JP2018144046A

JP2018144046A - 連続鋳造用モールドパウダー及び鋼の連続鋳造方法

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Publication number: JP2018144046A
Application number: JP2017038396A
Authority: JP
Inventors: 信幸 ▲高▼平; Nobuyuki Takahira; 花尾　方史; Masafumi Hanao; 方史花尾
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: JP6769344B2

Abstract

【課題】モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず、かつ、巻き込みの発生を的確に抑制でき、安定して高品質な鋳片を得ることが可能な連続鋳造用モールドパウダーを提供する。【解決手段】Ａｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼を連続鋳造する際に鋳型内に供給される連続鋳造用モールドパウダーであって、質量比で、ＳｉＯ２の含有量が３５．１％以下、Ｂ２Ｏ３の含有量が６．２％以下、Ｐ２Ｏ５の含有量が０．５％以下とされ、１３００℃における粘度が１．４ｐｏｉｓｅ以上である。【選択図】なし

Description

本発明は、Ａｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼を連続鋳造する際に鋳型内に供給される連続鋳造用モールドパウダー、及びこの連続鋳造用モールドパウダーを用いた鋼の連続鋳造方法に関するものである。

鋼の連続鋳造を行う際には、鋳型内の溶鋼湯面上に連続鋳造用モールドパウダー（以下、「モールドパウダー」と記載する場合がある）が添加される。このモールドパウダーは、鋳型内の溶鋼表面において溶融して鋳型壁と凝固殻との間に流入する。そして、モールドパウダーは、鋳型壁と凝固殻との間でパウダーフィルムを形成し、鋳型壁と凝固殻の間で潤滑作用を奏する。

ここで、連続鋳造時に、鋳片中にモールドパウダーが巻き込まれた場合には、その後の圧延工程等において表面疵等の欠陥の原因となる。このため、モールドパウダーの巻き込みを抑制する必要がある。
モールドパウダーの鋳片への巻き込みの抑制を目的として、例えば特許文献１には、粘性及び表面張力を規定したモールドパウダーが提案されている。また、特許文献２には、粘性及び結晶化温度を規定したモールドパウダーが提案されている。

しかしながら、これら特許文献１，２に記載されたモールドパウダーにおいては、鋳型壁と凝固殻との間への流入量が抑制されてしまい、十分な潤滑性を確保することができず、安定して鋳造を行うことができなかった。また、モールドパウダーは、溶鋼中の金属や酸化物等と反応し、粘性等の特性が変化することがあるため、モールドパウダーの粘性、結晶化温度、表面張力等を規定した場合であっても、十分に巻き込みを抑制することができなかった。

そこで、特許文献３には、Ａｌ及びＴｉを含有する鋼を鋳造する際に用いられるモールドパウダーとして、溶鋼との間の界面張力を規定したものが提案されている。このように、特許文献３においては、溶鋼中のＡｌ及びＴｉとの反応によるモールドパウダーの特性変化を考慮することによって、モールドパウダーの巻き込みを抑制するとともに、鋳型壁と凝固殻との間の潤滑性を確保している。

特公平０４−０４０１０３号公報特開２００４−２２３５９９号公報特開２００６−１７５４７２号公報

ところで、最近では、鋳造速度の高速化が図られており、モールドパウダーの巻き込みが発生しやすい状況にある。また、製品に要求される品質も厳しくなっており、モールドパウダーの巻き込みをさらに抑制する必要がある。このため、従来よりもさらに巻き込みを的確に抑制することが可能なモールドパウダーが求められている。
ここで、特許文献３のモールドパウダーにおいては、Ａｌ及びＴｉを含有する溶鋼との間の界面張力を規定しているが、鋳造する鋼種等によっては、安定してモールドパウダーの巻き込みを抑制することができないおそれがあった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず、かつ、巻き込みの発生を的確に抑制でき、安定して高品質な鋳片を得ることが可能な連続鋳造用モールドパウダー、及び、鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、Ａｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼を連続鋳造する際に、溶鋼に含まれるＡｌがモールドパウダー中のＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５と酸化還元反応することにより、溶鋼とモールドパウダーとの間の界面張力が低下し、モールドパウダーの巻き込みが発生しやすくなるとの知見を得た。

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明に係る連続鋳造用モールドパウダーは、Ａｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼を連続鋳造する際に鋳型内に供給される連続鋳造用モールドパウダーであって、質量比で、ＳｉＯ_２の含有量が３５．１％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が６．２％以下、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が０．５％以下とされ、１３００℃における粘度が１．４ｐｏｉｓｅ以上であることを特徴としている。

