(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルの内孔にＣａＯ含有耐火物を適用したノズルを使用することによって、鋳片中の５０μｍ以上のアルミナ系大型介在物を減少させるアルミキルド鋼の連続鋳造方法であって、
前記ＣａＯ含有耐火物は、ＭｇＯとＣａＯとＣとからなり、ＣａＯの含有量は２０質量％以上６０質量％以下で、かつ、Ｃの含有量は４質量％以上３０質量％以下であり、
前記ノズルは、複数のノズルに分割されている分割型ノズルであり、この分割型ノズル全体の内孔総面積に占める前記ＣａＯ含有耐火物の割合が５０％以上であるアルミキルド鋼の連続鋳造方法。
【請求項２】
前記ＣａＯ含有耐火物は、分割されたそれぞれのノズルの少なくとも溶鋼が接触する内孔面に適用されている請求項１に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミキルド鋼の鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミキルド鋼の鋳造に際して、鋳造用ノズル（以下ノズルと言う）内孔面に付着したアルミナは合体して大型の介在物になり、それが溶鋼流と共に鋳片内に取り込まれて鋳片の欠陥となり品質を低下させる。
【０００３】
そのため、近年、とくに薄板等の高級鋼として鋳造されるアルミキルド鋼は、鋼材品質の厳格化に伴い、連続鋳造においてタンディッシュ（以下ＴＤと言う）からモールドに溶鋼を注入する際に使用するノズルの内孔へのアルミナ付着を防止することに多くの努力が払われている。
【０００４】
その対策の一例として、ノズルの内面からアルゴンガスを溶鋼中に吹き込んで物理的にアルミナの付着を防止する手法がある。しかし、この方法は、アルゴンガスの吹き込み量が多すぎると気泡が鋳片内に取り込まれてピンホールとなり欠陥となる。従って、このアルゴンガスの吹き込みは、ガスの吹き込み量に制約があるため必ずしも十分な対策とはなり得ない。
【０００５】
また、ノズルを構成する耐火材自身にアルミナ付着防止機能を持たせる手法もある。これは、れんが中にＣａＯを含有させて付着したアルミナと反応させて低融物を生成させるもので、例えば、特公昭６１−４４８３６号公報には、黒鉛と焼結カルシア、電融カルシア、またはＣａＯ成分を含む他の窯業用原料を組み合わせた原料を主成分とした耐火物を使用した鋳造用ノズルが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常、鋼を鋳造する際には、ＴＤからモールドヘ溶鋼を注入するノズルとしては図１に示される分割された複数のノズルを組み合わせた分割型のものと、図２に示される単一のノズルからなる単一型のものがある。
【０００７】
分割型のノズルは、タンディッシュ１の底部開口に取り付けられた上部ノズル２と、スライディングノズル３と、下部ノズル４と、モールド６内に浸漬した浸漬ノズル５を連続して組み合わせたもので、スライディングノズル３の開口部の開口度合いを調整することによってモールド６内への流量を制御するもので、優れた流量制御によって湯面が安定するため安定した鋳造が可能なほか、安全性の点でも優れており広く普及している。
【０００８】
また、単一型のノズルは、タンディッシュ１の底部開口からモールド６内への流路を一本の長い浸漬ノズル８によって形成したもので、タンディッシュ１内に配置されたロングストッパー７によって、タンディッシュ１の底部開口部の開口度合いを調整し、モールド６内への流量を制御するものである。
【０００９】
前記のＣａＯを含有させた材質を、図２に示すような単一型のノズルの内孔に適用した場合には内孔面へのアルミナ付着は確かに減少する。ところが、図１に示す分割型の一部の箇所のノズルに適用した場合においては、単一型のノズルに適用した場合と比較して、鋳片内の大型のアルミナ系介在物が多くなり、鋳片の品質向上にはさほど寄与しないことが分かった。
【００１０】
本発明は、ＣａＯを含有させた材質を単一型のみならず分割型のノズルに適用しても鋳片内の大型アルミナ系介在物の含有量を大幅に減少させるアルミキルド鋼を鋳造する方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ノズルの内孔にＣａＯ含有耐火物を適用したノズルを使用することによって、鋳片中の５０μｍ以上のアルミナ系大型介在物を減少させるアルミキルド鋼の連続鋳造方法であって、前記ＣａＯ含有耐火物は、ＭｇＯとＣａＯとＣとからなり、ＣａＯの含有量は２０質量％以上６０質量％以下で、かつ、Ｃの含有量は４質量％以上３０質量％以下であり、前記ノズルは、複数のノズルに分割されている分割型ノズルであり、この分割型ノズル全体の内孔総面積に占める前記ＣａＯ含有耐火物の割合が５０％以上であることを特徴とする。
【００１２】
