(57)【要約】【課題】  本発明は、空気酸化、保温材と溶鋼との反応および耐火物溶損に起因する溶鋼汚染を抑制し、その上で本来の保温効果も維持することにより、清浄性に優れた鋳片を得るための連続鋳造方法を提供することを課題とする。【解決手段】  連続鋳造用タンディッシュ内の溶鋼表面に、溶融温度が１５００℃以下の低融点保温材を下層側保温材として添加すると共に、前記下層側保温材上に溶融温度が１５８０℃超の高融点保温材を上層側保温材として添加し、溶鋼表面を２層構造で被覆することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造用タンディッシュ内の溶鋼表面に、
溶融温度が１５００℃以下の低融点保温材を下層側保温材として添加すると共に、
溶融温度が１５８０℃超の高融点保温材を上層側保温材として添加し、溶鋼表面を２層構造で被覆することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
前記下層側保温材の組成が、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比が１．１〜２．０であり、且つＭｇＯ含有率が１０質量％以上３０質量％未満であり、ＳｉＯ２含有率が５質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の鋼の連続鋳造方法。
【請求項３】
前記上層側保温材の組成が、ＣａＣＯ３含有率が６０質量％以上であ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方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造用タンディッシュや取鍋などにより溶鋼を移送、又は精錬処理を行う際に、溶鋼の断熱・保温あるいは空気酸化防止を目的として溶鋼表面を被覆する溶鋼表面保温材を用いた連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造用タンディッシュや取鍋などにより溶鋼を移送、又は精錬処理を行う際、保温材を用いて溶鋼表面を被覆し、溶鋼からの熱放散と外気の溶鋼への侵入を防止している。従来から保温材として、籾殻を蒸し焼きにした焼籾が主に用いられ、その主成分はＳｉＯ２とＣである。ＳｉＯ２は熱伝導率が低く保温効果に優れ、Ｃは酸素をＣＯガスに変えるため酸素の遮断効果に優れている。このため、焼籾は保温効果及び空気遮断効果を有し、しかも安価であることを特徴とする保温材である。しかしながら、加工性向上の目的から鋼板中のＣ濃度を極力低下させた、例えばＣ濃度が５０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼において、焼籾を保温材として用いると保温材中のＣ成分が溶鋼中にピックアップされ、鋼材の特性を低下させる欠点が知られている。また、保温材中のＳｉＯ２成分は溶鋼中のＡｌと反応してＡｌ２Ｏ３系の介在物を生成するため、表面欠陥を増大させるといった問題も生じる。従来、焼籾のこれらの欠点を解決するため、Ｃ及びＳｉＯ２成分の少ない保温材として、例えば特許文献１に記載されているように、ＭｇＯ系の保温材が使用されている。また、ＭｇＯ自体は熱伝導率が高いため、これに断熱性を付与した発泡ＭｇＯの製造方法についても種々検討されており、特許文献２等に記載されている。
【特許文献１】特公平３−４８１５２号公報
【特許文献２】特公昭４８−７４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のようなＭｇＯを主成分とする保温材は融点が高く、鋼の連続鋳造の使用温度では主に粉末或いは焼結状の固相として存在しているため、溶鋼表面の均一な被覆状態が得られず、外気と溶鋼との反応によりＡｌ２Ｏ３系介在物を生成する。これに対し、ＭｇＯの一部をＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、或いはＣａＦ２等の低融点化材に置き換えて保温材を溶融させ、溶鋼表面を均一に被覆する方法が考えられるが、この場合ＳｉＯ２やＮａ２Ｏは溶鋼中のＡｌと反応してＡｌ２Ｏ３系介在物を生成し、ＣａＦ２はタンディッシュ耐火物を溶損させることにより耐火物起因の介在物を増大させる。また、保温材を完全に溶融させると、溶鋼表面の被覆性は向上するが、保温効果がなくなり、やはり保温材の主要機能を失うことになる。
【０００４】
これらの問題を鑑み、本発明は空気酸化、保温材と溶鋼との反応および耐火物溶損に起因する溶鋼汚染を確実に抑制し、その上で本来の保温効果も維持することにより、清浄性に優れた鋳片を得るための連続鋳造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、空気酸化、保温材と溶鋼との反応および耐火物溶損に起因する溶鋼汚染を抑制し、その上で本来の保温効果も維持することにより、清浄性に優れた鋳片を得るための連続鋳造方法について鋭意研究を進め、更に保温材の化学成分にも検討を加えて、本発明を完成させた。
