連続鋳造における浸漬ノズルの閉塞制御方法
【課題】 鉛快削鋼などの溶鋼の連続鋳造において、モールドへ注湯する際にモールドへの浸漬ノズルがＡｌ2Ｏ3の生成により閉塞することを減少するための溶製方法を提供する。
【解決手段】 連続鋳造用の溶鋼の精錬工程において、快削鋼とする機械構造溶鋼の鋼種のＳｉ含有量を、質量％で、０．３０〜０．８０％とすることで、アルミナ系介在物を抑制してＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の介在物として低融点化を図り、精錬最終工程のバブリングにより快削成分として必要量のＰｂを溶鋼中に添加して目的とする鋼種の鉛快削鋼に溶製し、連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法である。
【解決手段】 連続鋳造用の溶鋼の精錬工程において、快削鋼とする機械構造溶鋼の鋼種のＳｉ含有量を、質量％で、０．３０〜０．８０％とすることで、アルミナ系介在物を抑制してＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の介在物として低融点化を図り、精錬最終工程のバブリングにより快削成分として必要量のＰｂを溶鋼中に添加して目的とする鋼種の鉛快削鋼に溶製し、連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
鉛快削鋼などの精錬の最終工程のバブリング工程で鉛を添加した鋼を連続鋳造で鋳造する場合に最終行程のバブリングによるＡｌ2Ｏ3の生成を抑制することにより連続鋳造用のモールドへの注湯ノズルの閉塞を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛快削鋼などの精錬の最終工程がバブリング工程であり、このバブリング工程において鉛が添加される鋼では、バブリング時にスラグや空気酸化によりＡｌ2Ｏ3を生成して溶鋼汚染しやすく、連続鋳造時のモールドへ注湯する浸漬ノズルの閉塞などを生じることがある。このように注湯用の浸漬ノズルが閉塞されると、連続鋳造の連々数が制約されることとなる。この浸漬ノズルの閉塞を防止する対策として、不活性ガスをノズル部に吹き込む方法がとられるが、この方法では不活性ガスが鋳片に巻き込まれ、鋳片の凝固界面に偏在して鋳片の表層下に鉛や硫黄のマクロ偏析が生じる場合がある。
【０００３】
そこで、鉛快削鋼の精錬において、最終行程でＣａを添加して再び精錬することで溶鋼中の介在物の量を極めて少なくして注湯する浸漬ノズルに不活性ガスを吹き込まなくともノズル閉塞を生ずることなく安定してモールドに注湯する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−３９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、上記のようなＣａ添加の工程を必要とすることなく、鉛快削鋼などの溶鋼の連続鋳造においてモールドへ注湯する際にＡｌ2Ｏ3の生成により注湯用の浸漬ノズルが閉塞することを減少する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者らは、鉛快削鋼の溶製において、鋼中のＳｉ成分を質量％で０．３０〜０．８０％とすることによって、鉛添加のためのバブリング時に巻き込んだ大気やスラグによって生成されるアルミナ系の介在物を抑制できることを見出し、さらにこの介在物の組成がＡｌ2Ｏ3系もしくはＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ系の組成からＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成となると介在物の低融点化を図ることができ、このために連続鋳造用のモールドへ注湯する浸漬ノズルの閉塞を抑制できることを見出し、本発明を得たものである。
【０００７】
すなわち、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、連続鋳造用の溶鋼の精錬工程において快削鋼とする鋼種のＳｉ含有量の下限値を質量％で０．３０％とし、上限値を０．８０％として精錬最終工程のバブリングにより快削成分のＰｂを溶鋼中に添加して該鋼種を鉛快削鋼に溶製することを特徴とする連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法である。
【０００８】
請求項２の発明では、快削鋼とする鋼種は、ＪＩＳ Ｇ ４１０３のニッケルクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０４のクロム鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０５のクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０６の機械構造用マンガン鋼鋼材及びマンガンクロム鋼鋼材であることを特徴とする請求項１の手段の連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法である。
