(57)【要約】【課題】Ａｌ脱酸を行わない低Ａｌ鋼の製造において、同一の取鍋から注入された溶鋼について、浸漬ノズルの詰まりを抑制したうえで、いずれの部位においても介在物欠陥と気泡欠陥の発生を抑制できる連続鋳造方法を提供する。【解決手段】溶鋼のＡｌ濃度が１００ｐｐｍ以下の低Ａｌ鋼を鋳造するに当たり、複数個の取鍋を順次交換してタンディッシュに溶鋼を供給し、タンディッシュの底部に設けた浸漬ノズルを通して不活性ガスを吹き込みつつ連続鋳造用鋳型に供給する連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍のみガス吹き込み量を増加し、同時に溶鋼のスループットを低下する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼のＡｌ濃度が１００ｐｐｍ以下の低Ａｌ鋼を鋳造するに当たり、複数個の取鍋を順次交換してタンディッシュに溶鋼を供給し、タンディッシュの底部に設けた浸漬ノズルを通して不活性ガスを吹き込みつつ連続鋳造用鋳型に供給する連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍のみガス吹き込み量を増加し、同時に溶鋼のスループットを低下することを特徴とする鋳片の連続鋳造方法。
【請求項２】
請求項１記載の連続鋳造方法において、前鍋の溶鋼量が１／１０になる時点から、後鍋の溶鋼量が８／１０になる時点までの区間の全部もしくは一部を取鍋交換部近傍とし、ガス吹き込み量を増加し、同時に溶鋼のスループットを低下することを特徴とする鋳片の連続鋳造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍のガス吹き込み量がストランド当たり７．０（ＮＬ／ｍｉｎ）以上であることを特徴とする鋳片の連続鋳造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍のストランド当たり溶鋼のスループットが３．３（ｔｏｎ／ｍｉｎ）以下であることを特徴とする鋳片の連続鋳造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍以外のガス吹き込み量がストランド当たり１．０〜５．０（ＮＬ／ｍｉｎ）の範囲にあることを特徴とする鋳片の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低Ａｌ鋼の連続鋳造方法に関し、浸漬ノズルの閉塞を抑制し、かつ介在物欠陥、気泡欠陥ともに少ない鋳片の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼の連続鋳造においては、タンディッシュに収容された溶鋼を、タンディッシュ底部に設けた浸漬ノズルを通して連続鋳造用鋳型へ供給する。
【０００３】
このとき、タンディッシュ内の溶鋼中にＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2などの非金属介在物が含まれている場合には、溶鋼中の非金属介在物が浸漬ノズルの壁面に付着し、短期のうちに浸漬ノズル閉塞を引き起こす不具合があった。
【０００４】
このため、通常はアルゴンガスや窒素ガスといった不活性ガスを浸漬ノズル内に吹き込んで非金属介在物の付着を防止しており、この点に関する文献としては特許文献１や特許文献２などが知られている。
【０００５】
また、不活性ガスを吹き込むことにより、その気泡が非金属介在物を捕捉したのちに浮上し、結果として鋳片に残存する非金属介在物個数が減少し、介在物欠陥を少なくする効果もある。
【０００６】
一方、不活性ガスを吹き込むことにより形成した気泡は、溶鋼が凝固して生成する凝固殻に捕捉され、気泡欠陥の原因となる。気泡欠陥とは凝固殻に捕捉された気泡が原因となって圧延時に線状の疵が生成するもので、製品の外観を著しく損ねる。このため、一定量以上の不活性ガスを吹き込むことは問題がある。
【０００７】
