JP2000126852A - 鋼の連続鋳造方法および連続鋳造鋳片 - Google Patents

鋼の連続鋳造方法および連続鋳造鋳片

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JP2000126852A
JP2000126852A JP11001681A JP168199A JP2000126852A JP 2000126852 A JP2000126852 A JP 2000126852A JP 11001681 A JP11001681 A JP 11001681A JP 168199 A JP168199 A JP 168199A JP 2000126852 A JP2000126852 A JP 2000126852A
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Katsuhiro Sasai
勝浩 笹井
Hideaki Yamamura
英明 山村
Hajime Hasegawa
一 長谷川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、中心近傍の粗い粒状晶とそれを取
り囲む粗い柱状晶を、共に微細な等軸晶にできる鋼の連
続鋳造方法およびそれを用いて鋳造した連続鋳造鋳片に
関す提供する。 【解決手段】 鋼の連続鋳造用タンディッシュ、或いは
取鍋において、プラズマ加熱装置の作動ガスを用いてC
を含有させたMgOフラックスを溶鋼表面に吹き付け、
或いはプラズマ加熱装置の作動ガス中に水素ガスを含有
させ、この作動ガスを用いてMgOフラックスを溶鋼表
面に吹き付け、これにより得られた溶鋼を連続鋳造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】通常の連続鋳造鋳片の横断面
には、中心にポロシティを伴う最終凝固部を取り囲むよ
うに配された中心近傍の粗い粒状晶部と、粗い粒状晶部
を取り囲む粗い柱状晶部とが観察される。この粗い粒状
晶と粗い柱状晶とを微細な等軸晶にすることができれ
ば、例えばスラブを薄板にした際には成形加工性が顕著
に優れた薄板になり、また例えば厚板にした際には低温
靱性に優れた厚板となる。本発明は、この粗い粒状晶と
柱状晶を微細な等軸晶にできる溶鋼の連続鋳造方法およ
びそれを用いて鋳造した微細な凝固組織を有する連続鋳
造鋳片に関するものである。
【0002】
【従来の技術】「鉄鋼便覧第3版 II 製銑・製鋼」p.
653には、等軸晶は溶鋼過熱度が低いと増加すること
から、等軸晶化には低温鋳造が有効であることが示され
ている。また、特開昭50−23338号公報には、誘
導電磁攪拌装置を用いて、凝固界面近傍の溶鋼に一方向
の旋回流を与え、柱状デンドライトを分断することによ
り柱状晶を等軸晶にする技術が記載されている。現状、
凝固組織の等軸晶化には上記2つの技術が最も効果的で
あるとされており、これら技術は単独で、又は、組み合
わせて使用することにより凝固組織をある程度等軸晶化
し、鋳片の中心偏析低減に効果を発揮している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低温鋳
造では、溶融金属の過熱度を液相線に近い温度にし、こ
れを浸漬ノズルから鋳型内に注入する必要があるため、
浸漬ノズルの閉塞や鋳型内でのディッケル生成等の凝固
異常を招く場合がある。このため、現状の連続鋳造では
注入する溶融金属の過熱度は20〜30K程度を採用し
ており、このような温度条件では薄板の成形加工性や厚
板の低温靱性を改善できる程の微細等軸晶化は達成され
ていない。また、誘導電磁攪拌を用いる方法について
も、材質が改善できるまでの十分な微細等軸晶が安定し
て得られているわけではなく、例えば等軸晶が生成し難
いC含有率が0.1%以下の溶鋼に対しては、柱状晶を
十分に等軸晶化することは難しい。
【0004】本発明は、このような現状を鑑み、中心近
傍の粗い粒状晶とそれを取り囲む粗い柱状晶を、共に微
細な等軸晶にできる連続鋳造方法およびそれを用いて鋳
造した微細な凝固組織を有する連続鋳造鋳片の提供を課
題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)プラズ
