(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性成分を除く構成成分
４０〜６０重量％の予備融解されたカルシウムアルミネート、
１０〜３０重量％のフッ化物含有構成成分、
３〜６．５重量％のＳｉＯ２、
５〜１５重量％のＮａ２Ｏ、
２〜５．５重量％のＬｉ２Ｏ、
≦１０．５重量％のＡｌ２Ｏ３、および
≦１５重量％の炭素
を含み、
前記予備融解されたカルシウムアルミネート中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との比が、０．６〜１．１の範囲である、鋳造粉末。
【請求項２】
構成成分
≦５．０重量％のＴｉＯ２、
≦５．０重量％のＭｇＯ、
≦３．０重量％のＭｎＯ、
≦１．０重量％のＦｅ２Ｏ３、および
≦１．０重量％のＦｅＯ
の１つ以上を含む、請求項１に記載の鋳造粉末。
【請求項３】
構成成分
４０〜６０重量％の前記予備融解されたカルシウムアルミネート、
１５〜２５重量％のフッ化物含有構成成分、
３〜６重量％のＳｉＯ２、
７〜１２重量％のＮａ２Ｏ、
２〜５．５重量％のＬｉ２Ｏ、
≦１０重量％のＡｌ２Ｏ３、
≦１５重量％の炭素、
≦３．０重量％のＴｉＯ２、
≦１．０重量％のＭｇＯ、
≦１．０重量％のＭｎＯ、
≦１．０重量％のＦｅ２Ｏ３、および
≦１．０重量％のＦｅＯ
を含む、請求項１または２に記載の鋳造粉末。
【請求項４】
前記フッ化物含有構成成分がＣａＦ２である、請求項１から３のいずれかに記載の鋳造粉末。
【請求項５】
前記ＳｉＯ２含有量が、≦６重量％、好ましくは≦５．５重量％、より好ましくは≦５重量％である、請求項１から４のいずれかに記載の鋳造粉末。
【請求項６】
前記ＴｉＯ２含有量が１．５〜３重量％である、請求項１から５のいずれかに記載の鋳造粉末。
【請求項７】
前記ＳｉＯ２含有量が３〜５重量％であり、前記ＴｉＯ２含有量が１．５〜３重量％である、請求項１から６のいずれかに記載の鋳造粉末。
【請求項８】
構成成分
３０〜５０重量％のＣａＯ、
２０〜４５重量％のＡｌ２Ｏ３、
７〜１５重量％のＦ−（フッ素イオン）、
３〜６．５重量％のＳｉＯ２、
５〜１５重量％のＮａ２Ｏ、および
２〜５％のＬｉ２Ｏ
を含み、
構成成分
≦５．０重量％のＴｉＯ２、
≦５．０重量％のＭｇＯ、
≦３．０重量％のＭｎＯ、および
≦２．０重量％のＦｅＯ
の１つ以上をさらに含む鋳造スラグ。
【請求項９】
構成成分
３３〜４８重量％のＣａＯ、
２３〜４３重量％のＡｌ２Ｏ３、
８〜１３重量％のＦ−（フッ素イオン）、
３〜６．５重量％のＳｉＯ２、
７〜１２重量％のＮａ２Ｏ、
２〜５重量％のＬｉ２Ｏ、
≦３重量％のＴｉＯ２、
≦１．５重量％のＭｇＯ、
≦１．０重量％のＭｎＯ、および
≦１重量％のＦｅＯ
を含む、請求項８に記載の鋳造スラグ。
【請求項１０】
前記フッ素イオン含有量がＣａＦ２によって調整される、請求項８または９に記載の鋳造スラグ。
【請求項１１】
前記ＳｉＯ２含有量が、≦６重量％、好ましくは≦５．５重量％、より好ましくは≦５重量％である、請求項８から１０のいずれかに記載の鋳造スラグ。
【請求項１２】
前記ＴｉＯ２含有量が１．５〜３重量％である、請求項８から１１のいずれかに記載の鋳造スラグ。
【請求項１３】
前記ＳｉＯ２含有量が３〜５重量％であり、前記ＴｉＯ２含有量が１．５〜３重量％である、請求項８から１２のいずれかに記載の鋳造スラグ。
【請求項１４】
請求項１から７のいずれかに記載の鋳造粉末または請求項８から１３のいずれかに記載の鋳造スラグを用いた、鋼の鋳造方法。
【請求項１５】
前記方法が、連続鋳造方法である、請求項１４に記載の鋼の鋳造方法。
【請求項１６】
≧１重量％、好ましくは≧１．５重量％、より好ましくは≧３．０重量％、非常に好ましくは≧５．０重量％のアルミニウム含有量を有する鋼の鋳造のための、請求項１４または１５に記載の鋼の鋳造方法。
【請求項１７】
≧１５重量％、好ましくは≧１７．５重量％、より好ましくは≧２０重量％のマンガン含有量を有する鋼の鋳造のための、請求項１４から１６のいずれかに記載の鋼の鋳造方法。
【請求項１８】
≧０．２重量％、好ましくは≧０．５重量％のチタン含有量を有する鋼の鋳造のための、請求項１４から１７のいずれかに記載の鋼の鋳造方法。
【請求項１９】
≧１重量％、好ましくは≧１．５重量％、より好ましくは≧３．０重量％、非常に好ま
しくは≧５．０重量％のアルミニウム含有量および≧０．２重量％のチタン含有量を有す
る鋼の鋳造のための、請求項１８に記載の鋼の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造粉末、鋳造スラグおよび鋼の鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の鋳造において、鋳造粉末は、鋳造モールドに位置する溶融鋼の表面に連続的に適用される。ここで、この粉末は、熱によって溶融されて、スラグ層を形成し、これが鋳造モールドと鋼の凝固シェルとの間のギャップに連続的に流れ、この結果消費される。鋳造粉末および／または得られたスラグの最も重要な機能は、鋳造モールドと凝固シェルとの間の潤滑、硬化鋼からの熱の除去に対する制御、脱酸生成物の調整、再酸化の防止、および溶融鋼の断熱の機能である。
【０００３】
