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JP7748072B2 - Mold powder for continuous casting and method for manufacturing steel - Google Patents
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JP7748072B2 - Mold powder for continuous casting and method for manufacturing steel - Google Patents

Mold powder for continuous casting and method for manufacturing steel

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JP7748072B2 JP2023136463A JP2023136463A JP7748072B2 JP 7748072 B2 JP7748072 B2 JP 7748072B2 JP 2023136463 A JP2023136463 A JP 2023136463A JP 2023136463 A JP2023136463 A JP 2023136463A JP 7748072 B2 JP7748072 B2 JP 7748072B2
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Description

本発明は、連続鋳造用モールドパウダー及び鋼の製造方法に関する。 The present invention relates to mold powder for continuous casting and a method for producing steel.

溶鋼を連続鋳造機を用いて連続鋳造するにあたり、まず、溶鋼が取鍋からタンディッシュを介して鋳型に注がれ、鋳型内で初期凝固シェルが形成される。そして、続く二次冷却帯で溶鋼が冷却されて内部まで凝固が進行する。鋳造中は、連続鋳造用モールドパウダー(以下、パウダーということがある)が鋳型内に常に投入されており、溶融状態となったパウダーは鋳型と凝固シェルの間に侵入していく。パウダーは、連続鋳造において、凝固シェルと鋳型との潤滑性の向上及び溶鋼の保温などの役割を担う。 When continuously casting molten steel using a continuous casting machine, the molten steel is first poured from a ladle through a tundish into a mold, where an initial solidified shell is formed. The molten steel is then cooled in the subsequent secondary cooling zone, and solidification progresses to the interior. During casting, continuous casting mold powder (hereinafter sometimes referred to as powder) is constantly added to the mold, and the molten powder penetrates between the mold and the solidified shell. During continuous casting, the powder improves lubrication between the solidified shell and mold and keeps the molten steel warm.

一般的に、パウダーはCaOとSiOを主成分とし、求められる特性に応じて、Al、NaO、フッ素化合物、C等の成分が配合される。ここで、SiOは低融点化及びガラス化の促進を目的として加えられている。しかし、溶鋼のAl濃度が高い場合、連続鋳造時にテルミット反応が発生し、パウダー中の酸化物、特にSiO等が溶鋼中Alによって還元される。ここでSiOとAlのテルミット反応は下記(1)式で示される。
4[Al]+3(SiO)→2(Al)+3[Si]……(1)
ここで、[Al]及び[Si]は溶鋼中の成分、(SiO)及び(Al)はパウダー中の成分を指す。
Generally, powders are primarily composed of CaO and SiO2 , with Al2O3 , Na2O , fluorine compounds, C, and other ingredients blended in depending on the desired properties. SiO2 is added to lower the melting point and promote vitrification. However, if the Al concentration in the molten steel is high, a thermite reaction occurs during continuous casting, and oxides in the powder, particularly SiO2 , are reduced by the Al in the molten steel. The thermite reaction between SiO2 and Al is expressed by the following formula (1):
4[Al]+3( SiO2 )→2( Al2O3 ) +3 [Si]...(1)
Here, [Al] and [Si] refer to components in the molten steel, and (SiO 2 ) and (Al 2 O 3 ) refer to components in the powder.

当該テルミット反応によって、パウダーのAl濃度が増加する。そして、パウダーのAl濃度の増加は様々な問題を引き起こすことが知られている。例えば、CaO及びSiOを含むパウダーを用いて連続鋳造を行った場合、Al量の増加によってパウダー内に高融点の2CaO・Al・SiO(ゲーレナイト)が生成される。ゲーレナイトはパウダーの潤滑性を著しく劣化させるため、ブレークアウトと呼ばれる、鋳造中に初期凝固シェルが破断して溶鋼が漏れ出す操業トラブルが発生するリスクが高まる。さらに、Al含有量の上昇に伴って融点が高くなり、ベアと呼ばれる、パウダーが焼結された塊が鋳型上に生成される。ベアが粗大になると初期凝固シェルを押し込むため、鋳片表面にディプレッションと呼ばれる凹みが発生してしまう場合もある。 The thermite reaction increases the Al2O3 concentration of the powder. It is known that an increase in the Al2O3 concentration in the powder can cause various problems. For example, when continuous casting is performed using powder containing CaO and SiO2 , an increase in the Al2O3 content can result in the formation of 2CaO· Al2O3 · SiO2 (gehlenite ) , a high-melting-point compound. Gehlenite significantly deteriorates the lubricity of the powder, increasing the risk of an operational problem called breakout, in which the initial solidification shell breaks during casting and molten steel leaks. Furthermore, as the Al2O3 content increases, the melting point increases, and sintered powder lumps called bare particles are formed on the mold. When the bare particles become coarse, they push into the initial solidification shell, sometimes resulting in depressions on the slab surface.

このような背景から、高品質な鋳片の製造及び操業トラブルの防止を目的として、高Al鋼の連続鋳造を行うための種々のパウダーが提案されている。 Against this background, various powders have been proposed for continuous casting of high-Al steel, with the aim of producing high-quality cast slabs and preventing operational problems.

例えば、特許文献1では、F量が16~25質量%、CaOとSiOの質量比(CaO/SiO)が1.0~1.8、Al量が5質量%以下(ゼロを含む)及びMgO量が1.5質量%以下(ゼロを含む)であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーが提案されている。このパウダーによって、大きな組成変動を起点とした拘束性ブレークアウトやスラグベアの肥大化等を回避することができるとされている。ここで、組成変動とは、溶融スラグ中のSiOが減少し、Alが増加することを指している。 For example, Patent Document 1 proposes a mold powder for continuous casting of steel, characterized by an F content of 16 to 25 mass%, a CaO to SiO2 mass ratio (CaO/ SiO2 ) of 1.0 to 1.8, an Al2O3 content of 5 mass% or less (including zero), and an MgO content of 1.5 mass% or less (including zero). It is said that this powder can prevent restrictive breakouts and slag bear enlargement that are caused by large compositional fluctuations. Here, "compositional fluctuation" refers to a decrease in SiO2 and an increase in Al2O3 in the molten slag.

また、特許文献2では、CaO:10~35wt%、Al:10~35wt%、TiO:3~15wt%、LiO:3~20wt%、BaO:5~40wt%、F:15wt%以下、NaO:20wt%以下を含有し、さらに骨剤としてBN:0.5~4.0wt%、C:0.5~4.0wt%のうちの1種以上を含有し、残部は不可避的な不純物によって構成されることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダーが提案されている。このパウダーによれば、スラグ還元性金属元素を含有する鋼を連続鋳造する際に、パウダーの潤滑不良(変質)に起因する鋳片表面品質の劣化防止やブレークアウトを防止し得るとされている。 Patent Document 2 proposes a mold powder for continuous casting that contains 10-35 wt% CaO, 10-35 wt% Al2O3 , 3-15 wt% TiO2 , 3-20 wt% Li2O, 5-40 wt% BaO , 15 wt% or less F, 20 wt% or less Na2O , and one or more of 0.5-4.0 wt% BN and 0.5-4.0 wt% C as aggregates, with the remainder consisting of unavoidable impurities. It is claimed that this powder can prevent deterioration of the slab surface quality and breakouts due to poor powder lubrication (alteration) when continuously casting steel containing slag-reducing metal elements.

