(57)【要約】【課題】タンディッシュを用いて鋼の連続鋳造を行う際に、安価な方法で、タンディッシュからの水素ピックアップを安定的に低減させること。【解決手段】鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュ１の内面に、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材５を設け、コーティング材５が設けられたタンディッシュ１を加熱する。【選択図】図１
2017087230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュの内面に、前記タンディッシュの施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材を設け、
前記コーティング材が設けられた前記タンディッシュを加熱することを特徴とするタンディッシュの施工方法。
【請求項２】
鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュであって、
前記タンディッシュの施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材が内面に設けられたことを特徴とする加熱前のタンディッシュ。
【請求項３】
鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュの内面に、前記タンディッシュの施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材を設け、前記コーティング材が設けられた前記タンディッシュを加熱することで前記タンディッシュを施工し、
施工された前記タンディッシュを用いて、鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の製造方法。
【請求項４】
前記鋼を連続鋳造する際に、０．７０ｍａｓｓ％以上０．８５ｍａｓｓ％以下のＣ、０．２０ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％以下のＳｉおよび０．５０ｍａｓｓ％以上１．３０ｍａｓｓ％以下のＭｎを含有する前記鋼を連続鋳造することを特徴とする請求項３に記載の鋼の製造方法。
【請求項５】
前記連続鋳造によって得られた前記鋼である鋳片を、断熱性を有するカバーで覆った状態で冷却することを特徴とする請求項３または４に記載の鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タンディッシュの施工方法、加熱前のタンディッシュおよび鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造で用いられるタンディッシュの内面には、母材耐火物の補修や溶鋼の汚染を防止するために、吹き付けやコテ塗り等によって耐火物のコーティング材が設けられる。このようなコーティング材には、水分や水素が含まれる。このため、タンディッシュに溶鋼が収容される際に、コーティング材中の水素が溶鋼に吸収されることで溶鋼中の水素濃度が上昇する（水素ピックアップ）場合がある。溶鋼中の水素は、溶鋼が凝固し鋳片となった後、鋳片内部の偏析や亀裂に集積し、割れ（水素性遅れ破壊）の原因となる。このような割れは、圧延後、数日経過した後に発生する。特に、Ｃ（炭素）含有量の高い高炭素鋼の場合、鋳片内部に偏析や亀裂が生じやすいことから、水素ピックアップをいかに低減させるかが課題となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、連続鋳造時における溶鋼への水素ピックアップを防止する方法として、タンディッシュにコーティング材を設け、乾燥させる際に、コーティング材の背面温度を８００℃以上にする方法が開示されている。
また、特許文献２には、コーティング材の結合材にメタ珪酸塩の水和物を添加する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２５１２４７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の方法では、コーティング材の背面温度を管理することで、水素ピックアップを低減することができるが、条件によっては、水素ピックアップの発生を抑えることができない場合があることが問題であった。特に、水素性遅れ破壊が生じやすい高炭素鋼では、水素のピックアップ量が少ない場合であっても割れが発生し、製品の品質が低下する場合があった。
また、特許文献２に記載の方法では、コーティング材の結合材に特殊な成分の原料を用いる必要があるため、タンディッシュの施工に掛かるコストが増大することが問題であった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、タンディッシュを用いて鋼の連続鋳造を行う際に、安価な方法で、タンディッシュからの水素ピックアップを安定的に低減させることができる、タンディッシュの施工方法、加熱前のタンディッシュおよび鋼の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュの内面に、上記タンディッシュの施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材を設け、上記コーティング材が設けられた上記タンディッシュを加熱することを特徴とするタンディッシュの施工方法が提供される。
【０００８】
本発明の一態様によれば、鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュであって、上記タンディッシュの施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材が内面に設けられたことを特徴とする加熱前のタンディッシュが提供される。
