(57)【要約】  本発明は、ＣａＯ２０〜５０重量％、ＳｉＯ２２０〜５０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０重量％以下、Ｎａ２Ｏ２０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ１０重量％以下、Ｂ２Ｏ３２０重量％以下及びＭｇＯ１０重量％以下を含むモールドフラックス及びこれを用いた連続鋳造方法に関する。本発明によれば、鋳片表面割れの発生を減少させて製品品質の向上を図ることができ、ブレークアウトの発生を防いで操業安定性を高めることができる。
2009541060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造用のモールドフラックスにおいて、
ＣａＯ２０〜５０重量％、ＳｉＯ２２０〜５０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０重量％以下、Ｎａ２Ｏ２０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ１０重量％以下、Ｂ２Ｏ３２０重量％以下及びＭｇＯ１０重量％以下を含むことを特徴とするモールドフラックス。
【請求項２】
前記モールドフラックスの熱伝導度が１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載のモールドフラックス。
【請求項３】
前記モールドフラックスは、溶融状態において、５００〜４０００ｎｍ波長に対する吸収係数が１０００／ｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のモールドフラックス。
【請求項４】
前記モールドフラックスは、モールドフラックス１００重量部に対して転移金属の酸化物を３重量部以下含み、塩基度は０．５〜１．５であることを特徴とする請求項１に記載のモールドフラックス。
【請求項５】
鋳型の外部において、ＣａＯ２０〜５０重量％、ＳｉＯ２２０〜５０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０重量％以下、Ｎａ２Ｏ２０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ１０重量％以下、Ｂ２Ｏ３２０重量％以下及びＭｇＯ１０重量％以下を含むモールドフラックスを溶解するステップと、
前記溶解されたモールドフラックスの流量を制御して連続鋳造の全工程に亘って前記溶解されたモールドフラックスを前記鋳型内に投入するステップと、
を含むことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項６】
前記モールドフラックスの熱伝導度が１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上であることを特徴とする請求項５に記載の連続鋳造方法。
【請求項７】
前記モールドフラックスは、前記鋳型の外部において、５００〜４０００ｎｍ波長に対する吸収係数が１０００／ｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモールドフラックス及びこれを用いた連続鋳造方法に関し、さらに詳しくは、溶融状態のモールドフラックスを用いた連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製綱工程は、溶銑予備処理工程、転炉精錬工程、二次精錬工程及び連続鋳造工程の順に行われる。
【０００３】
連続鋳造工程により鋳片（スラブ、ビレット、ブルーム、ビームブランクなどを総称するもの）を製造するためには、図１に示すように、先ず、レードルから液体状態の溶鋼が供給され、この供給された溶鋼は、この溶鋼を貯蔵するタンディッシュ１、浸漬ノズル２及び鋳型３をこの順に通過する。次いで、溶鋼は鋳型３における冷却作用により固体状態の凝固シェル５を形成する。また、このように溶鋼を冷却することにより形成された凝固シェル５は、鋳型の下部に設けられたガイドロールにより案内されながら、スプレイノズルから噴射される２次冷却水により凝固が行われて完全な個体状態の鋳片が製造される。
