(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造法により鋳片を製造する際、鋳型内溶鋼上面に供給するＳｉＯ2とＣａＯが主成分の鋳造パウダーに添加される硫黄の含有量が０．５質量％以下であり、かつ、連続鋳造機内の鋳片表面温度が１０００℃以上の状態が３分以下であることを特徴とする表面性状に優れた連続鋳造鋳片の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の連続鋳造鋳片の製造方法により製造された鋳片であって、鋳片の表面酸化物の内、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ組成の合計が０．１〜１５質量％であることを特徴とする表面性状に優れた連続鋳造鋳片。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造法により製造される表面性状に優れた鋳片の製造方法と、その製造方法によって製造された鋳片に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造機は、溶鋼を一時貯留し、貯留した溶鋼を鋳造機に供給するタンデッシュの下方に位置し、供給される溶鋼を所定形状の鋳片に鋳込む貫通型の鋳型と、前記鋳型で所定形状に成形された半凝固状態の鋳片を冷却しながら支持案内する冷却支持案内部と、冷却しながらロールで挟んで引き抜く引き抜き部と、引き抜かれている鋳片を所定の長さに切断する切断部等から構成されている。
【０００３】
また、連続鋳造機は、設備形式によって、垂直型（Ｖ型）、垂直ベンディング型（ＶＢ型）、垂直プログレッシブベンディング型（ＶＰＢ型）、円弧湾曲型（ＣＳ型）、多段円弧湾曲型（ＣＰＳ型）及び水平型（Ｈ型）等があり、前記鋳造機により、鋳片の用途で丸ビレット、角ビレット、ブルーム、スラブ、ビームブランク等の鋳片が製造される。
【０００４】
前記連続鋳造機での鋳片の製造は、所定成分、所定温度に調整された溶鋼を、連続鋳造機の上方に位置せしめたタンデッシュ内に一旦貯留し、連続鋳造機の鋳造速度に合わせて前記貯留していた溶鋼をタンデッシュから貫通型の鋳型内に供給する一方、鋳型内では、供給された溶鋼上面に別途所定成分の鋳造パウダーが供給され、鋳型形状と同形状の半凝固状の鋳片が鋳型下端より連続的に案内、引き抜かれ設備の終端部で所定長さに切断されることで連続鋳造鋳片となる。
【０００５】
前記貫通型の鋳型は、鋳型壁内部に冷却水が供給され、鋳型自身の冷却と鋳型内に供給される溶鋼の冷却が行われる構造となっている。鋳型内に別途供給された所定成分の鋳造パウダーは、溶鋼の熱により溶融して溶鋼上に溶融層として浮上した状態で存在し、溶鋼と溶鋼上の大気とを遮断して溶鋼の大気からの不純物の吸収を防止し、また溶鋼上面に浮上してくる不純物を吸収して鋳片の介在物を減少させると共に、鋳型壁面と溶鋼間に流れ込み鋳型と溶鋼の潤滑性を高める働きをしている。
【０００６】
この様にして製造された鋳片は、再度加熱、圧延されて鉄鋼製品あるいは半製品に姿を変える。鋳片の加熱は加熱炉で行われるのが一般的であり、加熱炉には、プッシャ方式、ウォーキングビーム方式、ウォーキングハース方式、ピット方式等種々の方式があり加熱される鋳片の種類によって使い分けされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記加熱炉では、鋳片の加熱に際して鋳片表面に付着している酸化鉄（以下単にスケールと称する。）、新たに発生するスケールが炉床あるいは該鋳片の載置部に落下する。このような、加熱炉内に落下するスケールは下記の問題点を引き起こす。
▲１▼、載置部にスケールが融着状態で堆積した場合には、鋳片の載置を不安定にする。
▲２▼、載置部のスケールが融着部分と固形部分の混合状態となって鋳片に付着した場合には、鋳片付着の固形部分がスキッド等に接触時に鋳片表面を疵付ける。
