JP4121635B2 - Steel continuous casting method - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、パウダーを鋳型内に供給して鋼を連続鋳造する鋼の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼の連続鋳造に使用される従来の鋳造用パウダーには、以下のような特性が要求される。
【０００３】
（１）溶鋼面をパウダーが溶融して形成されたスラグとその上の未溶融層とで被覆することにより、空気による溶鋼酸化を防止し、保温効果を持つ。
（２）溶融スラグは鋳型と鋳片との間に入って潤滑剤になるため、常に適当量供給される必要がある。このため、消費速度に合いかつ適正スラグプール厚となる溶融速度を有する。
（３）溶融したスラグ層が鋼中より浮上した非金属介在物を吸収し、その物性（粘性、溶融温度）の変化が小さいこと。
（４）溶融スラグは鋳型と凝固シェル間に流れ込み均一なスラグフィルムを形成し、その間で潤滑作用があること。
（５）溶融スラグが適度の粘度、表面張力を持ち、溶鋼へ巻き込まれないこと。
【０００４】
これらの中で、特に鋼へのパウダーの巻き込みは、鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎよりも大きくなるような高速鋳造や、中、低速鋳造でもブリキ材、自動車用鋼板等の品質要求が厳格な鋼に対し問題となることが多い。
【０００５】
このため、高粘性、高表面張力の難巻き込みタイプのパウダーが開発されてきた（特公平４−４０１０３号公報等）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年さらなる高速鋳造化やさらなる品質の向上が要求されており、巻き込みを防止するためにパウダーの組成を変更して高粘性とすると、鋳型と凝固シェル間の十分な潤滑性が維持できなくなってしまう。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、パウダーを巻き込み難く、鋳型と凝固シェル間の十分な潤滑性を維持しつつ、パウダー性欠陥の無い高品位の製品を得ることができる鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、各種実験および検討を重ね、実鋳造でのパウダーの流れ込み条件を推測した。その結果、高速鋳造においても鋳片への巻き込みが極めて少なく、かつ潤滑性が優れるパウダーが存在することを知見した。
【０００９】
すなわち、鋳型近傍の剪断速度が大きな部分においては粘度を小さく、それ以外の剪断速度が小さい巻き込み部分においては粘度を大きくすることにより、鋼に対するパウダーの巻き込みを減少させることができる。
【００１０】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、溶融状態で非ニュートン流体であって、剪断速度が２０（１／秒）以下の時に１３００℃における粘度が５ポイズ以上で、かつ剪断速度が８０（１／秒）以上の時に１３００℃における粘度が４ポイズ以下であるパウダーを鋳型内に供給し、鋳型の中央部に上方から浸漬ノズルを挿入し、浸漬ノズルから鋳型内に溶鋼を供給して鋼を連続鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、鋳型内で溶融したパウダーが、鋳型内壁近傍上部のオッシレーション部分で低粘度であり、浸漬ノズル近傍では高粘度になるようにして鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
前述のように、パウダーを用いた鋼の連続鋳造法では、パウダーの巻き込みが大きな問題となる。そのため、巻き込みを防止し、しかも潤滑性を確保するための種々検討を行った。
【００１２】
まず、一般的に用いられる連続鋳造用パウダーについて説明する。
一般的な連続鋳造用パウダーは、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＢａＯ、Ｂ_２Ｏ_３等の酸化物を母材とし、その他に物性調製剤としてＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ，Ｌｉ_２Ｏ等の金属酸化物、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_３、Ｎａ_３ＡｌＦ_６等のフッ化物およびそれら金属の炭酸化物、硝酸化物が添加されている。
【００１３】
熱処理基材としては、電気炉やキュポラで溶解されたプリメルト基材、また既存の熱処理原料として、高炉滓やガラス粉末、ポルトランドセメント、天然のものとして玄武岩、ワラストナイト、シラス等がある。
【００１４】
副原料としては、フッ化ナトリウム、水晶石、炭酸ソーダ、炭酸リチウム、蛍石のフラックス、およびＳｉＯ_２源としてガラス粉、珪藻土等、ＣａＯ源として、炭酸カルシウム、蛍石等が添加される。
【００１５】
溶融速度調整剤としては、カーボンブラック、天然および人造黒鉛、コークス粉、石炭粉等の炭素質、あるいは、窒化ホウ素等の窒化物を０．５〜１５重量％配合した紛状のもの、あるいはこれにバインダーを添加し、顆粒状にしたものが一般的である。従来は炭素質粉として、平均粒径３０ｍｍのカーボンブラック、４０μｍのコークス粉、１００μｍの木粉が使用されている。
