(57)【要約】【課題】冷間圧延鋼板の表面疵の原因となる鋳片へのモールドパウダーの巻き込みの問題に対処するためパウダーのＳｉＯ２の含有量を減らした場合に多く見られる、鋳型温度安定度の不良に起因するブレークアウトの検知の発生を防止する。【解決手段】化学成分として、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＦおよびＣを含有する連続鋳造用モールドパウダーにおいて、質量％で、ＳｉＯ２を２０〜３２％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１５％、Ｎａ２Ｏを１〜８％、Ｂ２Ｏ３を１〜１０％、Ｆを３〜１１％とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学成分として、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＦおよびＣを含有する鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、質量％で、ＳｉＯ２が２０〜３２％、Ａｌ２Ｏ３が５〜１５％、Ｎａ２Ｏが１〜８％、Ｂ２Ｏ３が１〜１０％、Ｆが３〜１１％であることを特徴とする鋼の連続鋳造用パウダー。
【請求項２】
１３００℃における粘度が０．５〜５．０ｐｏｉｓｅであることを特徴とする請求項１記載の鋼の連続鋳造用パウダー。
【請求項３】
Ｃ以外の化学成分のうち、少なくとも２種類の成分についてはプリメルトされた配合原料を使用することを特徴とする請求項１または２記載の鋼の連続鋳造用パウダー。
【請求項４】
薄板鋼板用の鋼を鋳造するためのものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用パウダー。
【請求項５】
質量％で、ＣａＯ：３０〜５０％、Ｃ：０．３〜５％であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用パウダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼の連続鋳造において鋳型内に添加して使用する連続鋳造用パウダーに関し、薄板鋼板用特に冷間圧延鋼板用の鋼の鋳造に使用することにより鋼板の表面疵を低減し、また円滑な鋳造作業ができるものを提供する。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼の連続鋳造においては粉末または顆粒状態のパウダーが鋳型内の湯面に散布される。このパウダーは溶鋼表面で溶解してスラグの溶融層を形成し、溶鋼の保温、酸化防止および非金属介在物の吸収を行なうとともに、鋼の凝固シェルと鋳型との間に流れ込んでスラグフィルムを形成する。この鋳型と鋳片の凝固シェル間に流入するスラグフィルムは潤滑作用を行なうとともに鋳片よりの抜熱を制御し、優れた表面性状の鋳片を得ると共に清浄で良好な鋳片を製造する作用をする。
【０００３】
鋼の連続鋳造は、品質要求が厳しい冷間圧延鋼板の素材である極低炭素鋼、低炭アルミキルド鋼に適用が拡大されてきた。冷間圧延鋼板は表面に非金属介在物が露出するとスリバー疵と称する線状の疵となり、電気製品や自動車などの製品の塗装によっても覆い隠すことは困難となる。ところが冷間圧延鋼板は厚さが数ミリメートル以下まで圧延されるので、鋳片の状態に比較して表面積が非常に拡大されることになる。したがって冷間圧延鋼板用の鋳片は表面品位のみならず、冷間圧延鋼板において表面となるべき鋳片の内質部分が優れていることが要求され、特にスラグの巻き込みがなく介在物の少ない鋳片を製造する必要がある。
【０００４】
特開２００６−１９２４４０号公報（特許文献１）には、自動車用鋼板のような高品質が要求される鋼板を製造する場合に適したモールドパウダーについて記載されている。この目的のためには溶鋼内部へのモールドパウダーの巻き込みを防止することが必要であるところ、モールドパウダー溶融物の溶鋼中アルミニウムとの反応性が巻き込みと関連していることを見出したとしている。そして溶鋼中のアルミニウムの酸化源となるＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏのパウダー中の含有量を、スラグの粘度と関連して制限することにより溶鋼中へのパウダー巻き込みが顕著に低減し、圧延後のコイル表面疵をコイル当たり１個以下まで減少できたとしている。
