(57)【要約】【課題】  鋳込速度が2.3ｍ/minを超える高速鋳造においても、拘束性ブレークアウトを発生することなく、安定して鋳造可能な鋼の高速連続鋳造方法を提案する。【解決手段】  鋳型に振動を付与しつつ鋳造する鋼の連続鋳造方法において、鋼を鋳込速度2.3ｍ/min超えで鋳造するに際し、鋳型振動の振幅、振動数を調整することによって、鋳型降下速度が鋳造速度よりも速くなるネガティブストリップ時間が0.1sec以上となるような鋳型振動条件で鋳造する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型に振動を付与しつつ鋳造する鋼の連続鋳造方法において、鋼を鋳込速度2.3ｍ/min超えで鋳造するに際し、ネガティブストリップ時間が0.1sec以上となるような鋳型振動条件で鋳造することを特徴とする鋼の高速連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の高速連続鋳造方法に関し、特に、2.3ｍ/min超えの高速鋳造においてもブレークアウトの発生を防止し、安定して操業することができる鋼の高速連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造においては、鋳型内に溶鋼を注入し、該鋳型内で溶鋼表面に所定の厚さの凝固シェルを形成せしめた後、これを鋳型下方に連続的に引き出すことによって鋳片(スラブ)の製造が行われている。この連続鋳造においては、鋳型と鋳片との間の潤滑性や鋳片の表面性状を確保するために、湯面保護剤(モールドパウダー)を鋳型内の溶鋼表面に投入し、これを溶融して鋳型内面と鋳片の凝固シェルとの間に流入させる必要があり、鋳型を鋳造方向に対して往復する振動を付与しつつ鋳造することが行われている。
【０００３】
このような連続鋳造において、生産を阻害する要因の１つに、鋳型直下で上記凝固シェルが破断し、溶鋼が流出するブレークアウト(Ｂ／Ｏ)がある。このブレークアウトは、凝固シェルが鋳型内面に焼き付き等により固着したり、あるいは凝固シェルに介在物を巻き込む等の異常を生じたりしたときに主に発生する。特に、モールドパウダーの不均一流入などに起因して、凝固シェルが鋳型内面に固着することによって生じる拘束性ブレークアウトは、全体の50％にも達しており、鋳込速度が2.0ｍ/minを超えるような高速鋳造においては、その割合はさらに高くなる。
【０００４】
ブレークアウトが発生すると、復旧に長時間を要し、生産性を大きく低下させる。そのため、近年では、連続鋳造鋳型の壁面内に多数の熱電対を埋め込み、この熱電対により検出した鋳型(銅板)温度の経時変化を追跡し、ブレークアウトを予知する技術が開発され、実用化されている。しかし、ブレークアウトを予知できたとしても、警報が発せられた場合には、鋳造速度を減速して行わざるを得ず、生産性を阻害するだけでなくスラブ品質の低下を招く等の問題があった。特に、生産性向上、直送圧延比率の向上の観点から、鋳込速度2.0ｍ/min以上の高速鋳造が工程的に行なわれるようになった現在、ブレークアウトを防止する技術への期待は大きい。
【０００５】
このような拘束性ブレークアウトを防止するために、鋳型の振動速度と鋳造速度との関係に注目した技術が提案されている。例えば、特許文献１には、鋳型の往復振動において、図１に示したように、鋳型の振動速度が鋳造速度より高速で下降する時間をネガティブストリップ時間と定義したとき、このネガティブストリップ時間を0.25sec以上確保して鋳造することにより、連続鋳造中に発生するブレークアウトを防止する技術が開示されている。また、特許文献２には、連続鋳造を行う際に、鋳型上端部の湯面レベルの変動波形を測定し、鋳型振動速度が鋳造速度と湯面レベル変動速度の和より大きい時間、すなわちネガティブストリップ時間が負の値とならないように鋳造速度や鋳型振動条件を制御することによりブレークアウトを防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−２３５０５５号公報
【特許文献２】特開平０９−２３４５４９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、上記特許文献１に開示された技術は、鋳造速度が1.6ｍ/min以下の連続鋳造を、また、特許文献２に開示された技術は、鋳込速度1.5ｍ/minの連続鋳造を対象としたものである。したがって、このような低速の鋳込速度を対象に設定された鋳型振動条件を高速鋳造、特に、鋳込速度が2.3ｍ/minを超えるような高速鋳造に適用した場合には、振幅あるいは振動数が設備的に設定不可能となる。また、仮に鋳型振動条件を制御できたとしても、鋳型振幅の増大にともない、モールドパウダーの巻き込み、メニスカス近傍での湯面変動が大きくなり、鋳片表面性状が著しく悪化するため、上記従来技術では、拘束性ブレークアウトを防止することはできない。
