JP2563681B2 - 高アルミニウム希土類元素含有鋼鋳造用パウダー - Google Patents
高アルミニウム希土類元素含有鋼鋳造用パウダーInfo
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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。
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、K
2 O、Al2 O3 、NaF、KF、AlF3 等に炭素粉
を添加した物を用いている。
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。
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61−186
156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。
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A
l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。
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2Ca
O.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。
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。
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。
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2Ca
O.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 CO3 の微粒子
となり白煙を生じることを見出した。
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。
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pp
m)にも拘かわらずREMが強活性の元素のためにAl
/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 、Nd
2 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Al
2 O3 の混入濃化よりも極めて顕著に悪化する。
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、L
a2 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50〜100℃もの溶融温度の
上昇を招く。
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。
重量%とAl2 O3 を10重量%以下含有し、CaO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M
gOを10重量%以下を含有し、且つ、BaO、TiO
2 、MnO、SrO、B2 O3 の一種もしくは二種以上
を各成分の合計が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。
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、L
i2 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RE
M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RE
Mワイヤーでおこなう。
0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Si
O2 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。
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、CO2
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。
とする理由は、鋼中アルミニウムの酸化によるAl2 O
3 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。
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。
%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
しくは二種以上を各成分の合計が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 O3 の一
種もしくは二種以上を合計で20重量%以下とすること
が好ましい。
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。
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 O3 の濃化REMの酸
化物であるLa2 O3 、CeO2 、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。
a2 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Na2OとL
i2 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。
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 、CeO
2 、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。
2.5〜5重量%含有するステンレス鋼の250×10
30mm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。
パウダー中のNa2 O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N
a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。
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。
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 (2)
- 【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各成分の合計が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鋼鋳造用パ
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、B2 O3 の一
種もしくは二種以上を各成分の合計が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鋼鋳造用パウダ
ー。
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