【０００６】
その要旨は、以下の通りである。
【０００７】
（１）連続鋳造用タンディッシュ内の溶鋼表面に、溶融温度が１５００℃以下の低融点保温材を下層側保温材として添加すると共に、溶融温度が１５８０℃超の高融点保温材を上層側保温材として添加し、溶鋼表面を２層構造で被覆することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。
【０００８】
（２）前記下層側保温材の組成が、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３質量比が１．１〜２．０であり、且つＭｇＯ含有率が１０質量％以上３０質量％未満、ＳｉＯ２含有率が５質量％以下であることを特徴とする（１）記載の鋼の連続鋳造方法である。
【０００９】
（３）前記上層側保温材の組成が、ＣａＣＯ３含有率が６０質量％以上の組成であることを特徴とする（１）または（２）記載の鋼の連続鋳造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の溶鋼表面保温材を用いた連続鋳造方法によれば溶鋼の汚染は軽減され、鋳造品質は極めて向上する。また、保温性も十分に確保され、且つ耐火物の溶損もなく、操業面でも有効な連続鋳造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
溶鋼表面を被覆する保温材として満足すべき条件は、（ａ）溶鋼の保温性を確保し、さらに（ｂ）空気酸化の防止、（ｃ）保温材と溶鋼との反応防止、または（ｄ）耐火物溶損に起因する溶鋼汚染の防止を少なくとも１つは達成できることである。本発明者らは、まず上記（ａ）と（ｂ）との条件を満足すべく保温材の検討を進めた結果、下層側保温材を低融点保温材、上層側保温材を高融点保温材として２層構造で溶鋼表面を被覆する方法が有効であることを見いだした。すなわち、下層側保温材を低融点化して液相状態とすることにより溶鋼表面を均一に被覆し、溶鋼中への空気の侵入を遮断すると共に、下層側保温材では低融点化で低下した保温機能を上層側保温材である高融点保温材に持たせることにより、保温効果と空気遮断効果を両立させることに成功した。
【００１２】
まず、保温材の溶融温度について説明する。Ｃピックアップのために焼籾が使用できない極低炭素鋼や炭素濃度０．０４質量％程度の低炭素鋼では、タンディッシュ内の溶鋼温度は、通常１５４０〜１５８０℃程度である。保温材は溶鋼と接触しているため、その温度は部分的に溶鋼とほぼ同じ温度まで上昇する可能性がある。このような温度条件下で、下層側保温材を溶融させ、一定厚みの溶融層を確保するためには、その溶融温度を溶鋼温度より更に低い１５００℃以下に、また上層側保温材を固相とするためには、その溶融温度を１５８０℃超とする必要がある。ここで、保温材の溶融温度は、１０ｍｍ直径×１０ｍｍ高さの保温材タブレットを加熱炉中で昇温し、保温材タブレットの高さが１／２になった際の温度とする。
【００１３】
次に、下層側保温材について説明する。本発明では、溶鋼と直接接触するのは下層側保温材であるため、この下層側保温材と溶鋼との反応を防止することが溶鋼清浄性向上の観点から重要である。上記（ｃ）に示す保温材と溶鋼との反応を防止するためには、下層側保温材中のＳｉＯ２濃度を５質量％以下にすることが好ましい。下層側保温材中のＳｉＯ２は下記式１に示すように溶鋼中のＡｌと反応し多量のＡｌ２Ｏ３系介在物を生成するが、保温材中のＳｉＯ２含有率が５質量％以下になると式１の反応速度が急速に低下し、実質的に生成するＡｌ２Ｏ３系介在物が減少するためである。ＳｉＯ２を全く含まなければ、式１の反応は起こらないので、ＳｉＯ２の下限値は０質量％を含む。
【００１４】
【化１】
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【００１５】
また、下層側保温材は空気酸化を防止するために低融点化しているため、保温材は液相となり、タンディッシュ耐火物を溶損させ易くなる。上記（ｄ）に示す耐火物溶損に起因する溶鋼汚染の防止を達成するために、下層側保温材が低融点化し、且つタンディッシュ耐火物を溶損させない成分条件を検討した結果、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の質量比を１．１〜２．０とし、且つＭｇＯ含有率を１０質量％以上３０質量％未満にすることが有効であることを見いだした。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３の質量比が１．１未満または２．０質量％超の範囲で、ＭｇＯが加わると下層側保温材の溶融温度が１５００℃を超えるおそれがあるため、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３は１．１〜２．０とすることが好ましい。また、ＭｇＯが１０質量％未満ではタンディッシュ耐火物の溶損が激しくなるおそれがあり、また、ＭｇＯが３０質量％以上ではＣａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３液相中にＭｇＯが析出して保温材が一部凝固するおそれがあるため、ＭｇＯ含有率は１０質量％以上３０質量％未満にすることが好ましい。
