(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金の群から選択された１種又は２種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、鋳型銅板からのＣｕの浸潤による鋳片表面のスタークラックを防止することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金の群から選択された１種又は２種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ以上のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内の鋳型下端から上方３００ｍｍ以下の部分がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金の群から選択された１種又は２種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、鋳型銅板からのＣｕの浸潤による鋳片表面のスタークラックを防止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、塩基度が１．４を越える高塩基度のモールドパウダーを用いた鋼の連続鋳造において、鋳型銅板からのＣｕの浸潤によるスタークラックを防止し、健全な表面を有する鋳片を製造することのできる連続鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造では、鋳型銅板の耐摩耗性の向上及び鋳型銅板からのＣｕの浸潤に起因する鋳片表面のスタークラックを防止するために、鋳型銅板表面にはＮｉやＣｒ等のメッキ層が被覆されている。その際に、鋳型銅板の摩耗は鋳型下部で起こり易いこと、同様にスタークラックの原因となるＣｕの凝固シェルへの浸潤も鋳型下部で起こり易いために、特開昭５３−４５６２６号公報や特開昭５４−１２４８３２号公報に開示されるように、ＮｉやＣｒ等の被覆層は鋳型下部に施されることが一般的である。又、鋳型下部のみに被覆することで、鋳型全面に被覆するよりも被覆コストが安価になると云うメリットもある。
【０００３】
一方、鋼の連続鋳造では歩留まり向上や高温鋳片の加熱炉への無手入れ装入等のために、種々の鋳片表面欠陥防止対策が行われている。その中で、炭素濃度が０．０８〜０．１８ｍａｓｓ％の鋼、所謂中炭素鋼では縦割れ疵の発生が多く、この縦割れ疵を防止する目的で、鋳型内冷却の緩冷却化を指向した結晶質タイプのモールドパウダーが開発され、実用化されている。尚、現在の結晶質タイプのモールドパウダーはその塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２  ）を高めてガラス化を抑制している。又、従来のモールドパウダーは一般にガラス質タイプである。
【０００４】
本発明者等の経験によれば、鋳型の下部にＮｉを被覆した鋳型を用い、結晶質タイプのモールドパウダーを使用して中炭素鋼を鋳造した場合には、鋳型銅板からのＣｕの浸潤に起因するスラークラックが、或る頻度で鋳片表面に発生することが分かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、高塩基度の結晶質タイプのモールドパウダーを使用して鋳造した場合にも、スラークラックの発生を防止して健全な表面を有する鋳片を製造することのできる連続鋳造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による鋼の連続鋳造方法は、塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金の群から選択された１種又は２種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、鋳型銅板からのＣｕの浸潤による鋳片表面のスタークラックを防止することを特徴とするものである。
【０００８】
第２の発明による鋼の連続鋳造方法は、塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金の群から選択された１種又は２種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ以上のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内の鋳型下端から上方３００ｍｍ以下の部分がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金の群から選択された１種又は２種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、鋳型銅板からのＣｕの浸潤による鋳片表面のスタークラックを防止することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明者等は鋳型下端から上方３００ｍｍ以下の部分のみをＮｉで被覆した鋳型を用いて、塩基度が０．８〜１．７の範囲で、１３００℃における粘度が０．０５〜０．２５Ｐａ・ｓの範囲のモールドパウダーを使用して中炭素鋼を鋳造し、モールドパウダーの塩基度及び粘性とスタークラック発生状況との関係を調査した。図１はその調査結果を示す図であり、図１に示すように、スタークラックは高塩基度で且つ低粘性のモールドパウダーを使用した時に発生することが分かった。そこで、スタークラック発生の境界となるモールドパウダーの塩基度及び粘性を確認するために更に試験を実施した。
【００１０】