そこで、ノズル閉塞や介在物欠陥と気泡欠陥の両方を防止するため、ガス吹き込み量などの適正化が図られてきた。例えば、特許文献３では連続鋳造の際のスループットおよび鋼中酸素量に基づいて溶鋼に吹き込むべきガスの吹き込み量を予め計算によって求め、得られた結果に従って浸漬ノズルを通過する溶鋼に不活性ガスを吹き込む方法を提案している。この場合、スループットが低下すればガス吹き込み量を下げるとしている。また、特許文献４では、溶鋼の全酸素量Ｔ．Ｏを２６ｐｐｍ以下とし、かつ、Ｔ．Ｏに応じて不活性ガス吹き込み量を決定する方法を提案している。また、特許文献５では、溶鋼中Ｔ．Ｏ、スラグ中Ｔ．Ｆｅに応じて（ガス流量／スループット）比を決定する方法を提案している。
【０００８】
これらの方法は、同一スループットであれば、ひとつの取鍋の溶鋼に対してはガス吹き込み量を一定に規定するものであった。また、基本的にＡｌで脱酸を行う高Ａｌ鋼を対象とするものであった。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５３−５６１２９号公報
【特許文献２】特開昭５８−１５１９４８号公報
【特許文献３】特開平６−２８５５９７号公報
【特許文献４】特開２００１−３００７０２号公報
【特許文献５】特開平２−１８２３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
現在の連続鋳造においては、生産性を上げ、歩留まりを高める目的から、一回の鋳造で取鍋を数個〜十数個交換する。取鍋を交換する際にはタンディッシュに貯めた溶鋼を消費しつつ鋳造を継続するため、鋳造自体が停止することはなく、連続鋳造機の稼働率を上げることが可能となっている。
【００１１】
発明者らが得た知見によると、同一の取鍋から注入された溶鋼であっても、その部位によって介在物欠陥の発生率が異なる。すなわち、前記特許文献３や特許文献４のように、同一の取鍋溶鋼に対して一定のガス吹き込み量を設定するだけでは、鋳片の全長にわたって介在物欠陥と気泡欠陥、いずれも低位にすることは困難である。
【００１２】
さらに、最近では、材質特性などの観点から、Ａｌで脱酸を行わない低Ａｌ鋼の製造が行われている。低Ａｌ鋼ではＡｌの代わりにＳｉやＴｉを用いて脱酸を行う。
【００１３】
発明者らが得た知見によると、Ａｌで脱酸する鋼と主にＳｉやＴｉで脱酸する鋼では製造する際のＴ．ＯやＴ．Ｆｅが大きくなり、前記特許文献４や特許文献５のような方法でスループットを決定することは難しい。また、Ａｌで脱酸を行わない低Ａｌ鋼では、前記した同一取鍋溶鋼における部位による介在物欠陥発生率の差が非常に大きい。
【００１４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、Ａｌ脱酸を行わない低Ａｌ鋼の製造において、同一の取鍋から注入された溶鋼について、浸漬ノズルの詰まりを抑制したうえで、いずれの部位においても介在物欠陥と気泡欠陥の発生を抑制できる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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を要旨とする。
すなわち、（１）溶鋼のＡｌ濃度が１００ｐｐｍ以下の低Ａｌ鋼を鋳造するに当たり、複数個の取鍋を順次交換してタンディッシュに溶鋼を供給し、タンディッシュの底部に設けた浸漬ノズルを通して不活性ガスを吹き込みつつ連続鋳造用鋳型に供給する連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍のみガス吹き込み量を増加し、同時に溶鋼のスループットを低下することを特徴とする鋳片の連続鋳造方法である。
また、（２）前記（１）記載の連続鋳造方法において、前鍋の溶鋼量が１／１０になる時点から、後鍋の溶鋼量が８／１０になる時点までの区間の全部もしくは一部を取鍋交換部近傍とし、ガス吹き込み量を増加し、同時に溶鋼のスループットを低下することを特徴とする鋳片の連続鋳造方法である。
また、（３）前記（１）もしくは（２）記載の連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍のガス吹き込み量がストランド当たり７．０（ＮＬ／ｍｉｎ）以上であることを特徴とする鋳片の連続鋳造方法である。