▲３▼、載置部にスケールが付着した場合には、載置部とスケールが反応し、載置部を腐食させる。
▲４▼、床面に落下したスケールが床面煉瓦と反応し、煉瓦を腐食させる。
【０００８】
本発明は、上記したような問題を解決せんとしてなされたものであり、連続鋳造法により製造された表面に特殊組成の酸化物を有する鋳片の製造方法と、その製造方法によって製造された鋳片を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る連続鋳造鋳片は、鋳片の表面酸化物の内、SiO2、CaO 、MgO 、Na2O、K2O 組成の合計を 0.1〜15質量％（以下質量％を単に％で表示する）とすることとしている。そして、前記の値は、任意場所でのサンプル分析値であり、このようにすることで、鋳片の載置部へのスケールの付着を防止し、かつ、載置部、床面煉瓦の腐食を防止し、更に鋳片付着の固形スケールにより鋳片表面に疵を付けることのない表面性状の優れた鋳片を得ることができる。
【００１０】
また、鋳型内に供給するＳｉＯ2とＣａＯが主成分の鋳造パウダーの成分として０．５％以下の硫黄（以下Ｓで表示する）を添加すること、及び、連続鋳造機内の鋳片表面温度が１０００℃以上の状態を３分以下にすることとしている。このようにすることで、鋳片の表面酸化物の内、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ組成の合計値が適正となり、スケールの性質が変わり、鋳片の載置部へのスケールの付着、及び、載置部、床面煉瓦の腐食を防止し、更に鋳片表面の品質を向上させることができる。なお、本発明における、連続鋳造機内とは、溶鋼を受け入れる鋳型から鋳片の切断部までの間をいい、連続鋳造機の形式は問わない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る連続鋳造鋳片は、鋳片の表面酸化物の内、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ 組成の合計を０．１〜１５％とし、鋳片を製造する際は、鋳型内溶鋼上面に供給する鋳造パウダーの成分であるＳの含有量を０．５％以下とし、かつ、連続鋳造機内の鋳片表面温度が１０００℃以上の状態が３分以下としたことから構成している。
【００１２】
本発明に係わる連続鋳造鋳片において、鋳片の表面酸化物の内、SiO2、CaO 、MgO 、Na2O、K2O 組成の合計を 0.1〜15％とするのは、 0.1％未満では加熱炉内における鋳片載置部、床面煉瓦等を腐食皮膜の形成で覆うことが出来ず、返って炉内雰囲気中の酸素による酸化腐食でその寿命を短くするためであり、また、15％を超えた場合にはスケールの軟化が激しくなり、炉内の鋳片搬送トラブル、鋳片載置部腐食、煉瓦腐食、あるいは、鋳片に付着した固形スケールが鋳片表面の悪化を招くためである。上記の５組成の混合物は、比較的その融点が低く高温雰囲気で金属や耐火物を酸化させる働きを有している。
【００１３】
また、本発明に係わる連続鋳造鋳片の製造方法においては、SiO2とCaO が主成分の鋳造パウダーに添加されるＳの含有量を 0.5％以下とするのが好ましく、0.5 ％を超えると粘性が強すぎ従来の問題点と同様の問題を引き起こす。
また、連続鋳造機内の鋳片表面温度が1000℃以上の状態が３分を超えると、鋳片表面のスケールの生成、その剥離が激しくなって鋳造パウダーの鋳片への付着が減少するからである。従って、本発明では1000℃以上の状態を３分以下とする。
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
前記した通り鋳片を加熱する加熱炉は、種々の形式があるが、本発明者らは、常に鋳片より持ち込まれるスケールの処理に悩まされてきたものの、このスケール処理は、加熱炉特有の問題であり、スケールが堆積すれば当然排出処理すべきであり、積もれば排出という考え方をしてきた。しかしながら、前記問題点の如く、鋳片により持込まれるスケールが原因で、鋳片の表面性状の悪化、加熱炉の停機が多いため、本発明者らは、炉内に残留するスケールついて検討、調査した。