【０００９】
本発明の一態様によれば、鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュの内面に、上記タンディッシュの施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材を設け、上記コーティング材が設けられた上記タンディッシュを加熱することで上記タンディッシュを施工し、施工された上記タンディッシュを用いて、鋼を連続鋳造することを特徴とする鋼の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、タンディッシュを用いて鋼の連続鋳造を行う際に、安価な方法で、タンディッシュからの水素ピックアップを安定的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るタンディッシュを示す断面図である。
【図２】実施例における、コーティング材の水分量とＵＴ異常発生率との関係を示すグラフである。
【図３】実施例における、コーティング材の水分量と鋼中水素量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
＜タンディッシュの構成および施工方法＞
図１を参照して、本発明の一実施形態に係るタンディッシュ１の構成および施工方法について説明する。タンディッシュ１は、連続鋳造設備に設けられる中間容器であり、取鍋から注がれる溶鋼を収容し、さらにその溶鋼をモールド（鋳型）へと供給する。タンディッシュ１は、図１に示すように、鉄皮２と、永久張り煉瓦３と、不定形耐火物４と、コーティング材５と、一対のノズル受け煉瓦６と、一対の上ノズル７とを備える。また、上ノズル７のタンディッシュ１の外側端部には、不図示のスライディングノズルや浸漬ノズル等が設けられる。
【００１３】
鉄皮２は、上面が開口した略箱状の形状を有し、上面に対向する下面（底面）に一対の上ノズル７がそれぞれ設けられる一対の開口部を有する。永久張り煉瓦３は、定形耐火物であり、鉄皮２の内面に設けられる。不定形耐火物４は、鉄皮２の内面側に、永久張り煉瓦３の表面を覆って設けられる。コーティング材５は、鉄皮２の内面側に、不定形耐火物４の表面を覆って設けられる。つまり、鉄皮２の内面には、永久張り煉瓦３、不定形耐火物４およびコーティング材５が順にライニングされる。永久張り煉瓦３および不定形耐火物４には、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の耐火物、コーティング材５には、ＭｇＯ系の耐火物が用いられる。一対のノズル受け煉瓦６は、鉄皮２の一対の開口部に合わせて、永久張り煉瓦３、不定形耐火物４およびコーティング材５で形成されるライニング層内に設けられる。一対の上ノズル７は、定形耐火物であり、一対のノズル受け煉瓦６の内部にそれぞれ嵌合して設けられる。
【００１４】
上記構成のタンディッシュ１は、まず、鉄皮２の内面に永久張り煉瓦３が設けられる。次いで、永久張り煉瓦３の内面に、不定形耐火物４、一対のノズル受け煉瓦６および上ノズル７が設けられる。さらに、不定形耐火物４が乾燥した後、コーティング材５がタンディッシュ１の内面となる不定形耐火物４の表面に設けられる。この際、コーティング材５は、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量［Ｌ／ｍ２］が５．５Ｌ／ｍ２以下に調整されたものが用いられる。タンディッシュ１の施工面積とは、タンディッシュ１内面のコーティング材５がライニングされる面積［ｍ２］であり、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量とは、施工に用いられるコーティング材５中の水分量［Ｌ］をタンディッシュ１の施工面積で除した値である。上記の工程によって、本実施形態に係る加熱前のタンディッシュ１が施工される。また、この際、コーティング材５のタンディッシュ１の施工面積あたりの水分量［Ｌ／ｍ２］の下限値は、４．５Ｌ／ｍ２とすることが好ましい。コーティング材５のタンディッシュ１の施工面積あたりの水分量［Ｌ／ｍ２］の下限値が４．５Ｌ／ｍ２より小さい場合、コーティング材５の加水量が少なすぎるために、コーティング材５がタンディッシュ１の内面に吸着しなくなる可能性がある。その後、コーティング材５が設けられたタンディッシュ１は、バーナー等によって所定の温度および時間、加熱されることで、コーティング材５が乾燥し、水分が除去されることで施工が完了する。例えば、溶鋼を収容可能な容量（溶鋼容量）が３０ｔのタンディッシュに対しては、コークス炉ガス（発熱量＝４５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３）を用いて加熱する場合、３００ｍｉｎ以上３６０ｍｉｎ以下の時間、タンディッシュ１の内壁の温度が１０００℃以上１２００℃以下となるまで加熱することが好ましい。
【００１５】
＜鋼の製造方法＞
次に、本実施形態に係る鋼の製造方法について説明する。本実施形態では、まず、上述したようにタンディッシュ１の内面にコーティング材５が設けられることで、加熱前のタンディッシュ１が施工される。そして、加熱前のタンディッシュ１が加熱されることで最終的にタンディッシュ１が施工される。
