JPH02165853A - 鋼の高速連続鋳造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は鋼の高速連続鋳造法、特に１．２ｍ／ｍｉｎ以
上の鋳造速度で操業する連続鋳造法に関するものである
。

［従来の技術］ 鋼の連続鋳造時には、鋳型内に湯面保護剤が添加される
。この湯面保護剤の役割りは、■鋳型内に添加すること
により溶鋼表面を被覆保温し、溶鋼面の凝固防止および
酸化防止を行うこと。

■溶鋼中より浮上してくる非金属介在物を吸収して鋳片
表面介在物欠陥を防止すること。

■鋳型と鋼の凝固シェル間に均一に流入潤滑することに
より鋳型の冷却を均一化して、鋳片表面の割れおよび拘
束性ブレークアウトを防止すること。

である。

以上の特性を確保するために、湯面保護剤は、５ｉｎ２
．Δ’１２０．．　Ｃａｂ、　Ｆｅ２Ｏ３，ＭｇＯ等の
酸化物を母材とし、その他に湯面保護剤の物性調整剤と
してアルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物、炭
酸塩又は弗化物、更には、湯面保護剤の溶融速度調整剤
としての炭素分を含有している。炭素分としては、コー
クス、カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、石炭等
の粉末又は頴粒が使用されている。

一般的な湯面保護剤の成分としては、５ｉ０２：　２０
〜４５９６（重量％、以下同じ）　、ｌ；ａｏ：２０〜
４５９６゜Ａｔ、０３＋　５〜１０！６．　ＭｇＯ：ｌ
　〜２０！に、　Ｎａ、Ｏ：　ｌ　〜２０！ｋ。

Ｆ−＝２〜２０！に、　（：：］Ｈ以下で構成されてお
り、必要に応じＴｉｅ、、　ＭｎＯ，ＳｒＯ，Ｌｉ２Ｏ
やＢ２Ｏ３も使用されている。分析上弗化物は、酸化物
とＦ−に、炭酸塩は、酸化物とＣとして表記されている
。また物性としては、１３００℃の粘度で０．５〜７　
ｐｏｉｓｅ　、融点で８００〜１２０’０℃のものが使
用されている。

ところで近年省エネルギーや省資源、歩留や原単位の向
上によるコストダウンの要請が一段と高まる傾向にある
。そのため連続鋳造の高速化さらには、高速連続鋳造で
製造された鋳片を冷却−再加熱することなく直接圧延工
程に送り込む直送圧延（ＣＧ−ＤＩ　）が積極的に採用
されるようになっている。該直送圧延を実施するために
は、高速連続鋳造により製造される鋳片の欠陥（ピンホ
ール、湯面保護剤巻込みによる介在物欠陥、割れ等）を
皆無にするか、直送圧延に支障のない程度に極めて少な
くしなければならない。

ところが従来の鋳造速度（平均的に１　ｍ／ｍｉｎ前後
）で使用していた湯面保護剤をそのまま１．２ｍ／ｍｉ
ｎ以上の高速鋳造に使用すると、湯面保護剤の消費量が
減少し、そのため鋳型−鋳片間の潤滑不良を起こし、拘
束性ブレークアウトが発生し易くなる。その防止策とし
て従来は、高速鋳造化に伴い、湯面保護剤の粘度を１３
００℃で０．５〜１．５ｐｏｉｓｅへの低粘度化するこ
とにより、湯面保護剤の消費量を増加させて、潤滑性を
保持させていた（特開昭６１−１５０７５２号公報参照
）。

しかしながら、湯面保護剤を低粘度化すると、高速化に
よる激しい注入流により、溶融した湯面保護剤が溶鋼流
に巻き込まれて、鋳片の欠陥（ピンホール、湯面保護剤
の巻込みによる介在物欠陥等）が大幅に上昇し、高速鋳
造化、直送圧延を実施する上で新たに大きな問題となっ
ている。

また、本件出願人においても、鋳片欠陥を抑制するため
良好な潤滑性等を有する湯面保護剤として、既に特開昭
６１−１４０５５、特開昭６０−１８０６５５　、特開
昭５９−２０９４６５　、特開昭６２−２３８０５：１
号公報等にて開示したものを出願し、所望の効果を挙げ
たが、いずれも高速鋳造に対応する湯面保護剤の適正使
用条件、例えばブレークアウトや介在物欠陥の発生防止
条件に関して、なお不満足な点を残していた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記従来技術での問題点である高速鋳造時の
拘束性ブレークアウトの発生、湯面保護剤の巻込みによ
る介在物欠陥の発生を防止して、直送圧延を可能にする
ことができる連続鋳造法を提供するものである。