鋼の連続鋳造のための典型的な鋳造粉末は、ケイ酸カルシウムを基礎として含み、慣習的に多量の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）および同様に他の容易に還元可能な構成成分、例えば酸化マンガン（ＭｎＯ）および酸化鉄（ＦｅＯ）を含み、そのためアルミニウム合金化シートの鋳造の間、鋳造スラグの酸化アルミニウム含有量は、鋼中のアルミニウム（Ａｌ）と二酸化ケイ素および同様に鋳造スラグ中の酸化マンガンおよび酸化鉄との間の化学反応により急激に増大する。
【０００４】
４Ａｌ＋３ＳｉＯ２←→２Ａｌ２Ｏ３＋３Ｓｉ
２Ａｌ＋３ＭｎＯ←→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｍｎ
２Ａｌ＋３ＦｅＯ←→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｆｅ。
【０００５】
Ａｌキルド鋼の鋳造において酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、アルミナとも称される）の典型的な吸収は約２〜４重量％である。鋼中のより高いアルミニウム含有量では、鋳造スラグ中のＡｌ２Ｏ３吸収が増大する。例えば、約１．２〜１．５重量％のＡｌ含有量を有するＴＲＩＰ鋼の製造において、鋳造スラグ中のＡｌ２Ｏ３濃度は、約３５〜４０重量％に上昇する。
【０００６】
鋳造スラグのＳｉＯ２含有量は、二酸化ケイ素がアルミニウムによって還元されるので、対応して低減する。概して、これは鋳造スラグの特性を変更する。例えばＡｌ２Ｏ３の吸収および関連するＳｉＯ２フラクションの低減の観点から、鋳造スラグの塩基性、粘度および結晶化傾向が増大し、結果として潤滑効果に損傷をきたす。概して、鋳造スラグを非晶質に凝固することは、結晶形態において凝固する鋳造スラグより良好な潤滑効果を有する。先行技術において、ケイ酸カルシウムに基づくスラグシステムが慣習的に使用される。これらのケイ酸カルシウム系スラグシステムは、鋼のアルミニウムフラクションが高過ぎない限り、すなわち特に＜１重量％である限り、通常、主に非晶質である凝固を有する。しかし、溶融物中のＡｌ含有量が高くなる場合、ケイ酸カルシウム系スラグシステムの凝固は主に結晶性である。
【０００７】
同時に高いマンガン含有量を有する（例えばＭｎ含有量≧１５重量％およびＡｌ含有量≧１重量％を有する）アルミニウム合金化鋼の鋳造において、鋳造プロセスに対する追加の複雑性は、これらの鋼の液相線温度が、高いＭｎ含有量のために、例えばＴＲＩＰ鋼の液相線温度よりも約１００℃低い。これは、高いＡｌ−Ｍｎ含有量を有する鋼について、鋳造スラグの溶融および結晶化温度は、同様に、高いＡｌ含有量の他の鋼よりも約１００℃低くなければならないことを意味する。そうでなければ鋳造スラグは、鋳造モールドの下半分において完全に結晶化する場合があり、それによってその潤滑効果が失われる。
【０００８】
Ａｌ合金化鋼の鋳造の間に鋳造スラグの特性における上記で記載された変化のために、スラグは、適切にまたは全くその機能を満たすことがもはやできないことが多い。したがって高いアルミニウム含有量またはアルミニウムおよびマンガン含有量を有する鋼は特に、先行技術から既知の鋳造粉末に関して操作上確実な方法で製造することはできない。
【０００９】
国際公開第２０１１／０９０２１８号パンフレットから鋼の鋳造のための鋳造粉末組成は既知であるが、１５〜３０重量％の高いＳｉＯ２含有量の観点から、高いアルミニウム含有量を有する鋼の鋳造において使用するのに特に不向きである。同じことはまた、国際公開第２００７／１４８９３９号パンフレットから既知の鋳造粉末および鋼の鋳造におけるそれらの使用にもあてはまる。特開昭５７−１８４５６３号公報には、比較的低いＳｉＯ２含有量を有する溶融金属をコーティングするための粉末が開示されている。しかしその化学組成のために、この粉末から得られたスラグは、必要な機能上の品質、例えば潤滑効果および熱移動を、例えば特に高いＡｌ−Ｍｎ鋼については確実にできない。経験から、特開昭５７−１８４５６３号公報に開示される鋳造粉末から得られる鋳造スラグは、操作上関連する範囲において過剰に高い結晶化温度および過剰に高い粘度を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０９０２１８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００７／１４８９３９号パンフレット
【特許文献３】特開昭５７−１８４５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、≧１重量％の高いアルミニウム含有量、および選択的に≧１５重量％の高いマンガン含有量、さらに選択的に≧０．２重量％のチタン含有量を有する鋼の製造を可能にする、鋳造粉末および鋳造スラグを提供することが本発明の目的である。本発明のさらなる目的は、鋼の鋳造方法、より詳細にはこの鋳造粉末または鋳造スラグを用いて鋼の連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、説明および特許請求の範囲の主題によって達成される。
【００１３】
第１の態様において、本発明は、以下の構成成分を含む鋳造スラグに関する：
３０〜５０重量％のＣａＯ；
２０〜４５重量％のＡｌ２Ｏ３；
７〜１５重量％のＦ−（フッ素イオン）；