次いで、施工されたタンディッシュ１を用いて鋼の連続鋳造が実施される。連続鋳造では、はじめに、予め精錬処理された溶鋼が取鍋（不図示）からタンディッシュ１へと注がれる。この際、タンディッシュ１にライニングされた加熱前のコーティング材５の水分量が規制されているため、加熱後のコーティング材５から溶鋼への水素ピックアップを抑えることができる。なお、本実施形態では、鋼（溶鋼）は、０．７０ｍａｓｓ％以上０．８５ｍａｓｓ％以下のＣ、０．２０ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％以下のシリコン（Ｓｉ）および０．５０ｍａｓｓ％以上１．３０ｍａｓｓ％以下のマンガン（Ｍｎ）を含有する高炭素鋼である。溶鋼がタンディッシュ１へと注がれた後、タンディッシュ１に収容された溶鋼は、一対の上ノズル７、そして浸漬ノズル等を通じて２つの鋳型（不図示）へとそれぞれ注入される。鋳型へと注入された溶鋼は、鋳型による冷却によって２つの鋳型との境界に凝固殻をそれぞれ形成する。その後、形成された凝固殻が引き抜かれながら２次冷却装置（不図示）によってさらに冷却されることで、最終的にすべての溶鋼が凝固した鋳片が製造される。製造された鋳片は、断熱性を有するカバーで覆われ冷却される。これにより、鋳片は、カバーを設けない通常の空冷等の他の冷却方法よりも低い冷却速度で冷却（徐冷）され、鋳片内での水素が拡散し易くなることで鋳片からの脱水素が促進される。
【００１６】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである
【００１７】
例えば、上記実施形態では、製造される鋼を０．７０ｍａｓｓ％以上０．８５ｍａｓｓ％以下のＣ、０．２０ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％以下のＳｉおよび０．５０ｍａｓｓ％以上１．３０ｍａｓｓ％以下のＭｎを含有する高炭素鋼としたが、本発明はかかる例に限定されない。上記以外の成分組成からなる鋼種についても同様に適用することで、水素ピックアップを低減することができる。
【００１８】
また、上記実施形態では、連続鋳造によって得られた鋳片を、断熱性を有するカバーで覆った状態で徐冷するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、連続鋳造によって得られた鋳片が含有する水素の量が、求められる品質を満足するようであれば、徐冷等の特殊な冷却が行われなくてもよい。
さらに、上記実施形態では、永久張り煉瓦３、不定形耐火物４、コーティング材５、ノズル受け煉瓦６および上ノズル７を鉄皮２の内部に設けることで、タンディッシュ１を施工するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、一度施工したタンディッシュ１を連続鋳造で用いた後、補修としてコーティング材５を設ける際にも適用することができる。
【００１９】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係るタンディッシュ１の施工方法は、鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュ１の内面に、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材５を設け、コーティング材５が設けられたタンディッシュ１を加熱する。
【００２０】
ここで、例えば特許文献１のようにコーティング材の背面温度を管理する方法の場合、コーティング材や施工条件によっては水素ピックアップが生じる場合があった。これに対して、本発明者らは、連続鋳造時の溶鋼への水素ピックアップ量が、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量が大きく影響することを知見した。タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量は、用いられるコーティング材５中の水分量とタンディッシュ１の施工面積とから得られる値であり、これを考慮することでコーティング材５中の水分量およびコーティング材５の厚みの影響を考慮することができる。つまり、上記構成によれば、タンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量を調整することで、特許文献１のようにコーティング材の背面温度等の他の条件を考慮する場合に比べ、連続鋳造時の溶鋼への水素ピックアップを安定して低減させることができる。なお、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量を５．５Ｌ／ｍ２以下とすることで、水素ピックアップ量が抑えられ、水素性遅れ破壊を防止することができる。一方、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２超となる場合、水素ピックアップ量が増大し、水素性遅れ破壊が発生しやすくなるため、製品の内部品質が低下することとなる。
また、上記構成によれば、タンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量を調整するだけで水素ピックアップの低減効果が得られる。このため、特許文献２に記載の方法のようにコーティング材に特殊な素材を用いる必要がなく、タンディッシュ１の施工に掛かるコストを低減させることができる。
【００２１】
（２）本発明の一態様に係る加熱前のタンディッシュ１は、鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュ１であって、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材５が内面に設けられる。
（３）本発明の一態様に係る鋼の製造方法は、鋼の連続鋳造に用いられるタンディッシュ１の内面に、タンディッシュ１の施工面積あたりの水分量が５．５Ｌ／ｍ２以下であるコーティング材５を設け、コーティング材５が設けられたタンディッシュ１を加熱することでタンディッシュ１を施工し、施工されたタンディッシュ１を用いて、鋼を連続鋳造する。
上記（２）および（３）の構成によれば、上記（１）の構成と同様な効果を得ることができる。
