(57)【要約】【課題】スラグリムの成長を十分に抑制できる連続鋳造用モールドパウダー及びそれを用いた連続鋳造方法を提供する。【解決手段】連続鋳造用モールドパウダーは、膨張黒鉛を２質量％以上と、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、ＳｒまたはＬｉの炭酸塩もしくはこれらの組合せを合計で１０〜５０質量％とを含有する。好ましくはさらに硝酸塩、Ｆｅ2Ｏ3またはＭｎＯ2もしくはこれらの組合せを合計で２〜１５質量％含有し、より好ましくはさらにＣａＳｉ合金を３〜１０質量％含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張黒鉛を２質量％以上と、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、ＳｒまたはＬｉの炭酸塩もしくはこれらの組合せを合計で１０〜５０質量％とを含有す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】
さらに硝酸塩、Ｆｅ2Ｏ3またはＭｎＯ2もしくはこれらの組合せを合計で２〜１５質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項３】
さらにＣａＳｉ合金を３〜１０質量％含有することを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造用モールドパウダーを用いて連続鋳造を行うことを特徴とする連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼等の溶融金属を連続鋳造する際に使用する連続鋳造用モールドパウダー及びそれを用いた連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属の連続鋳造において、鋳型内の溶融金属表面を被覆するように連続鋳造用モールドパウダーが供給される。以下、このような連続鋳造用モールドパウダーを単に「モールドパウダー」と呼ぶ。鋳型内に供給されたモールドパウダーは、溶融金属からの加熱によって溶融金属表面に溶融層を形成し、溶融したモールドパウダーは溶鋼のメニスカスから鋳型内壁に沿って鋳型と凝固シェルとの間隙へ流入し、フィルムを形成する。
【０００３】
モールドパウダーは、溶融金属の連続鋳造において以下のような特性を具備することが要求される。
まず、第１に、溶鋼湯面上にてモールドパウダーが溶融して形成された溶融モールドパウダー層およびその上の未溶融のモールドパウダー層が溶鋼湯面を被覆することにより、空気との接触を遮断するため、溶鋼の再酸化を防止して保温する効果が得られる。
第２に、溶融したモールドパウダーは、鋳型と凝固シェルとの間に流入して潤滑剤として働く必要があるため、モールドパウダーが常に適当量供給され、モールドパウダーの消費速度に合わせて、適正量の溶融モールドパウダープール厚となる溶融速度を有していることが要求される。
第３に、溶融モールドパウダー層が溶鋼中を浮上してきた非金属介在物を吸収し、非金属介在物を吸収することによって溶融モールドパウダーの物性（粘度、溶融温度、凝固温度など）の変化が小さいことが要求される。
第４に、溶融したモールドパウダーが鋳型と凝固シェルとの間に流れ込み、均一なパウダーフィルムを形成して、パウダーフィルムが鋳型と凝固シェルとの間で潤滑作用を有するとともに、鋳造する鋼の特性によっては凝固シェルの緩冷却化特性が要求されることもある。
第５に、溶融したモールドパウダーが適度な粘度、界面張力を持ち、溶融したモールドパウダーが溶鋼中へ巻き込まれないことが必要である。
【０００４】
一方、鋳型壁面にはスラグリムと呼ばれるモールドパウダーの塊が付着し、連続鋳造においては鋳造時間が長くなるほどスラグリムが成長する。スラグリムはモールドパウダーの流入を阻害し、これによる鋳型と凝固シェルとの間でのモールドパウダーの供給不足により潤滑不良や緩冷却効果の不足による割れの発生など様々な問題を引き起こす。スラグリムの対策には様々な種類があり、Ｎａ2ＯやＭｇＯを低減するなどモールドパウダーの成分系を工夫するなどの手段が知られている。
【０００５】
スラグリムの成長を抑制する技術としては、例えば特許文献１には、炭酸塩を配合することにより二酸化炭素ガスを発生させてスラグリムの密度を低下させる技術が開示されている。また、特許文献２には、炭素質原料を円滑に酸化させるために、モールドパウダーがモールド内に添加され、溶鋼から受熱した時に、体積変化を起こす炭素質原料として膨張黒鉛を活用する方法が提案されている。膨張黒鉛の体積変化は著しく大きく、１０倍以上に容易に膨張するため、滓化溶融特性の改善には非常に効果的で、スラグリムを生成することなく、極めて安定した溶融状況を実現するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４７７３５号公報
