連続鋳造操業において支障なく鋳造可能であって、
上記溶存酸素量を超える条件においてのみ、本発明の利
用価値がある。

脱酸剤としてＭｕまたはＳｉを主剤として含有するもの
を指定した理由は、これらからなる脱酸剤が安価であり
、容易に入手できるばかりでなく、Ｍ系脱酸剤に比べて
、クラスター状に凝集したり、浮上分離することが少な
く、かつ鋼中に介在物として存在するに際しても、高酸
素鋼としての品質上から好ましいためである。具体的に
は、脱酸剤として粒状または粉状あるいは線状に加工し
た金属マンガン、金属シリコン、Ｆｅ−５ｉ、　Ｆｅ　
−Ｍｎ、　５１−Ｍｎなどを使用すればよい。

Ｍｎ、　Ｓｉを溶接用芯線材として使用する場合、マン
ガン酸化物、シリカ、マンガンシリケイトは。

溶接時に分解して、酸素源となる。一方、それらより酸
素と親和力の強いＭは分解しないため、適当ではない。

又鋼線、薄板へ圧延する場合、　Ｍｎ、　Ｓｉ系酸化物
は延伸するため無害である。一方、Ｍ系酸化物は固くて
、延伸せず、線切れ１表面疵を発生する。

その他の脱酸材は一長一短あるが、高価であり。

一般的でない。

また、目的によっては脱酸元素として、ＭｎやＳｉ以外
のＴｉ、Ｃａ、　ＡＮ、希り類元素を使用または併用す
ることも可能である。

脱酸剤の添加方法は通常の添加法１例えば、粒状のもの
を投下したり、粉状のものを吹込んだり、ワイヤー状の
ものを供給したり、弾塊状のものを打ち込んだりする方
法によって、好ましくはほぼ連続的に添加すればよい、
ここで「はぼ連続的」と称するのは、完全な連続供給で
なくても、鋼片品質上、あるいは鋳造操業−ヒの問題が
なければ、１１■歇添加であってもかまわないことを意
味する。なお、添加量は溶鋼中の溶存酸素量、注湯７ｉ
）、成品規格、脱酸剤の種類、その他の操業条件に対応
して決定される。

タンディツシュ内溶鋼へ脱酸剤の溶解、混合、拡散は添
加方法によっては不完全であって、鋳型へ注入される溶
鋼中の脱酸元素濃度が不均一となり、鋼片の部位によっ
てはＣＯ気泡を発生したり、部分的に脱酸元素濃度が過
大な箇所を生じたりすることがある。この対策としては
、タンディツシュ底部からのガスバブリングや、タンデ
ィツシュ溶鋼中へのガス吹込みによるガス攪拌が非常に
有効であることが判明した。タンディツシュ内溶鋼をガ
ス攪拌することによって脱酸元素の溶解、混合、拡散が
促進され、操業の安定性および鋼片品質の均一性が大幅
に向上する。

鋳型内へ注入された溶鋼中には脱酸元素と酸素が結合し
た酸化物系介在物が懸濁しているが１時間経過にともな
って、この介在物は凝集して浮上分離する傾向にある。

粗い近似として鋳片中心部の介在物が浮上する距離は鋳
造速度（鋳片引抜速度）に比例し、また浮上することの
できる時間、すなわち凝固するまでの時間は鋳片厚さの
自乗に反比例すると考えられる。さらに、単位時間当り
に介在物が浮上する距離を一定と考えると、介在物の浮
上は鋳造速度Ｖｃと鋳片厚さｄからＶｃ／ｄ２をパラメ
ータとして概括的に整理できることになる。鋳造速度と
鋳片断面サイズの異なる鋳造実験より、酸化物系介在物
が、実用上浮上分離したり、極度の集積を起さない限度
として次の条件を得た。

Ｖｃ／ｄ２≧２５（ｌ／ｍ１ＩＩｌｉｎ）ここで、Ｖｃ
は鋳造速度（層７層ｉｎ）、ｄは鋳片厚さくｍ）を表わ
す。

すなわち、鋳造速度Ｖｃ　（ｍ／ｍｉｎ）及び鋳片厚さ
ｄ　（＋ａ）を変えて実験を行ったところ、第１表の結
果を得た。

（以下余白） 又、Ｖｃ　／ｄ２＝７．８の場合の鋳片厚さ方向の全酸
素量分析値分布を第３図に示した。上面側で酸素分析値
が高く、下面側で低くなっている。

又、’　Ｖｃ　／ｄ２＝５８の場合の鋳片厚さ方向の全
酸素量分析値分布を第４図に示した。全酸素分析値が均
一な分布を示す。

なお、上式は酸素歩留、脱酸剤歩留を高く保とうとした
とき、あるいは鋼片内において介在物の極度の集積帯や
、酸素濃度の極端な不均一を避けようとしたときの条件
であり、これらが許容される場合は上式の制約を必ずし
も守る必要はない。

前述したことから１本発明に適した連続鋳造機は小断面
で高速鋳造できる連鋳機である０通常の両端が開放した
縦型の鋳型を使用した連鋳機でも、当然末法を適用でき
るが１本発明に最適な連ｎｍは水平回転型の連続鋳造装
置である。