【０００９】
本発明が適用できる鋼種は、上記のＪＩＳ規格の鋼種に限られるものではなく、この他に鉛快削鋼として慣用される機械構造用の鋼材であれば適用できる。なお、本発明で適用する鋼種がＪＩＳ規格の鋼種である場合には、Ｓｉの上限値はＪＩＳの規格で定める上限値とする。ＪＩＳ規格の鋼種でない場合は、Ｓｉが０．６０％以上では、浸漬ノズルの閉塞が見られないので、Ｓｉの上限値は安全を見て０．８０％とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、鉛快削鋼の精錬において、鋼中成分のＳｉ量を質量％で０．３０％以上とすることで、最終工程のバブリングにより溶鋼中に鉛を添加することによりバブリングによるＡｌ2Ｏ3の生成を抑制することができ、この結果、連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を減少でき、鉛快削鋼の連々鋳を低コスト、高効率で実施できるなどの優れた効果を奏するものである。この場合、上記の最終工程後の溶鋼中のＡｌ量は質量％で０．００５〜０．０３５％である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を図面及び表を参照して説明する。本発明の対象の鉛快削鋼としては、ＪＩＳ規格の鋼種に限らず、他に鉛快削鋼として慣用される機械構造用の鋼材である。
【００１２】
ここでは最良の形態の１例として、クロム鋼の肌焼鉛添加鋼で、質量％で、溶鋼を精錬した鍋下のＳｉ含有量を０．３０〜０．３５％、Ａｌ含有量を０．０２５〜０．０３５％とし、精錬最終工程においてこの鍋下の溶鋼にバブリングによりＰｂを添加し、さらＰｂ含有量を０．０５〜０．０８％とした溶鋼を表１のテスト１とした。さらに、マンガン鋼の鉛添加鋼で、鍋下のＳｉ含有量を０．６０〜０．７０％、Ａｌ含有量を０．０１０〜０．０２０％とし、精錬最終工程においてこの鍋下の溶鋼にバブリングによりＰｂを添加し、Ｐｂ含有量を０．０９〜０．１３％とした溶鋼を表１のテスト２とした。これらに対し、比較鋼としてクロム鋼の肌焼鉛添加鋼で、鍋下のＳｉ含有量を０．２５％以下、Ａｌ含有量を０．０２５〜０．０３５％とし、精錬最終工程においてこの鍋下の溶鋼にバブリングによりＰｂを添加し、Ｐｂ含有量を０．０５〜０．０８％として表１の比較材とした。
【００１３】
すなわち、これらの鋼種の成分の鋼を、電気炉で溶製し、次いで取鍋精錬して鍋下に溶製し、さらにＲＨ脱ガス処理の最終工程のバブリングで溶鋼中にＰｂを添加して上記の鉛含有量の溶鋼とした。これらを表１に示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】
表１に見られるように、質量％において、Ｓｉ含有量が０．６０〜０．７０％と最も多い本発明のテスト２では、鉛の添加時のバブリングによって生成されるＡｌ2Ｏ3生成による鋼中のＡｌ含有量の低下は最も少なく、Ａｌの含有量は０．０１０〜０．０１８％であった。この時に得られた介在物の組成はＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成で、この場合の連々数は８であり、ノズル閉塞は見られなかった。さらに、Ｓｉ含有量が０．３０〜０．３５％である本発明のテスト１では、鉛の添加時のバブリングによって生成されるＡｌ2Ｏ3生成による鋼中のＡｌ含有量の低下は次いで少なく、Ａｌの含有量は０．０１２〜０．０２４％であった。この時に得られた介在物の組成は、同じくＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成で、この場合の連々数は４でノズル閉塞が見られた。これらのＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成の介在物の融点は１４００〜１５００℃であった。
【００１６】
一方、Ｓｉ含有量が０．２５％以下である比較材では、鉛の添加時のバブリングによって生成されるＡｌ2Ｏ3生成による鋼中のＡｌ含有量の低下は上記に比して多く、Ａｌの含有量は０．０１５〜０．０３１％であった。この時の介在物組成はＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ系の組成で、この場合の連々数は２でノズル閉塞が見られた。このＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ系の組成の介在物の融点は１５００〜１６００℃で、上記の本発明のテスト１あるいはテスト２の例に比し、融点は凡そ１００℃高かった。なお、表１において、連々数指数はノズル閉塞の開始する連々数で評価した。
【００１７】