この構成の連続鋳造用モールドパウダーによれば、質量比で、ＳｉＯ_２の含有量が３５．１％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が６．２％以下、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が０．５％以下に制限されているので、溶鋼に含まれるＡｌとモールドパウダーに含まれるＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５との酸化還元反応によって界面張力が低下することを抑制でき、モールドパウダーの巻き込みを的確に抑制することができる。また、１３００℃における粘度が１．４ｐｏｉｓｅ以上とされているので、モールドパウダーの巻き込みが抑制される。よって、その後の工程における表面疵の発生を抑制することが可能となる。
さらに、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５の含有量を規制しているので、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず、安定して鋳造を行うことができる。

ここで、本発明の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、質量比で、Ｔ．ＣａＯを３０．１％以上４４．１％以下、Ｆを２％以上１２％以下の範囲内で含有し、さらに、Ｌｉ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏ，ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＭｎＯから選択される一種又は二種以上を合計で４％以上２０．５％以下の範囲内で含有することが好ましい。なお、上述の化合物以外に不可避不純物を含んでいてもよい。

本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、Ａｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼を連続鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、上述の連続鋳造用モールドパウダーを使用することを特徴としている。
この構成の鋼の連続鋳造方法においては、溶鋼に含まれるＡｌとモールドパウダーに含まれるＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５との酸化還元反応によって界面張力が低下することを抑制でき、モールドパウダーの巻き込みを的確に抑制することができる。また、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず、安定して鋳造を行うことができる。

上述のように、本発明によれば、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず、かつ、巻き込みの発生を的確に抑制でき、安定して高品質な鋳片を得ることが可能な連続鋳造用モールドパウダー、及び、鋼の連続鋳造方法を提供することが可能となる。

以下に、本発明の実施形態である連続鋳造用モールドパウダー及び鋼の連続鋳造方法について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーは、質量比で、ＳｉＯ_２の含有量が３５．１％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が６．２％以下、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が０．５％以下とされ、１３００℃における粘度が１．４ｐｏｉｓｅ以上とされている。
また、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、凝固温度が１０００℃以上１１５０℃以下の範囲内とされていることが好ましい。

さらに、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーは、質量比で、Ｔ．ＣａＯを３０．１％以上４４．１％以下、Ｆを２％以上１２％以下の範囲内で含有し、さらに、Ｌｉ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏ，ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＭｎＯから選択される一種又は二種以上を合計で４％以上２０．５％以下の範囲内で含有している。なお、不可避不純物としてＳやＦｅＯ等を含むことがある。これら不可避不純物は質量比で１．５％以下に制限することが好ましい。

以下に、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーの組成について説明する。
上述のようにＡｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼の溶鋼上にモールドパウダーを供給した場合には、溶鋼中のＡｌとモールドパウダー中のＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５とが酸化還元反応し、モールドパウダーと溶鋼との間の界面張力が低下し、巻き込みが発生しやすくなる。このため、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、ＳｉＯ_２の含有量を３５．１％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量を６．２％以下、Ｐ_２Ｏ_５の含有量を０．５％以下にそれぞれ制限している。

なお、さらにモールドパウダーと溶鋼との間の界面張力の低下を抑制するためには、ＳｉＯ_２の含有量を３３％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量を５．２％以下、Ｐ_２Ｏ_５の含有量を０．４％以下とすることが好ましい。
また、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５の含有量の下限に特に制限はないが、ＳｉＯ_２の含有量が低すぎると粘度が大きく低下することから、ＳｉＯ_２の含有量の下限は２６．６％以上とすることが好ましい。

また、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーは、Ｔ．ＣａＯが質量比で３０．１％以上４４．１％以下の範囲内であることが好ましい。
ここで、Ｔ．ＣａＯとＳｉＯ_２との質量比Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ_２は０．９４以上１．４５以下の範囲内とされていることが好ましい。
Ｔ．ＣａＯ及びＴ．ＣａＯとＳｉＯ_２との質量比Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ_２を上述の範囲内とすることにより、モールドパウダーの粘度が大きく低下することを抑制できる。

さらに、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーは、Ｆを質量比で２％以上１２％以下の範囲内で含有することが好ましい。
Ｆの含有量を上述の範囲内とすることにより、凝固点及び粘度を適切な範囲に設定することが可能となる。

また、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、Ｌｉ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏ，ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＭｎＯから選択される一種又は二種以上の合計含有量が４％以上２０．５％以下の範囲内であることが好ましい。
これらの化合物は、モールドパウダーの各種物性の調整のために適宜添加されることになる。

そして、本実施形態である鋼の連続鋳造方法においては、Ａｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼を連続鋳造する鋼を対象とし、上述した本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーを用いる。
このとき、鋳型内の溶鋼の上に形成されるモールドパウダーの溶融層厚さが５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内となるように、モールドパウダーを添加する。

