(57)【要約】【課題】  作業コストの低減及び作業効率の向上が可能な連続鋳造用モールドパウダーを提供する。【解決手段】  主にＮａ2Ｏ，ＭｇＯ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，Ｆ，Ｌｉ2Ｏから構成されるモールドパウダー６の成分構成を、塩基度を１．０〜１．６の範囲内、凝固温度を１０００〜１２００℃の範囲内とし、モールドパウダー６を構成する成分のうち、Ｎａ2Ｏ及びＭｇＯがモールドパウダー６全体に対して占める割合を、Ｎａ2Ｏを１０．０質量％未満とし、ＭｇＯを２．０質量％未満とすることにより、鋳型１内の、特に凝固シェル１２に生じる損傷の起点となるメニスカス近傍において、凝固シェル１２を均一に緩冷却することを可能として、凝固シェル１２に損傷が生じることを防止する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型内において溶鋼湯面上に添加される連続鋳造用モールドパウダーであって、
前記モールドパウダーの成分は、Ｎａ2Ｏが１０．０質量％未満、ＭｇＯが２．０質量％未満であり、塩基度が１．０〜１．６の範囲内、凝固温度が１０００〜１２００℃の範囲内であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項２】
前記溶鋼の鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上の連続鋳造に用いることを特徴とする請求項１に記載した連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項３】
鋳片の組成がＣ：０．０７〜０．１８質量％の範囲内である連続鋳造に用いることを特徴とする請求項１または２に記載した連続鋳造用モールドパウダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば中炭素鋼の高速鋳造に用いられる連続鋳造用モールドパウダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、中炭素鋼等の連続鋳造においては、鋳型内における溶鋼の保温等を目的として、粉末形状または中空顆粒形状等に形成された連続鋳造用モールドパウダー（以下、単にモールドパウダーと示す）が、鋳型内の溶鋼湯面上に添加されている。
このようなモールドパウダーは、連続鋳造の過程において重要な副資材であり、一般的に、ＣａＯ、ＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3の酸化物を基材とし、他の成分として、Ｎａ2Ｏ、ＭｇＯ、Ｆ及びＬｉ2Ｏなどを配合して、対象とするスラブの鋳込速度等に適合する凝固温度、溶融速度、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2比）等の物性を調整する構成になっている。
【０００３】
溶鋼湯面上に添加されたモールドパウダーは、溶鋼の熱によって溶融して溶融パウダーとなり、鋳型と凝固シェルとの間に流入して、鋳型と凝固シェルとの間に溶融パウダーの膜を形成する。
鋳型と凝固シェルとの間に形成された溶融パウダーの膜は鋳型によって抜熱され、ガラス質及び結晶質が混在する構成となる。ここで、溶融パウダーの膜のうちガラス質となった部分は、熱伝導率が高いために凝固シェルを急冷却する。また、溶融パウダーの膜のうち結晶質となった部分は、ガラス質となった部分と比較して熱伝導率が低く、鋳型及び凝固シェルとの接触面積が少ないために凝固シェルを緩冷却する。
【０００４】
凝固シェルが急冷却されると、鋳型内において溶鋼が不均一に急冷却されてしまい凝固シェルの層が不均一となるため、凝固シェルの層が薄い部分に応力集中が発生して、スラブ表面に損傷が生じるおそれがある。
したがって、このようなモールドパウダーは、塩基度が高くなるような成分構成とし、溶融パウダーの膜が結晶化することを促進することにより、鋳型内において溶鋼を緩冷却して、凝固シェルに損傷が生じることを防止している。
【０００５】
上述したようなモールドパウダーとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【特許文献１】特開２００４−１４８３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したようなモールドパウダーでは、モールドパウダーの塩基度が適正値よりも高くなった場合、鋳型内全体に亘って結晶質の形成が促進されてしまう。このため、鋳型内の全体に亘って溶鋼が緩冷却され、鋳型内において形成される凝固シェルの厚さが薄くなり、鋳型外に出たスラブが破壊されてしまうおそれがあるため、連続鋳造の生産性が低下してしまう。
