(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１３００℃における粘度が５〜４００ポイズであって、該粘度の範囲に応じて次の式(１-1)〜(１-3)を満足することを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
５≦Ｂ＜２０の場合、式(１-1)：５Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋６０)0.35
２０≦Ｂ＜１００の場合、式(１-2)：４Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋８０)0.35
１００≦Ｂ＜４００の場合、式(１-3)：３Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋１００)0.35
［式(１-1)〜(１-3)において、Ａは“パウダー中のトータルカーボン量(重量％)”であり、Ｂは“１３００℃における粘度(ポイズ)”である。］
【請求項２】
７≦ＣａＯ／Ｆ≦∞であることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項３】
鋼の連続鋳造において、モールドパウダーとして請求項１または請求項２に記載のモールドパウダーを使用し、鋳片単位表面積あたりのパウダー消費量を０．０１〜０．２０ｋｇ／ｍ2の範囲で鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び鋼の連続鋳造方法に関し、特に、鋼品質の向上，操業安定化の向上(ＢＯの抑制)，連鋳機の腐食抑制，浸漬ノズルのパウダーライン部位における溶損低減などに著しく寄与できる鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び該モールドパウダーを用いた鋼の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鋼の連続鋳造技術の進歩は目覚ましく、高温鋳片の無手入れ化(ＨＣＲ，ＨＤＲ)，高速鋳造化，モールド断面形状の多様化，多連鋳化が進んでおり、高温鋳片の無欠陥化とトラブル低減による連鋳機稼働率の向上および安定化が、ＣＣプロセスにおける最大の課題となっている。こういった状況下において、モールドパウダーの果たす役割は大きい。
【０００３】
鋼の連続鋳造においては、モールド内にモールドパウダーが添加される。
そして、浸漬ノズルまたはセミ浸漬ノズルを介してモールド内に注入され、溶鋼表面上に添加されたモールドパウダーは、溶鋼からの受熱によって、溶融スラグ層および未溶融の原パウダー層の層状構造を、溶鋼表面より形成し、種々の役割を果たしながら、鋼の凝固シェルとモールド間に流れ込み、消費される。
【０００４】
モールドパウダーの種々の役割のうち、(１)モールドと凝固シェルとの潤滑作用、(２)溶鋼中から浮上する介在物の溶解，吸収作用、(３)溶鋼の酸化防止および保温作用、(４)凝固シェル／モールド間の熱媒体としての作用、が重要な役割である。すなわち、一定厚みの溶融スラグ層を確保しながら、一定量流れ込むことにより、上記(１)〜(４)の役割を果たすことができ、健全な鋳片を得ることができる。
【０００５】
一般的なモールドパウダーには、ポルトランドセメント，黄リンスラグ，ウォラストナイト，高炉スラグ，ダイカルシウムシリケート(2CaO・SiO2)，合成珪酸カルシウムなどを主原料基材とし、必要に応じて、塩基度や嵩比重などの粉体特性調整のため、シリカ原料を加え、更に、蛍石，氷晶石，硼砂，フッ化マグネシウムなどの弗化物、炭酸ナトリウム，炭酸バリウム，炭酸リチウムなどの炭酸塩といった軟化点，粘度などの溶融特性調整材としてのフラックス原料、溶融滓化速度調整材としての炭素質原料などを混合した混合タイプや、炭素質原料を除く成分の全部を予め溶融水砕したプリメルトタイプ、一部を予め溶融水砕したセミプリメルトタイプがある。
また、形状的には、粉末原料を混合した粉末タイプと、さらに種々の方法で造粒した顆粒タイプがある。
【０００６】
一般的なモールドパウダーの組成としては、CaO-SiO2-Al2O3をベースに、MgO，Na2O，MnO，TiO2，BaO，K2O，Li2O，SrO，P2O5，B2O3，Fe2O3，ZrO2，Ｆなどの成分系からなる。
【０００７】