【００２２】
（４）上記（３）の構成において、鋼を連続鋳造する際に、０．７０ｍａｓｓ％以上０．８５ｍａｓｓ％以下のＣ、０．２０ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％以下のＳｉおよび０．５０ｍａｓｓ％以上１．３０ｍａｓｓ％以下のＭｎを含有する鋼を連続鋳造する。
上記構成によれば、鋳片内部に偏析や亀裂が生じ易く、水素性遅れ破壊が発生しやすい高炭素鋼において、水素性遅れ破壊を抑制することができる。このため、圧延加工後の製品における内部品質を向上させることができ、製品の歩留まりを大幅に向上させることができる。
（５）上記（３）または（４）の構成において、連続鋳造によって得られた鋼である鋳片を、断熱性を有するカバーで覆った状態で冷却する。
上記構成によれば、鋳片からの脱水素を促進させることができるため、水素性遅れ破壊の発生をさらに抑制することができる。
【実施例】
【００２３】
次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、上記実施形態に係る連続鋳造方法において、タンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量を変化させて水素性遅れ破壊への影響を調査した。
実施例では、まず、上記実施形態と同様の方法で溶鋼容量が３０ｔのタンディッシュ１を施工した。この際、コーティング材５をタンディッシュ１の内面に設ける際に、タンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量を５．３Ｌ／ｍ２から７．６Ｌ／ｍ２の範囲で変化させた複数の条件のタンディッシュ１を施工した。コーティング材５の成分組成は、ＭｇＯ＝８５ｍａｓｓ％、ＳｉＯ２＝４ｍａｓｓ％、Ａｌ２Ｏ３＝１．６ｍａｓｓ％とした。タンディッシュ１の施工面積は、１８．４５ｍ２とした。コーティング材５の厚み範囲は、タンディッシュ５のスラグライン（鋼浴上のスラグ層と接触する壁部）で１２ｍｍ以上、タンディッシュ５のメタルライン（鋼浴と接触する壁部）で８ｍｍ以上、タンディッシュ５の敷き部（内底部）で２０ｍｍ以上とした。なお、上記のコーティング材５の厚みの上限値は、コーティング材５の単位施工面積当たりの水分量の上限値で自ずと決まる値である。さらに、コーティング材５を加熱する際には、コークス炉ガスを用いて、３００ｍｉｎ以上３６０ｍｉｎ以下の時間、タンディッシュ１の内壁の温度が１０００℃以上１２００℃以下となるまで加熱を行った。
【００２４】
次いで、施工条件の異なるタンディッシュ１をそれぞれ用いて連続鋳造を行い、施工条件毎に複数の鋳片を製造した。連続鋳造を行う鋼は、０．７０ｍａｓｓ％以上０．８５ｍａｓｓ％以下のＣ、０．２０ｍａｓｓ％以上１．００ｍａｓｓ％以下のＳｉおよび０．５０ｍａｓｓ％以上１．３０ｍａｓｓ％以下のＭｎを含む高炭素鋼とした。
さらに、連続鋳造によって得られた鋳片を上記実施形態と同様にカバーを用いて徐冷し、冷却された鋳片を加熱および圧延加工することで製品となるレールを製造した。その後、加工された製品について、ＵＴ検査及び鋼中水素量の測定を行い、内部品質を調査した。
【００２５】
図２にタンディッシュ１の施工条件と製造された製品のＵＴ異常発生率との関係を示す。図２において、横軸はタンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量（タンディッシュ１の施工条件）であり、縦軸はタンディッシュ１の施工条件毎に製造された複数の製品のＵＴ検査での異常発生率（ＵＴ異常発生率）である。ＵＴ異常発生率は、検査した製品のうち内部欠陥がＵＴ検査によって検出された製品の割合を示す。なお、実施例において、ＵＴ検査によって検出された内部欠陥の主な原因は水素性遅れ破壊となる。図２に示すように、タンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量が増加するに伴い、ＵＴ異常発生率も増加することを確認した。また、タンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量を５．５Ｌ／ｍ２以下にすることで、大幅に低減できることを確認した。
【００２６】
図３にタンディッシュ１の施工条件と製造された製品の鋼中水素量との関係を示す。図３において、横軸はタンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量（タンディッシュ１の施工条件）であり、縦軸はタンディッシュ１の施工条件毎に製造された複数の製品の鋼中水素量の測定結果である。図３に示すように、タンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量が増加するに伴い、タンディッシュ１からの水素ピックアップ量が増加し、製品の鋼中水素量が増加することを確認した。このような結果は、図２に示すＵＴ異常発生率と同様な傾向を示すことから、鋼中水素量の増加によってＵＴ異常発生率が増加したものと考えられる。
以上のことから、タンディッシュ１の施工面積あたりのコーティング材５の水分量を上記実施形態の範囲とすることで、タンディッシュ１からの水素のピックアップ量を安価な方法で安定的に低減させることができ、製品の鋼中水素量を低減できることが確認された。これにより、ＵＴ異常発生率が低下し、製品の歩留りを大幅に向上させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  タンディッシュ
２  鉄皮
３  永久張り煉瓦
４  不定形耐火物
５  コーティング材
６  ノズル受け煉瓦
７  上ノズル
【図１】
2017087230.tif 000003
【図２】
2017087230.tif 000004
【図３】
2017087230.tif 000005