特開2017-170494号公報JP 2017-170494 A 特開平5-185195号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-185195

しかしながら、上記文献に記載のパウダーにおいては、以下の問題がある。 However, the powder described in the above document has the following problems:

例えば、特許文献1に記載のパウダーはSiOを含有するため、使用することでテルミット反応が発生する。特許文献1に記載の発明は、この反応に伴ってパウダーのAl濃度が上昇することによる弊害を防止しようとするものである。しかし、テルミット反応により、上記弊害だけでなく、発熱による弊害が生じる。まず、メニスカス部で溶鋼の凝固遅れが生じてしまい、オシレーションマークに沿って凝固シェルが破断(ブリード)する。これにより、鋳片の表面品質が損なわれてしまう。また、火炎の発生により、設備故障及び操業停止が引き起こされる。 For example, the powder described in Patent Document 1 contains SiO2 , which causes a thermite reaction when used. The invention described in Patent Document 1 aims to prevent the adverse effects of the increase in Al2O3 concentration in the powder that accompanies this reaction. However, the thermite reaction not only causes the above adverse effects but also causes adverse effects due to heat generation. First, the solidification of molten steel is delayed at the meniscus, causing the solidified shell to break (bleed) along the oscillation marks. This impairs the surface quality of the cast slab. Furthermore, the generation of flames can cause equipment failure and shutdowns.

また、特許文献2に記載のパウダーにはSiOが含まれないが、NaO、TiO及びLiOを含有しており、これらの成分と溶鋼中Alとの間でテルミット反応が進行する。そのため、発熱及びAl濃度の増加に伴い、操業トラブルの発生及び鋳片の品質劣化がみられる。 Furthermore, the powder described in Patent Document 2 does not contain SiO2 , but does contain Na2O , TiO2 , and Li2O , and a thermite reaction occurs between these components and Al in the molten steel. As a result, heat is generated and the Al2O3 concentration increases, which can cause operational problems and deterioration in the quality of the cast slab.

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。 The gist of the present invention, which aims to solve the above problems, is as follows:

1.骨材炭素、
Al
BaO、
CaO、
MgO、
フッ素化合物、
および残部の不可避的不純物からなる成分組成を有し、
全C含有量:0.5~5.0質量%、
Al含有量:15~35質量%、
BaO含有量:15~35質量%、
CaO含有量:30~40質量%、
MgO含有量:1.0~5.0質量%、
F含有量:10~20質量%、
前記不可避的不純物の合計含有量:2.0質量%以下、
である、連続鋳造用モールドパウダー。
1. Aggregate carbon,
Al2O3 ,
BaO,
CaO,
MgO,
Fluorine compounds,
and the remainder being unavoidable impurities,
Total C content: 0.5 to 5.0% by mass,
Al 2 O 3 content: 15-35% by mass,
BaO content: 15 to 35% by mass,
CaO content: 30 to 40% by mass,
MgO content: 1.0 to 5.0% by mass,
F content: 10 to 20% by mass,
The total content of the inevitable impurities: 2.0% by mass or less;
This is a mold powder for continuous casting.

2.前記成分組成が、さらに
Ca、BaおよびMgからなる群より選択される少なくとも一つの元素の炭酸塩を含有する、上記1に記載の連続鋳造用モールドパウダー。
2. The mold powder for continuous casting according to the above item 1, wherein the component composition further contains a carbonate of at least one element selected from the group consisting of Ca, Ba, and Mg.

3.前記モールドパウダーの最大粒径が250μm以下である、上記1又は2に記載の連続鋳造用モールドパウダー。 3. The mold powder for continuous casting described in 1 or 2 above, wherein the maximum particle size of the mold powder is 250 μm or less.

4.前記モールドパウダーのうち50質量%以上がプリメルト原料からなる、上記1~3のいずれかに記載の連続鋳造用モールドパウダー。 4. The mold powder for continuous casting described in any one of items 1 to 3 above, wherein 50 mass% or more of the mold powder consists of premelt raw material.

5.上記1~4のいずれかに記載の連続鋳造用モールドパウダーを用いて、Alを0.5質量%以上含有する鋼を連続鋳造する、鋼の製造方法。 5. A method for producing steel, comprising continuously casting steel containing 0.5 mass% or more of Al using the mold powder for continuous casting described in any one of 1 to 4 above.

6.溶鋼1t当たりのパウダー消費量が0.4kg以上である、上記5に記載の鋼の製造方法。 6. A method for producing steel as described in 5 above, in which the powder consumption per ton of molten steel is 0.4 kg or more.

本発明によれば、高Al鋼を連続鋳造する際に、高品質な鋳片の製造及び操業トラブルの防止を可能とする連続鋳造用モールドパウダーを提供することができる。また、前記パウダーを用いた鋼の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a mold powder for continuous casting that enables the production of high-quality cast pieces and the prevention of operational problems when continuously casting high-Al steel. It also provides a method for producing steel using the powder.

以下、本発明を具体的に説明する。なお、本明細書において、含有量の単位としての「%」は、特に断らない限り「質量%」を指すものとする。 The present invention will now be described in detail. Note that in this specification, "%" as a unit of content refers to "% by mass" unless otherwise specified.

上述したように、パウダーのAl濃度が増加すると、高融点のゲーレナイトの生成及びベアの粗大化が起こり、操業の安定性が損なわれるとともに、鋳片の表面品質が低下する。従って、高Al鋼の連続鋳造において、安定した生産性及び品質を得るためには、鋳造中のパウダーのAl濃度の増加量は少ない方が望ましい。 As described above, an increase in the Al2O3 concentration in the powder causes the formation of high-melting-point gehlenite and the coarsening of bare grains, which impairs operational stability and reduces the surface quality of the cast slab. Therefore, in order to obtain stable productivity and quality in the continuous casting of high-Al steel, it is desirable to keep the increase in the Al2O3 concentration in the powder during casting as small as possible.

そして、本発明者らの実験により、鋳造中のパウダーのAl濃度が増加する要因としては、パウダー中の酸化物による溶鋼中Alの酸化だけでなく、大気による溶鋼中Alの酸化があることが明らかになった。しかし、大気による酸化は防止することが困難である。つまり、Al濃度の増加量を小さくするためには、パウダー中の酸化物による溶鋼中Alの酸化を極力防止する必要がある。また、操業及び品質に関する問題が発生しないように鋼を製造するためには、パウダーのAl量が鋳造中にある程度増加することを考慮したうえで、パウダーの作製及び鋼の製造条件の設定をする必要がある。 Experiments conducted by the present inventors have revealed that factors that increase the Al2O3 concentration in powder during casting include not only the oxidation of Al in molten steel by oxides in the powder but also the oxidation of Al in molten steel by the atmosphere. However, oxidation by the atmosphere is difficult to prevent. In other words, to minimize the increase in the Al2O3 concentration, it is necessary to prevent as much as possible the oxidation of Al in molten steel by oxides in the powder. Furthermore, in order to produce steel without causing problems related to operation and quality, it is necessary to set the powder production and steel production conditions taking into account the fact that the Al2O3 content in the powder will increase to some extent during casting.

以上のような観点から、本発明者らは鋳造中にパウダーが成分変化した後における凝固開始温度に着目した。そして、本発明者らは前記成分変化後における凝固開始温度(以下、成分変化後における凝固開始温度のことを単に凝固開始温度ということがある)を低下させることが好適であるとの結論に至った。そして、凝固開始温度を低下させるためには、パウダーの成分組成及び鋼の製造条件が重要である。 From these perspectives, the inventors focused on the solidification start temperature after the powder undergoes a chemical change during casting. They concluded that it would be preferable to lower the solidification start temperature after the chemical change (hereinafter, the solidification start temperature after the chemical change may be simply referred to as the solidification start temperature). In order to lower the solidification start temperature, the chemical composition of the powder and the steel manufacturing conditions are important.