【０００４】
かような鉄鋼の連続鋳造操業中に溶鋼が鋳型に供給されるとき、副資材としてのモールドフラックスも一緒に投入される。モールドフラックスは、一般に、粉末若しくは顆粒などの固体状態で投入され、鋳型内に供給された溶鋼からの熱により溶融されて溶鋼と鋳型との間の熱伝達を制御することにより潤滑能を高める。
【０００５】
図２に基づき、連続鋳造用の鋳型１０内におけるモールドフラックスの機能を詳述する。鋳型１０内に粉末状若しくは顆粒状で投入されたモールドフラックスは溶鋼１２の湯面上において溶融されて、前記湯面から順番に液状層２１、焼結層２３及びパウダー層２５（すなわち、溶融スラグ層２１、半溶融層２３及び未溶融層２５）を形成する。前記溶融スラグ層２１はほとんど透明であるため、溶鋼１２からの５００〜４０００ｎｍの波長の輻射波が通過しやすい。これに対し、半溶融層２３及び未溶融層２５は光学的に不透明であるため、輻射波を遮断して湯面の温度が急激に低下することを防ぐ。
【０００６】
しかしながら、従来の粉末状若しくは顆粒状のモールドフラックスは、溶鋼２１からの熱により溶解された後、溶融スラグ層２１が鋳型１０と凝固シェル１１との隙間に流入して鋳型１０の内側壁において凝固されて固相スラグフィルム２７を形成し、溶鋼１２側においては液状スラグフィルム２１を形成して溶鋼１２と鋳型１０との間の熱伝達を制御することにより潤滑能を高める。
【０００７】
このとき、前記溶解されたスラグが固相スラグフィルム２７と凝固シェル１１との隙間に流入する個所において、鋳型１０に付着したモールドフラックスは鋳型１０の内側に向かって盛り上がるが、これがスラグベア２９と呼ばれるものである。このスラグベア２９は、溶解されたスラグがモールドフラックスフィルム２７と凝固シェル１１との隙間に流入することを阻害する。
【０００８】
このようなスラグベア２９により鋳片の単位面積当たりのモールドフラックスの消耗量が制限されるが、一般に、鋳造速度が高速になるほどモールドフラックスの消耗量が減るため鋳片と鋳型との間の潤滑能が低下してしまい、その結果、ブレークアウトの発生が増大する。さらに、スラグベア２９により液状のモールドフラックスの厚さがばらつくことに起因して、鋳型１０内における凝固シェルの形状がばらつくため表面割れが発生するが、この問題も鋳造速度が高速になるほどなお一層深刻になる。
【０００９】
最近、モールドフラックスを鋳型の外部において溶解させてから湯面に注入するような方法が提案されている。この方法は、上述したように、溶融状態のモールドフラックスが５００〜４０００ｎｍの波長に対してほとんど透明であるため、溶鋼からの輻射波が容易に通過して輻射熱の伝達が増大してしまう結果、溶鋼の湯面を保温できなくなるという不都合がある。これにより、鋳造工程が進んで所定の時間が経過すると、溶鋼の湯面が凝固されて円滑な連続鋳造工程を行うことができなくなる。
【００１０】
一方、従来技術では、モールドフラックスの結晶化を促して初期緩冷化を達成してきているが、これは、モールドフラックスの混入を増大させると共に平均伝熱量を減少させて、むしろブレークアウトの発生につながるという不都合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、モールドフラックスの組成及び伝導度を制御することにより、初期緩冷化による湯面の凝固を防ぎ、表面割れの発生を低減させると共に、ブレークアウトの発生を防ぐことのできるモールドフラックス及びこれを用いた連続鋳造方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、溶融モールドフラックスの操業時にモールドフラックスの吸収係数を調節することにより、鋳造時に湯面の保温効果を増大させて湯面の凝固を防ぎ、鋳片品質の向上及び操業安定性の向上を図ることのできるモールドフラックス及びこれを用いた連続鋳造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面によるモールドフラックスは、ＣａＯ２０〜５０重量％、ＳｉＯ２２０〜５０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０重量％以下、Ｎａ２Ｏ２０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ１０重量％以下、Ｂ２Ｏ３２０重量％以下及びＭｇＯ１０重量％以下を含む。