【００１５】
炉内に残留するスケールの１部をサンプリングして調べた結果、スケールに粘着性があることが判明した。すなわち、加熱炉内で約1250℃に昇温するとスケールが溶融すること、スケールが溶融するとスケール同士の融着、スケールの鋳片載置部への融着、スケールの鋳片への融着が起きること、さらにスケールは、鋳片のみから発生するスケールだけでは無く、そのスケール中に鋳片鋳造時の鋳型に供給したパウダー成分が含有されていることが判明した。
【００１６】
また、鋳片載置部の腐食は、溶融状態にあるパウダーに含有の組成SiO2、CaO と、例えば、スキッドの組成Feが共晶反応を起こし、スキッドを溶かすことによって発生すると考えられた。
【００１７】
例えば、加熱炉内のビルドアップしたスケール成分の分析例を挙げると、スケールのサンプル場所により異なるが、FeO が46.0％、Fe2O3 が38.1％、SiO2が8.64％、CaO が6.98％、他少量であり、この内FeO 、Fe2O3 がスケール成分であり約84％を占め、SiO2、CaO がパウダーより由来した成分で約15.62 ％を占めている。なお、使用されているパウダー成分は、SiO2が約40％、CaO が約40％、Na2Oが１〜10％、他少量であった。
【００１８】
更に、スケールの融点、鋳片載置台の腐食試験を坩堝を使って行った。坩堝での実験条件は、坩堝内設定温度は1250℃、鋳片載置台は現在使用中の載置台と同一の載置台の切出し片を用い、腐食試験では現在使用中の鋳造パウダーを１〜５％に対し鋳片スケールを95〜99％、Ｓを無添加と 0.001〜1.0 ％、の範囲で種々変化させ、保持時間は25時間であった。
【００１９】
融点の調査によると、Fe2O3 が1570℃、前記鋳造パウダーで1000〜1090℃、パウダー20％とFe2O3 が80％の混合では約1250℃、パウダー10％とFe2O390 ％の混合では約1350℃、また、SiO2が１〜５％、Fe2O3 が95〜99％の混合では、760 〜800 ℃であった。鋳片載置台の腐食も、スケール中に多量の鋳造パウダーが含有すると、溶融状態にある鋳造パウダーに含有のSiO2、CaO と載置台のFeが反応を起し、載置台を溶かすこと、さらに、少量の鋳造パウダーの含有は載置台表面に皮膜を形成し、その皮膜が雰囲気酸素から保護すること、Ｓは所定範囲で鋳造パウダーを鋳片表面に付着させる効果があることが判った。なお、Ｓは鋼中に含有すると硫化割れを誘引する非常に悪い元素であって、鋳片に移行することを恐れ、従来より鋳造パウダーに添加することなど考えもよらなかった。
【００２０】
また、スケールの生成は、鋳片の表面温度が1000℃以上になると激しく、スケールの生成を防ぐには、1000℃以上の状態を短時間にしなければならず、そのため安定した鋳片冷却を必要とする。鋳型から抜け出た直後の鋳片は、非常に高温で内部はまだ溶鋼の状態である。この様な状態は以降も続き、鋳片外部から冷却する冷却水の不足時は、鋳片内部からの復熱で鋳片表面が直ちに1000℃以上に昇温する。1000℃以上の時間が長くなって、鋳片表面に新たなスケールが生成すると、鋳片表面に付着させた鋳造パウダーが剥離されるため、３分が限度とされる。
【００２１】
以上の事実より、加熱炉内において、鋳片表面のスケールに含まれる鋳造パウダーも加熱炉内に持ち込まれ、それによってスケールの融点が低下し、鋳片載置部への付着堆積、鋳片自身へのスケール付着、さらには、スケールの融点が低下したことによって、鋳片載置部との共晶反応による載置部腐食、耐火物腐食を来たすことが改めて確認された。
【００２２】
すなわち本発明では、常に、生成するスケールを鋳片表面に安定して付着させること、鋳片表面に付着するスケールが安定した組成であること、にして問題点を解決している。