さらに本発明者らは、操業を安定させ、鋳片の表面品質を向上させるためには、1300℃での標準生成自由エネルギーがAlよりも高い酸化物の含有量を極力少なくするべきであるとの結論に至った。これは、次のような理由による。まず、1300℃とは鋳造中の溶融パウダーの平均温度である。そして、当該温度での標準生成自由エネルギーがAlよりも高いSiO、NaO、TiO及びLiO等の酸化物は、溶鋼中Alとの間でテルミット反応を発生させてしまう。これにより、前述した様々な悪影響を引き起こす。したがって、1300℃での標準生成自由エネルギーがAlよりも高い酸化物を殆ど含有しないようなパウダーを製造する必要がある。 Furthermore, the inventors have concluded that in order to stabilize operations and improve the surface quality of cast slabs, the content of oxides with a standard free energy of formation higher than Al2O3 at 1300°C should be minimized. This is due to the following reasons: First, 1300°C is the average temperature of the molten powder during casting. Oxides such as SiO2 , Na2O , TiO2 , and Li2O , which have a standard free energy of formation higher than Al2O3 at that temperature , will cause a thermite reaction with Al in the molten steel, causing the various adverse effects described above. Therefore, it is necessary to produce powder that contains almost no oxides with a standard free energy of formation higher than Al2O3 at 1300°C.

以下、本発明の一実施形態に従うパウダーの成分組成について説明する。 The component composition of the powder according to one embodiment of the present invention is described below.

[骨材炭素]
骨材炭素は、パウダーの溶融速度を調整するといった役割を果たす。骨材炭素には、例えばカーボンブラックやコークス粉などが含まれるが、これに限定されるものではない。骨材炭素の含有量は、0.5%~3.5%であることが好ましい。
[Aggregate carbon]
The aggregate carbon plays a role in adjusting the melting rate of the powder. Examples of the aggregate carbon include, but are not limited to, carbon black and coke powder. The content of the aggregate carbon is preferably 0.5% to 3.5%.

[全C含有量:0.5~5.0質量%]
全C含有量を0.5%未満とした場合、骨材としての効果が得られない。そのような観点から、全C含有量を0.5%以上、好ましくは1.0%以上とする。一方、全C含有量が5.0%を超えると、テルミット反応が生じたときに、Cが燃焼し火炎が発生して、設備故障及び操業停止を引き起こす原因になる。したがって、操業トラブルを防止する観点から、全C含有量は5.0%以下、好ましくは3.0%以下とする。ここで、全C含有量は、骨材炭素の含有量と、後述する炭酸塩に由来するC含有量との合計として求めることができる。また、炭酸塩由来のCは、後述するプリメルト原料に残留する炭酸塩に由来するCと、プリメルト原料以外に配合した炭酸塩に由来するCとの合計であると考えられる。
[Total C content: 0.5 to 5.0% by mass]
If the total C content is less than 0.5%, the effect as an aggregate cannot be obtained. From this viewpoint, the total C content is set to 0.5% or more, preferably 1.0% or more. On the other hand, if the total C content exceeds 5.0%, when a thermite reaction occurs, the C burns and generates a flame, which can cause equipment failure and operation shutdown. Therefore, from the viewpoint of preventing operational troubles, the total C content is set to 5.0% or less, preferably 3.0% or less. Here, the total C content can be calculated as the sum of the aggregate carbon content and the C content derived from carbonates, which will be described later. Furthermore, the C derived from carbonates is considered to be the sum of the C derived from carbonates remaining in the premelt raw material, which will be described later, and the C derived from carbonates blended other than the premelt raw material.

[Al:15~35%]
Alは溶融パウダー中のAlの活量を高め、溶鋼中Alの酸化反応を抑制するために添加する。Al含有量が15%未満になると、このような効果が得られない。そのため、Al含有量を15%以上、好ましくは20%以上とする。一方、Al含有量が35%より高い場合、鋳造中にさらにAl含有量が増加することを考慮すると、パウダーの凝固開始温度が非常に高くなる。したがって、Al含有量を35%以下、好ましくは30%以下とする。なお、Al含有量は、蛍光X線分析により求めたAl含有量をAlに換算して求める。
[Al 2 O 3 : 15-35%]
Al2O3 is added to increase the activity of Al2O3 in the molten powder and suppress the oxidation reaction of Al in molten steel. If the Al2O3 content is less than 15%, this effect cannot be obtained. Therefore , the Al2O3 content is set to 15% or more, preferably 20% or more. On the other hand, if the Al2O3 content is higher than 35%, the solidification start temperature of the powder becomes very high, taking into account that the Al2O3 content will further increase during casting. Therefore, the Al2O3 content is set to 35% or less, preferably 30% or less. The Al2O3 content is determined by converting the Al content determined by fluorescent X-ray analysis into Al2O3 .

[BaO]
BaOは1300℃での標準生成自由エネルギーがAlよりも低く、溶鋼中Alとほぼ反応しないため、鋳造中におけるパウダーのAl濃度の増加が抑えられる。また、BaOはAlと複合酸化物を形成し、パウダーの凝固開始温度を低下させる。
[BaO]
BaO has a lower standard free energy of formation at 1,300°C than Al2O3 and hardly reacts with Al in molten steel, so an increase in the Al2O3 concentration in the powder during casting is suppressed. In addition, BaO forms a complex oxide with Al2O3 , lowering the solidification start temperature of the powder.

[Baの酸化物換算での含有量:15~35質量%]
Baの酸化物換算での含有量が15%未満になると、Al濃度の増加を抑制し、パウダーの凝固開始温度を低下させるという上述した効果が得られない。そのため、Baの酸化物換算での含有量を15%以上、好ましくは20%以上とする。一方、Baの酸化物換算での含有量が35%より高い場合、逆に凝固開始温度が上昇する。したがって、Baの酸化物換算での含有量を35%以下、好ましくは30%以下とする。なお、前記含有量は、Ba元素の含有量を蛍光X線分析により求め、BaOに換算して算出する。
[Ba oxide content: 15 to 35 mass %]
If the Ba oxide content is less than 15%, the above-mentioned effects of suppressing the increase in Al2O3 concentration and lowering the solidification start temperature of the powder cannot be obtained. Therefore, the Ba oxide content is set to 15% or more, preferably 20% or more. On the other hand, if the Ba oxide content is higher than 35%, the solidification start temperature will increase. Therefore, the Ba oxide content is set to 35% or less, preferably 30% or less. The above content is calculated by determining the Ba element content by X-ray fluorescence analysis and converting it into BaO.

[CaO]
CaOは1300℃での標準生成自由エネルギーがAlよりも低く、溶鋼中Alとほぼ反応しないため、鋳造中におけるパウダーのAl濃度の増加が抑えられる。また、CaOはAlと複合酸化物を形成し、パウダーの凝固開始温度を低下させる。
[CaO]
CaO has a lower standard free energy of formation at 1,300°C than Al2O3 and hardly reacts with Al in molten steel, so an increase in the Al2O3 concentration in the powder during casting is suppressed. In addition, CaO forms a complex oxide with Al2O3 , lowering the solidification start temperature of the powder.

[Caの酸化物換算での含有量:30~40質量%]
Caの酸化物換算での含有量が30%未満になると、Al濃度の増加を抑制し、パウダーの凝固開始温度を低下させるという上述した効果が得られない。そのため、Caの酸化物換算での含有量を30%以上、好ましくは32%以上とする。一方、Caの酸化物換算での含有量が40%より高い場合、逆に凝固開始温度が上昇する。したがって、Caの酸化物換算での含有量を40%以下、好ましくは38%以下とする。なお、前記含有量は、Ca元素の含有量を蛍光X線分析により求め、CaOに換算して算出する。
[Ca oxide content: 30 to 40 mass%]
If the Ca content in terms of oxide is less than 30%, the above-mentioned effects of suppressing the increase in Al2O3 concentration and lowering the solidification start temperature of the powder cannot be obtained. Therefore, the Ca content in terms of oxide is set to 30% or more, preferably 32% or more. On the other hand, if the Ca content in terms of oxide is higher than 40%, the solidification start temperature will increase. Therefore, the Ca content in terms of oxide is set to 40% or less, preferably 38% or less. The above content is calculated by determining the Ca element content by fluorescent X-ray analysis and converting it to CaO.