【０００５】
また、特開２００６−１７５４７２号公報（特許文献２）には、Ａｌ、Ｔｉの少なくとも一方を含有する鋼を連続鋳造するためのモールドパウダーについて記載されている。そして鋼中にＡｌやＴｉを含有すると、パウダー中のＳｉＯ２が溶鋼中のＡｌやＴｉと反応してパウダーの物性値が変化し、パウダーの潤滑性や鋼へのパウダーの巻き込みが悪化するとしている。そこで特許文献２においては１５５０℃におけるＳｉＯ２の活量を０．４以下に制限している。上記の活量は当該成分の濃度に、他の共存成分との相互作用で定まる活量係数を乗じたものであって化学反応性を示すが、第一義的には当該成分の濃度に依存するものである。事実、特許文献２の実施例を見ると、本発明例のモールドパウダーのＳｉＯ２が１８．８〜３３．０％であるところ、比較例のＳｉＯ２は３８．３〜４０．１％になっている。
【特許文献１】特開２００６−１９２４４０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７５４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは品質要求が厳しい鋼において、鋳片へのモールドパウダーの巻き込みの問題に対処するためにＳｉＯ２の含有量を従来の約４０質量％（以下、％と記載）から３２％以下に低減したパウダーを製造した。その結果、パウダーの巻き込みの問題は改善されたがブレークアウトの検知が度々発生するようになった。ブレークアウトの検知は鋳型の一定高さ位置に複数の温度センサを間隔を置いて取り付け、これの温度が異常に変化すると警報を発するものである。このため実際にはブレークアウトに至らないまでも鋳型温度の推移に乱れがあればブレークアウトの検知が発生することになる。本発明はこのようなブレークアウトの検知が発生しないようなモールドパウダーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記課題を課題を解決するものであって、化学成分として、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＦおよびＣを含有する鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、ＳｉＯ２が２０〜３２％、Ａｌ２Ｏ３が５〜１５％、Ｎａ２Ｏが１〜８％、Ｂ２Ｏ３が１〜１０％、Ｆが３〜１１％であることを特徴とする鋼の連続鋳造用パウダーである。
ここにおいて、上記の鋼の連続鋳造用パウダーは１３００℃における粘度が０．５〜５．０ｐｏｉｓｅであること、また、Ｃ以外の化学成分のうち、少なくとも２種類の成分についてはプリメルトされた配合原料を使用すること、また、薄板鋼板用の鋼を鋳造するためのものであることも特徴とする。またさらに化学成分が、ＣａＯ：３０〜５０％、Ｃ：０．３〜５％であることも特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の連続鋳造用パウダーは、ＳｉＯ２の含有量を低減することにより鋳片へのパウダーの巻き込みの問題が改善されている一方、従来のこのような成分のパウダーに見られるブレークアウトの検知が度々発生する問題も無い。このため品質要求が厳しい冷間圧延鋼板の素材である極低炭素鋼、低炭アルミキルド鋼の連続鋳造において良好な品質の鋳片が得られるとともに、円滑な鋳造作業ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の連続鋳造用パウダーは板厚３．２ｍｍ以下である薄板鋼板、特に冷間圧延鋼板用の鋼を鋳造するためのものであって、鋳片へのモールドパウダーの巻き込みの防止のためＳｉＯ２の含有量を３２％以下まで低減することを特徴点の一つとしている。本発明者らは、このようなＳｉＯ２の含有量を低減したパウダーを使用した場合に度々発生するブレークアウト検知を防止する手段について種々検討した。その結果ＳｉＯ２の含有量を低減したパウダーに対して、Ｂ２Ｏ３を１％以上含有させることによりブレークアウト検知の発生を顕著に低減できることが判明した。
【００１０】
連続鋳造用パウダーは鋳型内に添加することにより溶融してスラグとなって鋳型と鋳片間に流入し、鋳型からは常に冷却を受ける。このために流入したスラグは鋳型側では凝固して固体状態のフィルム状となって鋳型に接しており、また鋳片側では凝固シェルにより溶融した液体状態のフィルム状となっている。したがってたとえば鋳型と鋳片の間へのスラグの流入が不具合になったり、また鋳型で急冷されたガラス状のフィルムが部分的に結晶化して熱伝導率が低くなってスラグフィルムの伝熱のばらつきが発生し凝固不均一になったりすると、鋳型の温度のばらつきが過大となってブレークアウト検知の警報が発生することになる。