モールドパウダーの組成に関して、例えば、特開平2−25254号公報には、CaO，SiO2，Al2O3を主成分とし、CaO／SiO2(重量比)を0.5〜1.6の範囲で、かつアルカリ金属，アルカリ土類金属などの酸化物，炭酸塩，弗化物、および、溶融速度調整剤として炭素分を含有するパウダー、また、特開平2−165853号公報には、同比を0.5〜0.95とし、上記と同様、アルカリ金属，アルカリ土類金属などの酸化物，炭酸塩，弗化物、および、溶融速度調整剤として炭素分を含有するパウダーが開示されている。
さらに、特開平7−214263号公報には、同比をを0.6〜0.9とし、かつZrO2，TiO2，CeO2の濃度和を１重量％以下とするパウダーが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モールドパウダーが前記(１)〜(４)の役割を十分に果たせない場合には、鋳片品質の劣化，操業の不安定化(ＢＯなど)につながるため、高品質で、且つ安定した品質のモールドパウダーの開発が進められている。
【０００９】
安定操業の点からは、ブレークアウトを生成させないことが第１である。そのためには、モールド内において、鋼の初期凝固シェルとモールド間にモールドパウダーが十分に流れ込んで潤滑性を確保することが重要とされ、消費量を確保するために、低粘度パウダーが使用されることが多かった。
【００１０】
一方、近年３〜７ポイズ程度のパウダーも使用されつつあるが、適用鋳造速度や適用連鋳機，適用鋼種などが限定されているのが実情である。
例えば、特開平8−33962号公報には、1300℃における粘度が1.5ポイズ以上の、また、特開平10−263767号公報には、同粘度が3〜15ポイズの極低炭素鋼用の連続鋳造用モールドパウダーが記載されており、さらに、特開平8−141712号公報には、同粘度が3〜8ポイズのパウダーについて開示されている。しかし、これらのパウダーは、いずれも適用鋳造速度や適用連鋳機，適用鋼種などが限定されるものである。
【００１１】
また、潤滑性を確保するために、パウダー消費量は、最低０．２５ｋｇ／ｍ2もしくは０．３ｋｇ／ｍ2必要と言われ、実行されてきている。すなわち、この消費量を確保するため、低粘度化，低結晶化温度，低凝固温度化などの対処がなされている。
【００１２】
低粘度パウダーとしては、例えば、特開平8−197214号公報に、1300℃における粘度が0.6〜2.5ポイズの、特開平8−300123号公報に、同粘度が0.8〜4.0未満(ポイズ)の、特開平9−76049号公報に、同粘度が2.0ポイズ以下の連続鋳造用パウダーが、それぞれ開示されている。
しかし、このような５ポイズ未満の低粘度パウダーでは、次の欠点，問題点を有する。該欠点，問題点を(ａ)安定操業，(ｂ)鋼品質，(ｃ)メンテコストの各観点に分けて、以下に詳記する。
【００１３】
(ａ) 安定操業上の欠点，問題点
低粘度では、溶融ガラス状のスラグが破断しやすく、急激な湯面変動などにより、スラグフィルムが破断しやすく、モールド／シェルの直接接触を引き起こして、焼き付きや拘束性ブレークアウトを起こしやすい。その上、低粘度では、結晶化が進みやすいことにより、スラグフィルム中に結晶を生じ、その部分が切り欠きとなってスラグフィルムが破断し、焼付きにつながりやすい。
また、低粘度化成分であるアルカリ成分や弗素成分(Ｆ成分)を多く含むため、浸漬ノズルパウダーラインの損傷が大きく、連々数が制約される。パウダーラインの損傷は、浸漬ノズルの破断などの操業トラブルに繋がる可能性もある。
【００１４】
(ｂ) 鋼品質上の欠点，問題点
低粘度では、溶融スラグ液滴が溶鋼中に離脱しやすく、パウダー巻き込みを引き起こして、パウダー欠陥を生成しやすくなる。
また、鋳片表面のＯＳＭが深くなり、谷部近傍にパウダーを噛み込んだり、圧延時の欠陥に繋がる。
【００１５】
(ｃ) メンテコスト上の欠点，問題点
低粘度パウダーは、低粘度化成分であるアルカリ成分や弗素成分(Ｆ成分)を多く含むため、二次冷却水中に溶解するアルカリや弗素成分の量が多くなり、水処理費用が多くなる他、連鋳機の腐食も起こしやすい。その結果、メンテコストが掛かるという問題が生じる。
また、パウダーの消費量が多いと、モールド下で落下するスラグ廃棄物の量が多くなり、さらに、二次冷却水中に溶解するアルカリや弗素成分の量が多くなり、水処理費用や連鋳機腐食の増大につながるという問題がある。
【００１６】
本発明は、前記(ａ)〜(ｃ)の欠点，問題点に鑑み成されたものであって、これらの欠点，問題点を解消する鋼の連続鋳造用モールドパウダーおよび鋼の連続鋳造方法を提供することを目的(課題)とする。