５〜１５重量％のＮａ２Ｏ；
３〜６．５重量％のＳｉＯ２；
２〜５％重量％のＬｉ２Ｏ。
【００１４】
この鋳造スラグは、ＣａＯおよびＡｌ２Ｏ３構成成分を、特に予備融解されたカルシウムアルミネートの形態において含む鋳造粉末から得られる。本質的に予備融解とは、本発明の意味において、カルシウムアルミネートは＞５０％、好ましくは＞６０％、より好ましくは＞７０％、非常に好ましくは＞８０％、最も好ましくは＞９０％で、１００％まで予備融解されることを意味する。
【００１５】
さらに、鋳造粉末は、フッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２、ＳｉＯ２（同様にＣａＳｉＯ３の形態であってもよい）、Ｎａ２Ｏ（Ｎａ２ＣＯ３の形態であってもよい）、Ｌｉ２Ｏ（Ｌｉ２ＣＯ３の形態であってもよい）を含む（およびさらにＡｌ２Ｏ３を含んでいてもよい）。
【００１６】
この鋳造粉末はまた、例えば加熱時に脱ガスされる揮発性成分、例えば水またはＣＯ２を含んでいてもよい。
【００１７】
したがってさらなる態様において、本発明は、以下の構成成分を含む鋳造粉末に関する：
４０〜６０重量％の予備融解カルシウムアルミネート；
１０〜３０重量％フッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２；
３〜６．５重量％のＳｉＯ２；
５〜１５重量％のＮａ２Ｏ；
２〜５．５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦１０．５重量％のＡｌ２Ｏ３；
≦１５重量％の炭素。
【００１８】
予備融解カルシウムアルミネート中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との比が約４０／６０（２：３）〜約５０／５０（１：１）の範囲にあることが、所望の鋳造スラグ組成を達成し、必須の鋳造スラグ特性、例えば粘度を得るために重要である。予備融解カルシウムアルミネート中のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との比は、そうでなければカルシウムアルミネートの液相線温度が高過ぎ、鋳造粉末の構成要素としてのカルシウムアルミネートが溶融し、したがって鋳造粉末は十分溶融されないので、顕著に０．６未満または顕著に１．０超過となるべきではない。比は、好ましくは０．６〜１．１、より好ましくは０．６５〜１．０５、非常に好ましくは０．７〜１または０．７〜０．９である。
【００１９】
さらに、カルシウムアルミネートは鋳造粉末において予備融解形態であることが重要である。カルシウムアルミネートの好ましい組成は、実質的に共晶組成であり、これは結果として、鋳造粉末のより迅速な溶融、およびさらにこの鋳造粉末から得られた鋳造スラグでは低い結晶化傾向をもたらし、それによって操作上の信頼性を上げる。予備融解カルシウムアルミネートの使用に対する別の理由は、ＣａＯ添加の容易な取扱いにある。生石灰（ＣａＯ）の使用では、生石灰は高度に吸湿性であり、湿分を吸収することによってその重量を変更し得るので、鋳造粉末を製造することがより困難である。これは、鋳造粉末または鋳造スラグ組成においてＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比のシフトを導く場合があり、その特性が損なわれ得る。
【００２０】
ケイ素は、非晶質状態を安定化することに寄与し、鋳造スラグの非晶質凝固を促進する。鋳造粉末におけるＳｉＯ２フラクションは、そうでなければ得られた鋳造スラグの非晶質フラクションが６０％未満であるので、３重量％未満になるべきではない。鋳造粉末中のＳｉＯ２フラクションは、そうでなければＳｉＯ２の追加のフラクションが鋼溶融物に存在するアルミニウムと反応するので、６．５重量％を超えるべきではない。遊離酸素は、アルミニウムと結合し、こうしてスラグは、追加的にＡｌ２Ｏ３を構成する。スラグシステムは、もはや化学的に安定ではなくなり、この場合もはやＣａＯとＡｌ２Ｏ３との目標最適比ではないことを意味する。
【００２１】
鋳造粉末中のフッ化物含有構成成分は、Ｎａ２ＯおよびＬｉ２Ｏは、凝固温度に影響し、さらに得られた鋳造スラグの結晶化挙動に影響する。そうでなければ凝固温度が上昇し、結晶形態で凝固するスラグのフラクションが増大することになるので、フッ化物含有構成成分のフラクションは１０重量％未満になるべきではなく、Ｎａ２Ｏのフラクションは５重量％未満になるべきではなく、Ｌｉ２Ｏのフラクションは２重量％未満になるべきではない。この文脈においてＬｉ２Ｏの影響はＮａ２Ｏの場合を超えるので、Ｌｉ２Ｏが少量でのみ混合されなければならない。しかし、Ｎａ２Ｏと比較して、Ｌｉ２Ｏは非常に高価であるので、コストの理由からＬｉ２Ｏの効果はＮａ２Ｏを用いて可能である限り補われる。
【００２２】
そうでなければ凝固温度は低過ぎ、鋳造スラグの粘度が低過ぎることになるので、フッ化物含有構成成分のフラクションは、３０重量％を超えるべきではなく、Ｎａ２Ｏのフラクションは１５重量％を超えるべきではなく、Ｌｉ２Ｏのフラクションは５．５重量％を超えるべきではない。低粘度鋳造スラグは鋼表面から流れ落ち、これはスラグの潤滑効果が、鋼ストランドシェルとモールド壁との間の接触領域の全体にわたってもはや提供されないことを意味する。これは、依然として薄いストランドシェルの破壊を導き得、ストランド破壊の結果として製造損失を導く。さらに、不完全に形成されたスラグ膜は、不均一な徐熱条件を導き、したがってこれは結果として、ストランドシェル内の熱応力をもたらし、したがってストランド破壊と同様の可能性がある。