[MgO]
MgOは1300℃での標準生成自由エネルギーがAlよりも低く、溶鋼中Alとほぼ反応しないため、鋳造中におけるパウダーのAl濃度の増加が抑えられる。また、パウダーの凝固開始温度を低下させることができる。
[MgO]
Since MgO has a lower standard free energy of formation at 1300°C than Al2O3 and hardly reacts with Al in molten steel, an increase in the Al2O3 concentration in the powder during casting can be suppressed. In addition, the solidification start temperature of the powder can be lowered.

[Mgの酸化物換算での含有量:1.0~5.0質量%]
Mgの酸化物換算での含有量が1.0%未満になると、Al濃度の増加を抑制し、パウダーの凝固開始温度を低下させるという上述した効果が得られない。そのため、Mgの酸化物換算での含有量を1.0%以上、好ましくは1.5%以上とする。一方、Mgの酸化物換算での含有量が5.0%を超えると、逆に凝固開始温度が上昇する。したがって、Mgの酸化物換算での含有量は5.0%以下、好ましくは3.0%以下とする。なお、前記含有量は、Mg元素の含有量を蛍光X線分析により求め、MgOに換算して算出する。
[Mg oxide content: 1.0 to 5.0 mass%]
If the Mg content in terms of oxide is less than 1.0%, the above-mentioned effects of suppressing the increase in Al2O3 concentration and lowering the solidification start temperature of the powder cannot be obtained. Therefore, the Mg content in terms of oxide is set to 1.0% or more, preferably 1.5% or more. On the other hand, if the Mg content in terms of oxide exceeds 5.0%, the solidification start temperature will increase. Therefore, the Mg content in terms of oxide is set to 5.0% or less, preferably 3.0% or less. The above content is calculated by determining the Mg element content by X-ray fluorescence analysis and converting it into MgO.

[フッ素化合物]
フッ素化合物はパウダーの凝固開始温度および後述する粘度を低下させるために配合する。フッ素化合物としては特に限定されず、例えばCaF及びBaFが挙げられるが、コストの観点から、CaFを用いることが好ましい。
[Fluorine compounds]
The fluorine compound is blended to lower the powder solidification initiation temperature and viscosity (described later). The fluorine compound is not particularly limited, and examples thereof include CaF2 and BaF2 . From the viewpoint of cost, it is preferable to use CaF2 .

[F含有量:10~20質量%]
パウダーのF含有量が10%未満では、フッ素化合物による上述した効果が得られない。そのため、パウダーのF含有量を10%以上とする。一方で、パウダーのF含有量が20%を超えると、効果が飽和するだけでなく、連続鋳造機が酸化して劣化するリスクが劇的に高まる。したがって、パウダーのF含有量は20%以下とする。なお、F含有量は蛍光X線ガラスビード法を用いて測定することができる。
[F content: 10-20% by mass]
If the F content of the powder is less than 10%, the above-mentioned effects of the fluorine compound cannot be obtained. Therefore, the F content of the powder is set to 10% or more. On the other hand, if the F content of the powder exceeds 20%, not only does the effect saturate, but the risk of oxidation and deterioration of the continuous casting machine increases dramatically. Therefore, the F content of the powder is set to 20% or less. The F content can be measured using the X-ray fluorescence glass bead method.

[Ca、BaおよびMgからなる群より選択される少なくとも一つの元素の炭酸塩]
パウダーは、Ca、BaおよびMgからなる群より選択される少なくとも一つの元素の炭酸塩を含んでいてもよい。これは、以下の理由による。パウダーの作製において、プリメルト原料などの中間原料の成分組成が目標から外れる場合がある。このような場合に、前記炭酸塩を前記中間原料に混合することで、元素の含有量を調整することができる。ここで、Ca、BaおよびMgといった元素が炭酸塩として含まれている場合であっても、当該元素の酸化物を含有する場合と同等の効果が得られる。
[Carbonate of at least one element selected from the group consisting of Ca, Ba, and Mg]
The powder may contain a carbonate of at least one element selected from the group consisting of Ca, Ba, and Mg. This is for the following reason: In the production of powder, the component composition of an intermediate raw material such as a premelt raw material may deviate from the target. In such cases, the content of the element can be adjusted by mixing the carbonate into the intermediate raw material. Here, even when elements such as Ca, Ba, and Mg are contained as carbonates, the same effect as when oxides of the elements are contained can be obtained.

Ca、BaおよびMgといった元素が炭酸塩として含まれている場合、前記元素の酸化物換算での合計含有量は、前記元素の酸化物の含有量と前記元素の炭酸塩を酸化物に換算して求められる含有量とを合計して算出する。 When elements such as Ca, Ba, and Mg are contained as carbonates, the total content of the elements converted into oxides is calculated by adding the content of the oxides of the elements and the content obtained by converting the carbonates of the elements into oxides.

ここで、Ca、BaおよびMgからなる群より選択される少なくとも一つの元素の炭酸塩は、Baの炭酸塩であってもよい。 Here, the carbonate of at least one element selected from the group consisting of Ca, Ba, and Mg may be a carbonate of Ba.

上記炭酸塩の合計含有量は、Ca、BaおよびMgのそれぞれの元素について、当該元素の酸化物換算での含有量を充足する限り、限定されない。しかし、上記炭酸塩の合計含有量を低くすることで、他成分の含有量を増やすことができ、また、鋳造時の溶融性が炭酸ガスによって変化することを防ぐことができる。また、ベアの生成をより抑えることができる。そこで、パウダーに対する上記炭酸塩の合計含有量は10%以下が好ましく、5%以下がより好ましい。一方、上記炭酸塩の合計含有量の下限は特に限定されず、0%であってよく、上記炭酸塩は含まれていなくてもよい。同様の観点から、パウダーにおける、Ba炭酸塩のBaO換算での含有量は、10%以下であることが好ましい。前記含有量の下限は限定されず、0%であってよい。同様の観点から、パウダーにおける、Ca炭酸塩のCaO換算での含有量は、10%以下であることが好ましい。前記含有量の下限は限定されず、0%であってよい。同様の観点から、パウダーにおける、Mg炭酸塩のMgO換算での含有量は、10%以下であることが好ましい。前記含有量の下限は限定されず、0%であってよい。 The total content of the carbonates is not limited, as long as the content of each of the elements Ca, Ba, and Mg, calculated as an oxide, is sufficient. However, lowering the total content of the carbonates allows for an increase in the content of other components and prevents changes in melting properties during casting due to carbon dioxide gas. It also further suppresses the formation of bare spots. Therefore, the total content of the carbonates in the powder is preferably 10% or less, and more preferably 5% or less. On the other hand, the lower limit of the total content of the carbonates is not particularly limited and may be 0%, and the carbonates may not be present. From a similar perspective, the content of Ba carbonate in the powder calculated as BaO is preferably 10% or less. The lower limit of this content is not limited and may be 0%. From a similar perspective, the content of Ca carbonate in the powder calculated as CaO is preferably 10% or less. The lower limit of this content is not limited and may be 0%. From a similar perspective, the content of Mg carbonate in the powder calculated as MgO is preferably 10% or less. The lower limit of the content is not limited and may be 0%.