【０００７】
本発明の目的は、鋳込速度が2.3ｍ/minを超える高速鋳造においても、拘束性ブレークアウトを発生することがなく、安定して鋳造可能な鋼の高速連続鋳造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、従来技術が抱える上記問題点、即ち、高速鋳造において発生する拘束性ブレークアウトの問題を解決するために、鋳型の振動条件とブレークアウトとの関係について詳細な検討を行った。その結果、鋳型の振動速度が鋳造速度より高速で下降するネガティブストリップ時間を0.1sec以上として鋳造を行えば、2.3ｍ/minを超える高速鋳造においてもブレークアウトを起こすことなく鋳造することができることを見出し、本発明を開発した。
【０００９】
すなわち、本発明は、鋳型に振動を付与しつつ鋳造する鋼の連続鋳造方法において、鋼を鋳込速度2.3ｍ/min以上で鋳造するに際し、ネガティブストリップ時間が0.1sec以上となるような鋳型振動条件で鋳造することを特徴とする鋼の高速連続鋳造方法である。なお、上記ネガティブストリップ時間の制御は、鋳型振動の振幅、振動数を調整することによって行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明よれば、鋳込速度2.3ｍ/min超えの高速でもブレークアウトを起こすことなく鋼を連続鋳造することができるので、鋳造時のトラブル低減や鋳造作業の安定化が可能となり、ひいては生産性の向上に大いに寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
鋼の連続鋳造におけるブレークアウトは、通常、パウダーフィルム切れ、異物混入などによって、凝固シェルが鋳型に固着し、拘束されて破断が生じ、その破断部が修復されないまま鋳型を通り抜けた時に起こる。したがって、鋳型内で凝固シェルが破断したとしても、鋳型を通り抜けるまでにその部分を鋳型内で再凝固させ、溶鋼圧に耐えられる厚さの凝固シェルを再生することができれば、ブレークアウトは防止できる。そのためには、凝固シェルが成長する時間を十分に確保する必要がある。
【００１２】
鋳型を振動させながら鋳造を行う場合、破断した凝固シェルを修復できる時間は、鋳型の下降速度が鋳込速度(鋳片の通過速度)を超える時間つまりネガティブストリップ時間であると考えられる。何故ならば、ポジティブストリップ時間すなわち鋳型の下降速度より鋳込速度すなわち鋳片の通過速度の方が大きい状態においては、凝固シェル破断部に対して開口する方向の引張応力が働くため、凝固シェルが再生しても破断部を修復することはできない。これに対し、ネガティブストリップ時間においては、上記凝固シェルに対して圧縮方向の応力が作用するため、破断部の修復には有利に作用するからである。
【００１３】
発明者らは、上記考えに基づき、拘束性ブレークアウトが発生したときの鋳造速度とネガティブストリップ時間との関係を調査し、その結果を図２に示した。この図２から、鋳込速度2.3ｍ/min超えの高速鋳造域においては、ネガティブストリップ時間が0.1sec以下となる領域においてブレークアウトが多発していることが明らかとなった。
【００１４】
ここで、ネガティブストリップ時間(ｔN)は、鋳造鋳型の振動パターンを正弦波と仮定した場合には、下記式；
ｔN＝１／ｆ×［１−１／π×ｃｏｓ-1(−|Ｖc|／π・ｆ・ｓ)］
ここで、ｆ：振動数(min-1)、Ｖc：鋳込速度(ｍ/min)、ｓ：振幅(ｍ)である。
で与えられる。
この式から、ネガティブストリップ時間(ｔN)は、鋳造速度(Ｖc)が速くなるほど短くなること、即ち、高速鋳造になるほどブレークアウトし易くなることがわかる。一方、ネガティブストリップ時間(ｔN)を長くするには、振幅(ｓ)および／または振動数(ｆ)を大きくする必要があることがわかる。
【００１５】
以上の結果から、鋳込速度2.3ｍ/min超えの高速鋳造において、ブレークアウトを防止するためには、鋳型振動の振幅および振動数を調整することによって、ネガティブストリップ時間を0.1sec以上確保するよう鋳型の振動条件を設定することが重要であることが明らかとなった。ただし、従来技術のように、0.25secを超えるネガティブストリップ時間は、鋳型振幅を大きくする必要があることから、湯面変動の原因となるので、スラブ品質の上からは好ましくないので、0.25sec未満とするのが好ましい。
本発明は、上記知見に基き開発されたものである。
【００１６】