【００１６】
このような一般的なパウダーに対し、本発明では、以下の観点から検討を行った。
図１に鋳型内のようすを示す。図中、符号１は鋳型であり、鋳型１内に浸漬ノズル２から溶鋼が供給される。鋳型１内の溶鋼３の上にはパウダーが供給され、粉末層４と、溶鋼３と粉末層４との間の溶融層５とが形成される。潤滑に影響するのは、鋳型１の内壁近傍上部の図中Ａの部分であり、その部分のパウダーの粘性が潤滑を大きく支配することが知られている。パウダーの巻き込みは、溶鋼によるパウダーの削り込みや、渦による巻き込み、Ａｒガスが粉末層４を通過する時の巻き込み等が考えられているが、図中Ｂの部分、すなわち溶融層５の浸漬ノズル２近傍部分で主に生じていると考えられる。
【００１７】
本発明のパウダーは、上記部分Ａでは粘度が低く高潤滑であり、上記部分Ｂでは粘度が高く巻き込みにくい特徴を有する。このような特徴を有するパウダーの組成としては、ＣａＯ：３０ｗｔ％、ＳｉＯ_２：３０ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２０ｗｔ％、Ｆ：１０ｗｔ％、Ｎ：５ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：５ｗｔ％が例示されるが、これに限定されるものではない。
【００１８】
上記部分Ａは鋳型１がオッシレーションと呼ばれる振動を繰り返すことから、その部分のパウダーにかかる剪断速度は約８０〜１６０（１／秒）である。また、部分Ｂが溶鋼流動により１０〜４０（１／秒）の剪断速度がかかるものと考えられる。
【００１９】
図２の（ａ）に示すように、一般的にモールドパウダーはその粘度が剪断速度に依存性を示さないニュートン流体であることが多いが、成分を最適化することにより、図２の（ｂ）に示すように、粘度が剪断速度に依存する非ニュートン流体となることを見出した。
【００２０】
そして、このような非ニュートン流体となる組成において、剪断速度が２０（１／秒）以下の時に１３００℃における粘度が５ポイズ以上で、かつ剪断速度が８０（１／秒）以上の時に１３００℃における粘度が４ポイズ以下となるようにすることで、高速鋳造においても潤滑性を十分確保することができ、かつ鋳片の表面疵を大幅に減少することが可能となる。
【００２１】
【実施例】
表１に示す特性のパウダーを使用して、実機試験を行い、パウダーの潤滑性と鋳片疵を評価した。本発明例１〜３は剪断速度および粘度の関係が本発明を満たすものであり、比較例１，２は粘度が剪断速度に依存しないニュートン流体のものである。なお、本発明例１および比較例１のパウダー組成を表２に示し、剪断速度と１３００℃での粘度との関係を図３に示す。
【００２２】
表１の比較例２のパウダーを使用した場合、高速鋳造においては潤滑性の問題はなかったが、鋳片疵が多数存在していた。また、比較例１パウダーを使用した場合、ブレークアウト現象が起こり、鋳造不可能であった。
【００２３】
これに対して、本発明を満たす実施例１〜３においては、潤滑性、パウダー巻き込みともに問題なく、良好な結果が得られることが確認された。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋳型近傍の剪断速度が大きな部分においては粘度が小さく、それ以外の剪断速度が小さい巻き込み部分においては粘度が大きくなるパウダーを鋳型内に供給して鋼を連続鋳造するので、パウダーを巻き込み難く、鋳型と凝固シェル間の十分な潤滑性を維持しつつ、パウダー性欠陥の無い高品位の製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋳型内の状態を模式的に示す図。
【図２】パウダーの剪断速度と１３００℃における粘度との関係を従来のパウダーと本発明のパウダーと比較して示す図。
【図３】パウダーの剪断速度と１３００℃における粘度との関係を本発明例１と比較例１と比較して示す図。
【符号の説明】
１……鋳型
２……浸漬ノズル
３……溶鋼
４……粉末層
５……溶融層[0001]
The present invention relates to a steel continuous casting method in which powder is supplied into a mold to continuously cast steel .
[0002]
[Prior art]
The following characteristics are required for conventional casting powders used for continuous casting of molten steel.
[0003]
(1) By covering the molten steel surface with slag formed by melting powder and the unmelted layer thereon, oxidation of molten steel by air is prevented, and a heat retaining effect is obtained.