これらのことから、溶鋼の成分であるＳｉ量のレベルを０．３０％以上と高めることにより、図１に見られるように、鉛添加時のＡｌの含有量の低下を抑制でき、多連の連続鋳造が可能となることがわかる。ところで、鉛鋼は、巨大鉛防止のため、鉛添加後、すぐに鋳造しなければならないのでキーリングなどによる介在物の浮上分離は期待できない。そこで、本発明では、上記のように鉛添加時のＡｌの含有量の低下を抑制して介在物をＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成とすることで、介在物の融点を下げてノズル閉塞をしにくくした。この場合、溶鋼の成分中のＳｉ量が多いとバブリング時にＡｌ2Ｏ3だけでなく、ＳｉＯ2も生成され、介在物の組成がＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2になり、上記したように介在物の融点が下がるのでノズルが閉塞しにくくなる。
【００１８】
さらに、ＪＩＳ規格のＪＩＳ Ｇ ４１０３のニッケルクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０４のクロム鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０５のクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０６の機械構造用マンガン鋼鋼材及びマンガンクロム鋼鋼材等の鋼材では、Ｓｉ量の含有量の上限はそれらのＪＩＳ規格で規定する上限の０．３５％とし、精錬の最終行程のバブリングで溶鋼中にＰｂを添加してＰｂ含有の溶鋼として連続鋳造した。この場合も浸漬ノズルのつまりは減少し、４〜８連の連々数を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】鍋下のＳｉ含有量と鉛添加時のＡｌの含有量の低下との関係を本発明の実施例と比較例で示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
鉛快削鋼などの精錬の最終工程のバブリング工程で鉛を添加した鋼を連続鋳造で鋳造する場合に最終行程のバブリングによるＡｌ2Ｏ3の生成を抑制することにより連続鋳造用のモールドへの注湯ノズルの閉塞を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛快削鋼などの精錬の最終工程がバブリング工程であり、このバブリング工程において鉛が添加される鋼では、バブリング時にスラグや空気酸化によりＡｌ2Ｏ3を生成して溶鋼汚染しやすく、連続鋳造時のモールドへ注湯する浸漬ノズルの閉塞などを生じることがある。このように注湯用の浸漬ノズルが閉塞されると、連続鋳造の連々数が制約されることとなる。この浸漬ノズルの閉塞を防止する対策として、不活性ガスをノズル部に吹き込む方法がとられるが、この方法では不活性ガスが鋳片に巻き込まれ、鋳片の凝固界面に偏在して鋳片の表層下に鉛や硫黄のマクロ偏析が生じる場合がある。
【０００３】
そこで、鉛快削鋼の精錬において、最終行程でＣａを添加して再び精錬することで溶鋼中の介在物の量を極めて少なくして注湯する浸漬ノズルに不活性ガスを吹き込まなくともノズル閉塞を生ずることなく安定してモールドに注湯する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−３９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、上記のようなＣａ添加の工程を必要とすることなく、鉛快削鋼などの溶鋼の連続鋳造においてモールドへ注湯する際にＡｌ2Ｏ3の生成により注湯用の浸漬ノズルが閉塞することを減少する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者らは、鉛快削鋼の溶製において、鋼中のＳｉ成分を質量％で０．３０〜０．８０％とすることによって、鉛添加のためのバブリング時に巻き込んだ大気やスラグによって生成されるアルミナ系の介在物を抑制できることを見出し、さらにこの介在物の組成がＡｌ2Ｏ3系もしくはＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ系の組成からＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成となると介在物の低融点化を図ることができ、このために連続鋳造用のモールドへ注湯する浸漬ノズルの閉塞を抑制できることを見出し、本発明を得たものである。
【０００７】
すなわち、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、連続鋳造用の溶鋼の精錬工程において快削鋼とする鋼種のＳｉ含有量の下限値を質量％で０．３０％とし、上限値を０．８０％として精錬最終工程のバブリングにより快削成分のＰｂを溶鋼中に添加して該鋼種を鉛快削鋼に溶製することを特徴とする連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法である。
【０００８】