また、同様の観点からは、BaのBaO換算での含有量に対するBa炭酸塩のBaO換算での含有量の割合は、50%以下であることが好ましい。上記割合の下限は特に限定されず、0%であってよく、Ba炭酸塩が含まれていなくてもよい。同様の観点からは、CaのCaO換算での含有量に対するCa炭酸塩のCaO換算での含有量の割合は、50%以下であることが好ましい。上記割合の下限は特に限定されず、0%であってよく、Ca炭酸塩が含まれていなくてもよい。同様の観点からは、MgのMgO換算での含有量に対するMg炭酸塩のMgO換算での含有量の割合は、50%以下であることが好ましい。上記割合の下限は特に限定されず、0%であってよく、Mg炭酸塩が含まれていなくてもよい。 From a similar perspective, the ratio of the content of Ba carbonate in terms of BaO to the content of Ba in terms of BaO is preferably 50% or less. The lower limit of this ratio is not particularly limited and may be 0%, and Ba carbonate may not be included. From a similar perspective, the ratio of the content of Ca carbonate in terms of CaO to the content of Ca in terms of CaO is preferably 50% or less. The lower limit of this ratio is not particularly limited and may be 0%, and Ca carbonate may not be included. From a similar perspective, the ratio of the content of Mg carbonate in terms of MgO to the content of Mg in terms of MgO is preferably 50% or less. The lower limit of this ratio is not particularly limited and may be 0%, and Mg carbonate may not be included.

以上、本発明の一実施形態に従うパウダーの成分組成について説明したが、本発明の一実施形態に従うパウダーは、上記成分を含有し、残部は不可避的不純物からなる。 The component composition of the powder according to one embodiment of the present invention has been described above. The powder according to one embodiment of the present invention contains the above components, with the remainder consisting of unavoidable impurities.

そして、前記不可避的不純物には、1300℃での酸化物の標準生成自由エネルギーがAlよりも高い酸化物も含まれる場合がある。前記酸化物としては、例えば、SiO、NaO、TiO及びLiOが挙げられる。前記酸化物はパウダーの原料に不可避的に混入する場合があるため、完全に除去することは困難ではあるが、溶鋼中Alとのテルミット反応を防止するためできるだけ低い含有量とする必要がある。さらに、LiOを含有しないことにより、製造コストを大きく削減することにもつながる。このような観点から、前記不可避的不純物の含有量の合計は2.0%以下とする。言い換えると、Al、BaO、CaO、MgO、骨材炭素、及びフッ素化合物の含有量の合計は98.0%以上とする。 The inevitable impurities may also include oxides whose standard free energy of formation at 1300°C is higher than that of Al2O3 . Examples of such oxides include SiO2 , Na2O , TiO2 , and Li2O . Because these oxides may be unavoidably mixed into the powder raw materials, it is difficult to completely remove them. However, their content must be as low as possible to prevent a thermite reaction with Al in the molten steel. Furthermore, eliminating Li2O also leads to significant reductions in manufacturing costs. From this perspective, the total content of the inevitable impurities is set to 2.0% or less. In other words, the total content of Al2O3 , BaO , CaO, MgO, aggregate carbon, and fluorine compounds is set to 98.0% or more.

以上のように、本発明の一実施形態に従うパウダーは、
骨材炭素、
Al
BaO、
CaO、
MgO、
フッ素化合物、
および残部の不可避的不純物からなる成分組成を有する。ここで、
全C含有量:0.5~5.0質量%、
Al含有量:15~35質量%、
Baの酸化物換算での含有量:15~35質量%、
Caの酸化物換算での含有量:30~40質量%、
Mgの酸化物換算での含有量:1.0~5.0質量%、
F含有量:10~20質量%、
前記不可避的不純物の合計含有量:2.0質量%以下、
であることが重要である。
As described above, the powder according to one embodiment of the present invention comprises:
aggregate carbon,
Al2O3 ,
BaO,
CaO,
MgO,
Fluorine compounds,
and the balance being unavoidable impurities,
Total C content: 0.5 to 5.0% by mass,
Al 2 O 3 content: 15-35% by mass,
Ba oxide content: 15 to 35 mass%
Ca oxide content: 30 to 40 mass%
Mg oxide content: 1.0 to 5.0 mass%
F content: 10 to 20% by mass,
The total content of the inevitable impurities: 2.0% by mass or less;
It is important that

また、前記成分組成は、さらに、Ca、BaおよびMgからなる群より選択される少なくとも一つの元素の炭酸塩を含有してもよい。 The composition may further contain a carbonate of at least one element selected from the group consisting of Ca, Ba, and Mg.

本発明に係るパウダーは、例えば、前述した成分組成となるように原料を混合することにより製造することができる。ここで、前記原料は、骨材炭素と、Alと、CaOと、BaOと、MgOと、フッ素化合物とからなってよい。また、前記原料は、さらにCa、BaおよびMgからなる群より選択される少なくとも一つの元素の炭酸塩を含有してもよい。前記原料の一部または全部はプリメルト原料からなってよい。また、前記パウダーの粒度を粉砕又は分級などの手法により調整してもよい。 The powder according to the present invention can be produced, for example, by mixing raw materials to obtain the aforementioned component composition. The raw materials may comprise aggregate carbon, Al2O3 , CaO, BaO, MgO, and a fluorine compound. The raw materials may further contain a carbonate of at least one element selected from the group consisting of Ca, Ba, and Mg. Some or all of the raw materials may be premelt raw materials. The particle size of the powder may be adjusted by techniques such as pulverization or classification.

[プリメルト原料]
プリメルト原料とは、あらかじめ原料を溶融して粉砕した材料を指す。前述したように、パウダーの原料として、BaCOなどの炭酸塩を配合する場合がある。しかし、炭酸塩を配合した場合、鋳造時にパウダーが溶融することでガスが発生し、ピンホール欠陥及び介在物巻き込み欠陥といった鋳片品質への悪影響が発生したり、又は、浸漬ノズルの溶損などの操業面への悪影響が発生したりする場合がある。プリメルト原料はこのような影響を低減させ、安定した溶融層を形成するために使用する。したがって、本発明の一実施形態に従うパウダーは、前記パウダーのうち50質量%以上がプリメルト原料からなることが好ましく、80質量%以上がプリメルト原料からなることがより好ましい。一方、プリメルト原料の割合の上限は特に限定されず、100質量%としてもよい。しかし、骨材炭素を配合することを考慮すると、99.5質量%以下がプリメルト原料からなることが好ましい。また、90質量%以下がプリメルト原料からなることがより好ましい。
[Premelt raw materials]
Premelt raw material refers to a material obtained by melting and pulverizing raw materials in advance. As mentioned above, carbonates such as BaCO3 may be blended as powder raw materials. However, blending carbonates can generate gas when the powder melts during casting, which can adversely affect the quality of the cast slab, such as pinhole defects and inclusion entrapment defects, or can adversely affect operational aspects, such as melting of the submerged entry nozzle. The premelt raw material is used to reduce these effects and form a stable molten layer. Therefore, in a powder according to one embodiment of the present invention, the powder preferably comprises 50% by mass or more of premelt raw material, and more preferably 80% by mass or more of premelt raw material. The upper limit of the premelt raw material content is not particularly limited and may be 100% by mass. However, considering the blending of aggregate carbon, it is preferable that the powder comprises 99.5% by mass or less of premelt raw material. It is also more preferable that the powder comprises 90% by mass or less of premelt raw material.

本発明の一実施形態に従うパウダーは、パウダーの成分組成等を調整するために、プリメルト原料に対してさらに材料を配合して作製することができる。例えば、Alが不足する場合、Alを配合すればよい。CaOが不足する場合、CaF又はCaOを配合すればよい。F含有量が不足する場合、CaFを配合すればよい。BaOが不足する場合、BaCOを配合すればよい。 The powder according to one embodiment of the present invention can be produced by blending additional materials with the premelt raw material to adjust the powder's component composition, etc. For example, if Al2O3 is insufficient, Al2O3 can be blended. If CaO is insufficient, CaF2 or CaO can be blended. If the F content is insufficient, CaF2 can be blended. If BaO is insufficient, BaCO3 can be blended.