【特許文献２】特開平９−１６４４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のモールドパウダーの成分を調整する方法では、前述した特性を実現させるために成分系が限られてしまう。特許文献１に記載の方法では、炭酸塩を過度に用いると湯面の温度が低下してしまうことにより操業性が損なわれる。また、特許文献２に記載の方法では、膨張黒鉛を配合するとモールドパウダーの溶融速度が低下するため、配合できる膨張黒鉛の量には限界がある。以上のようにいずれの方法もスラグリムの成長を十分に抑制できないといった課題があった。
【０００８】
本発明は前述の問題点を鑑み、スラグリムの成長を十分に抑制できる連続鋳造用モールドパウダー及びそれを用いた連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下のとおりである。
（１）膨張黒鉛を２質量％以上と、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、ＳｒまたはＬｉの炭酸塩もしくはこれらの組合せを合計で１０〜５０質量％とを含有することを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー。
（２）さらに硝酸塩、Ｆｅ2Ｏ3またはＭｎＯ2もしくはこれらの組合せを合計で２〜１５質量％含有することを特徴とする上記（１）に記載の連続鋳造用モールドパウダー。
（３）さらにＣａＳｉ合金を３〜１０質量％含有することを特徴とする上記（２）に記載の連続鋳造用モールドパウダー。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の連続鋳造用モールドパウダーを用いて連続鋳造を行うことを特徴とする連続鋳造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スラグリムの成長を十分に抑制できる連続鋳造用モールドパウダー及びそれを用いた連続鋳造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のモールドパウダーは、膨張黒鉛を２質量％以上と、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、ＳｒまたはＬｉの炭酸塩もしくはこれらの組合せを合計で１０〜５０質量％とを含有することを特徴としている。
【００１２】
本発明では、スラグリムの成長を抑制するために、膨張黒鉛の含有量を２質量％以上とする。膨張黒鉛を２質量％以上含有することによって、スラグリムの成長を抑制することができるが、炭酸塩を１０〜５０質量％をさらに含有させることによって膨張黒鉛をより多く含有させることができる。炭酸塩は単独でもスラグリムの成長を抑制する効果があるが、炭酸塩はＣＯ2ガスによりモールドパウダー層を撹拌することによってモールドパウダーの溶融を促進する効果を持つ。したがって、モールドパウダーの溶融を抑制する膨張黒鉛と組み合わせることによって相乗効果を生み、膨張黒鉛および炭酸塩の双方を多く含有させることが可能になる。つまり、従来よりも膨張黒鉛を多く含有させることができるため、スラグリムの成長をより抑制することができる。膨張黒鉛の含有量は２質量％以上としているが、好ましくは３質量％以上である。なお、膨張黒鉛の含有量の上限は特に規定しないが、膨張黒鉛の含有量が大きくなると、モールドパウダーの溶融速度が低下し、溶融層厚が小さくなるため、膨張黒鉛の含有量は実質的に１０質量％程度以下である。
【００１３】
一方、炭酸塩の種類は、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、ＳｒまたはＬｉの炭酸塩もしくはこれらの組合せとし、炭酸塩の含有量は上述したように１０〜５０質量％とする。炭酸塩が１０質量％未満だと、モールドパウダーの溶融が不十分となり、モールドパウダーの溶融層厚が小さくなってしまう。また、炭酸塩が５０質量％を超えると、溶融層厚を大きくする効果が飽和してしまい、さらにＣＯ2が多く発生して湯面が不安定になりやすく湯面の温度低下が無視できなくなる。好ましくは炭酸塩の含有量は２０〜３５質量％である。
【００１４】
また、モールドパウダーに酸化剤を含有させることが好ましい。酸化剤は膨張黒鉛の燃焼を促進する効果を持つ。これにより更に湯面への熱供給を増やし、モールドパウダーの溶融層厚を増やすことができるので、膨張黒鉛の含有量をさらに増加させることができる。酸化剤の種類としては、硝酸塩、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｎＯ2等が挙げられ、これらの組合せであってもよい。なお、硝酸塩として、実用的には爆発性・危険性が少ない硝酸Ｎａないし硝酸Ｍｇが好ましい。酸化剤を含有させる場合は含有量を合計で２〜１５質量％とする。なお、酸化剤の含有量が１５質量％を超えると、モールドパウダーの巻き込みに起因してパウダー性欠陥が多発する。より好ましくは酸化剤の含有量は４〜１０質量％である。
【００１５】
