JP3015992B2 - 鋼の連続鋳造用鋳型コーティング剤およびそれを用いた鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼の連続鋳造用の鋳型
の表面に塗布する鋳型コーティング剤とそのコーティン
グ剤を用いた鋼の連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造では鋳型の中に鋳込まれた
溶鋼の保温、溶鋼の再酸化防止、溶鋼中介在物の捕捉、
鋳型と凝固シェル間の潤滑の目的で、連続鋳造用パウダ
ーが用いられている。パウダーは鋳型の中に添加されて
から徐々に溶解し、凝固シェルと鋳型との隙間を溶融状
態で流れ落ちる。

【０００３】凝固シェルが鋳型に焼き付かないように、
当該凝固シェルが下方に引き抜かれる際に、当該鋳型は
上下に振動し、該溶融状態のパウダーは潤滑剤として作
用している。

【０００４】液体潤滑の領域であるために、凝固シェル
と鋳型との間にあるパウダーは溶融していること、適度
な厚みが確保されること等が重要である。

【０００５】ところで、パウダーは鋳型表面で冷却され
固化するが、パウダーの流入が不均一であれば鋳型表面
で固化するパウダーの厚みも不均一になる。

【０００６】さらに、パウダーの固化した厚みが不均一
となればそれに引き続き起こる凝固シェルの厚みも不均
一となる。凝固遅れの生じた部位に収縮に伴う歪が作用
すると、鋳片表面が凹んだり、割れが発生することがあ
り、問題となっていた。

【０００７】これを低減するために、例えば特開昭６１
―１５０７５２号公報に開示されているように、パウダ
ーの軟化点、結晶化を特定温度にして鋳型壁への添加剤
流れ込みを良好にして鋳片の表面欠陥を低減する技術が
提案されている。

【０００８】しかしながら鋳片表面の凹み、割れに関し
ては抜本的な解決には至っていない。

【０００９】なお、本発明者らの研究によれば、パウダ
ー流入の不均一およびパウダーの固化した厚みは鋳造開
始時ほど顕著であり、鋳片表面の凹みの頻度、割れの発
生頻度も鋳造開始時に多いことが明らかとなっている。

【００１０】したがって、鋳造初期の対策にかかわる技
術が必要である。これについては、例えば特開昭６１―
１９５７４４号公報に開示されているように、連続鋳造
用パウダー成分をそのまま鋳型表面に塗布することによ
って、表面欠陥が減少するとしている。

【００１１】また、特開昭６１―１９５７４３号公報に
はパウダーを予め溶融させ、溶射により固着フラックス
層を鋳型表面に形成せしめることにより、表面欠陥発生
が防止できるとしている。

【００１２】しかし、特開昭６１―１９５７４４号公報
ではパウダーをそのまま塗布するため、不均一が生じ易
く、パウダー層の溶融も制御できないために問題があっ
た。

【００１３】また、特開昭６１―１９５７４３号公報で
は溶射を行なうことで、そのための装置が大がかりであ
り実現が困難であること、また一般に溶射の場合、溶射
される物質は急速に冷却されるため、該物質の場合には
結晶質は得られ難くガラス質であることから、該文献で
述べられているような効果は期待できない。

【００１４】また、鋳造初期に形成された不均一な固化
厚みは場合によっては１時間程度も継続することが明ら
かとなっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上述べた問
題点を鑑みなされたもので、特に鋳造初期の不均一を解
消するためになされた。

【００１６】すなわち、鋳造開始時のパウダー流入を均
一化し、鋳型と凝固シェル間のパウダー固化層を均一に
することにより凝固不均一を防止することが可能とな
る。

【００１７】本発明は、パウダー固化厚みを早期に均一
化を図り、鋳型内凝固の不均一を抜本的に解消する、鋼
の連続鋳造用鋳型コーティング剤、およびそのコーティ
ング剤を用いることにより表面欠陥の少ない鋼の連続鋳
造方法を提供する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、 （１）鋼の連続鋳造で鋳造開始前に鋳型表面に塗布する
コーティング剤であって、無機系、または有機系のバイ
ンダーと晶出カスピダインを含む微粉末からなることを
特徴とする、鋼の連続鋳造用鋳型コーティング剤。 および （２）鋼の連続鋳造を開始するに当たり、鋳型表面に５
〜２０００μｍの厚みで請求項１記載の鋳型コーティン
グ剤を塗布した後、連続鋳造を行なうことを特徴とす
る、鋼の連続鋳造方法。 である。

【００１９】本発明は、鋼の連続鋳造用パウダーが固化
した場合に含まれる結晶相カスピダイン（３ＣａＯ・２
ＳｉＯ₂・ＣａＦ₂）を含む微細粉末を無機系あるいは有
機系のバインダーと混練し、鋳造前にあらかじめ鋳型表
面に塗布しておくことを特徴とする、コーティング剤
と、これを用いた鋼の連続鋳造方法である。