【００２３】
なお、本発明の鋳片の製造方法では、表面酸化物の内ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ組成の合計を０．１〜１５％となる鋳片を得るために、その鋳片の鋳込み過程、及び鋳片の冷却過程で実施することとしているが、他の方法として、鋳片が形成され切断される手前位置で、鋳造パウダーを溶融して高温鋳片にタッチロールで転写塗布する方法、同場所で水溶液とした鋳造パウダーを高温鋳片表面に散布する方法、あるいは、加熱炉装入前で液状または糊状にした鋳造パウダーを鋳片表面に散布する方法等がある。
【００２４】
しかし、上記方法は、別途それを実施する装置を必要とし、その分作業者を必要として操業の複雑化招くという問題点が残る。
【００２５】
【実施例】
対象鋳片は外径225mm の丸ビレット、その成分は［Ｃ］：0.18％、［Si］：0.20％、［Mn］：0.55％、［Ｐ］：0.020 ％、［Ｓ］：0.0080％で、加熱炉温度は1220℃で、在炉時間は３〜６時間で実施した。また、加熱後はマンネスマン・マンドレルミルで外径 219.1mm、肉厚12.7mmと、外径 244.5mm、肉厚12.0mmと、外径 273.1mm、肉厚 9.3mmの３種類シームレス鋼管を製造し、この鋼管の外表面の疵検査も実施した。
【００２６】
成分、表面酸化物の組成、Ｓ含有量等は、発明例、比較例とも各試番（５チャージ約８００ｔｏｎ）を任意にサンプル抽出し分析した。鋳片表面品質の評価は、各試番毎にスケール分析用に５本、別にスケール付き加熱炉装入後の疵調査用に５本のビレットを無作為に抽出し、ビルドアップによる外面疵深さを加熱炉スキッド上で調べ、その内１本でも、１ｍｍ以上の疵が存在した場合には×、存在した疵が全数０．２ｍｍ未満の場合には◎で評価した。
【００２７】
鋼管の外表面の疵検査は、各試番毎に１０本の鋼管を無作為に抽出し、その内１本でも、０．１ｍｍ以上の疵が存在した場合には×、全数疵が存在しなかった場合は◎で評価した。
【００２８】
表１に加熱炉前で剥離した５本の鋳片表面酸化物組成とその含有量、パウダー中に添加したＳ量（含有量に相当）、鋳造機内の鋳片表面温度が1000℃以上の保持時間、および加熱後と圧延後の表面品質結果を示した。
加熱後、その内の５本について無作為に抽出して疵の検査を行った。
【００２９】
表１の発明例では、Ｓを添加するとＳｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ組成の合計が増加している。
【００３０】
比較例では、鋳造機内の1000℃以上の時間が長く本発明の３分以内の条件が外れたもの、あるいは鋳片酸化物中に占めるSiO2、CaO 、MgO 、Na2O、K2O 組成の合計が本発明から外れたものは、鋳片、鋼管の表面品質が低下している。
【００３１】
また、Ｓが 0.5％を超え、かつ、鋳造機内の1000℃以上の時間が３分以下の場合は、鋳片酸化物中に占めるSiO2、CaO 、MgO 、Na2O、K2O 組成の合計が15％を超えてしまい、加熱炉内のスキッドと耐火物を腐食する。成分調整された鋳造パウダーの水溶液塗布の場合は、それなりの鋳片、鋼管の表面品質が得られるものの、この様な方法は作業性が悪く、実用に不向きである。なお、加熱炉内のスキッド、耐火物等の腐食状況を３〜６ヵ月毎に調査したところ、従来ならばその都度、部分手入れ、部分取り替え等の補修したものが、本発明例の場合には何の問題も見当たらなかった。
【００３２】
【表１】
0003733903.tif 000002
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、鋳片の表面酸化物の組成限定と、鋳造時の鋳造パウダーの成分限定及び鋳造機内の鋳片表面温度が１０００℃以上の時間限定をしたので、鋳片の表面品質に優れ、また加熱炉内でのスケールによるトラブルの防止が可能となる。