【００１４】
好ましくは、前記モールドフラックスの熱伝導度は１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上である。
【００１５】
また、好ましくは、前記モールドフラックスは、溶融状態において、５００〜４０００ｎｍ波長に対する吸収係数が１０００／ｍ以上である。
【００１６】
さらに、好ましくは、前記モールドフラックスは、モールドフラックス１００重量部に対して転移金属の酸化物を３重量部以下含み、塩基度は０．５〜１．５である。
【００１７】
また、本発明によるモールドフラックスの連続鋳造方法は、鋳型の外部において、ＣａＯ２０〜５０重量％、ＳｉＯ２２０〜５０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０重量％以下、Ｎａ２Ｏ２０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ１０重量％以下、Ｂ２Ｏ３２０重量％以下及びＭｇＯ１０重量％以下を含むモールドフラックスを溶解するステップと、前記溶解されたモールドフラックスの流量を制御して連続鋳造の全工程に亘って前記溶解されたモールドフラックスを鋳型内に投入するステップと、を含む。
【００１８】
好ましくは、前記モールドフラックスの熱伝導度は１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上である。
【００１９】
また、好ましくは、前記モールドフラックスは、鋳型の外部において、５００〜４０００ｎｍ波長に対する吸収係数が１０００／ｍ以上である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上述のように溶融モールドフラックス操業を適用することによりスラグベアを除去し、初期緩冷化による湯面の凝固を防ぐと共に、表面割れの発生を低減することができる。特に、モールドフラックスの組成に応じて熱伝導度を制御することにより、平均伝熱量を増大させてブレークアウトの発生を防ぎ、溶鋼と鋳型との間の熱伝達を有効に制御すると共に、潤滑能を高めることができる。
【００２１】
さらに、モールドフラックスの溶鋼輻射熱に対する吸収係数を調節することにより、湯面の保温効果を増大させて長時間に亘って安定した操業を行うことが可能であり、操業安定性及び生産性の向上を図ることができると共に、鋳片品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】通常の連続鋳造工程を説明するための概略図である。
【図２】連続鋳造鋳型内におけるモールドフラックスの存在形態を説明するための概略図である。
【図３】本発明の一実施例による溶融モールドフラックスを用いた連続鋳造装置の概略構成図である。
【図４】従来技術のモールドフラックスの波長による吸収係数を示すグラフである。
【図５】溶融モールドフラックスの吸収係数と溶鋼の湯面における輻射熱の流速との関係を示すグラフである。
【図６】比較例４のモールドフラックスを用いた連続鋳造時の湯面を撮影した写真である。
【図７】実施例２のモールドフラックスを用いた連続鋳造時の湯面を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳述する。しかしながら、本発明は後述する実施例に何ら限定されるものではなく、相異なる形態で実現可能であり、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、この技術分野における通常の知識を持った者に本発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。なお、図中、同じ符号は同じ要素を指し示す。
【００２４】
図３は、溶融モールドフラックスを用いた連続鋳造装置の概略構成図である。
【００２５】