ここで、骨材炭素は、通常プリメルト原料とすることができない。すなわち、骨材炭素全量に対するプリメルト原料の割合は0%であってよい。 Here, aggregate carbon cannot normally be used as premelt raw material. In other words, the ratio of premelt raw material to the total amount of aggregate carbon may be 0%.

成分調整のためにプリメルト後に炭酸塩を配合すると、全C含有量が上昇することにより、他成分の含有量が少なくなり、また、炭酸ガスの影響で溶融状態が変化する。さらに、粉塵及び炎の発生にも繋がる場合がある。つまり、炭酸塩の配合量を少なくすることで、操業性及び品質をより向上させることができる。よって、Ca、BaおよびMgからなる群より選択される少なくとも一つの元素の炭酸塩について、パウダー全量に対する、プリメルト原料以外の前記炭酸塩の割合が好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下である。なお、前記割合の下限は特に限定されず、0%であってよい。 If carbonate is added after premelt to adjust the composition, the total C content increases, reducing the content of other components, and the molten state changes due to the influence of carbon dioxide gas. This can also lead to the generation of dust and flames. In other words, reducing the amount of carbonate added can further improve operability and quality. Therefore, for carbonates of at least one element selected from the group consisting of Ca, Ba, and Mg, the proportion of said carbonate other than the premelt raw materials relative to the total powder mass is preferably 10% or less, more preferably 5% or less. The lower limit of this proportion is not particularly limited and may be 0%.

[粒度]
細かく粉砕されたパウダーを使用することで、鋳造中にパウダーが溶融しやすくなり、安定した溶融層が形成される。したがって、本発明の一実施形態に従うパウダーは最大粒径が250μm以下であることが好ましい。ここで、最大粒径が250μm以下であるとは、JIS Z 8801に定められた標準ふるい(SIK THE IIDA TESTING SIEVE)の60メッシュ(目開き250μm)を全て通過する粒度であることをいう。すなわち、前記パウダーは60メッシュの篩を全て通過する粒度であることが好ましい。
[Particle size]
The use of finely ground powder facilitates the melting of the powder during casting, resulting in the formation of a stable molten layer. Therefore, the powder according to one embodiment of the present invention preferably has a maximum particle size of 250 μm or less. Here, a maximum particle size of 250 μm or less refers to a particle size that passes entirely through a 60-mesh (250 μm opening) standard sieve (SIK THE IIDA TESTING SIEVE) specified in JIS Z 8801. In other words, the powder preferably has a particle size that passes entirely through a 60-mesh sieve.

[鋼の製造方法]
以下、本発明の一実施形態に従う鋼の製造方法を説明する。本発明の一実施形態に従う鋼の製造方法は、上記のパウダーを用いて、Alを0.5質量%以上含有する鋼を連続鋳造する方法である。
[Steel manufacturing method]
A method for producing steel according to one embodiment of the present invention will now be described. The method for producing steel according to one embodiment of the present invention is a method for continuously casting steel containing 0.5 mass % or more of Al using the powder described above.

高Al鋼の連続鋳造において、上記のパウダーを用いれば、テルミット反応の発生を抑えられ、安定した品質の高Al鋼を高い生産性で製造することができる。したがって、本発明の一実施形態に従う鋼の製造方法によって連続鋳造に供される鋼はAlを0.5質量%以上、好ましくは1.0質量%以上含有する。換言すると、本発明の一実施形態に従う鋼の製造方法は、Alを0.5質量%以上含有する鋼を連続鋳造する方法であり、好ましくはAlを1.0質量%以上含有する鋼を連続鋳造する方法である。 When using the above powder in the continuous casting of high-Al steel, the occurrence of the thermite reaction can be suppressed, enabling the production of high-Al steel of consistent quality with high productivity. Therefore, the steel subjected to continuous casting by a steel manufacturing method according to one embodiment of the present invention contains 0.5 mass% or more of Al, preferably 1.0 mass% or more. In other words, the steel manufacturing method according to one embodiment of the present invention is a method for continuously casting steel containing 0.5 mass% or more of Al, preferably a method for continuously casting steel containing 1.0 mass% or more of Al.

[凝固開始温度]
連続鋳造において、高品質な鋳片を製造しつつ、操業トラブルを防止するためには、鋳造中におけるパウダーの凝固開始温度を低下させることがよい。凝固開始温度を低下させると、Alの活量が増加し、溶鋼中Alとパウダーの成分との間で起きるテルミット反応を防止することができる。それにより、鋳片がより高品質となり、操業トラブルのリスクがさらに低減される。
[Solidification start temperature]
In continuous casting, in order to produce high-quality cast pieces while preventing operational problems, it is effective to lower the solidification start temperature of the powder during casting. Lowering the solidification start temperature increases the activity of Al2O3 and prevents the thermite reaction that occurs between Al in the molten steel and the components of the powder. This results in higher quality cast pieces and further reduces the risk of operational problems.

そして、鋳造中の溶融パウダーの平均温度は1300℃である。そのため、パウダーの凝固開始温度が1300℃以下であることが好ましい。言い換えると、パウダーが、鋳造中に1300℃で完全液相状態となるように制御することが好ましい。 The average temperature of the molten powder during casting is 1300°C. Therefore, it is preferable that the powder solidification start temperature be 1300°C or lower. In other words, it is preferable to control the powder so that it reaches a completely liquid state at 1300°C during casting.

[粘度]
また、本発明によれば、高品質な鋳片を製造するために、鋳造中におけるパウダーの1300℃における粘度(以降、鋳造中におけるパウダーの1300℃における粘度を単に粘度ということがある)を低くすることがよい。これは、溶融状態における平均温度である1300℃における粘度を低くすると、パウダーを添加するときの均一な流入が担保され、鋳片表面の凹凸が少なくなるためである。このような観点から、粘度が10Poise以下となるように制御することが好ましい。
[viscosity]
Furthermore, according to the present invention, in order to produce a high-quality cast piece, it is preferable to reduce the viscosity of the powder at 1300°C during casting (hereinafter, the viscosity of the powder at 1300°C during casting may be simply referred to as viscosity). This is because reducing the viscosity at 1300°C, which is the average temperature in the molten state, ensures uniform flow when the powder is added, thereby reducing unevenness on the cast piece surface. From this perspective, it is preferable to control the viscosity to 10 poise or less.

なお、凝固開始温度及び粘度は以下のように測定する。まず、鋳造中に溶融パウダーを採取する。鋳造初期はパウダーの組成変化が進行中であり測定値が変動するため、前記採取は、パウダーの組成変化が定常状態となっている、鋳造チャンスの終了直前に実施する。 The solidification start temperature and viscosity are measured as follows: First, a sample of the molten powder is collected during casting. Since the powder composition is changing during the initial stages of casting, causing the measured values to fluctuate, the sample is collected just before the end of the casting period, when the powder composition has reached a steady state.

次いで、凝固開始温度と粘度を測定する。凝固開始温度は、示差熱分析を用いて測定することができる。具体的には、溶融状態から一定冷却速度でサンプルを冷却し、示差熱分析を用いて示差熱のピークを測定し、当該ピークの高温側の開始地点(ピーク開始温度)を凝固開始温度とする。また、粘度は、回転式粘度計によって測定することができる。 Next, the solidification start temperature and viscosity are measured. The solidification start temperature can be measured using differential thermal analysis. Specifically, the sample is cooled from a molten state at a constant cooling rate, and the differential heat peak is measured using differential thermal analysis. The starting point on the high-temperature side of the peak (peak start temperature) is taken as the solidification start temperature. Viscosity can also be measured using a rotational viscometer.