また、（４）前記（１）〜（３）記載の連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍のストランド当たり溶鋼のスループットが３．３（ｔｏｎ／ｍｉｎ）以下であることを特徴とする鋳片の連続鋳造方法である。
また、（５）前記（１）〜（４）記載の連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍以外のガス吹き込み量がストランド当たり１．０〜５．０（ＮＬ／ｍｉｎ）の範囲にあることを特徴とする鋳片の連続鋳造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明を実施することにより、低Ａｌ鋼における連続鋳造時の浸漬ノズルの詰まりを抑制したうえで、いずれの部位においても介在物欠陥と気泡欠陥の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明者らは、上記の目的を達成すべく調査研究を重ねた結果、同一取鍋の溶鋼であっても、注入開始時と、注入終了時に介在物欠陥が増加することを見出した。
【００１８】
すなわち、注入開始時はタンディッシュの溶鋼量が少なく、周囲に存在する空気からの酸化を受けやすく、溶鋼中の脱酸元素（ＡｌやＴｉやＳｉ）が酸化され、非金属介在物が増加する。
【００１９】
一方、注入終了時には取鍋内のスラグが溶鋼とともに注入され、懸濁することでスラグ中のＦｅＯやＭｎＯが溶鋼中の脱酸元素（ＡｌやＴｉやＳｉ）と反応し、非金属介在物が生成することで介在物欠陥が増加する。
【００２０】
このような現象は、複数個の取鍋を交換しつつ連続鋳造を行う際には必ず発生しうる現象であり、完全に抑制することは難しい。
【００２１】
さらに、このような現象に対して鋳造する鋼種の影響を調査したところ、Ａｌを多量添加するＡｌ脱酸鋼ではその影響が小さいが、Ａｌをほとんど添加せず、主にＳｉやＴｉで脱酸する鋼ではその影響が大きいことを見出した。
【００２２】
その理由としては、Ａｌ脱酸鋼の場合には、空気やスラグからの酸化を受けた際にＡｌ2Ｏ3が生成するが、この非金属介在物自体は比較的凝集合体、浮上分離しやすいため、鋳造中に大部分が浮上してしまい、鋳片内に残りにくいことからその影響は小さい。一方、Ａｌをほとんど含まず、主にＳｉやＴｉで脱酸した鋼の場合、空気やスラグからの酸化を受けた際にＳｉＯ2やＴｉＯ2が生成するが、これら非金属介在物は凝集合体、浮上分離しにくく、非金属介在物が鋳片内に残りやすいことから悪影響が大きい。
【００２３】
このような低Ａｌ鋼における鍋交換部の介在物欠陥を抑制する方法について熟考した結果、当該部分のみ不活性ガス流量を増加し、気泡による介在物の除去を促進することに思い至った。さらに、ガス吹き込み量を増やすと気泡欠陥が増加するため、当該部位のみスループットを低下し、気泡の浮上を促進することで、鋳片に残留する気泡個数を低減することを考えた。
【００２４】
すなわち、本発明の主旨は、溶鋼のＡｌ濃度が１００ｐｐｍ以下の低Ａｌ鋼を鋳造するに当たり、複数個の取鍋を順次交換してタンディッシュに溶鋼を供給し、タンディッシュの底部に設けた浸漬ノズルを通して不活性ガスを吹き込みつつ連続鋳造用鋳型に供給する連続鋳造方法において、取鍋交換部近傍のみガス吹き込み量を増加し、同時に溶鋼のスループットを低下することである。
【００２５】
この方法を実施することにより、多少の生産性低下はあるものの、低Ａｌ鋼の取鍋交換部近傍の介在物欠陥、気泡欠陥ともに抑制することが可能となる。
【００２６】
なお、この場合、低Ａｌ鋼とはＳｉ脱酸鋼やＴｉ脱酸鋼などのほか、Ｔｉ脱酸やＳｉ脱酸を実施した後、ＣａやＭｇやＲＥＭなどを用いて介在物を改質した鋼種も含まれる。
【００２７】
図１には、不活性ガスを吹き込まない条件での鋳造時間と取鍋重量および鋳片の介在物量の関係を示す。前鍋の溶鋼量が１／１０になる時点から、後鍋の溶鋼量８／１０になる時点までの区間で特に介在物量の増加が顕著である。すなわち、この区間の全部もしくは一部でガス吹き込み量を増加し、スループットを低下するにより、必要な効果を得ることができる。