【００１１】
上記のことからブレークアウト検知の発生には溶融スラグの粘度や凝固温度が関係することが判る。しかしながら本発明者らの知見によると、Ｂ２Ｏ３の添加によるブレークアウト検知の発生の低減効果は、単なる粘度や凝固温度の適正化ではなくＢ２Ｏ３に特有の作用に基くものと考えられる。すなわち、もしスラグの粘度が係っているのなら、Ｂ２Ｏ３以外の成分、例えば弗化物の量を変えることによっても粘度を調節し得るので、これにより同様の効果を得ることができる筈である。凝固温度についても同様であって、Ｂ２Ｏ３を添加しなくても他の成分の量を変えたり、さらには連続鋳造用パウダーの成分として常に一般的に使用されるものではないＭｇＯやＴｉＯ２などの添加によっても調節し得る。
【００１２】
しかしながらＢ２Ｏ３以外の成分によってはブレークアウト検知の発生の低減効果は得られないことから、Ｂ２Ｏ３固有の作用効果に基くものと判断される。現象から見て、ＳｉＯ２の含有量の低減によるブレークアウト検知の発生は、凝固して固体状態となって鋳型に接しているスラグフィルムの脱落によるものと本発明者らは考えており、Ｂ２Ｏ３はこのようなスラグフィルムの脱落を抑止する効果があると考えられる。すなわちＳｉＯ２はスラグをガラス質にする働きをしている成分であるが、これが減少するとスラグフィルムのガラス質の性状が劣化して脱落しやすくなるのに対し、Ｂ２Ｏ３を添加することによりガラス化が促進されてスラグフィルムを強化する作用をしているものと推定される。
【００１３】
本発明の連続鋳造用モールドパウダーは、上記のＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３を含めて、化学成分としてＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＦおよびＣを含有するが、これら成分の限定理由について説明する。
【００１４】
ＳｉＯ２はパウダーの主成分であるが、先に述べたように鋳片へのパウダーの巻き込みの防止のためＳｉＯ２の含有量を３２％以下にする。しかし２０％未満になるとスラグの粘度が低下し過ぎてしまう。したがってＳｉＯ２は２０〜３２％とする。
【００１５】
Ａｌ２Ｏ３は凝固温度を下げる目的で使用するが、Ａｌ２Ｏ３が５％未満では凝固温度を充分に下げられない。また１５％を超えると、凝固温度が極端に低くなり、鋳造条件に合致しなくなると共にアルミナ系介在物が多くなるおそれがある。したがってＡｌ２Ｏ３は５〜１５％とする。
【００１６】
Ｎａ２Ｏは粘度を低下させる成分であり、規定粘度範囲に維持する目的で使用する。Ｎａ２Ｏの量１％未満では粘度低下の効果が不十分であり、一方８％を超えると粘度が下がり過ぎる。したがってＮａ２Ｏは１〜８％とする。
【００１７】
Ｂ２Ｏ３は前記のようにブレークアウト検知の発生の低減効果を得るためには１％以上必要であるが、その効果を確実にするためには２％以上添加することが好ましい。一方、１０％を超えて添加すると溶融スラグから硼素が還元されて鋳片表層部に硼素が含有され、鋳片の割れ感受性を増大させるおそれがある。また価格的にも高価であり、５％を超えて添加しても効果が飽和してくるので５％以下とするのが好ましい。したがってＢ２Ｏ３は１〜１０％とするが、特に好ましくは下限は２％、上限は５％とする。
【００１８】
Ｆは粘度を低下させる成分であり、規定粘度範囲に維持する目的で使用する。Ｆの量が３％未満では粘度低下の効果が不十分であり、一方１１％を超えると粘度が下がり過ぎる。したがってＦは３〜１１％とする。なおＦ量はＣａＦ２やＮａＦなどのＦ化合物のＦ当量である。
【００１９】
またＣａＯはＳｉＯ２とともにパウダーの主成分であり、含有量は３０〜５０％が好ましく、特にＳｉＯ２量との関連においてＣａＯ／ＳｉＯ２が０．９〜１．８の範囲になるように含有させるのが好ましい。ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．９未満では粘度が高くなり物性の調整が困難であり、１．８を超えると所定の粘度が得られ難いと共にスラグフィルムのガラス質の性状が劣化しやすくなる。
【００２０】