上述した酸化剤をモールドパウダーに含有させる場合は、さらにＣａＳｉ合金を含有させることがより好ましい。ＣａＳｉ合金は、Ｃａ：３０質量％、Ｓｉ：６０質量％程度の合金鉄を指し、ＣａＳｉ合金は酸化剤とともに用いて燃焼させることで熱供給を促進する。これによりモールドパウダーの溶融を促進するため、膨張黒鉛の含有量を更に増加させることができる。また、湯面への熱供給もより改善することができる。ＣａＳｉ合金を含有させる場合、ＣａＳｉ合金の含有量は３〜１０質量％とする。なお、ＣａＳｉ合金の含有量が１０質量％を超えると、ＣａＳｉ合金をすべて燃焼させることが困難になり、パウダー性の品質欠陥の原因になったり、溶融速度が安定しないなどの弊害が生じたりしてしまう。
【００１６】
モールドパウダーの残りの成分は、公知の配合原料によって構成される。公知の配合原料としては、例えばスラグ、ホタル石、珪藻土、氷晶石などが挙げられる。なお、膨張黒鉛以外の黒鉛類を含む場合は、膨張黒鉛の含有量の１／５以下であることが好ましい。これ以上だと、モールドパウダーが溶融しにくくなるため膨張黒鉛を十分に含有させることが困難になる。
【００１７】
以上のように膨張黒鉛を多く含むほどスラグリムの成長をより抑制することができる。上述したＣａＳｉ合金を含む場合は、膨張黒鉛の上限は前述した１０質量％とすることが好ましく、ＣａＳｉ合金を含まない場合は、膨張黒鉛の上限は８質量％とすることが好ましい。また、酸化剤も膨張黒鉛も含まない場合は、膨張黒鉛の上限は５質量％とすることが好ましい。
【００１８】
連続鋳造を行う場合は、鋳型に注入された溶鋼の表面に上述のモールドパウダーが投入される。そして、溶鋼の表面をモールドパウダーの溶融面が覆うことによって溶鋼が保温されるとともに、鋳型の内壁と凝固シェルとの間隙へ溶融されたモールドパウダーが流入してフィルムを形成し、鋳型の内壁と凝固シェルとの間の潤滑性を維持することができる。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００２０】
以下の試験では、溶鋼の鋼種は、サンプルＡ〜Ｆ、Ｉ〜Ｋについては亜包晶鋼（Ｃ：０．１２質量％）、サンプルＧ、Ｈ、Ｌ〜Ｐについては中炭素鋼（Ｃ：０．２０質量％）とした。そして、鋳型サイズが４００×３００ｍｍの鋳型を用い、鋳造速度を１．２ｍ／ｍｉｎとして５０ｔｏｎの連続鋳造を行い、鋳造中の鋳型内のメニスカスにおける平均溶融層厚と、鋳造終了後に鋳型内に残存したスラグリムの厚みとを評価した。なお、鋳型の４辺の中央部において採取したスラグリムの縦断面の鋳型面に垂直方向の最大厚みを測定し、その４つの最大厚みの平均値をスラグリム厚とした。また、４辺のうち、何れかの辺でスラグリムが脱落もしくは溶解している場合は、それ以外の３辺での最大厚みの平均値をスラグリム厚とした。そして、メニスカスにおける平均溶融層厚が５ｍｍ以上で、かつスラグリム厚が１３ｍｍ以下であるものを◎と評価した。また、平均溶融層厚が３ｍｍ以上５ｍｍ未満である場合、スラグリム厚が１０ｍｍ以下である場合は○、スラグリム厚が１０ｍｍ超である場合は×とした。
【００２１】
また、以下の表１における化学組成（質量％）は、モールドパウダーが溶解した状態での組成比を示している。実際の鋳造過程においてはＦｅ及びＭｎの酸化物は溶鋼とモールドパウダーの溶融層との界面で大部分が還元され、Ｆｅ、Ｍｎとなって溶鋼中に溶け込むため、化学組成ではＦｅ及びＭｎの酸化物を除いて表記している。
【００２２】
一方、膨張黒鉛、炭酸塩、酸化剤及びＣａＳｉ合金（いずれも質量％）は、モールドパウダーそのものの組成比であり、残りは前述した配合原料からなる。なお、配合原料は溶融した後の組成比が略同一になるように調整した。
【００２３】
【表１】
2019136754.tif 000002
【００２４】
サンプルＡ〜Ｅ、Ｇ、Ｈはいずれも実施例で評価は◎であり、膨張黒鉛の含有量を増やすほどスラグリム厚を小さくすることができた。特に膨張黒鉛を多く含むモールドパウダーは、酸化剤やＣａＳｉ合金を配合することにより溶融層厚を確保することができた。さらにサンプルＦは評価としては○であり、膨張黒鉛及び炭酸塩を多く含んでいるが、炭酸塩のみでは６質量％の膨張黒鉛の量に対して溶融層厚を十分に確保できなかった一方で、スラグリム厚を小さくすることができた。
【００２５】
一方、Ｉ〜Ｐはいずれも比較例であり、サンプルＩ，Ｊ，Ｌ，Ｍ，Ｏは評価としては×で膨張黒鉛の含有量が小さかったため、スラグリム厚が大きかった。また、サンプルＫ，Ｐは評価としては×で炭酸塩の含有量が範囲外であったため、スラグリム厚は小さめだったが溶融層厚が小さかった。溶融層厚が５ｍｍ未満であったため、モールドパウダーの流入が不十分となり、不均一凝固に由来するディプレッションが発生した。
【００２６】
サンプルＮは評価としては×で炭酸塩を含有しているが膨張黒鉛を含有していない例であり、スラグリム厚が実施例Ｇ，Ｈと比べて大きかった。また、サンプルＭは評価としては×で、膨張黒鉛も炭酸塩も含まれず酸化剤及びＣａＳｉ合金を含む例であるが、スラグリム厚の成長を抑制することができなかった。