【００２３】
予備融解カルシウムアルミネート内で結合したＡｌ２Ｏ３に加えてさらにＡｌ２Ｏ３を鋳造粉末に添加できる。追加のＡｌ２Ｏ３は、カルシウム含有構成要素のレベル、特にＣａＦ２のレベルが相対的に高い場合に、カルシウム含有構成成分、特にＣａＦ２の添加がカルシウムアルミネートによって導入されるＣａＯとＡｌ２Ｏ３との初期比をシフトさせるので、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３との比を約０．６〜約１．０の目標最適範囲内に維持するために、鋳造粉末に添加される。追加のＡｌ２Ｏ３のフラクションは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３との比がＡｌ２Ｏ３に有利になるように強くシフトし過ぎないように（したがってこれは鋳造スラグの形成および機能性について負の結果を有し得る）、１０．５重量％を超えるべきではない。追加のＡｌ２Ｏ３の添加時に、鋳造粉末において０．７〜０．９のＣａＯとＡｌ２Ｏ３との比が、特に有利であることが証明されている。
【００２４】
炭素を、鋳造粉末の溶融を加速するために鋳造粉末に添加できる。鋳造粉末の炭素含有量は、鋼溶融物の炭化を防止するために、１５重量％を超えるべきではない。炭素は、鋳造粉末において、好ましくは４〜１０重量％、より好ましくは５〜７重量％で存在してもよい。この炭素は、当業者に既知の慣習的な形態、例えばカーボンブラック、グラファイト、またはコークダストの形態で使用されてもよい。
【００２５】
当業者は、本発明の鋳造粉末が、厳密に粉末形態である必要はないが、代わりに少なくとも一部またはさらには完全に、別の形態、例えば顆粒の形態または中空ビーズの形態（およびさらには液体の形態であってもよい）で存在してもよいことを理解する。
【００２６】
凝固時、本発明の鋳造スラグは、実質的に非晶質の構造を有するはずである、すなわち鋳造スラグ中の非晶質フラクションは、少なくとも６０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８０％であるはずである。特に良好な特性は、少なくとも９０％の非晶質フラクションを有するスラグによって保持される。高い非晶質フラクションは、良好な潤滑特性および均一な熱伝導を維持するために重要である。
【００２７】
本発明の鋳造スラグは、これらの鋳造スラグがＡｌ含有量≧１重量％を有する鋼を用いても化学的に安定であるので、特に、Ａｌ含有量≧１重量％を有する鋼の製造に有利である。化学的に安定とは、鋳造過程のスラグが鋼溶融物中に溶解したアルミニウムと反応せず、その化学組成が実質的に変化しないままであることを意味する。これにより、操作の信頼性および製品の品質を向上させる。
【００２８】
例えば≧１５重量％の高マンガン含有量をさらに有する鋼を用いると、高い操作の信頼性も、本発明の鋳造スラグを用いて達成できる。Ｍｎ含有量≧１５重量％を有する鋼は、低いＭｎ含有量の鋼よりも相当低い液相線温度を有する。Ｍｎ含有量≧１５重量％を有する鋼に典型的な液相線温度は、１４００〜１４３０℃である。
【００２９】
例えばＡｌ含有量≧１重量％および≧０．２重量％の追加の高チタン含有量を有する鋼は、化学的に活性な元素としてＡｌだけでなく、化学的に活性な元素としてＴｉも相当高い割合で存在するので、操作上での問題がある。こうした鋼を製造するために使用される鋳造スラグは、ＡｌおよびＴｉに関して良好な化学的安定性を示さなければならない。これは、本発明の鋳造スラグにあてはまる。
【００３０】
チタンは化学的に活性な元素であり、ＳｉまたはＭｎに結合した酸素と結合することによって、スラグからＳｉまたはＭｎを浸出し得る。二酸化チタン含有量が高い場合、チタンカルシウムオキシド化合物（ＴｉＯ２−ＣａＯ）が形成する場合があり、鋳造スラグの結晶性凝固を促進する。この問題を防止するために、こうした構成要素、例えば酸化マンガンおよび酸化鉄を本発明の鋳造粉末に加えないことが有利である。したがってこれらの構成成分は、意図的には添加されないが、本発明の鋳造粉末において、ひいては本発明の鋳造スラグにおいて所望でない付随元素として存在し得る。
【００３１】
本発明の鋳造スラグ組成はさらに、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物または遷移金属酸化物を含んでいてもよい。したがって本発明の鋳造スラグ組成は、以下の構成成分の１つ以上を含む：
≦５．０重量％のＴｉＯ２；
≦５．０重量％のＭｇＯ；
≦３．０重量％のＭｎＯ；
≦２．０重量％のＦｅＯ。
【００３２】
したがって関連して好ましい鋳造粉末組成はさらに、以下の構成成分の１つ以上を含む：
≦５．０重量％のＴｉＯ２；
≦５．０重量％のＭｇＯ；
≦３．０重量％のＭｎＯ；
≦１．０重量％のＦｅ２Ｏ３；
≦１．０重量％のＦｅＯ。
【００３３】