マ加熱装置の作動ガスを用いてCを含有させたMgOフ
ラックスを溶鋼表面に吹き付け、これにより得られた溶
鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法で
ある。また、(2)プラズマ加熱装置の作動ガス中に水
素ガスを含有させ、該作動ガスを用いてMgOフラック
スを溶鋼表面に吹き付け、これにより得られた溶鋼を連
続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。
また、(3)プラズマ加熱装置の作動ガス中に水素ガス
を含有させ、該作動ガスを用いてCを含有させたMgO
フラックスを溶鋼表面に吹き付け、これにより得られた
溶鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法
である。また、(4)鋼の連続鋳造用タンディッシュに
おいて、プラズマ加熱装置の作動ガスを用いてCを含有
させたMgOフラックスを溶鋼表面に吹き付け、これに
より得られた溶鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の
連続鋳造方法である。また、(5)鋼の連続鋳造用タン
ディッシュにおいて、プラズマ加熱装置の作動ガス中に
水素ガスを含有させ、該作動ガスを用いてMgOフラッ
クスを溶鋼表面に吹き付け、これにより得られた溶鋼を
連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法であ
る。また、(6)鋼の連続鋳造用タンディッシュにおい
て、プラズマ加熱装置の作動ガス中に水素ガスを含有さ
せ、該作動ガスを用いてCを含有させたMgOフラック
スを溶鋼表面に吹き付け、これにより得られた溶鋼を連
続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。
また、(7)(1)から(6)の何れか1項に記載の連
続鋳造方法により凝固組織を超微細化したことを特徴と
する連続鋳造鋳片である。本発明における%表示は、す
べて重量%を意味する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の基本思想は、微細な酸化
物を溶鋼中に分散させ、これを等軸晶の核として鋳片内
部に微細な等軸晶を生成させることにある。
【0007】この基本思想を実現するためには、鋳型内
の溶鋼中に等軸晶の核となり得る微細な酸化物を均一に
分散させることが重要となる。Al脱酸溶鋼には多数の
Al 23系介在物が存在するが、この介在物は極めて凝
集・合体し易く粗大な酸化物となるため、等軸晶の核と
して有効には作用しない。これに対し、本発明者らは、
溶鋼中にMgを添加し、Al23系介在物をMgO、或
いはMgO・Al23に改質することにより、微細な酸
化物を溶鋼中に均一に分散できること、さらにこれら酸
化物が等軸晶生成の核になり易いことを実験的に見いだ
した。しかしながら、Mgは蒸気圧の高い元素であり、
溶鋼中に添加しても蒸発によるロスが大きく、さらに酸
素との親和力が強く溶鋼−大気界面では容易に酸化され
るため、実機の連続鋳造では安定してAl23系介在物
の改質効果が得られなかった。
【0008】本発明者等は、安定して溶鋼中のAl23
系介在物を改質でき、MgO、或いはMgO・Al23
の微細な酸化物を溶鋼中に均一に分散できるMgの添加
方法として、従来のMg金属、Mg合金およびMg含有
ワイヤーによる添加とは全く異なる、プラズマ加熱装置
の作動ガスを用いてMgOとCからなるフラックスを溶
鋼中に吹き付ける、或いはプラズマ加熱装置の作動ガス
中に水素ガスを含有させ、この作動ガスを用いてMgO
フラックスを溶鋼中に吹き付ける新たな方法を発案し
た。図1にタンディッシュプラズマ加熱装置及び本発明
の実施形態を示す。プラズマ加熱装置はプラズマトーチ
1とタンディッシュ2内の溶鋼3を対極として、その間
に直流電流を生起させ、発生した熱を溶鋼3の昇温に利
用するものである。このプラズマ加熱装置の作動ガス4
を利用してMgOフラックス5を溶鋼表面6に吹き付け
ると、作動ガス4は高温に加熱され体積膨張するため、
MgOフラックス5は高温・高速で溶鋼3内部まで侵入