図３を参照すると、連続鋳造装置は、鋳型１０と、前記鋳型１０内に溶鋼を供給する浸漬ノズル３０と、前記鋳型１０の上部を覆う鋳型カバー１００と、前記鋳型内に供給されるモールドフラックスを溶融するためのモールドフラックス溶解ユニット２００と、前記モールドフラックス溶解ユニット２００において溶解された溶融モールドフラックス２０を鋳型１０内に供給するためのモールドフラックス搬送ユニット３００と、を備えている。
【００２６】
前記鋳型１０及び浸漬ノズル３０は、従来の連続鋳造装置に適用される通常の構成要素であるため、ここではこれらについての詳細な説明を省略する。
【００２７】
前記鋳型カバー１００は、前記モールド１０の上面に湯面の全体を覆うように設けられて、溶鋼１２の湯面からの輻射波が外部に漏出することを防ぐ。このために、前記鋳型カバー１００の内面、すなわち、溶鋼と向かい合う面は、アルミニウム鏡やゴールドコーティング鏡など高反射率の素材から形成されて、溶鋼１２の湯面からの輻射波を反射させて再び溶融モールドフラックス２０若しくは溶鋼１２の表面に輻射波を吸収させる。これにより、前記溶鋼１２の表面温度が下がることが極力抑えられると共に、溶融モールドフラックス２０が鋳型１０の壁面において再凝固することが防がれる。
【００２８】
前記モールドフラックス溶解ユニット２００は、モールドフラックス供給源２０５と、モールドフラックス供給源２０５から供給される仮溶解された液状、顆粒状若しくは粉末状のモールドフラックス原料を収容する坩堝２１０と、前記坩堝２１０の周縁に設けられてモールドフラックスを溶融させるための熱線などのモールドフラックス加熱手段２２０と、前記坩堝２１０内において所望の状態に溶解された溶融モールドフラックスを排出する排出口２３０と、前記排出口２３０を開閉して排出される溶融モールドフラックスの量を制御するストッパー２４０と、を備えている。前記ストッパー２４０は、排出口２３０の上部において上下動しながら前記排出口２３０の周縁部とストッパー２４０の下端部との間の距離を調節することにより、排出される溶融モールドフラックスの量を制御する。このとき、前記ストッパー２４０の上下動は、油圧または空圧シリンダー（図示せず）などにより精度よく制御される。
【００２９】
前記搬送ユニット３００は、注入管３１０と加熱コイルのような注入管加熱手段３２０とを備える。注入管３１０の一端は前記モールドフラックス溶解ユニット２００と接続され、他端には前記鋳型カバー１００を貫通して鋳型内に溶融モールドフラックス２０を供給する注入用のノズル３１２が配備される。注入管加熱手段３２０は、前記モールドフラックス溶解ユニット２００と前記鋳型カバー１００との間において前記注入管３１０の外部を取り囲んで設けられる。このとき、前記溶融モールドフラックス２０を所定の温度に維持するために、前記注入管３１０と注入管加熱手段３２０の外部は断熱材により断熱処理されることが好ましい。
【００３０】
前記モールドフラックス溶解ユニット２００及び搬送ユニット３００の全部または一部は、白金（Ｐｔ）若しくは白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）などの白金合金材質から形成可能である。モールドフラックスは、鋳造中に鋳型の湯面に浮上する非金属介在物を迅速に溶解することが必要であるため、粘度が低く、且つ、Ａｌ２Ｏ３などの酸化物を溶解する速度が高い。このため、従来のガラス工業において使用する耐火物材質の溶解炉は溶融モールドフラックス２０により急速に浸食される。特に、前記モールドフラックス溶解ユニット２００から溶融モールドフラックス２０が排出される排出口２３０及び前記ストッパー２４０の下端部と前記モールドフラックス搬送ユニット３００の注入用のノズル３１２を有する注入管３１０においてこのような侵食が発生する場合、溶融モールドフラックスの精度よい流量制御が不可能になり、安定した連続鋳造操業を行うことができなくなる。これにより、少なくとも前記注入管３１０とそこに連接する個所、すなわち、溶融モールドフラックスが排出される排出口２３０及び前記ストッパー２４０と注入管３１０を白金若しくは白金合金材質から製作してモールドフラックスによる侵食を防ぐことが好ましい。
【００３１】