(2) Since molten slag enters between the mold and the slab and becomes a lubricant, it must always be supplied in an appropriate amount. For this reason, it has a melting rate that matches the consumption rate and has an appropriate slag pool thickness.
(3) The molten slag layer absorbs non-metallic inclusions that have floated from the steel, and changes in physical properties (viscosity, melting temperature) are small.
(4) The molten slag flows between the mold and the solidified shell to form a uniform slag film, and has a lubricating action between them.
(5) The molten slag has an appropriate viscosity and surface tension, and is not caught in molten steel.
[0004]
Among these, the pulverization of powder into steel, in particular, has strict quality requirements for tin plates, automotive steel sheets, etc., even at high speed casting where the casting speed is greater than 1.5 m / min, and medium and low speed casting. Often problematic for steel.
[0005]
For this reason, powders of high viscosity and high surface tension that are difficult to entrain have been developed (Japanese Patent Publication No. 4-40103).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, there has been a demand for further high-speed casting and further quality improvement. If the powder composition is changed to be highly viscous to prevent entrainment, sufficient lubricity between the mold and the solidified shell cannot be maintained. End up.
[0007]
The present invention was made in view of such circumstances, it is difficult trapping powder, while maintaining sufficient lubrication between the mold and the solidified shell, steel which can obtain a high-quality products free from powder defects An object of the present invention is to provide a continuous casting method .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have made various experiments and examinations, and have presumed the powder flow conditions in actual casting. As a result, it has been found that even in high speed casting, there is a powder with very little entrainment in the slab and excellent lubricity.
[0009]
That is, the entrainment of powder into the steel can be reduced by decreasing the viscosity at a portion where the shear rate near the mold is large and increasing the viscosity at the entrainment portion where the shear rate is small.
[0010]
The present invention has been made based on such knowledge, and is a non-Newtonian fluid in a molten state, and has a viscosity at 1300 ° C. of 5 poise or more when the shear rate is 20 (1 / second) or less, and When the shear rate is 80 (1 / second) or more, a powder having a viscosity at 1300 ° C. of 4 poises or less is supplied into the mold, and an immersion nozzle is inserted into the mold from above, and the molten steel is injected from the immersion nozzle into the mold. Is a continuous casting method of steel, in which the powder melted in the mold has a low viscosity in the upper portion of the oscillation near the inner wall of the mold and a high viscosity in the vicinity of the immersion nozzle. The present invention provides a continuous casting method of steel characterized by continuously casting steel .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
As described above, in the continuous casting method of steel using powder, the entrainment of powder becomes a big problem. Therefore, various studies have been made to prevent entrainment and to ensure lubricity.
[0012]
First, a generally used continuous casting powder will be described.
Typical continuous casting powders are based on oxides such as SiO ₂ , CaO, Al ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ , MgO, MnO, BaO, B ₂ O ₃ , and Na as a physical property preparation agent. Addition of metal oxides such as ₂ O, K ₂ O, Li ₂ O, fluorides such as NaF, KF, LiF, CaF ₂ , MgF ₂ , AlF ₃ , Na ₃ AlF ₆ , and carbonates and nitrates of these metals Has been.
[0013]
Examples of the heat treatment base material include a premelt base material dissolved in an electric furnace or cupola, and examples of existing heat treatment raw materials include blast furnace slag and glass powder, Portland cement, and natural basalt, wollastonite, shirasu, and the like.
[0014]
As auxiliary materials, sodium fluoride, quartz stone, sodium carbonate, lithium carbonate, fluorite flux, SiO ₂ source, glass powder, diatomaceous earth, etc., CaO source, calcium carbonate, fluorite, etc. are added.
[0015]
Melting rate adjusting agents include carbon black, natural and artificial graphite, carbonaceous materials such as coke powder and coal powder, or powders containing 0.5 to 15% by weight of nitrides such as boron nitride, or the like. In general, a binder is added to form a granule. Conventionally, carbon black having an average particle diameter of 30 mm, 40 μm coke powder, and 100 μm wood powder are used as the carbonaceous powder.
[0016]
With respect to such a general powder, the present invention has been studied from the following viewpoints.
FIG. 1 shows the appearance in the mold. In the figure, reference numeral 1 denotes a mold, and molten steel is supplied into the mold 1 from an immersion nozzle 2. Powder is supplied onto the molten steel 3 in the mold 1 to form a powder layer 4 and a molten layer 5 between the molten steel 3 and the powder layer 4. It is known that the portion A in the figure near the inner wall of the mold 1 affects the lubrication, and the viscosity of the powder in that portion largely governs the lubrication. As for the entrainment of the powder, it is considered that the engraving of the powder by molten steel, the entrainment by vortex, the entrainment when Ar gas passes through the powder layer 4, etc. 2 is considered to occur mainly in the vicinity.