【００１６】
次に、上層側保温材について説明する。本発明では、上層側保温材を固相状態として溶鋼の保温性さえ確保すれば良く、空気遮断効果は下層側保温材である低融点保温材に持たせている。しかし、上層側保温材を固体状態で空気遮断効果を持たせることができれば、溶鋼の空気酸化防止効果はさらに向上する。そこで、本発明者らは、上層側保温材中に多量の炭酸カルシウムを含有させることにより、上層側保温材から雰囲気側に空気流れと対向する炭酸ガス流れを形成し、空気侵入を抑制する方法を見いだした。この場合、上層側保温材への炭酸カルシウム含有率は６０質量％以上とすることが好ましい。これは、炭酸カルシウムの含有率が６０質量％未満になると、炭酸ガス発生後に残留したＣａＯ含有率が低くなり、上層側保温材の溶融温度が１５８０℃以下になってしまうおそれがあるためである。
【００１７】
上層側および下層側保温材の基本組成は以上に述べた通りであるが、本発明品の機能を低下させない範囲であれば、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物やＣａＣｌ２、ＣａＦ２等の非酸化物を添加することも可能である。
【００１８】
以上に示したように、本発明の保温材を用いることにより、保温性を確保した上で、空気酸化、保温材との反応および耐火物の溶損に起因する溶鋼汚染を確実に防止できる。
【実施例】
【００１９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明について説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００２０】
（実施例１）
２５質量％ＭｇＯ、３４質量％Ａｌ２Ｏ３、および４１質量％ＣａＯ成分で溶融温度が１４８０℃の低融点保温材５０ｋｇと１００質量％炭酸カルシウム成分で溶融温度２５８０℃の高融点保温材３５０ｋｇを容量６０ｔのタンディッシュに２層で添加し（下層側保温材は低融点保温材、上層側保温材は高融点保温材とした）、炭素濃度０．０４質量％の低炭素アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。なお、タンディッシュ内溶鋼温度は１５６０℃である。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍの長さに切断して１コイル単位とした。このスラブを常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的に厚み０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。保温材の空気酸化防止効果及び反応防止効果はタンディッシュ入側と出側の全酸素濃度の上昇量及び冷延鋼板に発生した表面欠陥の発生個数により評価した。本発明の保温材により空気酸化と保温材による溶鋼汚染が防止され、且つ耐火物の溶損も抑制された結果、タンディッシュ入側と出側の溶鋼中の全酸素濃度は０．００３質量％と０．００２８質量％で全酸素濃度の上昇はなく、さらに表面欠陥の発生もなかった。また、タンディッシュ保温材の保温効果は溶鋼中に鉄製サンプラー浸漬し、抵抗なく浸漬できたことから溶鋼表面の凝固皮張りが発生していないことを確認した。
【００２１】
（実施例２）
１８質量％ＭｇＯ、２８質量％Ａｌ２Ｏ３、５０質量％ＣａＯ、および４質量％ＳｉＯ２成分で溶融温度が１４１０℃の低融点保温材５０ｋｇと１００質量％炭酸カルシウム成分で溶融温度２５８０℃の高融点保温材３５０ｋｇを容量６０ｔのタンディッシュに２層で添加し（下層側保温剤は低融点保温材、上層側保温材は高融点保温材とした）、炭素濃度０．００３質量％の極低炭素アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。なお、タンディッシュ内溶鋼温度は１５５５℃である。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍの長さに切断して１コイル単位とした。このスラブを常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的に厚み０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。本発明の保温材により空気酸化と保温材による溶鋼汚染が防止され、且つ耐火物の溶損も抑制された結果、タンディッシュ入側と出側の溶鋼中の全酸素濃度は０．００３質量％と０．００２８質量％で全酸素濃度の上昇はなく、さらに表面欠陥の発生もなかった。また、タンディッシュ保温材の保温効果は溶鋼中に鉄製サンプラー浸漬し、抵抗なく浸漬できたことから溶鋼表面の凝固皮張りが発生していないことを確認した。