図２は、１３００℃における粘度が０．０８〜０．１２Ｐａ・ｓのモールドパウダーを使用して中炭素鋼を鋳造し、モールドパウダーの塩基度とスタークラック発生率との関係を調査した結果を示す図である。図２に示すように、塩基度が１．４を越えるとスタークラックが発生し、そして、塩基度が高くなるほどスタークラック発生率が高くなることが分かった。塩基度が高くなるほど結晶化が促進することから、スタークラックに対しては高結晶化が悪影響を及ぼしていることが分かる。
【００１１】
図３は、塩基度が１．５０〜１．６０のモールドパウダーを使用して中炭素鋼を鋳造し、モールドパウダーの粘度とスタークラック発生率との関係を調査した結果を示す図である。図３に示すように１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満になるとスタークラックが発生し、粘度の低下に伴いスタークラックが多発することが分かった。
【００１２】
以上の結果から、鋳型下端から上方３００ｍｍ以下の部分のみをＮｉで被覆した鋳型を用いて鋳造した際にスタークラックが発生する条件は、塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満のモールドパウダーを用いて鋳造した場合であることが分かった。この時のスタークラックの発生機構は次のように考えられる。
【００１３】
図４は鋳型銅板と凝固シェルとの関係を模式的に示す縦断面図であり、図４に示すように、下部をＮｉメッキによる被覆層２で覆われた鋳型銅板１と凝固シェル４との間には、鋳型銅板１側から溶融パウダー７が冷却して形成される固相フィルム８と、溶融パウダー７が流入して形成される液相フイルム９とが存在する。又、鋳型内の溶鋼３のメニスカス（湯面）５は、添加されたモールドパウダー６が溶融した溶融パウダー７で覆われている。鋳型銅板１からのＣｕの浸潤位置はＣｕが露出している部分であり、通常であれば固相フィルム８により遮蔽され、凝固シェル４とＣｕが露出している鋳型銅板１とが直接接触することはない。
【００１４】
しかしながら、塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満の高結晶化モールドパウダーでは、ガラス質のモールドパウダーに較べて固相フィルム８の強度が弱くなる。これは、一般的に結晶質はガラス質に較べて固相フィルム８の強度が弱くなること、及び、粘性が低いことによりＳｉＯ２  のネットワークが弱くなるため、高粘性のモールドパウダーに較べて固相フィルム８の強度が弱くなることに起因する。そのため、鋳造中に固相フィルム８が破断して空隙１０が形成される。凝固シェル４には溶鋼３の静圧が常に作用しており、又、液相フィルム９には凝固シェル４を保持する力はないので、空隙１０が形成されると凝固シェル４は外側に押し出されて、Ｃｕが露出している鋳型銅板１の表面と接触する。その際に、Ｃｕが浸潤してスタークラックが発生すると考えられる。
【００１５】
本発明では、塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満のモールドパウダーを用いて鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金の群から選択された１種又は２種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造するので、凝固シェルとＣｕが露出している鋳型銅板の表面とが接触することがなく、スタークラックが防止される。
【００１６】
又、塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ以上のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内の鋳型下端から上方３００ｍｍ以下の部分がＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金の群から選択された１種又は２種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造することで、スタークラックを防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図５は本発明を実施した連続鋳造機鋳型部の正面縦断面の概略図である。
【００１８】
図５に示すように、相対する鋳型長辺銅板１２と、鋳型長辺銅板１２内に内装された相対する鋳型短辺銅板１３とから構成された鋳型１１の上方に、内部を耐火物で構築されたタンディッシュ１４が配置されている。タンディッシュ１４の底部には上ノズル１９が設けられ、この上ノズル１９に接続して、固定板２０、摺動板２１、及び整流ノズル２２から成るスライディングノズル１５が配置され、更に、スライディングノズル１５の下面側には浸漬ノズル１６が配置されて、タンディッシュ１４から鋳型１１への溶鋼流出孔２３が形成されている。
【００１９】
鋳型長辺銅板１２及び鋳型短辺銅板１３は冷却水による水冷構造となっており、鋳型下端から距離Ｌの部分は、Ｃｕ以外の金属の被覆層２が設けられている。被覆層２は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、及び、これら金属を含む合金から選択し、被覆層２は一層としても又は２層以上の多層としてもどちらでも良い。具体的には、例えば鋳型長辺銅板１２及び鋳型短辺銅板１３の鋳型下端から距離Ｌの部分にＦｅ−Ｎｉ合金をメッキし、Ｆｅ−Ｎｉ合金のメッキ層の上に更にＣｒをメッキした２層とすることができる。
【００２０】
取鍋（図示せず）からタンディッシュ１４内に注入された溶鋼３は、溶鋼流出孔２３を経由して、浸漬ノズル１６の下部に設けられ且つ鋳型１１内の溶鋼３に浸漬された吐出孔１７から、吐出流１８を鋳型短辺銅板１３に向けて鋳型１１内に注入される。注入された溶鋼３は鋳型１１内で冷却されて凝固シェル４を形成し、鋳型１１の下方に連続的に引き抜かれ鋳片となる。鋳型１１内のメニスカス５上にはモールドパウダー６が添加されている。