[パウダー消費量]
本発明の一実施形態に従う鋼の製造方法において、パウダーは、上述したAl含有量となるように溶製された溶鋼を取鍋からタンディッシュを介して鋳型に注入する際に、メニスカスに添加される。そして、パウダーはメニスカスに供給された後、溶融状態となり、鋳型と凝固シェルの隙間に侵入し、鋳片と共に鋳型後方へ引き抜かれる。この連続鋳造の過程において、溶鋼とパウダーとはメニスカス部で接触し、当該接触が起きている間のみ溶鋼中Alとパウダーが反応する。そのため、パウダー消費量が少ないと、パウダーの単位量当たりの溶鋼との反応時間が長くなり、パウダーのAl濃度が増加してしまうため、凝固開始温度が高くなる。さらに、パウダー消費量が少ないと、高粘度をもたらすAlが増加することで、1300℃での粘度が低くなる。
[Powder consumption]
In a steel manufacturing method according to one embodiment of the present invention, powder is added to the meniscus when molten steel, which has been melted to have the above-mentioned Al content, is poured from a ladle into a mold via a tundish. After being supplied to the meniscus, the powder becomes molten, penetrates the gap between the mold and the solidified shell, and is withdrawn to the rear of the mold together with the slab. During this continuous casting process, the molten steel and the powder come into contact at the meniscus, and the Al in the molten steel reacts with the powder only during this contact. Therefore, if the powder consumption rate is low, the reaction time with the molten steel per unit amount of powder increases, which increases the Al2O3 concentration in the powder and therefore increases the solidification start temperature. Furthermore, if the powder consumption rate is low, the Al2O3 content , which causes high viscosity, increases, resulting in a lower viscosity at 1300°C.

ここで、パウダーと溶鋼の反応は瞬時に平衡に達する訳では無く、徐々に変化しているが、パウダー中の成分は、平衡値より低いある一定値で飽和する。ここで、パウダー中の成分iの収支式はパウダー消費量を用いて、以下のように表される。
W・(dX/dt)=Q・(Xi,0-X)+k・A・(Xi,E-X)……(2)
W:パウダー溶融層重量(kg)
:パウダー中の成分iの濃度
i,0:パウダー中の成分iの初期濃度
i,E:成分iの溶鋼-パウダー間の平衡濃度
t:時間(s)
:パウダー消費量(kg/s)
A:溶鋼-パウダー間の反応面積(m
:成分iの反応速度定数(kg/m/s)
ここで、成分iの濃度が変化しなくなった(dX/dt=0)とき、成分iの濃度Xは以下のようにあらわすことができる。
=(Qi,0+k・A・Xi,E)/(Q+k・A)……(3)
上記式から、パウダー消費量Qが増えることで、Xは低下することが分かる。つまり、成分iをAlとすると、パウダー消費量を増やすことで、鋳造中にAlが増加する分が希釈され、飽和時のAl濃度が低下し、ひいては低い凝固開始温度及び低い粘度が達成される。
Here, the reaction between the powder and molten steel does not reach equilibrium instantly, but changes gradually, and the components in the powder saturate at a certain value lower than the equilibrium value. Here, the balance equation for component i in the powder is expressed as follows using the powder consumption amount:
W・(dX i /dt)=Q P・(X i,0 −X i )+k i・A・(X i,E −X i )……(2)
W: Weight of the fused powder layer (kg)
X i : Concentration of component i in powder X i,0 : Initial concentration of component i in powder X i,E : Equilibrium concentration of component i between molten steel and powder t : Time (s)
QP : Powder consumption (kg/s)
A: reaction area between molten steel and powder (m 2 )
k i : Reaction rate constant of component i (kg/m 2 /s)
When the concentration of component i no longer changes (dX i /dt=0), the concentration Xi of component i can be expressed as follows:
X i =(Q P X i,0 +k i・A・X i,E )/(Q P +k i・A)……(3)
From the above equation, it can be seen that Xi decreases as the powder consumption QP increases. In other words, if component i is Al2O3 , increasing the powder consumption dilutes the amount of Al2O3 that increases during casting, reducing the Al2O3 concentration at saturation, and ultimately achieving a low solidification initiation temperature and low viscosity.

したがって、凝固開始温度及び粘度をさらに低下させ、より安定した操業を実現するためには、パウダー消費量を増加させることがよい。 Therefore, to further reduce the solidification initiation temperature and viscosity and achieve more stable operation, it is advisable to increase the powder consumption.

そして、本発明者らは、Alを0.5質量%以上含有する鋼を連続鋳造するにあたって、パウダーを溶鋼1t当たり0.4kg未満のパウダー消費量で投入すると、凝固開始温度が1300℃を超えてしまうことを見出した。一方、本発明の一実施形態に従うパウダーを溶鋼1t当たり0.4kg以上のパウダー消費量で投入することにより、凝固開始温度を1300℃以下、かつ粘度を10Poise以下とすることができる。これにより、安定して操業ができ、表面品質に問題の無い鋳片を製造することができる。 The inventors then discovered that when continuously casting steel containing 0.5% or more by mass of Al, if powder is added at a powder consumption rate of less than 0.4 kg per ton of molten steel, the solidification start temperature exceeds 1300°C. On the other hand, by adding powder according to one embodiment of the present invention at a powder consumption rate of 0.4 kg or more per ton of molten steel, the solidification start temperature can be kept below 1300°C and the viscosity can be kept below 10 poise. This allows for stable operation and the production of cast pieces with no surface quality problems.

そのような観点から、本発明の一実施形態に従う鋼の製造方法においては、溶鋼1t当たりのパウダー消費量を0.4kg以上とすることが好ましい。 From this perspective, in a steel manufacturing method according to one embodiment of the present invention, it is preferable to limit the powder consumption per ton of molten steel to 0.4 kg or more.

前記パウダー消費量の制御方法としては、特に制限されない。しかし、一般的に鋳型は鋳造方向に振動しているため、鋳型の振動の振幅又は周波数で制御することがよい。また、パウダーの物性値を調整することでパウダー消費量を制御してもよい。具体的には、粘度及び結晶化温度を調整することでパウダー消費量を制御することができる。また、パウダーの物性値に応じて振幅又は周波数などの鋳型の振動条件を変更してもよい。 There are no particular limitations on the method for controlling the powder consumption. However, since the mold generally vibrates in the casting direction, it is best to control the amplitude or frequency of the mold's vibration. Alternatively, the powder consumption may be controlled by adjusting the physical properties of the powder. Specifically, the powder consumption can be controlled by adjusting the viscosity and crystallization temperature. Furthermore, the vibration conditions of the mold, such as amplitude or frequency, may be changed depending on the physical properties of the powder.

次に、実施例に基づいて、本発明についてさらに具体的に説明する。しかし、本発明は下記の実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲内にて適宜変更することも可能であり、これらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。 Next, the present invention will be explained in more detail based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and appropriate modifications can be made within the scope of the present invention, and all such modifications are within the technical scope of the present invention.

まず、表1に示す9種類の成分組成を有する連続鋳造用モールドパウダーを作製した。作製に当たっては、まず、Al、CaF、BaCO等を配合した後、溶融させて、プリメルト原料を作製した。次いで、当該プリメルト原料に必要に応じてBaの炭酸塩を配合し、さらに骨材炭素を配合して表1に示す成分組成とした。前記骨材炭素としてはカーボンブラックを用いた。F、Al、BaO、CaO、MgOの含有量は上述した方法により測定した。なお、表1に示すパウダーのプリメルト原料の割合はいずれも50%以上であり、最大粒径はいずれも250μm以下である。 First, nine types of mold powders for continuous casting were prepared, each having the composition shown in Table 1. In the preparation, Al2O3 , CaF2 , BaCO3, etc. were blended and then melted to prepare a premelt raw material. Next, Ba carbonate was blended into the premelt raw material as needed, and aggregate carbon was further blended to obtain the composition shown in Table 1. Carbon black was used as the aggregate carbon. The contents of F, Al2O3 , BaO, CaO, and MgO were measured by the method described above. The proportion of premelt raw material in each of the powders shown in Table 1 was 50% or more, and the maximum particle size was 250 μm or less.