水平回転型連続鋳造機とは、たとえば、　Ｉｒｏｎａｎ
ｄ　５ｔｅｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　、　Ｍａｙ　１９
７９、Ｐ、７２や特願昭８Ｏ−３８１（１５に記載され
ている上部が開放された無端溝付リング状鋳型を使用し
た連続鋳造装置である。本方式の連鋳機は小断面で高速
鋳造操業に適している。また鋳型上部が開放されている
ため、注入された溶鋼への脱酸剤添加量が不足したりし
て、Ｃｏガス気泡を発生しても容易に上面から逸散して
操業上の重大な支障とならない。

水平回転型連鋳機の鋳片断面の短辺長さを９０ｍ５以下
と制約した理由は、それよりも短辺長さの大きな断面で
は完全凝固に要する時間が長くなるため、鋳造速度を著
しく低く抑えるか、リング状鋳型の径を長大にしなけれ
ばならなく、水平回転連続鋳造装置の利点を生かせなく
なるためである。

また、凝固に要する時間が長くなることは介在物の浮上
集積の機会を与え、鋳片品質上からも好ましくない。

実施例 〔％Ｃ）＝０．０５〜０．１０、溶存酸素量１５０〜２
５０ｐｐｍの溶鋼を使用して次の実験を行った。

全酸素含有量１００〜３００ＰＰ層、〔％Ｃ）　＝０．
０５〜０、ｌＯの主として溶接棒用線材ビレットを、鋳
型断面　１２０〜１８０■■角の通常の垂直曲げ型連鋳
機によって、鋳造速度２〜４ｍ／ｍｔｎで鋳造した。脱
酸剤としては金属Ｍｎおよび金属Ｓｉを混合した粉粒状
のものを０．５〜１．５ｋｇ／ｓｉｎの割合で投入シュ
ートによって、タンディツシュ内溶鋼に連続的に供給し
た。タンディツシュ底部にはポーラスプラグを装着して
アルゴンガスによる攪拌も実施した。

また、第２図に示す水平回転型連続鋳造機を使用して、
４ｈｍ角相当の小断面ビレットを鋳造速度１：）ｍ／ｍ
ｉｎで鋳造した。脱酸剤および添加法、ガス攪拌法は同
上であった。鋳造された鋼片中の全酸素含有量は２００
〜４００ＰＰＭで〔％Ｃ）　＝０．０８〜０．０９であ
った。

いずれの場合も鋳造中のＣＯの発生はほとんどなく、安
定に鋳造を実施することができた。

上記のようにして鋳造された鋼片は、いずれも、溶接棒
用線材として圧延、伸線可能であった。

発明の効果 本発明によって、たとえば全酸素量１００〜４００ｐｐ
ｍのごとき、従来以上に酸素含有量の高い鋼片を安定し
て製造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の説明図（立面図）である、第２
図は他の実施例に係る水平回転型連続鋳造装置の平面図
である。第３図及び第４図はＶｃ／　ｄ　２　と全酸素
分析値の関係図である。 ｌ−φ・取鍋、２・・・取鍋固溶鋼、３拳・・タンディ
ツシュ、４・・・タンディー２シユ内溶鋼、５・・・脱
酸剤添加装置、６・・・脱酸剤。 ７−・会注入ノズル、８＠・・鋳型、９・１１１１鋼片
、ｌＯ・・・ガス吹込み羽口、　１１・・・溝付リング
状鋳型、１２・・・鋳型駆動用モーター、１３・・・鋳
片引き抜き矯正装置、１４・・・鋳片切断装置、　１５
・・・鋳片搬送テーブル、１８・・・耐大物塩支持金具
、１７・−・耐火物基、１８・・・錫類動用モーター、
１９・・・傾注取鍋、２０・・・鋳型溝部、２１・・・
タンディツシュ、２２・・・冷却水配管、２３・・・鋳
型回転方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸素含有量が炭素含有量との関係において、〔％Ｃ
   〕≧０．０３のとき溶存酸素濃度５０ｐｐｍ以上、〔％
   Ｃ〕＜０．０３のとき溶存酸素濃度１．５／〔％Ｃ〕ｐ
   ｐｍ以上の未脱酸または弱脱酸された溶鋼を、タンディ
   ッシュを介して連続鋳造するに際し、タンディッシュに
   おいてＭｎ及び／またはＳｉを主剤として含有する脱酸
   剤を溶鋼へ添加して溶鋼をキルしつつ、鋳型へ注入する
   ことを特徴とする溶鋼の連続鋳造方法。 ２、タンディッシュ内で溶鋼をガス攪拌する特許請求の
   範囲第１項記載の溶鋼の連続鋳造方法。 ３、連続鋳造操業において、鋳造速度Ｖｃ（ｍ／ｍｉｎ
   ）と鋳片厚さ（ブルーム、ビレットなど矩形断面の場合
   は短辺長さ）ｄ（ｍ）とが、 Ｖｃ／ｄ＾２≧２５（１／ｍ・ｍｉｎ） の関係を満足する特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の溶鋼の連続鋳造方法。 ４、連続鋳造装置として、鋳片断面の短辺長さが９０ｍ
   ｍ以下の水平回転型連続鋳造装置を用いる特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の連続鋳造方法。