【００２０】

【作用】本発明のコーティング剤について詳述すると以
下のようになる。すなわち、連続鋳造用パウダーをあら
かじめ溶解し、固化させることにより、カスピダインを
晶出させる。

【００２１】この酸化物を粉砕・微細粒子化し、無機系
あるいは有機系のバインダーと混練する。

【００２２】この際、塗布する手段は刷毛、スプレー等
で、塗布する手段に応じて混練した物質の粘度は調整す
れば良い。

【００２３】鋳型表面に塗布する際の厚みは５〜２００
０μｍとし、１５μｍから２００μｍが望ましい。

【００２４】また、粉砕した微細粒子中のカスピダイン
は晶出していればそれで良く、その晶出率、および晶出
相以外の相がどのような物であるかは原則的に不問であ
る。

【００２５】したがって、微細粒子中にガラス質が含ま
れていてもなんら問題はない。カスピダインの晶出した
微細粒子の粒径は、塗布する厚み以下であればそれで良
く、１μｍ以下であれば望ましい。

【００２６】カスピダインの晶出した微細粒子の化学成
分はＣａＯ、ＳｉＯ₂をベースとしたもので、通常の連
鋳パウダーであれば良い。

【００２７】また必ずしも連続鋳造用パウダーである必
要はないが、冷却に伴う固化過程でのカスピダインの晶
出が原則である。

【００２８】次に、鋼の連続鋳造を開始するに当たり、
鋳型表面に５〜２０００μｍの厚みで鋳型コーティング
剤を塗布した後、連続鋳造を行なう方法について図１を
用いて具体的に説明する。

【００２９】鋳造を開始する際には、鋳型１にダミーバ
ー２を設置する。ここで、注入された溶鋼がもれること
なく凝固し、下方へ引き抜かれてゆくように、かつ容易
にダミーバーと鋳片を切り離すことができるように、ダ
ミーバーヘッド３の形状が工夫されている。

【００３０】コーティング剤を塗布する部位は、鋳型１
にダミーバーヘッド３の位置から、鋳造中の溶鋼上面位
置４近傍にまでの鋳型表面５であり、図１には斜線でそ
の領域を図示した。

【００３１】コーティング剤を塗布する位置は、鋳型全
周でも良いし、割れ、凹み等の表面欠陥が多発し易い長
辺のみだけでも良い。

【００３２】また、塗布するに際して、ダミーバーヘッ
ド等鋳型以外の部分に付着しても何等問題は無い。コー
ティング剤の乾燥を行なってから、浸漬ノズル６から溶
鋼を鋳型内に注入し、鋳造を開始する。

【００３３】ここで、塗布した厚みを５〜２０００μｍ
としたのは、５μｍ未満では鋳片の割れ、凹み等の表面
欠陥の防止効果がなく、２０００μｍを越えるとコーテ
ィング剤の厚みのばらつきが大きくなるのと、溶鋼から
コーティング剤を通して鋳型への抜熱が小さくなるため
冷却が遅れ、健全な凝固シェルが形成されないためであ
る。

【００３４】

【実施例】

【００３５】

【実施例１】表１に掲げる組成の連続鋳造用パウダー
を、シリコニット炉内により黒鉛るつぼ中で溶解し、炉
外にあらかじめ準備しておいた黒鉛製の鋳型に注入する
ことにより冷却させる。

【００３６】得られた酸化物をＸ線解析すると、明瞭な
カスピダインのピークが得られた。

【００３７】また、光学顕微鏡により金相学的な調査を
行なうと、カスピダインの結晶質がガラス質のマトリッ
クスに分散した状態となっており、カスピダインの割合
は約４０％であった。

【００３８】得られた酸化物を粒径が１μｍ以下となる
ように微細粉砕し、珪酸ナトリウムを水で１／３程度に
薄めたバインダーにより混練した。ここで混練したもの
の室温での粘度は約０．８ポアズであった。

【００３９】主要部分だけを示した鋳型の模式図を図１
に示すが、２５０ｍｍ厚、１８００ｍｍ巾のスラブ用連
続鋳造用鋳型１にダミーバーヘッド３をセットした。

【００４０】ここで斜線で図示した５の部位に、前述の
混練物をダミーバーヘッド３より上方で、定常状態での
メニスカスレベル４より約２０ｍｍ上の位置まで、鋳型
の内周４面に、刷毛により約５０μｍの厚みに塗布し
た。