次いで、C濃度が0.0040%、Al濃度が5%の溶鋼を溶製し、鋳型の断面サイズ200mm×1000mmのスラブの連続鋳造を鋳片引き抜き速度:0.6m/minの条件で行った。この際に、表2に示す溶鋼1t当たりのパウダー消費量となるように鋳型の振動条件を調整しながら、表2に示すパウダーを供給した。 Next, molten steel with a C concentration of 0.0040% and an Al concentration of 5% was produced, and continuous casting of a slab with a mold cross-sectional size of 200 mm x 1000 mm was carried out at a casting withdrawal speed of 0.6 m/min. During this process, the powder shown in Table 2 was supplied while adjusting the mold vibration conditions to achieve the powder consumption per ton of molten steel shown in Table 2.

続いて、上述した方法により、凝固開始温度と粘度を測定した。また、操業面の評価として、連続鋳造中の煙、炎の発生状況及び鋳造後の設備の腐食状況を調査した。加えて、得られた鋳片を観察してブリード発生数(個/m)を調査した。さらに、鋳片の品質の評価として、手入れ歩留りを調査した。手入れ歩留りは、下記の(4)式で算出される値である。
手入れ歩留り(%)=(手入れ後の鋳片重量)/(手入れ前の鋳片重量)×100……(4)
鋳片表面にディプレッション等の欠陥が発生すると、これを除去するため、スカーフ又はグラインダーで鋳片表面を削る手入れ作業を実施することになり、歩留りが低下する。つまり、手入れ歩留りが高いほど、鋳片の品質が高い。
Next, the solidification start temperature and viscosity were measured using the methods described above. Furthermore, as an evaluation of the operational aspects, the occurrence of smoke and flames during continuous casting and the corrosion state of the equipment after casting were investigated. Additionally, the resulting cast pieces were observed to investigate the number of bleeds (pieces/m 2 ). Furthermore, as an evaluation of the quality of the cast pieces, the shaping yield was investigated. The shaping yield is a value calculated using the following formula (4).
Trimming yield (%) = (weight of slab after trimming) / (weight of slab before trimming) × 100 (4)
When defects such as depressions occur on the slab surface, the slab surface must be scraped off with a scarf or grinder to remove them, resulting in a decrease in yield. In other words, the higher the slab surface yield, the higher the quality of the slab.

結果を表2に示す。なお、発明例No.1~3では、操業上の問題もなく鋳造することができた。一方、No.7の比較例では、連続鋳造設備の至る所で腐食が進行し、引き続きの使用が困難となった。また、No.10の比較例では、鋳造中、鋳型から白煙と炎が少し発生するという操業上のトラブルがみられた。 The results are shown in Table 2. Inventive Examples No. 1 to 3, casting was possible without any operational issues. On the other hand, in Comparative Example No. 7, corrosion progressed throughout the continuous casting equipment, making continued use difficult. Furthermore, Comparative Example No. 10 experienced operational issues during casting, with small amounts of white smoke and flames emerging from the mold.

まとめると、発明例ではいずれも、高品質の鋳片及び安定した操業を達成することができた。一方、比較例ではいずれも、品質が劣位であるか、操業上のトラブルが発生した。

In summary, all of the inventive examples were able to produce high-quality cast slabs and achieve stable operation, while all of the comparative examples either produced inferior quality or encountered operational problems.

Claims (9)

骨材炭素、
Al
BaO、
CaO、
MgO、
フッ素化合物、
および残部の不可避的不純物からなる成分組成を有し、
全C含有量:0.5~5.0質量%、
Al含有量:15~30質量%、
Baの酸化物換算での含有量:15~35質量%、
Caの酸化物換算での含有量:30~40質量%、
Mgの酸化物換算での含有量:1.0~5.0質量%、
F含有量:10~20質量%、
前記不可避的不純物の合計含有量:2.0質量%以下、
である、連続鋳造用モールドパウダー。
aggregate carbon,
Al2O3 ,
BaO,
CaO,
MgO,
Fluorine compounds,
and the remainder being unavoidable impurities,
Total C content: 0.5 to 5.0% by mass,
Al 2 O 3 content: 15-30 % by mass,
Ba oxide content: 15 to 35 mass%
Ca oxide content: 30 to 40 mass%
Mg oxide content: 1.0 to 5.0 mass%
F content: 10 to 20% by mass,
The total content of the inevitable impurities: 2.0% by mass or less;
This is a mold powder for continuous casting.
骨材炭素、
Al
BaO、
CaO、
MgO、
フッ素化合物、
Ca、BaおよびMgからなる群より選択される少なくとも一つの元素の炭酸塩
ならびに残部の不可避的不純物からなる成分組成を有し、
全C含有量:0.5~5.0質量%、
Al 含有量:15~30質量%、
Baの酸化物換算での含有量:15~35質量%、
Caの酸化物換算での含有量:30~40質量%、
Mgの酸化物換算での含有量:1.0~5.0質量%、
F含有量:10~20質量%、
前記不可避的不純物の合計含有量:2.0質量%以下、
である、連続鋳造用モールドパウダー。
aggregate carbon,
Al2O3 ,
BaO,
CaO,
MgO,
Fluorine compounds,
a carbonate of at least one element selected from the group consisting of Ca, Ba, and Mg ;
and the remainder being unavoidable impurities,
Total C content: 0.5 to 5.0% by mass,
Al2O3 content : 15-30% by mass ,
Ba oxide content: 15 to 35 mass%
Ca oxide content: 30 to 40 mass%
Mg oxide content: 1.0 to 5.0 mass%
F content: 10 to 20% by mass,
The total content of the inevitable impurities: 2.0% by mass or less;
This is a mold powder for continuous casting.
前記モールドパウダーの最大粒径が250μm以下である、請求項1に記載の連続鋳造用モールドパウダー。 The mold powder for continuous casting according to claim 1, wherein the maximum particle size of the mold powder is 250 μm or less. 前記モールドパウダーの最大粒径が250μm以下である、請求項2に記載の連続鋳造用モールドパウダー。 The mold powder for continuous casting according to claim 2, wherein the maximum particle size of the mold powder is 250 μm or less. 前記モールドパウダーのうち50質量%以上がプリメルト原料からなる、請求項1~4のいずれか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダー。 The mold powder for continuous casting according to any one of claims 1 to 4, wherein 50 mass% or more of the mold powder consists of premelt raw material. 請求項1~4のいずれか1項に記載の連続鋳造用モールドパウダーを用いて、Alを0.5質量%以上含有する鋼を連続鋳造する、鋼の製造方法。 A method for producing steel, comprising continuously casting steel containing 0.5 mass% or more of Al using the mold powder for continuous casting described in any one of claims 1 to 4. 請求項5に記載の連続鋳造用モールドパウダーを用いて、Alを0.5質量%以上含有する鋼を連続鋳造する、鋼の製造方法。 A method for producing steel, comprising continuously casting steel containing 0.5 mass% or more of Al using the mold powder for continuous casting described in claim 5. 溶鋼1t当たりのパウダー消費量が0.4kg以上である、請求項6に記載の鋼の製造方法。 The steel manufacturing method according to claim 6, wherein the powder consumption per ton of molten steel is 0.4 kg or more. 溶鋼1t当たりのパウダー消費量が0.4kg以上である、請求項7に記載の鋼の製造方法。
The method for producing steel according to claim 7, wherein the powder consumption per ton of molten steel is 0.4 kg or more.
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