また、本実施形態で対象となる鋼は、Ｃの含有量が、質量比で０．００１％以上０．０６％以下の極低炭素鋼及び低炭素鋼である。
特に、Ｃの含有量が０．００５％以下とされた極低炭素鋼において、熱間圧延した板材の表面にモールドフラックスの巻き込みによる表面疵が発生しやすいため、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーを用いることが特に好ましい。

以上のような構成とされた本実施形態である連続鋳造用モールドパウダー及び鋼の連続鋳造方法によれば、連続鋳造用モールドパウダーにおいて、質量比で、ＳｉＯ_２の含有量が３５．１％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が６．２％以下、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が０．５％以下に制限されているので、溶鋼に含まれるＡｌとモールドパウダーに含まれるＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５との酸化還元反応によって、溶鋼とモールドパウダーとの間の界面張力が低下することを抑制できる。これにより、鋳片中へのモールドパウダーの巻き込みを抑制することができ、その後の工程における表面疵の発生を抑制することが可能となる。

また、１３００℃における粘度が１．４ｐｏｉｓｅ以上とされているので、モールドパウダーの巻き込みをさらに抑制することができる。
さらに、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５の含有量を規制しているので、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されないため、安定して鋳造を行うことができる。

さらに、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、質量比で、Ｔ．ＣａＯを３０．１％以上４４．１％以下、Ｆを２％以上１２％以下の範囲内で含有し、さらに、Ｌｉ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏ，ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＭｎＯから選択される一種又は二種以上を合計で４％以上２０．５％以下の範囲内で含有しているので、モールドパウダーに要求される性能を確保することができ、安定して鋳造を行うことができる。

以上、本発明の実施形態である連続鋳造用モールドパウダー及び鋼の連続鋳造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（実施例）
以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
連続鋳造設備を用いて、表１に示す組成の鋼の連続鋳造を行った。なお、鋳造条件としては、鋳片厚さ２５０ｍｍ、鋳片幅１２００ｍｍ、定常鋳造速度を１．８ｍ／ｍｉｎとした。
このとき、鋳型内に添加する連続鋳造用モールドパウダーとして、表２に記載されたモールドパウダーを用いた。なお、本実施例では、表２に示す組成のモールドパウダー１００％に対して、溶解速度調整用の骨材カーボンを質量比で３％添加した。

得られた鋳片に対して、常法にて熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍を行い、厚さ１ｍｍの板材を製造し、得られた板材の長さ１０００ｍ当たりの疵の個数を計測し、モールドパウダーの巻き込みを評価した。評価結果を表３に示す。

ＳｉＯ_２の含有量が質量比で３５．１％を超える比較例１、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が質量比で６．２％を超える比較例２、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が質量比で０．５％を超える比較例３のモールドパウダーにおいては、Ｃの含有量が質量比で０．００１％とされた鋼１及びＣの含有量が質量比で０．０６％とされた鋼２のいずれにおいても、モールドパウダーの巻き込みが発生していることが確認された。
また、１３００℃における粘性が１．４ｐｏｉｓｅ未満とされた比較例４のモールドパウダーは、鋼１及び鋼２のいずれにおいても、モールドパウダーの巻き込みが発生していることが確認された。

これに対して、質量比で、ＳｉＯ_２の含有量が３５．１％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が６．２％以下、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が０．５％以下とされ、１３００℃における粘性が１．４ｐｏｉｓｅ以上とされた本発明例１〜８のモールドパウダーにおいては、モールドパウダーの巻き込みが抑制されていることが確認された。

以上のことから、本発明例によれば、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず、かつ、巻き込みの発生を的確に抑制でき、安定して高品質な鋳片を得ることが可能な連続鋳造用モールドパウダーを提供可能であることが確認された。

Claims

Ａｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼を連続鋳造する際に鋳型内に供給される連続鋳造用モールドパウダーであって、
質量比で、ＳｉＯ_２の含有量が３５．１％以下、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が６．２％以下、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が０．５％以下とされ、
１３００℃における粘度が１．４ｐｏｉｓｅ以上であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー。
質量比で、Ｔ．ＣａＯを３０．１％以上４４．１％以下、Ｆを２％以上１２％以下の範囲内で含有し、さらに、Ｌｉ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏ，ＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＭｎＯから選択される一種又は二種以上を合計で４％以上２０．５％以下の範囲内で含有することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用モールドパウダー。
Ａｌを質量比で０．０１％以上含有するＡｌ含有鋼を連続鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、
請求項１又は請求項２に記載の連続鋳造用モールドパウダーを鋳型内に供給することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。