なお、鋳込速度2.3ｍ/min超えの高速鋳造を実現するためには、ネガティブストリップ時間を0.1sec以上確保することが必要であるが、その他に、鋼種に合わせて適正な物性を有するモールルドフラックスを選択することも重要である。すなわち、高速鋳造する場合には、塩基度が0.7〜1.3、融点が950〜1100℃、1300℃における粘度が0.5〜2.0poise、また、基本成分とし、SiＯ2を30.0〜40.0mass％、CaＯを26.0〜30.0mass％、Al2Ｏ3を1.0〜6.0mass％、副成分として、LiＯ2を1.0〜5.0mass％、Ｆを3.0〜12.0mass％含むモールドパウダーであれば、好適に用いることができる。
【００１７】
その他に高速鋳造を可能にする技術としては、電磁ブレーキの採用がある。これは、浸漬ノズルから鋳造鋳型内に噴出する溶鋼の短辺への流れを制御することによって、凝固したシェルの再溶解を抑制すると共に、溶鋼中の介在物の浮上分離を促進する技術である。鋳込速度2.3ｍ/min超えの高速鋳造を達成するための電磁ブレーキの印加条件は、1000〜2000Gauss、好ましくは、1500Gauss程度とするのがよい。
【実施例１】
【００１８】
代表成分がＣ：0.05mass％、Si：0.01mass％、Mn：0.20mass％、Ｐ：0.02mass％、Ｓ：0.01mass％、Al:0.03mass％である低炭素アルミキルド鋼を、モールドパウダーとして、塩基度：1.2、融点：1090℃、1300℃における粘度：0.6poiseの物性を有するものを用い、鋳込速度2.8ｍ/minで高速鋳造し、このときの、ネガティブストリップ時間とモールドパウダー消費量すなわち溶鋼１トン当たりのモールドパウダー消費量との関係を調査した結果を図３に示した。なお、モールドパウダー消費量は、ネガティブストリップ時間が0.1secの時の消費量を１として相対表示したものである。この図３の結果から、ネガティブストリップ時間を0.1sec以上に設定した場合には、モールドパウダー消費量がほぼ一定であるのに対し、ネガティブストリップ時間が0.1sec未満になると、モールドパウダー消費量が減少する傾向にあることがわかる。これは、ネガティブストリップ時間が0.1sec未満になると、モールドパウダーが鋳型−鋳片間にスムーズに流入していないことを示すものである。図４は、鋳型の各所に熱電対を埋め込んで鋳型内の温度の経時変化を測定した結果を示したものである。図４(a)は、ネガティブストリップ時間が0.110secの場合であり、鋳型温度はほぼ安定している。一方、図４(b)は、ネガティブストリップ時間が0.078secの場合であり、鋳型温度の変動が大きい。この大きな温度変化は、鋳片の冷却が均一に行なわれていないことを示す、すなわち、ネガティブストリップ時間が0.1sec未満では、モールドパウダーの流入が不均一となり、均一冷却が不可能となることを裏付けるものである。
【実施例２】
【００１９】
代表成分がＣ：0.08mass％、Si：0.01mass％、Mn：0.04mass％、Ｐ：0.02mass％、Ｓ：0.01mass％、Al:0.04mass％である中炭素アルミキルド鋼を、モールドパウダーとして、塩基度：1.38、融点：1140℃、1300℃における粘度：0.4poiseの物性を有するものを用い、鋳込速度2.3〜3.0ｍ/minで１年間、工程的に連続鋳造し、この間に発生したブレークアウト予知警報の発生率および実際にブレークアウトが起こった回数を調査し、この結果をネガティブストリップ時間0.1sec未満と0.1sec以上とで比較して図５に示した。なお、上記ブレークアウト予知警報とは、鋳型の銅板温度を測定し、急激な温度上昇あるいは下降が認められた時に発せられるもので、チャージ回数(鋳造した鍋数)に対する発生率を％表示したものである。また、ブレークアウト発生率とは、鋳造時の鋳込みチャンス(ダミーバースタートからエンド)回数に対する発生率を％表示したものである。図５から、ネガティブストリップ時間を0.1sec以上に設定した場合には、ブレークアウト予知警報の発生率は１/２に減少し、また、拘束性ブレークアウトは発生しはなかった。以上の結果から、本発明の条件に従えば、鋳込速度が2.3ｍ/min超えの高速鋳造においても、安定して鋳造することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ネガティブストリップ時間を説明する図である。
【図２】ブレークアウト発生と鋳込速度およびネガティブストリップ時間との関係を示すグラフである。
【図３】ネガティブストリップ時間とパウダー消費量との関係を示すグラフである。
【図４】ネガティブストリップ時間による鋳型温度変化の差を示すグラフである。
【図５】ネガティブストリップ時間とブレークアウト予知警報発生率およびブレークアウト発生率との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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