単一型のノズルを用いた鋳造方法では、ノズル内を通過する溶鋼と空気はほとんど接触しないが、分割型では、ノズルのつなぎ目から空気が流入し、とくに、ＳＮは使用中に摺動させる必要があるので面間のシールが難しく面間から空気の侵入が起こり、ノズル内を通過する溶鋼と空気が接触することによって，ＣａＯ含有耐火物を適用してもその効果は挙がらない。
【００１３】
本発明は、ＴＤからモールドヘ溶鋼を注入するノズルのそれぞれの内孔にＣａＯ含有耐火物を適用し、それらを組み合わせて使用して鋳片内の大型のアルミナ系介在物の含有量を調査した結果、鋳片内の大型アルミナ系介在物の含有量は、ノズルの内孔の総面積と適用した耐火物中のＣａＯ量とに非常に強い相関性があることを見い出したことに基づく。
【００１４】
アルミキルド鋼は溶鋼中にアルミニウムが溶解しており、空気と接触すると酸化されてアルミナを生成する。このようにして生成したアルミナは鋳片内に取り込まれてアルミナ系介在物となる。複数のノズルで分割されている分割型のノズルの場合、特定のノズルにＣａＯ含有系耐火物を適用しても、アルミナがＣａＯ含有系耐火物を適用していないノズルに付着して、そこで合体して大型化したアルミナが鋳片内に取り込まれる。
【００１５】
ＣａＯを含有する耐火物は、付着したアルミナを低融点化させる作用と共に、アルミナを吸着する作用がある。このため、ＣａＯを含有する耐火物をＴＤからモールドヘ溶鋼を注入するノズルに適用することでモールドヘ流れ込むアルミナの量を減少させることができる。
【００１６】
ノズルの内孔総面積の５０％以上の内孔にＣａＯを２０質量％以上含有する耐火物を適用すると、ＣａＯを含有する耐火物が有するアルミナを吸着する作用と、ＣａＯとアルミナが反応して生成される低融物が液相を呈するために内孔壁面が平滑になり、アルミナの付着を防止してアルミナの合体を防止する作用との相乗効果により、鋳片内のアルミナ系大型介在物の含有量が飛躍的に減少する。
【００１７】
その相乗効果を発揮させるには、ＣａＯを含有する耐火物はノズルの内孔総面積の５０％以上の内孔に適用することが必要である。５０％未満ではモールド内へ流れ込むアルミナの量を減少させる作用が小さく鋳片内のアルミナ系大型介在物の含有量の改善は小さい。好ましくは６０％以上であり、最も好ましいのは全てのノズルの内孔面全体をＣａＯ含有耐火物で構成することである。ただし、ＣａＯを含有する耐火物を使用することによって溶損、摩耗等が発生して使用上問題が生じる場合はその部分については従来の耐火物にするなど使用条件に合わせて選択することが重要である。
【００１８】
本発明は、ノズル全体が、上部ノズルと浸漬ノズル、または、ＳＮと浸漬ノズル、または、上部ノズルとＳＮと浸漬ノズル、さらには、図１に示すように上部ノズルとＳＮと下部ノズルと浸漬ノズルが組み合わされているいわゆる分割型の場合でも、また、図２に示す浸漬ノズル単体からなる場合でも、ＣａＯ含有耐火物がノズル全体の内孔総面積の５０％以上を占めるのであれば、何れの場合でも適用可能である。
【００１９】
また、ノズル内孔の一部にＣａＯ含有耐火物を適用しても、ノズル全体の内孔総面積の５０％以上になるように適用すれば鋳片品質の大幅な改善効果が得られる。上部ノズルとＳＮ、あるいはＳＮと下部ノズルが一体となったノズルを含む場合も本発明は同様に適用することができる。
【００２０】
ノズルの内孔に適用する耐火物のＣａＯ含有量は、２０質量％未満ではアルミナの吸着能力とアルミナ付着防止能力が小さく鋳片内のアルミナ系大型介在物の含有量の改善の程度は小さいので、２０質量％以上であることが必要である。
【００２１】
鋳造片中の大きいアルミナ介在物の存在を低減する効果からいうと耐火物に含有されるＣａＯ量の上限はないが、ＣａＯが多くなると溶損が大きくなったり、消化しやすくなる場合があるので、使用条件に応じて適宜調整することが重要である。一般的な鋳造条件においてはＣａＯ量は６０質量％程度あれば十分である。
【００２２】
好ましい耐火物の例を示すと、ＭｇＯ−ＣａＯ系耐火物、ＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃ系耐火物、ＺｒＯ２−ＣａＯ系耐火物、ＺｒＯ２−ＣａＯ−Ｃ系耐火物などが挙げられる。特にＭｇＯ−ＣａＯ系耐火物、ＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃ系耐火物はアルミナの吸着能力に優れておりより好ましい。
【００２３】
ＣａＯ含有耐火物は各ノズルの少なくとも溶鋼が接触する内孔面に適用されていることが重要であり、内孔面以外の部位については同一材質でも良いし、一般に使用されている耐火物をそのまま適用しても良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明を図１に示す分割ノズルに適用した実施例によって本発明を実施の形態を説明する。
【００２５】
【表１】
