JPS6250056A - 酸素含有量の高い鋼片を得るための連鋳法 - 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、鋳型自溶鋼中
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５８−３８８４８）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−Ｅ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、広範な鋼種の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 本発明はタンディツシュ内溶鋼中に酸化物を含む粉体、
または酸化物と脱酸剤を含む粉体を吹込み、該粉体中の
酸化物の少なくとも一部は溶鋼中に溶解した脱酸元素、
または吹込まれた粉体中の脱酸剤と反応し、これらの反
応生成物が溶鋼中に留ることによって、高酸素含有量の
溶鋼を連続鋳造によって製造する方法である。

作用 以下本発明の構成を作用と共にさらに詳細に説明する。

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に保持された溶鋼２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、粉体切り出し装置６
によって切出された粉体が吹込み羽口５を通して吹込ま
れる。

このとき、溶鋼中へ吸収される酸素量の主たる部分は溶
鋼中の脱酸元素、または吹込み粉体中の脱酸元素と反応
して化合しうる量であり、凝固時にはＣＯ気泡を発生し
ないか、たとえ発生しても鋳造操又や鋼片品質に支障を
きたさないように。

操業条件すなわち、取鍋自溶鋼中の脱酸元素溶解量や、
吹込み酸化物量や、吹込み脱酸剤量を選定しておく。

溶鋼中へ脱酸剤と酸化物の両方を同時に吹込む場合、脱
酸剤は酸化物を還元しうる能力を有している必要があり
、脱酸剤と酸化物が溶鋼中に吹込まれると直ちに、いわ
ゆるテルミット反応と同様の反応を起し、生成介在物が
溶鋼中に分散し易くなるように働く、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。

溶鋼中への粉体の吹込み方法は常法に従って、粉体切出
し装置によって切出された粉体を搬送ガスによって、吹
込みノズルより吹込む、このとき使用する搬送ガスは、
不活性ガスでもよいし、酸素ガスを含んだ混合ガスを使
用してもよい、混合ガスを使用することによって、酸素
源として吹込まれる酸化物の一部を酸素ガスで代替する
ことができ、熱収支の点で有利となる。

タンディツシュ内のガス吹込み部分における溶鋼の攪拌
条件は、多くの異なるガス吹込み条件での鋳造実験の結
果（第５図）、タンディツシュ内のガス吹込み部分にお
ける溶鋼の均一混合時間ｔｌｌｌＸが、その部分におけ
る溶鋼の平均滞留時間をｔｏとしたとき、 ｏ、１ｔｏ≦ｔ　ｍｉｘ≦３ｔ０ の範囲にあることが、実用上鋼片中の酸素分布や酸素歩
留などの点から好ましいことが判明した。

なお、第５図で白丸は正常鋳造、白玉角は気泡発生、白
画角は酸素歩留が低い（正常鋳造の８０％以下）、黒画
角は酸素歩留が低く、タンディツシュでスズラッシュ発
生の各場合を示す。

溶鋼中へ酸化物と共に吹込まれる脱酸剤としてはＮｎ及
ｌまたはＳｉを主剤として含有するものが好ましい、そ
の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、脱酸剤として粉状に加工した金属−ｙ７ガ
ン、金属シリコン、Ｆｅ−Ｉｎ、　Ｆｅ−９ｉ、　Ｓｔ
　−Ｍｎなどを使用すればよい、また、目的によっては
脱酸元素として、Ｎｙ＋やＳｉ以外のＴｉ、　Ｃａ、　
Ｍ、希土類元素を使用または併用することも可能である
。

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、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　　　（１／ａ＠５ｉｎ）ここで、Ｖ
ｃは鋳造速度（脂／＋５ｉｎ）、　　ｄは鋳片厚さくｍ
）を表わす。

すなわち、鋳造速度Ｖｃ　（ｍ、／５ｉｎ）及び鋳片厚
さｄ　（厘）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＃素分析値
が高く、下面側で低くなっている。

又、Ｖｃ／ｄ２＝５６の場合の鋳片Ｈさ方向の全酸素分
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」二式の制約を必ず
しも守る必要はない。

＋ｉ７ｉ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Ｒ４１にでも、当然、末
法を適用できるが１本発明に最適な連鋳機は水平回転型
の連続鋳造装置である。

水平回転型連続鋳造機とは、旨ａｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅ
ｌＥｎｇｉｎｅｅｒ　、Ｍａｙ　１９７９．２．７２や
特願昭６０−３８８１５に記載されている上部が開放さ
れた無端溝材リング状鋳型を使用した連続鋳造装置であ
る。水力式の連Ｐｆ４１！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９０ｍｍ以下
と制約した理由は、それ以上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 全酸素濃度値５０〜３００ＰＰ曽、〔％Ｃ）　＝０．０
５〜０、ｌＯの溶鋼を使用して次の実験を行った。

〔％Ｃ）＝０．０５〜０．１０の主として溶接棒用線材
ビレットを鋳型断面１２０〜１８０ｍｍ角の通常の垂直
曲げ型？Ｘ鋳機によって、鋳造速度２〜４ｍ／ｍｉｎで
鋳造した。溶鋼中に吹込まれる酸化物粉体としては主と
して酸化鉄または酸化マンガンを使用した。このとき粉
体中のＦｅＯ供給量は０．４〜１．４ｋｇ／ｍｉｎであ
った。ただし、一部の鋳造実験においては、硫黄鉛快削
鋼を想定して、鉛酸化物を高硫黄含有溶鋼中へ吹込んだ
。