また、溶融モールドフラックスの流量は、単位時間当たりに鋳型内に供給される溶鋼量に依存し、ストッパー２４０を上下動させて前記ストッパー２４０の下端部と排出口２３０の周縁部との間の空間を制御することにより溶融モールドフラックス２０の流量を精度よく調節することができる。
【００３２】
以上、溶融モールドフラックスの流量を制御するためにストッパーを用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、傾動方式、圧力差によるサイフォン方式またはスライドゲートなどの種々の手段を用いて溶融モールドフラックスの流量を制御することができる。
【００３３】
上述した装置を用いて溶融モールドフラックスを注入する連続鋳造工程に際し、有効な初期緩冷化及び伝熱量の制御のために、本発明の実施形態によるモールドフラックスは、ＣａＯ２０〜５０重量％、ＳｉＯ２２０〜５０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０重量％以下、Ｎａ２Ｏ２０重量％以下、Ｌｉ２Ｏ１０重量％以下、Ｂ２Ｏ３２０重量％以下及びＭｇＯ１０重量％以下を含んでなり、熱伝導度が１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上であることが好ましい。
【００３４】
上記のＣａＯ及びＳｉＯ２はモールドフラックスの塩基度を造成する成分であり、前記ＣａＯが５０重量％を超えたりＳｉＯ２が２０重量％未満になると、スラグの粘度が著しく低下して溶鋼内へのスラグの流入が過多になるため、好ましくない。これに対し、ＣａＯが２０重量％未満であるか、あるいは、ＳｉＯ２が５０重量％を超えると、スラグの粘度が上昇し過ぎて溶鋼内へのスラグの流入が困難になるため、鋳型の潤滑能が低下し、その結果、ブレークアウトの発生可能性が高くなる。
【００３５】
前記Ａｌ２Ｏ３は、モールドフラックスの粘度を調節する成分であり、前記Ａｌ２Ｏ３が２０重量％を超えると、モールドフラックスの粘度が上昇し過ぎて溶鋼内の非金属介在物の吸収能が低下する。
【００３６】
前記Ｎａ２Ｏは、前記Ａｌ２Ｏ３と同様に、モールドフラックスの溶融点を制御するための成分であり、前記Ｎａ２Ｏが２０重量％を超えると、モールドフラックスの溶融点が低くなって粘度と表面張力が低下し過ぎるため、溶鋼混入の抑制効果を大幅に低下させる。このため、粘度を上げるには、前記Ｎａ２Ｏ成分を減少させると共にＡｌ２Ｏ３成分を増加させることが好ましく、粘度を下げるには、前記Ｎａ２Ｏ成分を増加させると共にＡｌ２Ｏ３成分を減少させることが好ましい。
【００３７】
前記Ｌｉ２Ｏ及びＢ２Ｏ３は、モールドフラックスの溶融点と粘度、または熱伝導度を制御する成分であり、Ｌｉ２Ｏ及びＢ２Ｏ３の含量が増加するにつれて溶融点と粘度が下がると共に熱伝導度が高くなるが、これらが過量に添加される場合にモールドフラックスの融点と粘度が低下し過ぎて溶鋼への混入が増大する。これにより、前記Ｌｉ２Ｏの含量は１０重量％以下、Ｂ２Ｏ３の含量は２０重量％以下であることが好ましい。
【００３８】
前記ＭｇＯは前記ＣａＯとほとんど同様の効果を有するが、単位重量当たりの効果はＣａＯに及ぼさない。ＭｇＯが過量に添加されると、高温の析出物を形成してモールドフラックスの粘度を高めたり結晶質の形成を促す。このため、前記ＭｇＯの含量は１０重量％以下であることが好ましい。
【００３９】
さらに、本発明の実施形態によれば、モールドフラックスの熱伝導度を制御することにより、これを用いた連続鋳造時に、操業安定性と鋳片品質の確保のために要される伝熱量の調節に寄与することができる。これは、上述したように、本発明の実施形態によるモールドフラックスの熱伝導度を１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上に制御することにより平均伝熱量を増加させることができ、連続鋳造時におけるブレークアウトの発生を防ぐことができるためである。
【００４０】
このために、上記の如きモールドフラックスの組成を最適化することにより、ガラス質状態における熱伝導度が増加して１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上に制御することができる。特に、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が減少することによりＳｉＯ２の鎖構造が発達してフォノン伝達が容易になり、熱伝導度が増加する。