［課題を解決するための手段コ 以下上記目的を達成するための本発明の各構成を詳細に
説明する。

眞述の如く、高速鋳造に伴う低粘度化による最大の問題
点は、溶鋼流による湯面保護剤溶融層の鋳片への巻込み
である。本発明者らはこの巻込みを防止し、しかも潤滑
性を確保するため、種々検討を実施した。まず巻込みの
防止に関しては、その発生原因が高速鋳造時の高速流入
にもとづく溶鋼表面の乱れによる湯面保護剤溶融層の溶
鋼中への巻込みと推定されるため、湯面保護剤の新たな
物性として、表面張力に注目し、市販品の表面張力を測
定した。表面張力の測定は、第１図に示す白金円筒引上
げ法（Ｄｉｐｐｉｎｇ　Ｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｍｅＬｈｏ
ｄ　）により測定した。まず、６００℃マツフル炉中て
１時間の脱炭処理した湯面保護剤約６０ｇｒを黒鉛ルツ
ボに入れ、１４００℃マツフル炉中で１０分間溶融処理
する。この溶融試料を白金ルツボ３に入れ、１２５０℃
に保持し、Ａｒガス置換した測定装置（第１図）の電気
炉２に挿入した。温度安定後上部天秤１と連結した白金
円筒４を°溶融中に浸漬し、天秤をバランスさせる。次
いで、白金円筒４より液面を低下させバランスが平衡に
なるまで分銅を加える。

白金円筒が液面から離れるまでこの操作を繰り返しばれ
る瞬間の最大重量を記録する。

この測定を６回行い、最大値、最小値を除いた平均値を
とりＷ□つ（ｇ）とする。計算式は、ｇ　−ｗｍａＸ　
×ｖ ０＝４πＲ で表わされる。ここで０は表面張力（ｄｙｎｅ／ｃｍ）
、ｇは重力の加速度（９８０ｃｍ／５ｅｃ２）　、　Ｗ
、、、ａＸは白金円筒に及ぼす最大の引き（ｇｒ）　、
　Ｒはシリンダーの半径（ｃｍ）　、　ｖは補正係数で
あり、使用シリンダー、融体液の密度により決まるもの
である。

調査した従来品の表面張力の測定結果は、１２５０℃で
２４０〜３２０　ｄｙｎｅ／ａｍで、粘度は、１３００
℃で０．５〜７．０　ｐｏｉｓｅであり、粘度と表面張
力の間には、相関は認められなかった。

次に、表面張力の値を変更して鋳造試験を実施し、鋳片
の品質との関係を調査した。その結果を第２図に示す。

鋳造条件としては、（ａ）は鋳造速度１．５ｍ１ｍ１ｎ
、湯面保護剤の粘度１３００℃で０．６　ｐｏｔｓｅて
、（ｂ）は鋳造速度１．５ｍ／ｍｉｎ、粘度１３００℃
で３．２　ｐｏｉｓｅで行った。

第２図から明らかなように表面張力が高い程介在物欠陥
が減少する傾向がみられ、表面張力２９０ｄｙｎｅ／ｃ
ｍを境として大幅な介在物の減少が見られる。これは、
鋳造条件による湯面の乱れ度に対し、表面張力が高いと
いうことは溶融した湯面保護剤の表面結合力が強いこと
を示しており、溶鋼との接触で混合しにくく巻込まれに
くくなり、結果として高速鋳造下においては、１２５０
℃で２９０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であわば巻込みがほとん
ど発生しないことを見い出した。

次に、本発明者らは、潤滑性（ブレークアウト発生率、
以下８．０発生率とする）を保証する手段の調査・研究
を実施した結果状の知見を得た。すなわち、一般に湯面
保護剤の粘度は、１３００℃での測定値が採用されてい
るが、これは、鋳型内の溶鋼のメニスカス直下の湯面保
護剤の流入フィルムの平均温度が約１３００℃であるこ
とと、測定値が比較的安定して得られるからである。本
発明者等は、ローター回転法により脱炭後の各種湯面保
護剤２００ｇｒを１４００℃　１０分間溶融し、１３０
０℃に保持して後粘度測定を実施し、その後２０℃づつ
温度を降下させて、各温度で保持後に粘度測定を行って
ｌｏｇ　ｙ）と１／Ｔ（ηは粘度ｐｏｉｓｅ　、　Ｔは
絶対温度０Ｋを示す）の関係グラフを作成した。この測
定時、温度降下により、試料中に結晶が晶出し、ニュー
トン流体でなくなり、測定不能になった温度から１０℃
高い温度をブレークポイントと定義した。第３図にその
測定例を示す。第３図から明らかなように１３００℃の
粘度が近似値であっても、ブレークポイントが大幅に異
なる湯面保護剤があることがわかフた。