【００２２】
（比較例１）
１００質量％ＭｇＯ成分で溶融温度が２８００℃の高融点保温材４００ｋｇを容量６０ｔのタンディッシュに添加し、炭素濃度０．０４質量％の低炭素アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。なお、タンディッシュ内溶鋼温度は１５５７℃である。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍの長さに切断して１コイル単位とした。このスラブを常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的に厚み０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。ＭｇＯ系の従来保温材を使用し溶融していなかったため、保温材層を通して雰囲気から溶鋼へ酸素が侵入し、溶鋼の再酸化が生じた結果、タンディッシュ入側から出側にかけて溶鋼中の全酸素濃度が０．００３質量％から０．００５５質量％に上昇し、表面欠陥が平均で６個／コイル発生した。また、タンディッシュ保温材の保温効果は溶鋼中に鉄製サンプラー浸漬して評価し、抵抗なく浸漬できたことから溶鋼表面の凝固皮張りが発生していないことを確認した。
【００２３】
（比較例２）
１０質量％ＳｉＯ２、４５質量％Ａｌ２Ｏ３、４５質量％ＣａＯ成分で溶融温度が１４１０℃の低融点保温材４００ｋｇを容量６０ｔのタンディッシュに添加し、炭素濃度０．００３質量％の極低炭素アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。なお、タンディッシュ内溶鋼温度は１５６２℃である。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍの長さに切断して１コイル単位とした。このスラブを常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的に厚み０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。ＳｉＯ２を含有するＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の従来低融点保温材を使用したため、溶鋼と保温材中ＳｉＯ２との反応とタンディッシュ耐火物の溶損により溶鋼汚染が生じた結果、タンディッシュ入側から出側にかけて溶鋼中の全酸素濃度が０．００３２質量％から０．００６２質量％に上昇し、表面欠陥が平均で８個／コイル発生した。また、タンディッシュ保温材の保温効果は溶鋼中に鉄製サンプラー浸漬して評価したところ、サンプルが浸漬できず溶鋼表面に凝固皮張りが発生していた。このため、最終の取鍋交換時に凝固鉄にロングノズルが拘束され、ロングノズルに亀裂が発生した。
【００２４】
（比較例３）
２２質量％ＣａＯ、２８質量％Ａｌ２Ｏ３、５０質量％ＭｇＯ成分で溶融温度が２０００℃以上の高融点保温材５０ｋｇを下層側保温材として、４５質量％炭酸カルシウム、５５質量％ＭｇＯ成分で溶融温度２０００℃以上の高融点保温材３５０ｋｇを上層保温材として、容量６０ｔのタンディッシュに２層で添加し、炭素濃度０．０４質量％の低炭素アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。なお、タンディッシュ内溶鋼温度は１５６０℃である。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍの長さに切断して１コイル単位とした。このスラブを常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的に厚み０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。高融点系の従来保温材を二層構造で使用したが、上層側保温材および下層側保温材ともに溶融温度が高く、ほとんど溶融していなかったため、保温材層を通して雰囲気から溶鋼へ酸素が侵入し、溶鋼の再酸化が生じた結果、タンディッシュ入側から出側にかけて溶鋼中の全酸素濃度が０．００３２質量％から０．００５８質量％に上昇し、表面欠陥が平均で６．７個／コイル発生した。また、タンディッシュ保温材の保温効果は溶鋼中に鉄製サンプラー浸漬して評価し、抵抗なく浸漬できたことから溶鋼表面の凝固皮張りが発生していないことを確認した。