ＴｉＯ２は、本発明の鋳造粉末に添加されてもよい。しかし、鋳造粉末中のＴｉＯ２のフラクションは、この数字を超えるＴｉＯ２のフラクションが鋼溶融物中に存在するアルミニウムと反応し得るので、５．０重量％を超えるべきではない。遊離酸素は、アルミニウムと結合し、スラグは追加的にＡｌ２Ｏ３を吸収する。スラグシステムは、もはや化学的に安定ではなくなり、すなわちこの場合もはやＣａＯとＡｌ２Ｏ３との目標最適比はあてはまらない。さらに、＞５重量％のＴｉＯ２フラクションにおいて、元素形態のチタンは、鋼溶融物に移動し、その化学組成を不必要に変更し得る。
【００３４】
ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、およびＦｅＯは、鋳造粉末中に付随元素として存在し得るが、鋳造スラグ特性を調整するためには意図的に添加されない。
【００３５】
１つの好ましい実施形態において、本発明の鋳造スラグは、以下の構成成分を含む：
３３〜４８重量％のＣａＯ；
２３〜４３重量％のＡｌ２Ｏ３；
７〜１３重量％のＦ−（フッ素イオン）；
３〜６．５重量％のＳｉＯ２；
７〜１２重量％のＮａ２Ｏ；
２〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦３重量％のＴｉＯ２；
≦１．５重量％のＭｇＯ；
≦１．０重量％のＭｎＯ；
≦１重量％のＦｅＯ。
【００３６】
関連する好ましい鋳造粉末組成は、揮発性成分を含まず計算されて、以下の構成成分を含む：
４０〜６０重量％の予備融解カルシウムアルミネート；
１５〜３０重量％のフッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２；
３〜６重量％のＳｉＯ２；
７〜１２重量％のＮａ２Ｏ；
２〜５．５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦１０．５重量％のＡｌ２Ｏ３；
≦１５重量％の炭素；
≦３．０重量％のＴｉＯ２；
≦１．０重量％のＭｇＯ；
≦１．０重量％のＭｎＯ；
≦１．０重量％のＦｅ２Ｏ３；
≦１．０重量％のＦｅＯ。
【００３７】
鋳造スラグおよび鋳造粉末の上述の組成について記述される重量数字は、いずれの場合も、鋳造スラグ組成または鋳造粉末組成のそれぞれの構成成分の総合計に基づく。
【００３８】
本発明の鋳造スラグおよび鋳造粉末組成中のフッ素イオンおよびフッ化物含有構成成分は、慣習的なフッ化物の形態において、いずれの場合も添加されてもよく、例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属および／または遷移金属のフッ化物、より詳細にはＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＮａＦ、ＬｉＦおよびこれらフッ化物の２つ以上の混合物からなる群から選択されるフッ化物の形態である。
【００３９】
本発明の鋳造スラグおよび鋳造粉末の実施形態において、いずれの場合も、フッ素イオンおよび／またはフッ化物含有構成成分のフラクションはＣａＦ２（蛍石とも称される）から生じることが特に好ましい。
【００４０】
構成成分カルシウムアルミネート（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３）およびＣａＦ２を含む鋳造粉末の組成は、得られた鋳造スラグの特性の一貫性、特に同様にＡｌ合金化鋼の製造の操作の信頼性を改善するために特に有利であることが明らかである。この三元ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＦ２混合物の構成成分は、鋼に存在するアルミニウムとの反応に関与せず、鋳造の間に得られた鋳造スラグの一貫した特性のように、こうして鋳造粉末の化学的安定性が確実になる。
【００４１】
使用された鋳造粉末の明確な組成は変動してもよく、こうして優勢な条件に、例えば鋼の組成にまたは鋳造プロセスのタイプにさらに適合されてもよい。
【００４２】
原理上、鋳造粉末添加剤として三酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を用いることも可能である。粉末またはスラグに存在する三酸化ホウ素は、以下の反応式にしたがって、鋼に存在するアルミニウムによって還元され得る：
２Ａｌ＋Ｂ２Ｏ３←→Ａｌ２Ｏ３＋２Ｂ
還元されたホウ素は、所望ではない付随の元素として溶融物に混入され得る。これを防止するために、ホウ素は、好ましくは本明細書に記載された鋳造粉末および鋳造スラグ組成から取り除かれる。
【００４３】
機能特性、例えば鋼とモールドとの間の鋳造ギャップ中の潤滑特性を最適化するために、例えば鋳造スラグの組成は、鋳造される鋼の等級の液相線温度に適合させてもよい。これは、例えば鋳造粉末中のフラックスの規定含有量、例えば酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）および／または酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）および／またはフッ化物含有構成成分の量を設定することによって行われる。
【００４４】