【００２８】
図２にはガス吹き込み量と介在物欠陥の関係を示す。取鍋交換部近傍では介在物欠陥が多いため、ガス吹き込み量を増やす必要があり、ストランド当たり７．０（ＮＬ／ｍｉｎ）以上あると好ましい。一方、取鍋交換部近傍以外ではガス吹き込み量が少なくても問題なく、ストランド当たり１．０（ＮＬ／ｍｉｎ）以上あれば良い。
【００２９】
図３にはストランド当たり溶鋼のスループットと気泡欠陥の関係を示す。溶鋼のスループット３．３（ｔｏｎ／ｍｉｎ）以下であればガス吹き込み量が多くても気泡欠陥はほとんどない。従って、取鍋交換部ではスループットを３．３（ｔｏｎ／ｍｉｎ）以下に低下することが必要である。取鍋交換部以外では、スループット３．３（ｔｏｎ／ｍｉｎ）以下にすることも可能であるが、例えば生産性を向上する目的でスループット５．０（ｔｏｎ／ｍｉｎ）にするためにはストランド当たりガス吹き込み量５．０（Ｌ／ｍｉｎ）以下にすれば良い。
【実施例】
【００３０】
転炉出鋼後の３００ｔｏｎの溶鋼をＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理し、この溶鋼をいくつかの方法で脱酸した。この処理を各実施例について５回行い、合計１５００ｔｏｎの溶鋼を２ストランドスラブ連続鋳造装置にて鋳造し、鋳片を製造した。
【００３１】
このとき、取鍋交換部近傍、およびそれ以外の定常部のガス吹き込み量と溶鋼のスループットをいくつか変化させて鋳造を実施した。このとき、取鍋交換部とは前鍋の溶鋼量が１／１０になる時点から、後鍋の溶鋼量が８／１０になる時点までの区間とし、それ以外を定常部とした。
【００３２】
連続鋳造終了後にタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルを観察した。さらに、上記鋳片を定法に従って熱間圧延、冷間圧延を実施し、冷延板を製造した。この冷延板の非金属介在物起因、気泡起因の表面欠陥を評価した。
【００３３】
このとき得られた鋼板の成分、および取鍋交換部近傍と定常部のストランド当たりガス吹き込み量と溶鋼のスループット、さらに成績として冷延板の表面性状、ノズル閉塞状況を、表１中に示す。表１において、Ｎｏ．１〜１１が本発明例であり、Ｎｏ．１２〜１９が比較例である。以下の本発明例、比較例の説明において示すＮｏ．は表１のＮｏ．に対応している。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
（本発明例１）（Ｎｏ．１）
ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理後Ｃ濃度を０．００１５質量％に調整した。金属Ａｌを添加後、溶鋼中溶存酸素濃度を２００ｐｐｍまで低下させ、その後金属Ｔｉを用いてＴｉ脱酸を行い、さらにミッシュメタル合金を添加した。このようにして溶製した溶鋼を取鍋交換部近傍のガス吹き込み量７（ＮＬ／ｍｉｎ）、溶鋼のスループット３．３（ｔ  ｏｎ／ｍｉｎ）、定常部のガス吹き込み量５（ＮＬ／ｍｉｎ）、溶鋼のスループット５．５（ｔ  ｏｎ／ｍｉｎ）の条件で鋳造した。
【００３６】
鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルには付着物はほとんどみられなかった。また冷延板には非金属介在物起因、気泡起因の表面欠陥は全く認められなかった。
【００３７】
（本発明例２）（Ｎｏ．２〜９）
ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭処理した後の溶鋼を、表１に示すようにＴｉ脱酸、Ｔｉ−Ｃａ脱酸、Ｔｉ−ＲＥＭ脱酸から選択して脱酸した。このようにして溶製した溶鋼を、取鍋交換部近傍、および定常部のガス吹き込み量と溶鋼のスループットを表１に示すように変化させて鋳造した。
【００３８】
鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルには付着物はほとんどみられなかった。また冷延板には非金属介在物起因、気泡起因の表面欠陥は全く認められなかった。