酸化物と脱酸剤を同時に吹込む鋳造実験には。

主としてＦｅＯ粉体が４０〜７０％、金属にｎ粉体が３
０〜５０％、金属Ｓｒ粉体が０〜３０％からなる混合粉
体を使用して鋳造実験を実施した。

いずれの場合も、Ｍ用品質は良好で、溶接棒鋼あるいは
快削鋼材としての品質基準を満足しており、鋼片中の酸
素含有量は１５０〜４００ｐｐＨであった。

また、第２図に示す水平回転型連続鋳造機を使用して、
４０層層角相当の小断面ビレットを鋳造速度１２ｍ／ｍ
ｉｎで鋳造した。吹込んだ酸化物および脱酸剤は同様の
ものを使用した。また、一部の鋳造実験においては吹込
み搬送ガスとして２０％酸素含有アルゴンガスを使用し
た。鋳造された鋼片中の全酸素含有量は２００〜４００
ｐｐｍ　テ（％Ｃ）　＝０．０ｆｔ〜０．０９であった
。

上記の実施例においてはタンディツシュ内の溶鋼の平均
帯留時間は通常型式の連鋳機の場合、１２０〜６００秒
であって、水平回転型連鋳機の場合は６０〜３００秒で
あった。なお、吹込み部分における均一混合時間は、ト
レーサー添加による実測より各々　１２０〜４００秒お
よび２０〜３００秒であった。

発明の効果 本発明によって、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
図は他の実施例を説明す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Ｖ　ｃ　／　ｄ　２と
全酸素分析値の関係図である。第５図はタンディツシュ
内のガス吹込み部分における溶鋼の均一混合時間ｔｌｌ
ｌｌＸとその部分における溶鋼の平均滞留時間１ｏとの
関係図である。 １・・・取鍋、２・・・取鍋自溶鋼、３・・・タンディ
ツシュ、４・・・タンディツシュ内溶鋼、５・・・吹込
み羽目、６争・・粉体切出し装置、７・・・注入ノズル
、８・・・鋳型、９・拳＃鋼片、１ｏ−−−ガス吹込み
羽目、１Ｉ−−−溝付リング状鋳型、１２・番・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、１
６・・・耐火物塩支持金具、１７・・・耐火物層、１８
・・・錫類動用モーター、１９−・拳傾注取鍋、　２０
拳１１１１ＰＩ型溝部、２１・・・タンディツシュ、２
２φ・・冷却水配管、２３・・・′＃ＰＩ型回転方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶鋼をタンディッシュを介して連続鋳造するに際し
   、タンディッシュ内の溶鋼中に、脱酸元素と反応した残
   りの酸素量が溶鋼の凝固時にＣＯ気泡を発生しないか或
   は鋳造操業および鋼片品質にとって支障を来たさない程
   度に僅少となる量に対応する、酸化物を含む粉体を吹込
   み、酸素量の大部分を脱酸元素と反応させて溶鋼中に吸
   収せしめるようにしたことを特徴とする酸素含有量の高
   い鋼片の連続鋳造法。 ２、溶鋼をタンディッシュを介して連続鋳造するに際し
   、タンディッシュ内の溶鋼中に、脱酸元素と反応した残
   りの酸素量が溶鋼の凝固時にＣＯ気泡を発生しないか或
   は鋳造操業および鋼片品質にとって支障を来たさない程
   度に僅少となる量に対応する酸化物を含む粉体ならびに
   脱酸剤を含む粉体を吹込み、酸素量の大部分を脱酸元素
   と反応させて溶鋼中に吸収せしめるようにしたことを特
   徴とする酸素含有量の高い鋼片の連続鋳造法。 ３、溶鋼中に吹込む酸化物が、酸化鉄、酸化マンガン、
   酸化ニッケル、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸
   化鉛、酸化ビスマスのうち、１種、または２種以上の混
   合物、または複合酸化物、または炭酸塩からなるもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の連続鋳造法。 ４、溶鋼中に酸化物と共に吹込む脱酸剤が、Ｓｉまたは
   Ｍｎの一方、あるいはその両者を合わせて、３０％以上
   含有するものである特許請求の範囲第２項記載の連続鋳
   造法。 ５、溶鋼中に粉体を吹込むために使用するガスとして、
   酸素ガスを含有する混合ガスを使用することによって、
   酸素源として吹込まれる酸化物の一部の使用量を代替す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１又は３項記載の
   連続鋳造法。 ６、溶鋼中へ吹込むガスの全流量、酸素以外のガス流量
   、若しくはガス組成、又はこれらを組合わせて調整する
   ことによって、タンディッシュ内のガス吹込み部分にお
   ける溶鋼の均一混合時間ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｘとその部分にお
   ける溶鋼の平均帯留時間ｔ＿０との間に、 ０．１ｔ＿０≦ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｘ≦１０ｔ＿０の関係がな
   りたつように操業することを特徴とする特許請求の範囲
   第１、３又は５項記載の連続鋳造法。 ７、タンディッシュへ注入される溶鋼に溶解している脱
   酸元素がＭｎ若しくはＳｉ、又はその両者を主体とする
   ものである特許請求の範囲第１、３、５又は６項記載の
   連続鋳造法。 ８、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） の関係を満足するものである特許請求の範囲第１、３、
   ５、６又は７項記載の連続鋳造法。 ９、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、３、５、６、７又は８項記載の連続鋳造法。