【００２１】
このように構成される連続鋳造機において、以下のようにして本発明を実施する。即ち、使用するモールドパウダー６の塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満の場合には、少なくともメニスカス５以下の部分は被覆層２で覆われた鋳型１１を用いて鋳造し、即ち距離Ｌが少なくともメニスカス５の位置までは確保された鋳型１１を用いて鋳造し、又、使用するモールドパウダー６の塩基度が１．４を越え、且つ、１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ以上の場合には、少なくとも鋳型下端から上方３００ｍｍ以下の部分は被覆層２で覆われた鋳型１１を用いて鋳造し、即ち距離Ｌが少なくとも３００ｍｍは確保された鋳型１１を用いて鋳造する。
【００２２】
鋼の連続鋳造では同一連続鋳造機において、種々の物性のモールドパウダー６を用いて種々の組成の鋼種を鋳造する。従って、上記条件を満足させるために、使用するモールドパウダー６の物性に合わせて、予め鋳型１１の被覆層２の設置範囲を決めておく必要がある。逆に、用いる鋳型１１の被覆層２の設置範囲に合わせて使用するモールドパウダー６を選択しても良い。又、鋳型１１を交換する時間的余裕がある場合には、使用するモールドパウダー６に合わせてその都度鋳型１１を交換しても良い。尚、使用するモールドパウダー６の塩基度が１．４以下であれば、前述した図１に示すように、少なくとも鋳型下端から上方３００ｍｍ以下の部分が被覆層２である鋳型１１を用いればスタークラックは発生しないので、塩基度が１．４以下のモールドパウダー６を用いる鋼種は、上記のどちらの鋳型１１を用いても、鋳造することができる。
【００２３】
このようにして鋳造することで、高塩基度の結晶質タイプのモールドパウダー６を使用して鋳造した場合にも、スラークラックの発生を防止して健全な表面を有する鋳片を製造することが可能となる。
【００２４】
尚、上記説明では鋳片断面が矩形型の鋳型１１について説明したが、鋳片断面が円形の鋳型であっても本発明を適用することができる。又、連続鋳造機の個々の装置は上記に限るものではなく、例えば溶鋼流量調整装置としてスライディングノズル１５の代わりにストッパーを用いても良いように、その機能が同一であればどのような装置としても良い。
【００２５】
【実施例】
図５に示す連続鋳造機を用いて、モールドパウダーの物性及び鋳型の被覆層を変更した６水準の試験を実施し、モールドパウダーの物性及び鋳型の被覆層とスタークラック発生状況との関係を調査した。使用した連続鋳造機は２ストランドの垂直曲げ型であり、鋳型長さは８００ｍｍで、鋳型Ａには鋳型全面にＮｉメッキの被覆層を設け、鋳型Ｂには鋳型下端から４００ｍｍの位置までＮｉメッキの被覆層を設け、鋳型ＡをＮｏ．１ストランドに設置し、鋳型ＢをＮｏ．２ストランドに設置した。そして、物性の異なる３種類のモールドパウダーを用いて、中炭素鋼を０．８ｍ／ｍｉｎの引き抜き速度で鋳造し、鋳片表面のスタークラック発生状況を磁粉探傷試験で調査した。用いたモールドパウダーの物性値及びスタークラック発生率を表１に示す。尚、表１に示す粘度は１３００℃における白金球引き上げ法により測定した数値であり、スタークラック発生率はスタークラックが発生した鋳片個数を鋳造した全鋳片個数に対する百分率で表したものである。
【００２６】
【表１】
0003610871.tif 000002
【００２７】
表１に示すように、塩基度が１．４を越え且つ１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満のモールドパウダーを用いた水準１〜４では、鋳型全面に被覆層を設けた鋳型Ａではスタークラックは発生しなかったが、下半分に被覆層を設けた鋳型Ｂではスタークラックが発生した。一方、塩基度が１．４を越え且つ１３００℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓ以上のモールドパウダーを用いた水準５、６では、鋳型Ａ及び鋳型Ｂともにスタークラックは発生しなかった。尚、表１の備考欄には本発明の範囲内の条件で鋳造した試験は実施例とし、それ以外の試験は比較例として表示した。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、高塩基度の結晶質タイプのモールドパウダーを使用して鋳造した場合にも、スラークラックの発生を防止して健全な表面を有する鋳片を製造することができ、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モールドパウダーの塩基度及び粘性とスタークラック発生状況との関係の調査結果を示す図である。
【図２】モールドパウダーの塩基度とスタークラック発生率との関係の調査結果を示す図である。
【図３】モールドパウダーの粘度とスタークラック発生率との関係の調査結果を示す図である。
【図４】鋳型と凝固シェルとの関係を模式的に示す縦断面図である。
【図５】本発明を実施した連続鋳造機鋳型部の正面縦断面の概略図である。
【符号の説明】
１  鋳型銅板
２  被覆層
３  溶鋼
４  凝固シェル
５  メニスカス
６  モールドパウダー
７  溶融パウダー
８  固相フィルム
９  液相フイルム
１０  空隙
１１  鋳型
１２  鋳型長辺銅板
１３  鋳型短辺銅板
１４  タンディッシュ
１５  スライディングノズル
１６  浸漬ノズル
【図１】
0003610871.tif 000003
【図２】
0003610871.tif 000004
【図３】
0003610871.tif 000005
【図４】
0003610871.tif 000006
【図５】
0003610871.tif 000007