【００３９】
（本発明例３）（Ｎｏ．１０、１１）
転炉にて溶鋼を脱炭処理し、出鋼時にＳｉもしくはＴｉを添加して脱酸を実施した。その後、ＲＨ真空脱ガス装置で成分調整を行ったのち、取鍋交換部近傍、および定常部のガス吹き込み量と溶鋼のスループットを定めて鋳造した。
【００４０】
鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルには付着物はほとんどみられなかった。また冷延板には非金属介在物起因、気泡起因の表面欠陥は全く認められなかった。
【００４１】
（比較例１）（Ｎｏ．１２〜１５）
ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭、脱酸処理した後の溶鋼を、取鍋交換部近傍、定常部ともに同一のガス吹き込み量（２〜５（ＮＬ／ｍｉｎ））とし、溶鋼のスループットだけを変化して（取鍋交換部近傍：３．３（ｔｏｎ／ｍｉｎ）、定常部：５．０〜６．０（ｔｏｎ／ｍｉｎ））鋳造した。
【００４２】
鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルには付着物はほとんどみられなかった。冷延板の表面性状を観察したところ、取鍋交換部で介在物起因の欠陥が観察された。
【００４３】
（比較例２）（Ｎｏ．１６、１７）
ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭、脱酸処理した後の溶鋼を、取鍋交換部近傍、定常部ともに同一の溶鋼スループット（３．５〜５．０（ＮＬ／ｍｉｎ））とし、ガス吹き込み量だけを変化して（取鍋交換部近傍：７（Ｌ／ｍｉｎ）、定常部：４〜５（Ｌ／ｍｉｎ））鋳造した。
【００４４】
鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルには付着物はほとんどみられなかった。冷延板の表面性状を観察したところ、取鍋交換部で気泡起因の欠陥が観察された。
【００４５】
（比較例３）（Ｎｏ．１８）
ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭、脱酸処理した後の溶鋼を、取鍋交換部近傍、定常部ともに同一の溶鋼スループット（５．０（ＮＬ／ｍｉｎ））、ガス吹き込みなしで鋳造した。
【００４６】
鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルには大量の付着物が観察された。冷延板の表面性状を観察したところ、取鍋交換部、定常部ともに介在物起因の欠陥が観察された。
【００４７】
（比較例４）（Ｎｏ．１９）
ＲＨ真空脱ガス装置にて脱炭、脱酸処理した後の溶鋼を、取鍋交換部近傍、定常部ともに同一の溶鋼スループット（４、０（ＮＬ／ｍｉｎ））、同一のガス吹き込み量（１０（ＮＬ／ｍｉｎ））で鋳造した。
【００４８】
鋳造終了後のタンディッシュノズルおよび浸漬ノズルには付着物はほとんどみられなかった。冷延板の表面性状を観察したところ、取鍋交換部、定常部ともに気泡起因の欠陥が観察された。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。例えば、鋳型に溶鋼を注湯した際、電磁撹拝装置を用いて鋳型内の溶鋼を撹拝することができる。更に、ガスの吹き込みは、浸漬ノズルのポーラス耐火物からの吹き込み、浸漬ノズルの上流側に設けたタンディッシュに取付けた上ノズル等から行うことができ、ポーラス耐火物と浸漬ノズルから併用して吹き込むこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】鋳造時間と取鍋重量および鋳片の介在物量の関係を示した図。
【図２】ガス吹き込み量と介在物欠陥の関係を示した図。
【図３】ストランド当たり溶鋼のスループットと気泡欠陥の関係を示した図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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