【００４１】
本発明の実施形態によれば、上述したモールドフラックスを用いた溶融モールドフラックス操業が連続鋳造工程に適用される。すなわち、上述した連続鋳造装置を用いてモールドフラックスを鋳型の外部において完全に溶解させた後、前記溶解されたモールドフラックスの流量を制御して周期的にまたは連続的に鋳型内に注入する。
【００４２】
本発明の実施形態によれば、溶融モールドフラックス操業を適用することによりスラグベアを除去することができ、モールドフラックスの消耗量が増大してモールドフラックスフィルムの厚さを増大させる。これにより、熱伝達を抑え、初期緩冷化による湯面の凝固を防ぐと共に、表面割れなどの欠陥を低減させることができる。なお、上述したように、熱伝導度が向上したモールドフラックスを使用することにより、平均伝熱量は増大し、すなわち、凝固シェルの厚さを増大させてブレークアウトの発生を防ぐことができる。
【００４３】
以下、本発明を実施例を挙げて詳述する。
【００４４】
［実施例］
下記表１は、比較例１から比較例３のモールドフラックスの成分と、本発明による実施例のモールドフラックスの成分を示すものである。
【表１】
2009541060.tif 000003
【００４５】
前記比較例１から比較例３は熱伝導度が１．２Ｗ／ｍ．ｋ以下であるのに対し、実施例１は熱伝導度が１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上である。
【００４６】
下記表２は、前記比較例１から比較例３及び実施例１の操業条件及び操業結果を示すものである。比較例１から比較例３及び実施例１は、前記表１に示す如き組成のモールドフラックス及び下端幅１０１２ｍｍ及び厚さ１４０ｍｍの鋳型を用いてスラブ鋳造を行った。このとき、鋼種は炭素濃度６０ｐｐｍの極低炭素鋼であった。
【００４７】
前記実施例１及び比較例１は、鋳型の外部においてモールドフラックスを完全に溶解した後、ストッパータイプの流量制御装置を用いて溶融モールドフラックスを鋳型の内部に注入した。このとき、注入時における溶融モールドフラックスの温度は１３００℃であった。鋳造開始前に溶鋼が鋳型に充填された時点において溶融プールの厚さが目的値に達した後、鋳造の開始と同時に鋳型カバーを鋳型に設けた。この後、鋳造の進行に伴い溶融モールドフラックスの消耗量を連続的に補充した。前記鋳型カバーはアルミニウム材質のものであり、表面をごく美麗に研磨し、溶鋼輻射線領域である５００〜４０００ｎｍ領域の赤外線に対する平均反射率を８５％にした。
【００４８】
前記比較例２及び比較例３は、パウダーモールドフラックスを使用する通常の操業と同様に、鋳造開始前に溶鋼が鋳型に充填された時点においてパウダーモールドフラックスを投入して鋳造を開始し、鋳造中に随時粉末モールドフラックスを投入して補充した。
【表２】
2009541060.tif 000004
【００４９】
前記表２を参照すると、実施例１によれば、溶融モールドフラックス操業を連続鋳造工程に適用することによりスラグベアを除去することができ、これにより、モールドフラックスの消耗量が、パウダーモールドフラックス操業を適用した比較例２及び比較例３に比べて大幅に増加して、鋳型と凝固シェルとの間の摩擦を低減させることができる。また、実施例１は、比較例２及び比較例３に比べて最大伝熱量／平均伝熱量の比が低下して初期緩冷化が達成されることが分かる。これは、溶融モールドフラックスを注入することにより、パウダーモールドフラックスに比べて、湯面真下における最大伝熱量が減少するためである。すなわち、平均伝熱量に対する最大伝熱量の比は、パウダーモールドフラックスを投入する従来の操業において２．０〜２．５であったのに対し、溶融モールドフラックスを投入するような本発明による操業を行う場合に１．２〜１．５と急激に低下する。
【００５０】
