(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ、又は、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌからなる溶鋼表面保温材において、ＳｉＯ2含有率を１０質量％以下、ＭｇＯ含有率を１０〜３７質量％とし、且つＣａＯ含有率／ＭｇＯ含有率が１．５以上、Ａｌ含有率／ＭｇＯ含有率が０．２以上としたことを特徴とする溶鋼表面保温材。
【請求項２】
鋼の連続鋳造方法において請求項１記載の溶鋼表面保温材をタンディッシュ内の溶鋼表面上に添加することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、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、保温材中のＣ成分が溶鋼中にピックアップし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、例えば特公平３−４８１５２号公報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、特公昭４８−７４８５号公報等に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭｇＯを主成分とする保温材は融点が高く、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。
【０００４】
これらの問題を鑑み、本発明は空気酸化と保温材の反応に起因する溶鋼汚染を確実に防止できる保温材と清浄性の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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下に構成を要旨とする。即ち、（１）ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌ、又は、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＡｌからなる溶鋼表面保温材において、ＳｉＯ2含有率を１０質量％以下、ＭｇＯ含有率を１０〜３７質量％とし、且つＣａＯ含有率／ＭｇＯ含有率が１．５以上、Ａｌ含有率／ＭｇＯ含有率が０．２以上としたことを特徴とする溶鋼表面保温材である。また、（２）鋼の連続鋳造方法において請求項１記載の溶鋼表面保温材をタンディッシュ内の溶鋼表面上に添加することを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
溶鋼表面を被覆する保温材として満足すべき条件は、溶鋼の保温性を確保した上で、空気酸化と保温材の反応に起因する溶鋼の汚染を確実に防止することである。発明者らはこれら基本条件を満足すべく保温材の検討を進めたきた結果、保温材と溶鋼の反応を防止するためには低ＳｉＯ2化が、空気酸化を抑制するためにはＭｇＯ、ＣａＯおよび金属Ａｌを同時に含有させることが有効であることを見いだした。すなわち、保温材中のＳｉＯ2は（１）式により溶鋼中のＡｌと反応するため、保温材の低ＳｉＯ2化はＡｌ2Ｏ3系介在物の生成防止の効果を有する。
３ＳｉＯ2＋４Ａｌ＝２Ａｌ2Ｏ3＋３Ｓｉ           （１）
また、保温材中にＭｇＯと金属を含有させると、（２）式の反応が起こり、保温材層内部でＭｇガスが発生する。
３ＭｇＯ＋２Ａｌ＝３Ｍｇ（ガス）＋Ａｌ2Ｏ3      （２）
このＭｇガスは保温材内への酸素ガスの侵入を抑制すると共に、一部侵入してきた酸素ガスと（３）式のように反応し、酸素ガスをＭｇＯとして保温材中に固定する。
２Ｍｇ＋Ｏ2＝ＭｇＯ                            （３）
保温材層内で（２）式により生成したＡｌ2Ｏ3はＣａＯと反応して低融点のカルシュウムアルミネートを形成し、この液相が溶鋼表面を均一に被覆する。そのため、空気中の酸素は保温材層を拡散して、保温材・溶鋼界面まで到達できず、確実に溶鋼の空気酸化を防止できる。さらに、生成したカルシュウムアルミネート中には一部ＭｇＯが含まれており、従来のＣａＦ2等を添加した低融点保温材に比べてタンディッシュ耐火物の溶損は軽微で、耐火物溶損に起因した溶鋼の汚染も防止できる。また、本発明の保温材はＭｇガスを発生させつつ液相化するため、熱間でタンディッシュを繰り返し使用する場合には、保温材の排滓性が非常に向上するといった利点もある。
【０００７】
本発明の保温材におけるＳｉＯ2含有率は１０質量％以下であり、その理由はＳｉＯ2含有率が１０質量％を超えると保温材中ＳｉＯ2と溶鋼中Ａｌの反応が起こり、Ａｌ2Ｏ3系介在物を生成するためである。ＭｇＯの含有率は１０〜３７質量％にすることが望ましく、１０質量％未満ではＭｇＯが少な過ぎ、十分な酸化防止に必要なＭｇガスを生成させることができず、また３７質量％超ではＭｇＯが過剰で相対的にＣａＯ含有率やＡｌ含有率が低下し、何れの場合も空気酸化防止の効果が損なわれる。また、保温材中にはＣａＯ含有率／ＭｇＯ含有率が１．５以上になるようにＣａＯを含有させることが好ましい。ＣａＯ含有率／ＭｇＯ含有率が１．５未満となると、ＣａＯが不足して保温材を低融点化できないためである。保温材中の金属ＡｌはＡｌ含有率／ＭｇＯ含有率で０．２以上になるように添加することが有効であり、Ａｌ含有率／ＭｇＯ含有率が０．２未満となるとＡｌが不足し、ＭｇＯを還元して空気酸化防止に十分な量のＭｇガスを発生させることができない。
【０００８】
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、Ａｌ2Ｏ3等の他酸化物やＣａＣｌ2、ＣａＦ2等の非酸化物を添加することも可能である。
【０００９】
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、空気酸化と保温材の反応に起因する溶鋼汚染を確実に防止でき、その上で耐火物の溶損がない溶鋼表面保温材を提供できる。
【００１０】
【実施例】
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。
【００１１】
（実施例１）
０質量％ＳｉＯ2、５６．５質量％ＣａＯ、２７．３質量％ＭｇＯ、１６．２質量％Ａｌの保温材４００ｋｇを容量６０ｔのタンディッシュに添加し、低炭アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍ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から出側の全酸素濃度の上昇及び表面欠陥の発生はなかった。
【００１２】
（実施例２）
７質量％ＳｉＯ2、５０質量％ＣａＯ、２０質量％ＭｇＯ、２３質量％Ａｌの保温材４００ｋｇを容量６０ｔのタンディッシュに添加し、低炭アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍ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から出側の全酸素濃度の上昇及び表面欠陥の発生はなかった。
【００１３】
（比較例１）
１００質量％ＭｇＯの保温材４００ｋｇを容量６０ｔのタンディッシュに添加し、低炭アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍ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たため、保温材層を通して酸素が拡散し、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全酸素濃度が２５ｐｐｍ上昇し、表面欠陥が平均で６個／コイル発生した。
【００１４】
（比較例２）
２０質量％ＳｉＯ2、８０重量％ＭｇＯの保温材４００ｋｇを容量６０ｔのタンディッシュに添加し、低炭アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。鋳造寸法は、厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍ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ＭｇＯ系の従来保温材を使用したため、空気による溶鋼の再酸化と保温材中ＳｉＯ2の反応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全酸素濃度が３０ｐｐｍ上昇し、表面欠陥が平均で８個／コイル発生した。
【００１５】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の溶鋼表面保温材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、保温材を低融点化する必要がないため、耐火物の溶損もなく、操業面でも有効な保温材を提供できる。