[0017]
The powder of the present invention is characterized in that the portion A has a low viscosity and high lubrication, and the portion B has a high viscosity and is difficult to entrain. Examples of the composition of the powder having such characteristics include CaO: 30 wt%, SiO ₂ : 30 wt%, Al ₂ O ₃ : 20 wt%, F: 10 wt%, N: 5 wt%, and Li ₂ O: 5 wt%. However, the present invention is not limited to this.
[0018]
In the part A, since the mold 1 repeats vibration called oscillation, the shear rate applied to the powder in the part is about 80 to 160 (1 / second). Further, it is considered that the shear rate of 10 to 40 (1 / second) is applied to the portion B due to molten steel flow.
[0019]
As shown in FIG. 2 (a), the mold powder is generally a Newtonian fluid whose viscosity is not dependent on the shear rate. However, by optimizing the components, the powder (b) of FIG. It was found that the viscosity is a non-Newtonian fluid whose viscosity depends on the shear rate, as shown in FIG.
[0020]
In such a composition that becomes a non-Newtonian fluid, when the shear rate is 20 (1 / second) or less, the viscosity at 1300 ° C. is 5 poise or more, and when the shear rate is 80 (1 / second) or more, 1300 ° C. By making the viscosity at 4 poise or less, sufficient lubricity can be secured even in high-speed casting, and the surface flaw of the slab can be greatly reduced.
[0021]
【Example】
Using the powder having the characteristics shown in Table 1, an actual machine test was performed to evaluate the lubricity of the powder and the cast iron. Inventive Examples 1-3 are those related shear rate and viscosity satisfies the present invention, Comparative Examples 1 and 2 is of the Newtonian Fluid viscosity is not dependent on shear rate. The powder compositions of Invention Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 2, and the relationship between the shear rate and the viscosity at 1300 ° C. is shown in FIG.
[0022]
When using the powder of Comparative Example 2 of Table 1, in the high-speed casting it was not lubricity problems Ihenkizu were present many. Moreover, when the powder of Comparative Example 1 was used, a breakout phenomenon occurred and casting was impossible.
[0023]
On the other hand, in Examples 1 to 3 satisfying the present invention, it was confirmed that good results were obtained with no problem in both lubricity and powder entrainment.
[0024]
[Table 1]

[0025]
[Table 2]

[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a powder having a low viscosity at a portion where the shear rate near the mold is large and having a high viscosity at a portion where the shear rate is small is increased. Therefore, it is difficult to entrain the powder, and it is possible to obtain a high-quality product having no powder defects while maintaining sufficient lubricity between the mold and the solidified shell .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a state in a mold.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the shear rate of powder and the viscosity at 1300 ° C. in comparison with the conventional powder and the powder of the present invention.
3 is a graph showing the relationship between the shear rate of powder and the viscosity at 1300 ° C. in comparison with Example 1 of the present invention and Comparative Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mold 2 ... Immersion nozzle 3 ... Molten steel 4 ... Powder layer 5 ... Molten layer

Claims (1)

溶融状態で非ニュートン流体であって、剪断速度が２０（１／秒）以下の時に１３００℃における粘度が５ポイズ以上で、かつ剪断速度が８０（１／秒）以上の時に１３００℃における粘度が４ポイズ以下であるパウダーを鋳型内に供給し、鋳型の中央部に上方から浸漬ノズルを挿入し、浸漬ノズルから鋳型内に溶鋼を供給して鋼を連続鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、
鋳型内で溶融したパウダーが、鋳型内壁近傍上部のオッシレーション部分で低粘度であり、浸漬ノズル近傍では高粘度になるようにして鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。 It is a non-Newtonian fluid in a molten state, and when the shear rate is 20 (1 / second) or less, the viscosity at 1300 ° C. is 5 poise or more, and when the shear rate is 80 (1 / second) or more, the viscosity at 1300 ° C. A continuous casting method of steel in which powder of 4 poise or less is supplied into a mold, an immersion nozzle is inserted into the mold from above, and molten steel is supplied from the immersion nozzle into the mold to continuously cast the steel. ,
A steel continuous casting method, wherein the steel is continuously cast so that the powder melted in the mold has a low viscosity at the oscillation portion near the upper part of the mold inner wall and a high viscosity near the immersion nozzle .

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