【０００７】
また、モールドパウダーを構成する成分のうち、Ｎａ2Ｏ及びＭｇＯの占める割合が多い成分構成となった場合、モールドパウダーに含まれるカスピダイン成分（３ＣａＯ，２ＳｉＯ2，ＣａＦ2）の析出が阻害されるため、モールドパウダーの結晶化が阻害されてしまう。
鋳型内におけるモールドパウダーの結晶化が阻害されると、鋳型内の、特にメニスカス近傍において溶鋼が不均一に急冷却されてしまい、メニスカス近傍において形成される凝固シェルの層が不均一となる。このため、凝固シェルの層が薄い部分に応力集中が発生して、スラブ表面に縦割れ等の損傷が生じるおそれがある。
【０００８】
スラブ表面に損傷が生じた場合、このスラブを圧延工程等の次工程に流す前に、スラブを冷却してグラインダやサンダー等によって損傷を補修する必要があるため、連続鋳造の作業効率が低下してしまうとともに作業コストが増加してしまう。また、凝固シェルの層が薄くなると、内部の溶鋼が漏出する（以下、ブレークアウトと示す）おそれがある。スラブにブレークアウトが生じると、連続鋳造に関わる各種の装置を停止させる必要があるため、連続鋳造の生産性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、モールドパウダーの成分構成を適正化することにより、鋳型内におけるモールドパウダーの結晶化を適正化し、鋳型内において溶鋼を適切に冷却することが可能な連続鋳造用モールドパウダーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、鋳型内において溶鋼湯面上に添加される連続鋳造用モールドパウダーであって、
前記モールドパウダーの成分は、Ｎａ2Ｏが１０．０質量％未満、ＭｇＯが２．０質量％未満であり、塩基度が１．０〜１．６の範囲内、凝固温度が１０００〜１２００℃の範囲内であることを特徴とするものである。
本発明によると、モールドパウダーの成分構成を適正化することにより、鋳型内におけるモールドパウダーの結晶化を適正化することが可能となり、鋳型内において溶鋼を適切に冷却することが可能となる。
【００１１】
次に、本発明のうち、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記溶鋼の鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上の連続鋳造に用いることを特徴とするものである。
本発明によると、鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造に用いるモールドパウダーの成分構成を適正化することにより、鋳型内におけるモールドパウダーの結晶化を適正化することが可能となり、鋳型内において溶鋼を適切に冷却することが可能となる。
【００１２】
次に、本発明のうち、請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した発明であって、鋳片の組成がＣ：０．０７〜０．１８質量％の範囲内である連続鋳造に用いることを特徴とするものである。
本発明によると、鋳片の組成がＣ：０．０７〜０．１８質量％の範囲内である中炭素鋼の連続鋳造に用いるモールドパウダーの成分構成を適正化することにより、鋳型内におけるモールドパウダーの結晶化を適正化することが可能となり、鋳型内において溶鋼を適切に冷却することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モールドパウダーの成分構成を適正化することにより、鋳型内におけるモールドパウダーの結晶化を適正化することが可能となり、鋳型内において溶鋼を適切に冷却することが可能となるため、品質及び生産性の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に、連続鋳造における鋳型１内の様子を示す。連続鋳造を開始すると、鋳型１内に浸漬ノズル２から溶鋼４が吐出されるとともに、鋳型１内の溶鋼４湯面上にモールドパウダー６が添加される。モールドパウダー６は溶鋼４から熱を受け、溶鋼４側は溶融して溶融パウダー８となり、その上には未溶融パウダー１０が残存する。溶融パウダー８は、鋳型１と凝固シェル１２との間に流入して、鋳型１と凝固シェル１２との間に溶融パウダー８による膜を形成する。
【００１５】