0004249940.tif 000002
表１は、図１に示す分割ノズルのそれぞれのノズルに適用する材質の組成をＡ〜Ｄによって示す。同表に示す材質ＡとＢは、本発明に係るＣａＯ含有材質であり、材質ＣとＤは比較のために使用したＣａＯを含まない従来の一般的な材質である。
【００２６】
Ａ〜Ｄの材質を、厚さ１０ｍｍのスリーブ状に成形・焼成・加工した耐火物成形体を作製し、ノズルに内挿してモルタルで接着して試験用のノズルとした。材質ＡとＣを浸漬ノズルに、ＢとＤを上部ノズルとスライディングノズル（ＳＮ）と下部ノズルに適用した。
【００２７】
表２は、ＣａＯ含有耐火物を適用した各ノズルの内孔の表面積を示す。
【００２８】
【表２】
0004249940.tif 000003
これらの試験用のノズルを上部ノズル、ＳＮ、下部ノズル、それに浸漬ノズルに組み合わせて、連続鋳造用の一連のノズル構造とし、これらの組合せにおけるノズル材質が鋳片の品質に及ぼす影響を調査し、ＣａＯ含有耐火物の適用の効果を調べた。調査はノズルの組み合わせを変えて、鍋容量２５０ｔｏｎ、ＴＤ容量４５ｔｏｎ、鋳片の引き抜き速度１．０〜１．３ｍ／分の鋳造条件下でアルミキルド鋼の鋳造を行い、得られた鋳片に含まれる５０μｍ以上の大型のアルミナ系介在物の面積当たりの個数によってその効果を調べた。
【００２９】
【表３】
0004249940.tif 000004
表３にその調査結果を示す。同表において、比較例１の組合せノズルで得られた鋳片内の大型のアルミナ系介在物の個数を１００として、各例の個数を指数によって示した。したがって、指数が小さいほど大型のアルミナ系介在物の少ない品質良好な鋳片であることを示す。
【００３０】
図３は、表３の結果をまとめて図表化したもので、ノズルの内孔全体に占めるＣａＯ含有耐火物の面積割合と大型アルミナ系介在物の個数の関係を示す。同図から、ノズルの内孔全体に占めるＣａＯ含有耐火物の面積割合が５０％以上になると大幅に介在物の個数が減少し鋳片の品質が良好になっていることがわかる。そして、鋳片の品質はＣａＯ含有耐火物の面積割合が、さらに、増加するに従って良好となり、全てのノズル内孔にＣａＯ含有耐火物を適用することが最も好ましいことが分かる。
【００３１】
次ぎに、図１に示すノズル構成において、ＣａＯ含有耐火物中のＣａＯ含有量が鋳片の品質に及ぼす影響を調査した。
【００３２】
【表４】
0004249940.tif 000005
表４は、表１に示すＡ、Ｂに加えて、Ｅ〜ＬのＣａＯ含有耐火物の組成を示す。これらのＣａＯ含有耐火物から、先の表１に示す材質の場合と同様に、厚さ１０ｍｍのスリーブ状に成形・焼成・加工した耐火物成形体を作製し、ノズルに内挿してモルタルで接着して試験用のノズルとした。Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを浸漬ノズルに、Ｂ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌを上部ノズル、ＳＮ、下部ノズルに適用した。各ノズルの内孔の表面積は表２と同様である。
【００３３】
表５にこれらのノズルを組み合わせて鋳造を行い鋳片の品質を調査した結果を示す。品質の評価方法は表３の場合と同様である。
【００３４】
【表５】
0004249940.tif 000006
表５の結果を図４にまとめ、ノズルの内孔耐火物の平均ＣａＯ含有量と大型アルミナ系介在物の個数の関係を示した。この図に示すように、内孔耐火物中のＣａＯの平均含有量が２０質量％以上であれば鋳片の品質が大幅に改善されることが明らかである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によって、アルミキルド鋼の鋳造に際して、溶鋼中のアルミナをノズル内孔の壁面への吸着と、アルミナと耐火物中のＣａＯとの反応による低融物生成により、アルミナの合体を抑制することで鋳片中の大型アルミナの含有量を大幅に低減でき、品質不良率の低減による製造コストの低下が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＳＮが装着された複数のノズルからなる分割型ノズルの構造例を示す。
【図２】  単一型ノズルの構造例を示す。
【図３】  ノズルの内孔全体に占めるＣａＯ含有耐火物の面積割合と大型アルミナ系介在物の個数の関係を示す。
【図４】  ノズルの内孔耐火物の平均ＣａＯ含有量と大型アルミナ系介在物の個数の関係を示す。
【符号の説明】
１  タンディッシュ
２  上部ノズル
３  スライディングノズル
４下部ノズル
５  浸漬ノズル
６  モールド
７  ロングストッパー
８  浸漬ノズル
【図１】
0004249940.tif 000007
【図２】
0004249940.tif 000008
【図３】
0004249940.tif 000009
【図４】
0004249940.tif 000010