請求項２の発明では、快削鋼とする鋼種は、ＪＩＳ Ｇ ４１０３のニッケルクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０４のクロム鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０５のクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０６の機械構造用マンガン鋼鋼材及びマンガンクロム鋼鋼材であることを特徴とする請求項１の手段の連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法である。
【０００９】
本発明が適用できる鋼種は、上記のＪＩＳ規格の鋼種に限られるものではなく、この他に鉛快削鋼として慣用される機械構造用の鋼材であれば適用できる。なお、本発明で適用する鋼種がＪＩＳ規格の鋼種である場合には、Ｓｉの上限値はＪＩＳの規格で定める上限値とする。ＪＩＳ規格の鋼種でない場合は、Ｓｉが０．６０％以上では、浸漬ノズルの閉塞が見られないので、Ｓｉの上限値は安全を見て０．８０％とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、鉛快削鋼の精錬において、鋼中成分のＳｉ量を質量％で０．３０％以上とすることで、最終工程のバブリングにより溶鋼中に鉛を添加することによりバブリングによるＡｌ2Ｏ3の生成を抑制することができ、この結果、連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を減少でき、鉛快削鋼の連々鋳を低コスト、高効率で実施できるなどの優れた効果を奏するものである。この場合、上記の最終工程後の溶鋼中のＡｌ量は質量％で０．００５〜０．０３５％である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を図面及び表を参照して説明する。本発明の対象の鉛快削鋼としては、ＪＩＳ規格の鋼種に限らず、他に鉛快削鋼として慣用される機械構造用の鋼材である。
【００１２】
ここでは最良の形態の１例として、クロム鋼の肌焼鉛添加鋼で、質量％で、溶鋼を精錬した鍋下のＳｉ含有量を０．３０〜０．３５％、Ａｌ含有量を０．０２５〜０．０３５％とし、精錬最終工程においてこの鍋下の溶鋼にバブリングによりＰｂを添加し、さらＰｂ含有量を０．０５〜０．０８％とした溶鋼を表１のテスト１とした。さらに、マンガン鋼の鉛添加鋼で、鍋下のＳｉ含有量を０．６０〜０．７０％、Ａｌ含有量を０．０１０〜０．０２０％とし、精錬最終工程においてこの鍋下の溶鋼にバブリングによりＰｂを添加し、Ｐｂ含有量を０．０９〜０．１３％とした溶鋼を表１のテスト２とした。これらに対し、比較鋼としてクロム鋼の肌焼鉛添加鋼で、鍋下のＳｉ含有量を０．２５％以下、Ａｌ含有量を０．０２５〜０．０３５％とし、精錬最終工程においてこの鍋下の溶鋼にバブリングによりＰｂを添加し、Ｐｂ含有量を０．０５〜０．０８％として表１の比較材とした。
【００１３】
すなわち、これらの鋼種の成分の鋼を、電気炉で溶製し、次いで取鍋精錬して鍋下に溶製し、さらにＲＨ脱ガス処理の最終工程のバブリングで溶鋼中にＰｂを添加して上記の鉛含有量の溶鋼とした。これらを表１に示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】
表１に見られるように、質量％において、Ｓｉ含有量が０．６０〜０．７０％と最も多い本発明のテスト２では、鉛の添加時のバブリングによって生成されるＡｌ2Ｏ3生成による鋼中のＡｌ含有量の低下は最も少なく、Ａｌの含有量は０．０１０〜０．０１８％であった。この時に得られた介在物の組成はＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成で、この場合の連々数は８であり、ノズル閉塞は見られなかった。さらに、Ｓｉ含有量が０．３０〜０．３５％である本発明のテスト１では、鉛の添加時のバブリングによって生成されるＡｌ2Ｏ3生成による鋼中のＡｌ含有量の低下は次いで少なく、Ａｌの含有量は０．０１２〜０．０２４％であった。この時に得られた介在物の組成は、同じくＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成で、この場合の連々数は４でノズル閉塞が見られた。これらのＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成の介在物の融点は１４００〜１５００℃であった。
【００１６】
一方、Ｓｉ含有量が０．２５％以下である比較材では、鉛の添加時のバブリングによって生成されるＡｌ2Ｏ3生成による鋼中のＡｌ含有量の低下は上記に比して多く、Ａｌの含有量は０．０１５〜０．０３１％であった。この時の介在物組成はＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ系の組成で、この場合の連々数は２でノズル閉塞が見られた。このＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ系の組成の介在物の融点は１５００〜１６００℃で、上記の本発明のテスト１あるいはテスト２の例に比し、融点は凡そ１００℃高かった。なお、表１において、連々数指数はノズル閉塞の開始する連々数で評価した。