またＣは炭素粉などの状態で添加され、添加量に応じてパウダーの溶融速度を遅くする作用がある。含有量は１〜５％が好ましく、０．３％未満では溶融速度が速すぎ、５％を超えると溶融速度が遅くなるため溶融プール厚が薄くなり、潤滑機能が阻害される。なおこのＣには配合原料としてＣａの炭酸塩などを使用した場合など、化合物として含有するＣは入らない。
【００２１】
溶融スラグの粘度は鋳造速度に応じて適正な値とすることが必要である。本発明の連続鋳造用パウダーにおいては１３００℃における粘度が０．５〜５．０ｐｏｉｓｅであることが好ましい。０．５ｐｏｉｓｅ未満では溶融スラグの過剰流入による鋳片表面の肌荒れが発生するおそれがあり、一方、粘度が５．０ｐｏｉｓｅより高いと溶融スラグの不均一流入による鋳片の割れが発生するおそれがある。なお凝固スラグの凝固温度は１０００〜１２５０℃が適当であって、これより低いと過冷却による鋳片の割れが発生するおそれがあり、高いと鋳型の潤滑が不良になるおそれがある。
【００２２】
また、連続鋳造の高速化に対応してパウダーの迅速かつ均一な溶融を図るため、溶融速度調整剤であるＣ以外の化学成分のうち、少なくとも２種類の成分、たとえばＳｉＯ２とＣａＯについてはプリメルトされた配合原料を使用することが好ましい。またプリメルトされた原料はパウダー全体の４０％以上使用するのがその効果を発揮するために好ましい。プリメルト原料は、成分をアーク炉などで溶融した後、ジェット水流により水滓化して製造される。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
表１に示す化学成分の連続鋳造用モールドパウダーを各種試作して冷間圧延板を製造するための極低炭素鋼（炭素量０．０３％）の連続鋳造に使用した。このときの鋳造結果と溶融スラグの粘度と凝固温度も表１にあわせて示す。なお記号ＡとＣのパウダーについては配合原料のうち、Ｓｉ酸化物とＣａ酸化物についてプリメルトした基材を使用した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１において「鋼板表面疵発生」は冷間圧延コイル１個当たりの表面疵が平均１個所以下を極めて良好として◎印、平均１を超えて２以下を良好として○印、２を超える場合を不良として×印とした。また連続鋳造は鋳造速度は１．７ｍ／分で行なったが、２００ｔ鋳造してブレークアウト警報が１回も出なかった場合に「鋳型温度安定度」が極めて良好として◎印、１回警報が出た場合に良好として○印、２回を超える場合を不良として×印とした。
【００２６】
上記の鋼板表面疵発生、鋳型温度安定度の他に、表１の「その他」の欄に記載の点を併せて「総合評価」として極めて良好を◎印、良好を○印、不良を×印とした。記号Ａ〜Ｄは本発明のパウダーであって鋼板表面疵発生状況、鋳型温度安定度とも良好で、特にＢ２Ｏ３が２％以上添加されている記号Ｂ〜Ｄのパウダーは鋳型温度安定度が極めて良好であった。またプリメルトした配合原料を使用した記号ＡとＣのパウダーは、パウダーの鋳型内での溶融が迅速かつ円滑に行なわれ、高速の鋳造に適していることが確認された。
【００２７】
これに対して比較例である記号Ｅのパウダーは、Ｂ２Ｏ３含有量が低いので鋳型温度安定度が不良であった。また記号ＦのパウダーはＢ２Ｏ３含有量が高過ぎるので、鋳片の表面の硼素量が多くなり鋳片の割れが発生した。
【００２８】
また比較例である記号ＧのパウダーはＳｉＯ２含有量が低過ぎるのでスラグの粘度が低く、溶融スラグの過剰流入による鋳片表面の肌荒れが発生した。一方、記号ＨのパウダーはＳｉＯ２含有量が高いのでパウダー巻き込みによる鋼板表面疵発生が多かった。
【００２９】
また比較例である記号ＩのパウダーはＡｌ２Ｏ３含有量が低いので凝固温度が高く、潤滑不良による鋳片の割れが発生した。一方、記号ＪはＡｌ２Ｏ３含有量が高過ぎるので凝固温度が低く過冷却による鋳片の割れが発生した。
【００３０】
また比較例である記号ＫのパウダーはＮａ２Ｏ含有量が低いので粘度が高く、溶融スラグの不均一流入のため鋳片表面疵が多かった。一方、記号ＬのパウダーはＮａ２Ｏ含有量が高過ぎるので粘度が低く、溶融スラグの過剰流入による鋳片表面の肌荒れが発生した。
【００３１】
また比較例である記号ＭのパウダーはＦ含有量が低いので粘度が高く、溶融スラグの不均一流入にのため鋳片表面疵が多かった。一方、記号ＮのパウダーはＦ含有量が高過ぎるので粘度が低く、溶融スラグの過剰流入による鋳片表面の肌荒れが発生した。