高い液相線温度、例えば１５００〜１５３０℃を有する鋼等級の鋳造において、例えば５〜１１重量％のＮａ２Ｏ含有量、約２〜３重量％のＬｉ２Ｏ含有量、および８〜１０．５重量％のＦ−含有量が鋳造スラグに設定されてもよく、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、およびＦ−の総合計が好ましくは＜２５重量％である。Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２ＯおよびＦ−の総合計は、スラグの粘度が低くなり過ぎるのを防止するために、＜２５重量％となるべきである。
【００４５】
したがってさらなる態様において、本発明は、以下の構成成分を含む、高い液相線温度を有する鋼の鋳造スラグ組成に関する：
３０〜５０重量％のＣａＯ；
２０〜４５重量％のＡｌ２Ｏ３；
８〜１０．５重量％のＦ−（フッ素イオン）；
３〜６．５重量％のＳｉＯ２；
５〜１１重量％のＮａ２Ｏ；
２〜３重量％のＬｉ２Ｏ；
≦３重量％のＴｉＯ２；
≦５重量％のＭｇＯ；
≦３重量％のＭｎＯ；
≦２重量％のＦｅＯ。
【００４６】
関連する鋳造粉末組成は、揮発性成分を含まず計算されて、以下の構成要素を含む：
４０〜６０重量％の予備融解カルシウムアルミネート；
１０〜３０重量％のフッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２；
３〜６．５重量％のＳｉＯ２；
５〜１１重量％のＮａ２Ｏ；
２〜３重量％のＬｉ２Ｏ；
≦１０．５重量％のＡｌ２Ｏ３；
≦１５重量％の炭素；
≦３．０重量％のＴｉＯ２；
≦５．０重量％のＭｇＯ；
≦３．０重量％のＭｎＯ；
≦１．０重量％のＦｅ２Ｏ３；
≦１．０重量％のＦｅＯ。
【００４７】
１つの好ましい実施形態において、高い液相線温度を有する鋼の鋳造スラグ組成は以下の構成成分を含む：
３３〜４８重量％のＣａＯ；
２３〜４３重量％のＡｌ２Ｏ３；
８〜１０．５重量％のＦ−（フッ素イオン）；
３〜５重量％のＳｉＯ２；
５〜１１重量％のＮａ２Ｏ；
２〜３重量％のＬｉ２Ｏ；
≦３重量％のＴｉＯ２；
≦１．５重量％のＭｇＯ；
≦１．０重量％のＭｎＯ；
≦１．０重量％のＦｅＯ。
【００４８】
関連した好ましい鋳造粉末組成は、揮発性成分を含まずに計算されて、以下を含む：
４０〜６０重量％の予備融解カルシウムアルミネート；
１０〜２５重量％のフッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２の形態；
３〜５重量％のＳｉＯ２；
５〜１１重量％のＮａ２Ｏ；
２〜３重量％のＬｉ２Ｏ；
≦８重量％のＡｌ２Ｏ３；
≦５重量％の炭素；
≦３．０重量％のＴｉＯ２；
≦１．０重量％のＭｇＯ；
≦１．０重量％のＭｎＯ；
≦１．０重量％のＦｅ２Ｏ３；
≦１．０重量％のＦｅＯ。
【００４９】
低い液相線温度、例えば１４００〜１４３０℃を有する鋼について、特に想定された鋳造スラグは、９〜１５重量％のＮａ２Ｏ含有量、４〜５重量％のＬｉ２Ｏ含有量、および１２．５〜１５重量％のＦ−含有量を有し、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２ＯおよびＦ−の総合計は≧２５重量％である。ここで、相対的に高いフラックス含有量を有する場合に関して、測定された粘度は、低温方向に約１００℃シフトする（図２）。
【００５０】
したがってさらなる態様において、本発明は、以下の構成成分を含む、低い液相線温度を有する鋼の鋳造スラグ組成に関する：
３０〜５０重量％のＣａＯ；
２０〜４５重量％のＡｌ２Ｏ３；
１２．５〜１５重量％のＦ−（フッ素イオン）；
３〜６．５重量％のＳｉＯ２；
９〜１５重量％のＮａ２Ｏ；
４〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦３重量％のＴｉＯ２；
≦５重量％のＭｇＯ；
≦３重量％のＭｎＯ；
≦２重量％のＦｅＯ。
【００５１】
関連した鋳造粉末は、揮発性成分を含まずに計算されて、以下の構成成分を含む組成を有する：
４０〜６０重量％の予備融解カルシウムアルミネート；
１５〜３０重量％のフッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２の形態；
３〜６．５重量％のＳｉＯ２；
９〜１５重量％のＮａ２Ｏ；
３〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦１０重量％のＡｌ２Ｏ３；
≦１５重量％の炭素；
≦３重量％のＴｉＯ２；
≦５重量％のＭｇＯ；
≦３重量％のＭｎＯ；
≦１重量％のＦｅ２Ｏ３；
≦１重量％のＦｅＯ。
【００５２】
１つの好ましい実施形態において、低い液相温度を有する鋼のための本発明の鋳造スラグ組成は以下の構成成分を含む：
３３〜４８重量％のＣａＯ；
２３〜４３重量％のＡｌ２Ｏ３；
１２．５〜１５重量％のＦ−（フッ素イオン）；
３〜５重量％のＳｉＯ２；
１１〜１５重量％のＮａ２Ｏ；
３〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦３重量％のＴｉＯ２；
≦１．５重量％のＭｇＯ；
≦１重量％のＭｎＯ；
≦１重量％のＦｅＯ。
【００５３】
関連した好ましい鋳造粉末組成は、揮発性成分を含まずに計算されて、以下を含む：
４０〜６０重量％の予備融解カルシウムアルミネート；
１５〜３０重量％のフッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２の形態；
３〜５重量％のＳｉＯ２；
１１〜１５重量％のＮａ２Ｏ；
３〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦１０重量％のＡｌ２Ｏ３；
≦１５重量％の炭素；
≦３．０重量％のＴｉＯ２；
≦１．５重量％のＭｇＯ；
≦１．０重量％のＭｎＯ；
≦１．０重量％のＦｅ２Ｏ３；
≦１．０重量％のＦｅＯ。
【００５４】
鋳造スラグの別の重要な特性は、それらの熱伝導率である。鋳造ギャップ内において、この伝導率は、鋼からモールドへの熱の移動を決定する。熱伝導率は、鋳造スラグの結晶化挙動によって主に影響を受ける。ここで、鋳造スラグは非晶質または結晶性凝固を行うかどうかが重要である。ケイ酸カルシウムに基づく典型的な鋳造スラグは、主に非晶質凝固を有し、または迅速に冷却される場合に非晶質および結晶性構成要素を形成する。鋳造スラグの非晶質フラクションは、潤滑特性に有利であり、より大きな熱移動を確実にする。
【００５５】
包晶凝固を示す鋼の鋳造において、より低い熱移動は、縦方向クラックを防止するために所望される。この低い熱移動は、非晶質／結晶性比および鋳造スラグの関連熱伝導率が鋼の等級に適合される場合に、相対的に高い結晶性フラクションを有する鋳造スラグの使用を含む方法によって達成できる。したがって適合は、フラックス（Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｆ−）の量を通して可能になる。フラックスの高いフラクションは、同時に鋳造スラグにおいてより高い非晶質フラクションを導く。
【００５６】
６．５重量％以下のＳｉＯ２の添加により、鋳造スラグにおいて過剰な非晶質フラクションを防止する。
【００５７】
したがって本発明の好ましい実施形態において、上記で同定される組成において、ＳｉＯ２構成成分の量は、≦６重量％、好ましくは≦５．５重量％、より好ましくは≦５重量％である。
【００５８】
相対的に低いＴｉＯ２含有量を供給することによりさらに、上記で同定される鋳造粉末組成のＳｉＯ２含有量を低減できる。同様にＴｉＯ２は、鋳造スラグの非晶質フラクションの形成の利益をもたらし、さらに鋼に存在するＡｌとの反応に関してＳｉＯ２よりも熱力学的により安定である。鋳造スラグの粘度は、ＳｉＯ２の低減および同時にＴｉＯ２の添加時に変化しないままである（図３）。
【００５９】
したがってさらなる態様において、本発明は、以下の構成成分を有する鋳造スラグ組成に関する：
３０〜５０重量％のＣａＯ；
２０〜４５重量％のＡｌ２Ｏ３；
８〜１５重量％のＦ−（フッ素イオン）；
３〜５重量％のＳｉＯ２；
５〜１５重量％のＮａ２Ｏ；
２〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
１．５〜５重量％のＴｉＯ２；
≦５重量％のＭｇＯ；
≦３重量％のＭｎＯ；
≦２重量％のＦｅＯ。
【００６０】
関連する鋳造粉末は、揮発性成分を含まずに計算されて、以下の構成成分を含む組成を有する：
４０〜６０重量％の予備融解カルシウムアルミネート；
１０〜３０重量％のフッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２の形態；
３〜５重量％のＳｉＯ２；
５〜１５重量％のＮａ２Ｏ；
２〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦１０重量％のＡｌ２Ｏ３；
≦１５重量％の炭素；
１．５〜５重量％のＴｉＯ２；
≦５重量％のＭｇＯ；
≦３重量％のＭｎＯ；
≦１重量％のＦｅ２Ｏ３；
≦１重量％のＦｅＯ。
【００６１】
１つの好ましい実施形態において、本発明の鋳造スラグ組成は、以下の構成成分を含む：
３３〜４８重量％のＣａＯ；
２３〜４３重量％のＡｌ２Ｏ３；
８〜１３重量％のＦ−（フッ素イオン）；
３〜４重量％のＳｉＯ２；
８〜１３重量％のＮａ２Ｏ；
３〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
１．５〜３重量％のＴｉＯ２；
≦１．５重量％のＭｇＯ；
≦１重量％のＭｎＯ；
≦１重量％のＦｅＯ。
【００６２】
関連する好ましい鋳造粉末は、揮発性成分を含まずに計算されて、以下の構成成分を含む組成を有する：
５０〜６０重量％の予備融解カルシウムアルミネート；
１５〜２５重量％フッ化物含有構成成分、好ましくはＣａＦ２の形態；
３〜４重量％のＳｉＯ２；
８〜１３重量％のＮａ２Ｏ；
３〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
≦１０重量％のＡｌ２Ｏ３；
≦１５重量％の炭素；
１．５〜３重量％のＴｉＯ２；
≦１．５重量％のＭｇＯ；
≦１．０重量％のＭｎＯ；
≦１重量％のＦｅ２Ｏ３；
≦１重量％のＦｅＯ。
【００６３】
本発明の鋳造スラグの際立った特徴は、それらが鋼中のアルミニウムフラクションに対して反応性を有していないまたは非常にわずかにのみ反応性を有し、それによって鋳造可能な鋼等級の範囲を拡張し、高いフラクションのアルミニウムまたは高いフラクションのアルミニウムおよびマンガンを有する鋼であっても信頼性の高い製造を可能にすることである。これはまた、最終的に、これらの鋳造粉末を用いて得られる鋼の製品の品質における改善をもたらす。
【００６４】
本発明のさらなる態様は、上記で記載されるような鋳造粉末を用いた鋼の鋳造方法に関する。
【００６５】