さらに、実施例１は、同じ溶融モールドフラックス操業を適用した比較例１に比べて、熱伝導度を１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上に制御することにより、平均伝熱量が増大することが分かる。すなわち、溶融モールドフラックスを注入することにより初期緩冷化が達成され、最大伝熱量／平均伝熱量の比はほとんど同様であるが、熱伝導度が１．３０Ｗ／ｍ．ｋである実施例の場合に、熱伝導度が１．０５Ｗ／ｍ．ｋである比較例１に比べて平均伝熱量が相対的に高くなる。これにより、実施例は、凝固シェルの厚さを増大させ、ブレークアウトの発生を防ぐことができる。
【００５１】
このように、本発明は、モールドフラックスの組成に応じて熱伝導度を１．２Ｗ／ｍ．ｋ以上に制御した溶融モールドフラックスを使用することにより、初期緩冷化による湯面の凝固を防ぎ、表面割れの発生を低減させて製品品質の向上を図ることができる。なお、ブレークアウトの発生を防いで操業安定性を高めることができる。
【００５２】
一方、溶融モールドフラックスを用いた連続鋳造時に、溶融状態のモールドフラックスが溶鋼輻射線領域である５００〜４０００ｎｍの波長に対してほとんど透明であるため、溶鋼からの輻射熱を容易に透過させて湯面が保温できずに凝固されてしまう。このため、上述した鋳型カバーなどを用いて湯面を保温する。
【００５３】
これらに加えて、本発明は、モールドフラックスの吸収係数を調節して湯面保温効果を増大している。溶融モールドフラックスを注入する連続鋳造工程時に、湯面保温の制御を有効に行うために、本発明のモールドフラックスは、溶鋼輻射線領域である５００〜４０００ｎｍの波長に対して平均吸収係数が１０００／ｍ以上であることが好ましい。
【００５４】
図４は、従来のモールドフラックスの波長による吸収係数を示すグラフであり、従来のモールドフラックスは、５００〜４０００ｎｍの波長に対する吸収係数が１００／ｍ〜８００／ｍに分布し、１０００／ｍ以下であることが分かる。
【００５５】
図５は、溶融モールドフラックスの厚さが２０ｍｍである場合、モールドフラックスの５００〜４０００ｎｍの波長に対する吸収係数を異ならせて鋳型カバーの反射率による湯面における輻射熱の流速を示すグラフである。ここで、輻射熱の流速が高いほど熱損失が増大し、これは、湯面凝固の可能性が大きくなることを意味する。
【００５６】
図５を参照すると、モールドフラックスの吸収係数が増加するに伴い湯面における輻射熱流速が低いことが分かる。すなわち、溶鋼からの熱損失が減少して湯面保温効果を高めることができる。（Ａ）は、パウダーモールドフラックス操業における湯面熱損失、すなわち、溶融状態ではない常温のパウダー状のモールドフラックスを投入したとき、昇温及び溶解に必要となる熱量を計算したものであり、（Ｂ）は、溶融モールドフラックス操業における溶融モールドフラックス層の表面が凝固しない条件の熱量を計算したものである。モールドフラックスの吸収係数が１０００／ｍ以上である場合に、鋳型カバーの反射率とは無関係に、溶融モールドフラックス層の表面が凝固しない条件を満足することが分かる。このため、モールドフラックスの５００〜４０００ｎｍの波長に対する吸収係数は１０００／ｍ以上であることが好ましい。
【００５７】
同図から明らかなように、モールドフラックスの吸収係数が１０００／ｍ以上である場合に、モールドの上面に設けられる鋳型カバーの反射率とは無関係に、溶融モールドフラックス層の表面凝固を防ぐことができるが、鋳型カバーがない場合に対流による熱伝達が増大するため、鋳型カバーを設けることが好ましい。また、本発明によりモールドフラックスの吸収係数を１０００／ｍ以上に調節することにより、溶鋼からの熱損失を極力抑えて鋳型カバーの表面が酸化されたりモールドフラックスの揮発などにより鋳型カバーの反射率が低下するとしても、湯面保温効果を確保して安定した操業を行うことができる。
【００５８】
このようにモールドフラックスの吸収係数を１０００／ｍ以上に調節するためには、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３などの転移金属の酸化物を適量添加したり、モールドフラックスの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）をできる限り下げることが好ましい。
