[发明专利]钢连铸结晶器助熔剂、评价方法及试验用铸模、连铸方法

说明书

本发明涉及结晶器助熔剂及连续铸造方法，用本发明，在连续铸造时的铸片凝固过程中收缩量大的〔C〕:0.06～0.20重量％的中碳钢、SUS420(即马氏体系不锈钢、例如13％Cr不锈钢)和SUS304(即奥氏体系不锈钢、例如13％Cr8％Ni不锈钢)的连续铸造中，能得到表面无裂纹(横裂纹、纵裂纹)的表面性状好、无缺陷的铸片。

本发明还涉及对在上述钢的连续铸造时添加到铸模内的结晶器助熔剂预先进行评价的方法及用于该评价的观察试验用铸模。

现有技术中，在钢的连续铸造时，添加到铸模内的结晶器助熔剂具有各种作用。即，①对被铸造的钢水表面保温。②防止铸模内钢水表面氧化及迅速溶解浮起的杂物。③有助于铸模与铸片间的润滑。④控制铸片最适当的散热量等。

由于助熔剂的这些作用，可以使铸片的表面无缺陷，形成美丽的铸件表面，尤其是为了确保连续铸造操作中浇铸作业的稳定性和提高铸片的成品率，结晶器助熔剂是不可缺少的。

结晶器助熔剂通常是粉状或颗粒状，其成分一般以CaO、SiO₂为主，其它还包括Al₂O₃、碱土类金属和碱金属的化合物(氧化物、碳酸盐、氟化物等)。为了调节熔融温度、粘度等，还添加用于调节熔融速度的碳。颗粒状的助熔剂，用有机、无机质的粘接剂等保持一定的形状。

最近，在上述④的作用中，在钢的碳含量约为0.1重量％(一般是0.06～0.20％)的中碳钢的连续铸造时，在凝固过程中，随着包含包晶反应的δ→γ变态而产生急剧的凝固收缩，铸片离开铸模而产生局部凝固，这是表面出现裂纹的原因。为了防止这一现象，应控制铸模的散热量，降低热流束，使其缓冷却。

作为缓冷却的方法，在日本专利公报特开平7-214263号中，是添加ZrO、TiO₂、CeO₂，将CaO/SiO₂设定得低，控制结晶化度不要过高。在特开平7-164120号中，是添加Cr金属或其化合物粉末，这样，可提高结晶器助熔剂的凝固时的结晶析出开始温度，并且可以使结晶析出开始温度不拘于冷却速度地保持一定(如果固体助熔剂的厚度一定，则具有一定的散热)，使其缓冷却并能均匀冷却，可防止表面裂纹。

但是，在中碳钢(C:0.06～0.20重量％)中，即使采用上述公知的方法，在特开平7-214263号中，由于冷却速度不一定，所以要得到一定的结晶化率是很困难的。例如，由于铸模内的钢水面高度、铸造速度等的变动而不能完全防止表面裂纹。

另外，在特开平7-164120号中，虽然具有结晶程度高且均匀冷却速度的功能，但是由于结晶开始温度变高，整个铸模内面的润滑性减低，完整壳体的形成延迟，产生约束，有断裂的危险，所以上述现有技术不能完全解决问题。

另外，由于不能固定结晶器助熔剂中的S，所以，需要象特开昭63-61108号中那样对S的限制，由此提高成本。

下面说明现有的结晶器助熔剂的熔融试验方法。

结晶器助熔剂的粒度分布、松装比重等的粉末或颗粒状态的特性、粘度、熔融状态、尤其是铸造时铸片与铸模之间的膜状结晶器助熔剂的凝固特性的如何，即，结晶器助熔剂在凝固状态是结晶质还是非结晶质、以及结晶是柱状晶体还是等轴晶体、是粗大还是微小等，对铸片表面性状的好坏有很大影响。

因此，在实际使用时，必须测定上述各特性、正确掌握它们。

上述各特性中，粉末或颗粒状态时的粒度分布、松装比重等可以容易地测定，熔融状态时的重要物性即粘度的测定也比较容易进行。

如何准确掌握熔融过程中的状况，至今还没有很好的方法。现有技术中采用的方法是，把结晶器助熔剂的粉末成型为三角锥形或圆柱形，在加热炉内将其加热并观察其熔融状况。

但是，该方法即使能测定熔融速度及熔融量等，也很难掌握结晶器助熔剂的熔融状态。在实际操作时向铸模内添加后的状况与该方法中的状况大不相同，因此，不能观察到结晶器助熔剂的微妙的熔融状态。另外，由于试料是三角锥形或圆柱形的立体形状，不能进行平面的广泛视野的观察。

特开昭53-70040号揭示的方法，是把结晶器助熔剂放入坩埚内，从一个方向加热预定时间后使其冷却，将坩埚纵向切断，观察添加剂的熔融状态。