【００４１】赤外線ランプで約６時間乾燥させた後、鋳
造を開始し、９連鋳まで実施後鋳造を終了した。鋳片の
表面割れの調査結果を図２に示す。

【００４２】図に示した通り、割れは１鍋目から発生頻
度が非常に少なく、健全な鋳片が製造できた。

【００４３】また、９鍋鋳造終了後、鋳型内を観察した
が、鋳造初期に塗布した酸化物は残存しておらず、容易
に除去することができた。

【００４４】

【実施例２】表１に掲げる組成の連続鋳造用パウダー
を、実施例１と同様の方法でカスピダインを製造した。
ここでは結晶化率は約７０％と多かった。

【００４５】粒径が２μｍ以下となるように微細粉砕
し、実施例と同様に珪酸ナトリウムを水で薄めたバイン
ダーにより混練した。ここで混練したものの室温での粘
度は約０．１５ポアズであった。

【００４６】実施例１と同様に図１の斜線で示した部分
５にスプレーにより塗布した。平均的な厚みは１５０μ
ｍであった。この場合、ダミーバーヘッド３にかなり飛
散したため、混練物が塗布された。

【００４７】赤外線ランプで４時間乾燥した後、鋳造を
開始し、１０連鋳まで実施後鋳造を終了した。鋳片の表
面割れの調査結果を図３に示す。

【００４８】図に示した通り、割れは１鍋目から発生頻
度が非常に少なく、健全な鋳片が製造できた。

【００４９】

【実施例３〜５】表１に掲げる化学組成のパウダーを実
施例１と同様の方法で、冷却し粉砕した。それぞれの粒
度、用いたバインダー、混練した物質の粘度、鋳型への
塗布方法、塗布部位、および塗布した厚みを表２に一括
して示す。

【００５０】赤外線ランプにより５時間乾燥した後、鋳
造を開始した。それぞれの連連鋳の回数および鋳片の表
面疵の発生率を表３にまとめる。いずれの場合にも疵の
少ない、健全な鋳片が製造できることがわかった。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】

【比較例】

【００５５】

【比較例１、２】実施例１と同一の連続鋳造用パウダー
を出発材料とし、同様の方法で１μｍ以下に微細粉砕し
た。水で薄めた珪酸ナトリウムをバインダーとして混練
し、刷毛にて図１の斜線にて示した部位に塗布した。

【００５６】比較例１、２それぞれの厚みを表４に示
す。実施例１と同様に赤外線ランプにて６時間乾燥後、
どちらも６連の連続鋳造を行なった。得られた鋳片の表
面疵発生率あるいは鋳造状況を表４に示す。

【００５７】コーティング厚みが薄い場合には（比較例
１）コーティングの効果が認められず、疵の発生率は高
くなった。一方、コーティング厚みが厚い場合は、鋳型
への抜熱が小さくなりすぎることにより鋳造が不安定
で、特に鋳造初期にブレークアウトが起こった。

【００５８】

【比較例３】実施例２と同一の連続鋳造用パウダーを出
発材料とし、パウダーを完全に溶解してから流水によっ
て急冷を行なった。

【００５９】Ｘ線にて分析したところ、カスピダインの
結晶のピークは認められず、完全にガラス化していた。
このサンプルを微細粉砕し、３μｍ以下の粒度として、
エポキシ系の有機バインダーにて混練後刷毛にて約２０
０μｍ厚みに図１の斜線と同一部位を塗布した。

【００６０】５時間乾燥後、鋳造試験を行なったとこ
ろ、表面疵の発生率は２．２％であった。

【００６１】この場合はカスピダインの結晶が晶出して
いなかったために、表面疵の発生率は高かった。

【００６２】

【表４】

【００６３】

【発明の効果】カスピダインを含有した酸化物粉を鋳造
前の鋳型表面に塗布することにより、特に初期の凝固不
均一を解消し、表面の疵を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋳型コーティング材を塗布する部位を
示す図。

【図２】実施例１の表面疵発生結果。

【図３】実施例２の表面疵発生結果。

【符号の説明】

１ 銅鋳型 ２ ダミーバー ３ ダミーバーヘッド ４ メニスカスレベル ５ コーティング剤塗布部位 ６ 浸漬ノズル

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−299744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−195744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−195743（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−203341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−31450（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/07 B22D 11/059 110

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼の連続鋳造で鋳造開始前に鋳型表面に
   塗布するコーティング剤であって、無機系、または有機
   系のバインダーと晶出カスピダインを含む微粉末からな
   ることを特徴とする、鋼の連続鋳造用鋳型コーティング
   剤。
2. 【請求項２】 鋼の連続鋳造を開始するに当たり、鋳型
   表面に５〜２０００μｍの厚みで請求項１記載の鋳型コ
   ーティング剤を塗布した後、連続鋳造を行なうことを特
   徴とする、鋼の連続鋳造方法。