【００５９】
前記転移金属元素は溶鋼中のＡｌと反応を起こす可能性があるため、その総添加量は、モールドフラックス１００重量部に対して転移金属の酸化物３重量部以下であることが好ましい。また、前記モールドフラックスの塩基度が低過ぎる場合に粘度が増大し過ぎて鋳型内の潤滑機能が低下するため、前記塩基度は０．５〜１．５の範囲に維持することが好ましい。
【００６０】
このように、本発明は、溶融モールドフラックス操業を適用することによりスラグベアの厚さを減少させてモールドフラックスの消耗量を増大させることができる。これにより、溶鋼と鋳型との間の熱伝達を有効に制御して潤滑能を高めることができる。なお、上述したように、溶鋼輻射熱に対する吸収係数を調節したモールドフラックスを使用することにより湯面保温効果を確保して、鋳片品質を向上させ、生産性及び操業安定性を高めることができる。
【００６１】
下記表３は、比較例４及び実施例２のモールドフラックスの成分及び吸収係数を示すものである。
【表３】
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【００６２】
前記表３から明らかなように、比較例４は０．５〜４μｍ波長の平均吸収係数が４７０／ｍであり、実施例２は０．５〜４μｍ波長の平均吸収係数が１２５０／ｍである。
【００６３】
このような比較例４及び実施例２のモールドフラックス及び下端幅１０１２ｍｍ及び厚さ１４０ｍｍの鋳型を用いて、スラブ鋳造を行った。このとき、鋼種は炭素濃度６０ｐｐｍの極低炭素鋼であった。
【００６４】
鋳型の外部においてモールドフラックスを完全に溶解させた後、ストッパータイプの流量制御装置を用いて溶融モールドフラックスを鋳型の内部に注入した。このとき、注入時における溶融モールドフラックスの温度は１３００℃であった。鋳造開始前に溶鋼が鋳型に充填された時点において溶融プールの厚さが目的値に達した後、鋳造開始と同時に鋳型カバーを鋳型に設けた。この後、鋳造の進行に伴い溶融モールドフラックスの消耗量を連続的に補充した。前記鋳型カバーはアルミニウム材質のものであり、表面を１６００番のサンドペーパーにより加工して、溶鋼輻射線領域である５００〜４０００ｎｍ領域の赤外線に対する平均反射率を４０％にした。
【００６５】
図６及び図７は、比較例４と実施例２のモールドフラックスを用いた連続鋳造時の湯面を撮影した写真である。比較例４の湯面撮影写真を示す図６を参照すると、比較例４の場合に表面凝固層が形成されていることが分かり、これにより、鋳片品質の悪化を来たし、且つ、操業安定性を阻害する。これに対し、実施例２の湯面撮影写真を示す図７を参照すると、実施例２の場合に表面凝固層が形成されていないことが分かり、これは、モールドフラックスの５００〜４０００ｎｍ波長に対する吸収係数の調節により溶鋼輻射熱の損失を防ぐためである。すなわち、実施例は、モールドフラックスの相対的に高い吸収係数により溶鋼輻射熱の損失を防いで初期緩冷化を達成することにより、湯面凝固を防ぐことができる。
【００６６】
このように、本発明は、溶融モールドフラックスを用いた連続鋳造時に５００〜４０００ｎｍ波長の吸収係数が１０００／ｍ以上であるモールドフラックスを使用することにより、初期緩冷化を達成して湯面凝固を防ぐことができる。特に、鋳造の初期におけるモールドフラックスのスラグプールの異常凝固現像であるデッケルを防ぐことができる。また、湯面保温効果を確保することにより、溶融モールドフラックス操業時に長時間の安定した操業が可能である。さらに、モールド湯面が揺動する度合いを示すＦ値を減少させてスラグの混入を防ぐことができ、鋳片品質を向上させることができる。
【００６７】
以上、図面及び実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の当業者は特許請求の範囲に記載の本発明の技術的な思想から逸脱しない範囲内において本発明を種々に修正及び変更させることができるということが理解できるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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