特に、鋼を連続鋳造するに際し、鋳片表面キズや圧延キズの発生がなく、また、ブレークアウトなどの操業トラブルもなく、鋼の生産性を向上させ、製造コストを大幅に低減できる、さらには、連鋳機の腐食抑制，浸漬ノズルのパウダーライン部位における溶損低減などに寄与できる鋼の連続鋳造用モールドパウダー、および、このモールドパウダーを用いた鋼の連続鋳造方法を提供することを目的(課題)とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記目的(課題)を達成するために種々検討を重ねた結果、粘度とパウダー中のカーボンとの関係を明確化し、特定することにより、前記(ａ)〜(ｃ)の欠点，問題点をすべて克服できることを見出した。
【００１８】
すなわち、本発明に係る鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、
「１３００℃における粘度が５〜４００ポイズであって、該粘度の範囲に応じて、
・５≦Ｂ＜２０の場合、式(１-1)：５Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋６０)0.35
・２０≦Ｂ＜１００の場合、式(１-2)：４Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋８０)0.35
・１００≦Ｂ＜４００の場合、式(１-3)：３Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋１００)0.35
［式(１-1)〜(１-3)において、Ａは“パウダー中のトータルカーボン量(重量％)”    であり、Ｂは“１３００℃における粘度(ポイズ)”である。］
を満足すること(請求項１)、
を特徴(発明を特定する事項)とし、また、
・７≦ＣａＯ／Ｆ≦∞であること(請求項２)、
を特徴(発明を特定する事項)とする。
【００１９】
一方、本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、
・鋼の連続鋳造において、モールドパウダーとして上記請求項１又は請求項２の連続鋳造用モールドパウダーを使用し、鋳片単位表面積当たりパウダー消費量を０．０１〜０．２０ｋｇ／ｍ2の範囲で鋳造すること(請求項３)、
を特徴(発明を特定する事項)とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鋼の連続鋳造用モールドパウダー(以下、このモールドパウダーを“本発明品”という)は、前記したとおり、特定の粘度(５〜４００ポイズ)で、且つ、該粘度(Ｂ)とパウダー中のトータルカーボン量(Ａ)との関係が、粘度(Ｂ)の範囲に応じて前記式(１-1)〜(１-3)を満足することを特徴とし、これにより、前記(ａ)安定操業，(ｂ)鋼品質，(ｃ)メンテコストの各面からみた欠点，問題点の解消に対して有効であることが判明した。以下、「（Ａ）安定操業」「（Ｂ）鋼品質」「（Ｃ）メンテコスト」に大別して、本発明品を、その作用効果と共に詳細に説明する。
【００２１】
(Ａ) 安定操業
拘束性ブレークアウトを発生させないためには、モールド／シェル間で焼付きを起こさせないことが重要である。そのためには、モールド／シェル間にスラグフィルムを確実に形成させること、および、形成したスラグフィルムが容易に切断されないことが最重要である。
このフィルム切断抑制には、高粘度化が最も有効である。すなわち、シャバシャバの水状態では、容易に破断するが、水アメのように、引っ張られた時に延びるような高粘度とすることで、切断抑制が可能となる。
【００２２】
切断抑制に有効な粘度としては、本発明品で特定する“１３００℃における測定値が５ポイズ以上”である。好ましくは１０ポイズ以上、より好ましくは１５ポイズ以上である。また、粘度が高い程より効果的であるが、４００ポイズを超えると、効果はほぼ同等となる。したがって、本発明品では、粘度(1300℃)の上限値としては、４００ポイズが好ましい。
【００２３】
一方、１３００℃における測定値が５ポイズ以上の高粘度パウダーを用い、モールド／シェル間にスラグフィルムを確実に形成させるためには、この粘度にあったパウダー中のカーボンを適正量とすることが有効である。すなわち、次の式１を満足させることが有効である。
式１ ……… Ａ≧(Ｂ＋３０)0.35
［式１において、Ａは“パウダー中のトータルカーボン量(重量％)”であり、Ｂは“１３００℃における粘度(ポイズ)”である。］
【００２４】
このような高粘度パウダーは、溶融，滓化が遅く、溶融が不均一になりやすいけれども、前記式１、特に、前記式(１-1)〜(１-3)を満足するカーボン量に設定することにより、溶融，滓化が均一且つ安定して得られ、安定した溶融スラグ層を形成し、モールド／シェル間にスラグフィルムを確実に形成させることができる。