させることができる。その結果、MgOフラックス5は
溶鋼3中のAl23系介在物を効率的に改質して、Mg
O・Al23とすることができる。さらに、Cを含有す
るMgOフラックス5の場合、(1)式で示すようにM
gOの一部は高温の作動ガス4中でCにより還元さ
れ、、また作動ガス中に水素ガスを含有させた場合、
(2)式で示すようにMgOの一部は高温の作動ガス中
で水素により還元され、何れも活性度の高いMg蒸気と
なり、MgOフラックス5に随伴して溶鋼中に吸収され
るため、MgOフラックス5だけの吹き付けに比べてA
23系介在物の改質能は格段に向上する。
【0009】 MgO+C=Mg(ガス)+CO(ガス) (1) MgO+H2=Mg(ガス)+H2O(ガス) (2) したがって、本発明により、Al23系介在物の改質能
を向上させることができるため、等軸晶の核となる微細
なMgOまたはMgO・Al23を溶鋼中に多量に分散
させることができ、その結果として鋳片の凝固組織を微
細化できる。
【0010】本発明のMgOフラックスはMgOを主成
分とするものであれば良く、その他の成分としてAl2
3、ZrO2、CaO等の安定な酸化物が含まれても本
発明の効果は損なわれないが、MnOやSiO2等の低
級酸化物は溶鋼中のAlと反応し、Al23系介在物を
生成するため、低級酸化物の総含有率は10%以下にす
ることが好ましい。また、本発明は極めて高いAl23
改質能を有するため、MgOフラックス全部を(1)式
または(2)式によりMg蒸気にする必要がないため、
MgO量と等モルよりも小さいC含有率または水素含有
率で良い。本発明者等の知見では、Cを含有させる場
合、MgOフラックス中のMgO量に対して重量%で2
%以上、水素ガスを含有させる場合、作動ガス流量に対
して0.1%以上含有すれば十分な凝固組織の微細化効
果が得られた。
【0011】MgOフラックスの添加量は、(1)式ま
たは(2)式により生成するMgガス量や改質するアル
ミナ系介在物量により変化するため、一概に規定できる
ものではないが、100g/minから10kg/mi
nの範囲にすることが好ましい。100g/min未満
では、溶鋼中のMgO、MgO・Al23量が少なすぎ
るため、10kg/min超では、MgO、MgO・A
23量が多くなりすぎ、これら酸化物が凝集・合体に
より粗大化するため、凝固組織微細化の効果が低下す
る。
【0012】本発明に関する上記説明はタンディッシュ
を想定しているが、タンディッシュ以外、例えば取鍋等
で本発明を実施しても、十分な凝固組織の微細化効果を
得ることができる。MgOフラックス5の作動ガス4中
への混合方法は、図1に示すようにMgOフラックス5
をホッパー7から事前に作動ガス4中に混合してから溶
鋼表面6に吹き付ける方式以外に、図2に示すようにホ
ッパー7からMgOフラックスをプラズマトーチ1から
吹き出した作動ガス4中に直接混合する方法でも良い。
また、使用するプラズマ装置もここで説明した移行型で
ある必要はなく、非移行型で本発明を実施しても、十分
な効果が得られる。さらに、本発明は、上記説明からも
分かるように、スラブへの適用に限られたものではな
く、ブルームやビレットに適用しても、十分な凝固組織
の微細化効果が得られる。なお、加熱用プラズマトーチ
の作動ガスとしてはArが一般的であるが、これに限定
されるものではなく、プラズマ状態を生じさせるもので
あれば良く、例えば溶鋼中へのNピックアップが問題に
ならない鋼種であればN2ガスを用いても良い。
【0013】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
について説明する。
【0014】(実施例1)容量50tのタンディッシュ
を用いて、温度1550℃、炭素濃度0.1%のAl脱
酸溶鋼を鋳型内に注入し、厚み250mm×幅1500
mmの鋳片を鋳造速度1.8m/minで鋳造した。
【0015】タンディッシュでは出力2.0MWの直流
移行型プラズマトーチを用いて、10%C含有MgOフ
ラックスを1kg/minで連続的に吹き付けた。プラ
ズマトーチの作動ガスはArガスで、その流量は200
0リットル/minである。本発明の方法で得られた鋳
片を調査したところ、鋳片横断面の平均結晶粒径は1.