【００１７】
これらのことから、溶鋼の成分であるＳｉ量のレベルを０．３０％以上と高めることにより、図１に見られるように、鉛添加時のＡｌの含有量の低下を抑制でき、多連の連続鋳造が可能となることがわかる。ところで、鉛鋼は、巨大鉛防止のため、鉛添加後、すぐに鋳造しなければならないのでキーリングなどによる介在物の浮上分離は期待できない。そこで、本発明では、上記のように鉛添加時のＡｌの含有量の低下を抑制して介在物をＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系の組成とすることで、介在物の融点を下げてノズル閉塞をしにくくした。この場合、溶鋼の成分中のＳｉ量が多いとバブリング時にＡｌ2Ｏ3だけでなく、ＳｉＯ2も生成され、介在物の組成がＡｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2になり、上記したように介在物の融点が下がるのでノズルが閉塞しにくくなる。
【００１８】
さらに、ＪＩＳ規格のＪＩＳ Ｇ ４１０３のニッケルクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０４のクロム鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０５のクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０６の機械構造用マンガン鋼鋼材及びマンガンクロム鋼鋼材等の鋼材では、Ｓｉ量の含有量の上限はそれらのＪＩＳ規格で規定する上限の０．３５％とし、精錬の最終行程のバブリングで溶鋼中にＰｂを添加してＰｂ含有の溶鋼として連続鋳造した。この場合も浸漬ノズルのつまりは減少し、４〜８連の連々数を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】鍋下のＳｉ含有量と鉛添加時のＡｌの含有量の低下との関係を本発明の実施例と比較例で示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造用の溶鋼の精錬工程において快削鋼とする鋼種のＳｉ含有量の下限値を質量％で０．３０％、上限値を０．８０％とし、精錬最終工程のバブリングにより快削成分のＰｂを溶鋼中に添加して該鋼種を鉛快削鋼に溶製することを特徴とする連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法。
【請求項２】
快削鋼とする鋼種は、ＪＩＳ Ｇ ４１０３のニッケルクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０４のクロム鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０５のクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０６の機械構造用マンガン鋼鋼材及びマンガンクロム鋼鋼材であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法。
【請求項１】
連続鋳造用の溶鋼の精錬工程において快削鋼とする鋼種のＳｉ含有量の下限値を質量％で０．３０％、上限値を０．８０％とし、精錬最終工程のバブリングにより快削成分のＰｂを溶鋼中に添加して該鋼種を鉛快削鋼に溶製することを特徴とする連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法。
【請求項２】
快削鋼とする鋼種は、ＪＩＳ Ｇ ４１０３のニッケルクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０４のクロム鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０５のクロムモリブデン鋼鋼材、ＪＩＳ Ｇ ４１０６の機械構造用マンガン鋼鋼材及びマンガンクロム鋼鋼材であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造時の浸漬ノズルの閉塞を軽減する鉛快削鋼の溶製方法。
【図１】
【公開番号】特開２００７−３１７６７（Ｐ２００７−３１７６７Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１６０８１（Ｐ２００５−２１６０８１）
【出願日】平成１７年７月２６日（２００５．７．２６）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２６日（２００５．７．２６）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Ｆターム（参考）】
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