さらに高カーボン組成により、保温効果が十分に得られるため、ディッケルの生成などもなくなり、安定操業が確保できる。
【００２５】
本発明品では、１３００℃における粘度(Ｂ)が５〜４００ポイズで、且つ、前記式１「Ａ≧(Ｂ＋３０)0.35」を満足することが好ましいが、この粘度(Ｂ)との関係で、特に、次の範囲内とすることを特徴とする。
・「５≦Ｂ＜２０」の場合、「式(１-1)：５Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋６０)0.35」の範囲
・「２０≦Ｂ＜１００」の場合、「式(１-2)：４Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋８０)0.35」の範囲
・「１００≦Ｂ＜４００」の場合、「式(１-3)：３Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋１００)0.35」の範囲
を満足するカーボン量に設定することである。
より好ましくは、
・「５≦Ｂ＜２０」の場合、「５Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋１２０)0.35」の範囲、
・「２０≦Ｂ＜１００」の場合、「４Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋１５０)0.35」の範囲、
・「１００≦Ｂ＜４００」の場合、「３Ｂ0.5≧Ａ≧(Ｂ＋１８０)0.35」の範囲、
を満足するカーボン量に設定することである。
【００２６】
また、本発明品によれば、浸漬ノズルのパウダーライン部位における損傷が大幅に低減できるため、浸漬ノズルの破断などの操業トラブルも激減できる。さらには、パウダーライン部位の耐用が延びるため、連々数が延びて生産性は向上し、また、浸漬ノズル原単価も低減する。
この場合の好適範囲は、前記と同様、粘度の範囲に応じて前記式(１-1)〜(１-3)を満足する範囲であるが、これに加えて、さらに「７≦ＣａＯ／Ｆ≦∞」の範囲がより好適である。
【００２７】
「ＣａＯ／Ｆ」を７以上とすることで、パウダーライン部位の損傷を、より一層減少させることができる。さらに、「ＣａＯ／Ｆ」が１０以上の場合、より効果的であり、４０を超えると特に効果が大きい。
高カーボン組成により、浸漬ノズルパウダーライン部のＺｒＯ2−Ｃなどカーボン含有耐火物の脱炭抑制にも効果があり、損傷軽減により一層の効果を発揮する。
【００２８】
また、「ＣａＯ／ＳｉＯ2」としては、１．１未満が効果的である。１．１以上では、切断し難さの点でやや劣る傾向にあり、また、高粘度特性の確保が難しくなる。０．９未満がより好適である。
【００２９】
(Ｂ) 鋼品質
パウダー巻き込み抑制，鋳片表面ＯＳＭ深さ低減抑制，パウダー噛み等の抑制の他、鋼品質向上には、溶融滓化性状に優れる高粘度パウダーが有効であり、好適な範囲は、前記と同様、粘度の範囲に応じて前記式(１-1)〜(１-3)を満足する範囲である。
本発明品は、溶融性状に優れているだけでなく、高カーボンであるため、保温性に著しく優れている特徴を有する。したがって、モールド内メニスカス位置での初期凝固が大幅に改善されるため、脱酸生成物やガスが初期凝固シェルに捕捉されなくなる。そのため、鋳片の表面品質が向上し、圧延時の鋼品質も大幅に向上する。
【００３０】
(Ｃ) メンテコスト
本発明品は、高粘度，高カーボンであって、溶融滓化性状，保温性に優れているため、低消費量で操業できる特徴がある。
このように消費量の減少によって、モールド下で落下するスラグ廃棄物の量が少なくなるため、処理費用が低減できる。また、二次冷却水中に溶解するアルカリや弗素(Ｆ)成分の量が少なくなるため、水処理費用の低減やマシン腐食の低減が可能であるなどのメリットが得られる。さらに、「７≦ＣａＯ／Ｆ≦∞」の範囲とすることにより、水処理費用をより一層低減させることができる。この「ＣａＯ／Ｆ」が１０以上でより効果的であり、４０を超えると特に効果が大きい。
また、「ＣａＯ／ＳｉＯ2」としては、１．１未満が効果的である。１．１以上では、切断し難さの点でやや劣る傾向にあり、また、高粘度特性の確保が難しくなる。
【００３１】
また、本発明品の前記(Ａ)〜(Ｃ)に記載したメリットを最大限に発揮させるためには、消費量範囲を“0.01〜0.20ｋｇ／ｍ2”の範囲で鋳造することがより好適である。0.20ｋｇ／ｍ2を超えると、メンテコストなどの点で効果が小さい。さらに好適な範囲としては、“0.01〜0.15ｋｇ／ｍ2”である。
【００３２】