即ち、第３図に示すＡとＢの品名のものでは、１３Ｏｆ
７℃における粘度は７．６　ｐｏｉｓｅと７．２　ｐｏ
ｉｓｅであるのに、ブレークポイントは各々９８０℃と
１１８０℃で、またＣとＤの品名のものでは、粘度は５
．５と５．０　ｐｏｉｓｅであるのにブレークポイント
は各々１０００℃と１０８０℃と大幅に異っている。

そこでブレークポイントを変更したサンプルを試作し、
実機鋳造試験を実施し、８．０発生率に及ぼす彫金を調
査した。鋼種、鋳造速度は今までと同一にし粘度は１３
００℃で３．２　ｐｏｉｓｅとした。第４図にその結果
を示す。図から明らかなように８．０発生率とブレーク
ポイントに大きな相関がみられ、ブレークポイントを低
下させることにより、Ｂ、Ｏ発生率を低下させることが
可能であり、かつその温度を１０００℃以下にすること
により、８．０発生率がほとんど無くなることを見い出
した。

この点を鋳型内の潤滑モデルを用いて説明する。従来の
場面保護剤７は、第５図（ｂ）の如く、溶鋼のメニスカ
ス部のみで液状の溶融湯面保護剤８があり、その他の下
位部では、固体の場面保護剤９に被覆されており、良好
な潤滑性が保てない。また、本発明の場面保護剤１０は
ブレークポイントか１０００℃以下であるので、第５図
（ａ）の如く、一般に鋳型下端の鋳片表面は１０００℃
程度であるから、鋳型下端においても液状の溶融した場
面保護剤１１が存在し、理想の潤滑状態となっていると
考えられる。この結果拘束性ブレークアウトの発生がほ
とんど無くなったものと考えられる。なお、図において
、１２は固体の湯面保護剤、１３は鋳型、１４は溶鋼で
ある。

次に適正粘度範囲を求めるため、表面張力を１２５０℃
で２９０　ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、ブレークポイントを１
０００℃以下の範囲で粘度を変化させた湯面保護剤を試
作し、鋳造速度の組合せで実機鋳造し鋳片品質をチエツ
クした。その結果を第６図に示す。Ｏ印は、欠陥目標値
以下のもの、ｘ印は目標値以上のものを示す。同図から
鋳造速度に対し、適正粘度範囲が存在することがわかっ
た。

すなわち、鋳造速度■に対し、１３００℃の粘度ηを ３．５　≦η■≦６．０ の範囲で設計する必要かあることがわかった。

次に、使用する湯面保護剤の成分系は一般に使用されて
いる湯面保護剤の組成でよく、１２５０℃で表面張力２
９０　ｄｙｎｅ／ｃ＋＋＋以上、ブレークポイント１０
００℃以下の物性て、　ＧａＯ／５ｉ０２は０．５〜０
．９５とする。Ｃａｂ／　５ｉ０２が０．５未満の場合
は、物性特に粘度を調整するため多量のフラックス成分
（Ｎａ２０、　Ｌｉ２Ｏ，Ｆ−等）を必要とするため、
浸漬ノズル溶ｔＭｆｆｉが大きくなり、かつコスト高と
なり実用的でなく、また（：ａＯ／ＳｉＯ□が０．９５
Ｍの場合は、鋳型内で変性（ＡＭ。０３介在物吸収、鋼
中のＡＱによる溶融した湯面保護剤中のＳｉＯ□の還元
）により液状の性質が失われ、結晶の析出を起し耐滑性
が不良となる。ＣａＯ／Ｓｉｎ□が０．９５以下の場合
、Ｓｉｎ□はイオン構造的には結晶の析出し難い鎖状構
造をしており、又ブレークポイントも低くなる。このた
めＣａｂ１５ｊＯ□を０．５〜０．９５の範囲とした。

場面保護剤のブレークポイント又は表面張力の若干の変
動については、Ｎａ２Ｏ，１ｊ２０．　Ｆ　、　Ｂ２０
．、。

Ａｉｌ’３．　Ｎａ５ＡＱＦ３．　ＭｇＦ２．　ＴｉＯ
２，ＭｎＯ，ＳｒＯ等により調整し得るものである。

また、鋳片幅を６００ｍｍ以上とした理由は、　６００
ｍｍ以下では、長辺長さが短く比較的均一なシェルコア
を形成し易く、表面欠陥は発生しにくく、６００ｍｍ以
上になるとシェルコアが不均一になり表面欠陥が発生し
易いので、本発明による操業の鋳片幅を６００＋＋ｕｎ
以上とした。