モールドパウダー６は、主に、Ｎａ2Ｏ，ＭｇＯ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，Ｆ，Ｌｉ2Ｏから構成されており、粉末状に形成されている。モールドパウダー６の塩基度は１．０〜１．６の範囲内となっており、凝固温度は１０００〜１２００℃の範囲内となっている。また、モールドパウダー６を構成する成分のうち、Ｎａ2Ｏ及びＭｇＯがモールドパウダー６全体に対して占める割合は、Ｎａ2Ｏが１０．０質量％未満となっており、ＭｇＯが２．０質量％未満となっている。なお、Ｎａ2Ｏは０．１〜８．０質量％の範囲内とすることが好適であり、ＭｇＯは０．１〜１．０質量％の範囲内とすることが好適である。
【００１６】
さらに、モールドパウダー６を構成する成分のうち、Ｎａ2Ｏ及びＭｇＯ以外の成分がモールドパウダー６全体に対して占める割合は、ＳｉＯ2が２０〜４０質量％の範囲内、Ａｌ2Ｏ3が１〜１０質量％の範囲内、ＣａＯが２０〜５０質量％の範囲内となっており、Ｆが１〜１５質量％の範囲内、Ｌｉ2Ｏが１〜１０質量％の範囲内となっている。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態の作用・効果について説明する。
発明者は、鋳型内において凝固シェルに生じる縦割れ等の損傷は、メニスカス近傍で発生することに着目した。そして、溶融パウダーの結晶化速度を高速化することにより、メニスカス近傍において凝固シェルを幅方向に均一に緩冷却することにより、凝固シェルに損傷が生じることを防止することが可能であることを発見した。
【００１８】
本実施形態のモールドパウダーは、塩基度を１．０〜１．６の範囲内とするとともに、モールドパウダーを構成する成分のうち、Ｎａ2Ｏを１０．０質量％未満、ＭｇＯを２．０質量％未満としている。このため、モールドパウダーに含まれるカスピダイン成分の析出が阻害されることが防止されるとともに、鋳型内における溶融パウダーの結晶化速度が高速化されている。以下に、図２及び図３を参照して、その理由を説明する。
【００１９】
図２に、本実施形態及び従来のモールドパウダーに対して、溶融パウダーの結晶化速度を測定し、両者の結晶化速度を比較した結果を示す。溶融パウダーの結晶化速度は、溶融パウダーを凝固収縮させた際の引っ張り荷重に基づいて測定する。なお、図中の縦軸は、溶融パウダーの結晶化速度を表している。また、以下の表に、本実施形態及び従来のモールドパウダーの成分構成及び諸特性を示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
図２中に示されているように、本実施形態のモールドパウダーは、従来のモールドパウダーと比較して、結晶化速度が高速化されている。すなわち、本実施形態のモールドパウダーを用いた連続鋳造であれば、図３に示すように、鋳型１内の、特にメニスカス近傍（図中にＡで示した範囲）において、溶融パウダー８の結晶化が促進され、凝固シェル１２の幅方向の抜熱量が均一化する。このため、凝固シェル１２に生じる損傷の起点となるメニスカス近傍において、凝固シェル１２を均一に緩冷却することが可能となるため、凝固シェル１２に損傷が生じることを防止することができ、品質及び生産性の向上が図れる。
【００２２】
また、鋳型１内の中央部（図中にＢで示した範囲）において、溶融パウダー８の結晶化温度に相当する厚さの結晶層が均一に形成され、この結晶層と鋳型１との接触面積が増加するため、凝固シェル１２からの抜熱量を確保することが可能となる。このため、鋳型１の出側において凝固シェル１２の厚さが確保されるため、縦割れ及びブレークアウトの防止が可能となり、品質及び生産性の向上が図れる。
【００２３】
したがって、本実施形態のモールドパウダー６であれば、塩基度を１．０〜１．６の範囲内とするとともに、モールドパウダー６を構成する成分のうち、Ｎａ2Ｏ及びＭｇＯがモールドパウダー６全体に対して占める割合を、Ｎａ2Ｏが１０．０質量％未満、ＭｇＯが２．０質量％未満とすることにより、鋳型１内における溶融パウダー８の結晶化を適正化することが可能となる。その結果、モールドパウダーに含まれるカスピダイン成分の析出が阻害されることが防止されるとともに、鋳型内における溶融パウダーの結晶化速度が高速化され、鋳型１内において溶鋼４を適切に冷却することが可能となるため、品質及び作業性の向上が可能となる。
【実施例】
【００２４】
以下、図４から図７を参照して、連続鋳造において本発明例のモールドパウダーが奏する効果を検証した。