3mmであり、鋳片全面の凝固組織が微細等軸晶化され
ていた。なお、平均結晶粒径は結晶粒の長径aと短径b
から式「2(a・b)0.5」によって求めた。
【0016】(実施例2)容量50tのタンディッシュ
を用いて、温度1550℃、炭素濃度0.1%のAl脱
酸溶鋼を鋳型内に注入し、厚み250mm×幅1500
mmの鋳片を鋳造速度1.8m/minで鋳造した。
【0017】タンディッシュでは出力2.0MWの直流
移行型プラズマトーチを用いて、MgOフラックスを1
kg/minで連続的に吹き付けた。
【0018】プラズマトーチの作動ガスはArガス中に
水素を2%含有させたもので、その流量は2000リッ
トル/minである。本発明の方法で得られた鋳片を調
査したところ、鋳片横断面の平均結晶粒径は1.3mm
であり、鋳片全面の凝固組織が微細等軸晶化されてい
た。
【0019】(実施例3)容量50tのタンディッシュ
を用いて、温度1550℃、炭素濃度0.1%のAl脱
酸溶鋼を鋳型内に注入し、厚み250mm×幅1500
mmの鋳片を鋳造速度1.8m/minで鋳造した。
【0020】タンディッシュでは出力2.0MWの直流
移行型プラズマトーチを用いて、MgOフラックスを2
kg/minで連続的に吹き付けた。プラズマトーチの
作動ガスはArガス中に水素を5%含有させたもので、
その流量は2000リットル/minである。本発明の
方法で得られた鋳片を調査したところ、鋳片横断面の平
均結晶粒径は0.6mmであり、鋳片全面の凝固組織が
微細等軸晶化されていた。
【0021】(比較例1)容量50tのタンディッシュ
を用いて、温度1550℃、炭素濃度0.1%のAl脱
酸溶鋼を鋳型内に注入し、厚み250mm×幅1500
mmの鋳片を鋳造速度1.8m/minで鋳造した。
【0022】タンディッシュでは出力2.0MWの直流
移行型プラズマトーチを用いて、加熱は実施したが、M
gOフラックスの添加は実施しなかった。本鋳造で得ら
れた鋳片を調査したところ、鋳片横断面の平均結晶粒径
は4.0mmであり、鋳片の凝固組織は微細化されなか
った。
【0023】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による
と、鋳片表層と鋳片内部の凝固組織を、共に微細に等軸
晶化した連続鋳造鋳片を製造することができるため、薄
板では成形加工性に、厚板では低温靱性に優れた材料を
製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】タンディッシュプラズマ加熱装置及び本発明の
実施形態を示す図。
【図2】C含有MgOフラックスをプラズマトーチから
吹き出した作動ガス中に直接混合する本発明の実施形態
を示す図。
【符号の説明】
1・・・プラズマトーチ 2・・・タンディッシュ 3・・・溶鋼 4・・・作動ガス 5・・・MgOフラックス 6・・・溶鋼表面 7・・・ホッパー 8・・・取鍋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 一 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Fターム(参考) 4E004 JA05 JA10 MB14 NC04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ加熱装置の作動ガスを用いてC
    を含有させたMgOフラックスを溶鋼表面に吹き付け、
    これにより得られた溶鋼を連続鋳造することを特徴とす
    る鋼の連続鋳造方法。
  2. 【請求項2】 プラズマ加熱装置の作動ガス中に水素ガ
    スを含有させ、該作動ガスを用いてMgOフラックスを
    溶鋼表面に吹き付け、これにより得られた溶鋼を連続鋳
    造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
  3. 【請求項3】 プラズマ加熱装置の作動ガス中に水素ガ
    スを含有させ、該作動ガスを用いてCを含有させたMg
    Oフラックスを溶鋼表面に吹き付け、これにより得られ
    た溶鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方
    法。
  4. 【請求項4】 鋼の連続鋳造用タンディッシュにおい
    て、プラズマ加熱装置の作動ガスを用いてCを含有させ
    たMgOフラックスを溶鋼表面に吹き付け、これにより
    得られた溶鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の連続
    鋳造方法。
  5. 【請求項5】 鋼の連続鋳造用タンディッシュにおい
    て、プラズマ加熱装置の作動ガス中に水素ガスを含有さ
    せ、該作動ガスを用いてMgOフラックスを溶鋼表面に
    吹き付け、これにより得られた溶鋼を連続鋳造すること
    を特徴とする鋼の連続鋳造方法。
  6. 【請求項6】 鋼の連続鋳造用タンディッシュにおい
    て、プラズマ加熱装置の作動ガス中に水素ガスを含有さ
    せ、該作動ガスを用いてCを含有させたMgOフラック
    スを溶鋼表面に吹き付け、これにより得られた溶鋼を連
    続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6の何れか1項に記載の連
    続鋳造方法により凝固組織を微細化したことを特徴とす
    る連続鋳造鋳片。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至6の何れか1項に記載の連
    続鋳造方法により鋳片断面の平均等軸晶粒径で0.5〜
    3.0mmの微細な凝固組織にしたことを特徴とする連
    続鋳造鋳片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101239427B1 (ko) * 2010-07-27 2013-03-06 주식회사 포스코 턴디쉬 플럭스 투입 장치
CN117683968A (zh) * 2024-02-02 2024-03-12 北京科技大学 一种中间包等离子体加热脱硫的方法

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