以上の結果より本発明の構成をまとめると次の如くとな
る。即ち、本発明は上記の実験結果より得られた湯面保
護剤の最も適した物性と鋳造速度との関連を考慮した結
果得られたものであり、その構成は、 Ｃａｂ、　５ｉｎ２．八２２０３を主成分とし、　Ｃａ
ｂ／　ＳｔＯ□（重量％比）が０．５〜０．９５の範囲
で、アルカリ全屈およびアルカリ土類金属および他金属
の酸化物、炭酸塩、弗化物の１種又は２種以上、更に溶
融速度調整剤として炭素分を含有し、１２５０℃におけ
る表面張力か２９０　ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、ブレークポ
イントが１０００℃以下で、かつ１３００℃における粘
度η（ｐｏｉｓｅ）が鋳造速度ｖ　（ｍ／ｍｉｎ　）と
の関係式％式％ の範囲を満足するような場面保護剤を使用して、鋳片幅
が６００ｍｍ以上で鋳造速度Ｖ≧１．２ｍ／ｍｉｎで操
業することを特徴とする鋼の高速連続鋳造法である。

このように本発明においては、新たに場面保護剤の表面
張力とブレークポイントの特性を限定したもとで、粘度
と鋳造速度との最も適正な使用条件を特定することによ
り、１．２ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造においても鋳型−
鋳片間に湯面保護剤を十分に流入州滑して拘束性ブレー
クアウトの発生を防止し、かつ直送圧延が可能な極めて
鋳片欠陥の少ない鋳片を製造できる。

［実施例］ 第１表に本発明において用いる湯面保護剤、比較例およ
び従来例の湯面保護剤の各成分と物性を示す。これらの
場面保護剤を使用して、スラブ連鋳機にて鋳造を実施し
た。鋳造条件は鋳型サイズ２５０厚Ｘ　１６００幅（＋
ｎｍ）、鋳造速度は１．２〜２．０ｍ／ｍｉｎについて
実施した。その時の鋳造結果を第２表に表示した。

表中の記号Ａ−Ｆは本発明例であり、０．０発生率指数
は０、鋳片品質共に良好な結果を示した。

Ｇ〜Ｊは比較例である。Ｇはブレークポイントおよび粘
度は本発明範囲にあるか、表面張力が本発明の範囲外に
あるもので、］）、０発生率は少なかったが、鋳片に介
在物欠陥が発生した。Ｈは表面張力、粘度は本発明範囲
内にあるが、ブレークポイントが本発明範囲外にある例
で、［１，０発生率が高く、かつ割わ疵が発生した。又
Ｉは表面張力、ブレークポイントが本発明範囲内である
が、粘度が鋳造速度に対し高すぎる例であり、結果とし
てＢ、Ｏ発生率が高く、かつ疵が発生した。Ｊは逆に粘
度が低すぎる例であり、８．０発生率は少いが介在物欠
陥および割れが発生した。Ｋは従来例であり、８．０発
生率は少いが鋳片に湯面保護剤の巻込み疵か多発した。

第 表 ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は表面張力の測定装置の概略図、第２図は表面張
力と鋳片表面欠陥指数との関係を示すグラフ、第３図は
粘度およびの測定例のグラフ、第４図は表面張力とブレ
ークアウト発生指数の関係を示すグラフ、第５図（ａ）
は本発明鋳型内のｌａ滑モモデルあり、第５図（ｂ）は
従来の鋳型内の潤滑モデルである。第６図は鋳造速度と
粘度、表面張力との鋳片品質関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣａＯ、ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３を主成分とし
   、ＣａＯ／ＳｉＯ＿２（重量％比）が０．５〜０．９５
   の範囲で、アルカリ金属およびアルカリ土類金属および
   他金属の酸化物、炭酸塩、弗化物の１種又は２種以上、
   更に溶融速度調整剤として炭素分を含有し、１２５０℃
   における表面張力が２９０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、ブレー
   クポイントが１０００℃以下で、かつ１３００℃におけ
   る粘度η（ｐｏｉｓｅ）が鋳造速度ｖ（ｍ／ｍｉｎ）と
   の関係式 ３．５≦ηｖ≦６．０ の範囲を満足するような湯面保護剤を使用して、鋳片幅
   が６００ｍｍ以上で鋳造速度ｖ≧１．２ｍ／ｍｉｎで操
   業することを特徴とする鋼の高速連続鋳造法。