図４に、鋳型内におけるパウダー消費量の比較を行った結果を示す。なお、図中の縦軸はパウダー消費量（ｋｇ／ｍ2）を示し、横軸は溶鋼の鋳込速度（ｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図中に◆で示す本発明例のモールドパウダーは、上記の表１で示した本実施形態のモールドパウダーと同様の成分構成となっており、図中に□で示す従来例のモールドパウダーは、上記の表１で示した従来のモールドパウダーと同様の成分構成となっている。
【００２５】
図中に示されているように、本発明例のモールドパウダーと従来例のモールドパウダーは、鋳型内におけるパウダー消費量がほぼ同等となっている。したがって、本発明例のモールドパウダーは、鋳込速度が２．０ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造に用いても、品質上問題が無いことが確認された。
また、図５に、鋳型温度の測定方法を示す。この測定方法は、図５中に示されているように、厚さ３５ｍｍの鋳型１内において、鋳型１の内壁面１ａから１５ｍｍの位置に熱電対１４を配置し、この熱電対１４の温度に基づいて鋳型温度を測定する方法である。
【００２６】
図６に、図５に示した鋳型温度の測定方法によって、本発明例のモールドパウダー及び従来例のモールドパウダーを用いて連続鋳造を行った場合の、それぞれの鋳型温度を測定した結果を示す。なお、図６（ａ）は従来例のモールドパウダーを用いた場合の鋳型温度の測定結果を示しており、図６（ｂ）は本発明例のモールドパウダーを用いた場合の鋳型温度の測定結果を示している。
【００２７】
図６中に示されているように、本発明例のモールドパウダーを用いた場合は、従来例のモールドパウダーを用いた場合と比較して、鋳型温度の変化が小さい。鋳型温度の変化が小さいと、鋳型内において凝固シェル表面からの抜熱量が均一となるため、凝固シェルの不均一凝固に伴う縦割れ発生が減少する。その結果、特に図示しないが、本発明例のモールドパウダーを用いた場合は、従来例のモールドパウダーを用いた場合と比較して、縦割れ発生頻度が約１／５に低減される。
また、図７に、本発明例のモールドパウダー及び従来例のモールドパウダーを用いて、組成の異なる三種類の検査スラブを鋳造し、それぞれの検査スラブに対して、縦割れ発生頻度の比較を行った結果を示す。なお、図中の縦軸に示す縦割れ発生頻度は、以下の式（１）から算出した。
【００２８】
【数１】
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【００２９】
図７中に●で示す本発明例のモールドパウダーは、上記の表１で示した本実施形態のモールドパウダーと同様の成分構成となっており、図中に△で示す従来例のモールドパウダーは、上記の表１で示した従来のモールドパウダーと同様の成分構成となっている。
図７中に示されているように、本発明例のモールドパウダーを用いて鋳造された検査スラブは、従来例のモールドパウダーを用いて鋳造された検査スラブと比較して、縦割れ発生頻度が低下することが確認された。したがって、本発明例のモールドパウダーは、組成がＣ：０．０７〜０．１８質量％の中炭素鋼からなる検査スラブに用いても、品質上問題が無いことが確認された。また、特に組成がＣ：０．０７〜０．０９質量％及びＣ：０．１０〜０．１３質量％の検査スラブにおいては縦割れが発生せず、高い縦割れ防止効果を得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】鋳型内の説明図である。
【図２】本実施形態及び従来のモールドパウダーに対する結晶化速度の比較図である。
【図３】本実施形態のモールドパウダーを用いた連続鋳造における鋳型内の説明図である。
【図４】本実施形態及び従来のモールドパウダーに対するモールドパウダー消費量の比較図である。
【図５】鋳型温度の測定方法を示す図である。
【図６】本実施形態及び従来のモールドパウダーに対する鋳型温度変化の比較図である。
【図７】縦割れ発生頻度に関する本発明例と従来例との比較図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    鋳型
２    浸漬ノズル
４    溶鋼
６    モールドパウダー
８    溶融パウダー
１０  未溶融パウダー
１２  凝固シェル
１４  熱電対
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006205222.tif 000007
【図４】
2006205222.tif 000008
【図５】
2006205222.tif 000009
【図６】
2006205222.tif 000010
【図７】
2006205222.tif 000011