本発明品は、原料として、従来と同様、ポルトランドセメント，黄リンスラグ，ウォラストナイト，高炉スラグ，ダイカルシウムシリケート(2CaO・SiO2)，合成珪酸カルシウムなどを主原料基材とし、必要に応じて、塩基度や嵩比重などの粉体特性調整のため、シリカ原料を加え、更に、蛍石，氷晶石，硼砂，フッ化マグネシウムなどの弗化物、炭酸ナトリウム，炭酸バリウム，炭酸リチウムなどの炭酸塩といった軟化点，粘度などの溶融特性調整材としてのフラックス原料、溶融滓化速度調整材としての炭素質原料などの粉末を使用することができる。
本発明品は、上記各種原料を混合した混合タイプとして製造が可能な他、カーボンを除く全原料を予め溶融させたいわゆる完全プリメルトタイプや、一部原料を予め溶融させたセミプリメルトタイプでの製造が可能である。また、予め焼成した完全焼成タイプや、セミ焼成タイプでの製造も可能である。
【００３３】
上記“混合タイプ”としては、各原料粉末を混合した粉末状で、または、押し出し造粒，撹拌造粒，流動造粒，転動造粒，噴霧造粒などの方法で造粒した顆粒状にて使用することができる。造粒に際しては、必要に応じて有機質，無機質のバインダーを使用することができる。
しかし、本発明品は、前記したように、１３００℃における粘度が５〜４００ポイズで、且つ、この粘度の範囲に応じて前記式(１-1)〜(１-3)を満足するように、また、「７≦ＣａＯ／Ｆ≦∞」を満足するように、各原料を選定する必要がある。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明の実施例を参考例および比較例と共に挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。なお、以下に記載の実施例１０，１２は、参考例である。
【００３５】
（実施例１〜１２，比較例１〜２）
表１に示す「粘度(Ｂ)［１３００℃における粘度(ポイズ)］」、「トータルカーボン量(Ａ)［パウダー中のトータルカーボン量(重量％)］」、および、「ＣａＯ／Ｆ」，「ＣａＯ／ＳｉＯ2」の比に調整したパウダー(モールドパウダー)を作製した。（なお、表１に「(Ｂ＋３０)0.35」の値を付記した。）
このパウダーに対して、同じく表１に示すテスト条件でテストし、その結果について、後記表２の判定基準に基づき判定し、その結果を表１に示した。なお、表１，表２中の「鋳片表面品質１」は、約２ｍｍスカーフした鋳片のピンホール，スカム等の欠陥個所により良否を確認した。また、「鋳片表面品質２」は、約２ｍｍスカーフした鋳片の縦割れ，横割れの個数、長さにより、総合的に良否を確認した。
【００３６】
【表１】
0003717049.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003717049.tif 000003
【００３８】
【表３】
0003717049.tif 000004
前記した表１および上記表３から、本発明で特定する「粘度(Ｂ)」の範囲内で、かつ、この粘度(Ｂ)とトータルカーボン量(Ａ)との関係が前記式(１-1)〜(１-3)を満足する実施例１〜９，１１のパウダーは、いずれのテスト項目においても殆ど優れたものであることがわかった。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明に係る鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、１３００℃における粘度が５〜４００ポイズであって、該粘度の範囲に応じて前記式(１-1)〜(１-3)を満足することを特徴とし、これにより、鋳片表面キズや圧延キズの発生がなく、また、ブレークアウトなどの操業トラブルもなく、鋼の生産性を向上させ、製造コストを大幅に低減できる、さらには、連鋳機の腐食抑制，浸漬ノズルのパウダーライン部位における溶損低減などに寄与できる、という顕著な効果を奏する。
【００４０】
また、上記鋼の連続鋳造用モールドパウダーであって、さらに、７≦ＣａＯ／Ｆ≦∞であることを特徴とし、これにより、上記効果のうち、特に、パウダーライン部位の損傷をより一層減少させることができ、また、水処理費用をより一層低減させることができる効果が生じる他、安定操業の達成や鋼品質の向上などにも、より一層の効果を発揮することができる。
【００４１】
一方、本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、“鋼の連続鋳造において、上記モールドパウダーを使用し、鋳片単位表面積当たりパウダー消費量を０．０１〜０．２０ｋｇ／ｍ2の範囲で鋳造することを特徴とし、このように、低消費量とすることができ、その結果として、メンテコストなどの点で優れた効果が生じる。