本発明の鋳造粉末と関連して上記で記載された好ましい実施形態はすべて同様に、鋼の鋳造のための本発明の方法に準じて有効であり、したがってこの点において繰り返さない。
【００６６】
鋼の鋳造方法は、好ましくは連続操作によって、より詳細には連続鋳造方法にしたがって行われる。
【００６７】
１つの好ましい実施形態において、本発明は、≧１重量％、好ましくは≧１．５重量％、より好ましくは≧３．０重量％、非常に好ましくは≧５．０重量％のアルミニウム含有量を有する鋼の鋳造のための本発明の方法に関する。
【００６８】
さらに好ましい実施形態において、本発明は、≧１５重量％、好ましくは≧１７．５重量％、より好ましくは≧２０重量％のマンガン含有量を有する鋼の鋳造のための本発明の方法に関する。
【００６９】
別の好ましい実施形態において、本発明は、≧０．２重量％、好ましくは≧０．５重量％のチタン含有量を有する鋼の鋳造のための本発明の方法に関する。
【００７０】
１つの好ましい実施形態において、本発明は、≧１重量％、好ましくは≧１．５重量％、より好ましくは≧３．０重量％、非常に好ましくは≧５．０重量％のアルミニウム含有量を有し、≧１５重量％、好ましくは≧１７．５重量％、より好ましくは≧２０重量％のマンガン含有量を有していてもよく、および≧０．２重量％、好ましくは≧０．５重量％のチタン含有量を有していてもよい鋼の鋳造のための本発明の方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】構成成分ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、およびＣａＦ２の有利な組成を示す。
【図２】Ｂａｈｒからの高温回転粘度計を用いて測定された、異なるフラックス含有量に関する温度の関数としての多くの鋳造スラグの粘度を示す。
【図３】ＳｉＯ２フラクションの低減およびＴｉＯ２フラクションの増大における多数の鋳造スラグの測定粘度を示す（約５重量％のＳｉＯ２を有するＰｒ．９およびＰｒ．２５；約４重量％のＳｉＯ２および約２重量％のＴｉＯ２を有するＰｒ．４２およびＰｒ．４４）。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
本発明は、実施例により以下で説明される。説明は単に例であり、本発明の一般概念を制限しない。
【００７３】
［実施例］
表１に示される組成を有する種々の鋳造粉末を調査した。Ｃ含有サンプルＰｒ．５、１９、３２、４０、および４４は、６００℃で８時間プレ焼成され、アルゴン雰囲気下で１５００℃にて溶融させた。Ｃを含まないサンプルはプレ焼成されず、代わりにアルゴン雰囲気下で１５００℃にて直接溶融された。溶融された後、サンプルはそれぞれ１５００℃で１５分間維持され、続いて鋼基材上に鋳造され、これを冷却のために空気中で室温に置いた。冷却されたサンプルは、１５ｍｍまでの厚さを有し、これはサンプル表面にわたって変動した。後続の調査のために、位置は、凝固したスラグ層が５〜７ｍｍ厚さである位置を選択した。これらの位置において、サンプル断面の非晶質および／または結晶性凝固を伴うフラクションは、光学顕微鏡により決定した。
【００７４】
表２は、得られたスラグの化学組成およびさらに非晶質フラクションを示す。鋳造粉末および鋳造スラグの化学組成は、Ｘ線蛍光方法によっていずれの場合もサンプル上で３回決定した。フッ素イオンの含有量は、ＤＩＮ５１７２３およびＤＩＮ５１７２７に従う水素化熱分解と、後続のＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ１０３０４に従うイオンクロマトグラフィによって決定した。Ｎａ２Ｏ濃度は、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ１１８８５に従うＩＣＰＯＳ測定による適切なサンプル調製後に決定した。
【００７５】
さらに、サンプル３１、４０および４８の組成を有する鋳造粉末サンプルは選択された溶融物と接触させ、１４５０℃〜１５５０℃にて１５分間アルゴン雰囲気下で保持した（表３参照）。スラグおよび溶融物を次いで別個に鋳造し、それぞれ分析した。関連した液相線温度は、示差熱分析（ＤＴＡ）によって決定した。生じた鋳造スラグ組成および非晶質鋳造スラグのフラクションは、表２においてサンプル３１、４０、および４８についての結果と同一である。したがって、先に分析された鋳造スラグシステムはまた、鋼溶融物と接触した状態も表すことを示した。
【００７６】
したがって、表１に示されるような本発明の鋳造粉末組成は、所望の鋳造スラグの製造に顕著に好適である。
【表１】
0006553654.tif 000002
0006553654.tif 000003
【表２】
0006553654.tif 000004
0006553654.tif 000005
【００７７】
スラグサンプル２６は、関連する鋳造粉末サンプルに対して能動的に添加された二酸化ケイ素はないにもかかわらず、０．７重量％の二酸化ケイ素を含有する。この理由は、少量の二酸化ケイ素が溶融炉およびるつぼに使用された耐火性材料中にあり、実験の間に溶融鋳造スラグ中に拡散し得たためである。
【表３】
0006553654.tif 000006
【図１】
0006553654.tif 000007
【図２】
0006553654.tif 000008
【図３】
0006553654.tif 000009