JP3341673B2 - ボロン含有ステンレス鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボロン含有ステン
レス鋼の連続鋳造において、特に鋳片の表面欠陥の発生
を防止する連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボロンを含有したステンレス鋼は、中性
子吸収能が高く、また耐食性も優れていることから、原
子力発電所の遮蔽材料や使用済み核燃料の貯蔵容器材料
として使用されている。

【０００３】ボロン含有ステンレス鋼は、割れ感受性が
強いため凝固時の組織変態や残留熱応力等により表面欠
陥が発生し易いという問題がある。ボロン含有ステンレ
ス鋼を連続鋳造すると、溶鋼中のボロンとモールドパウ
ダまたは溶融スラグ中のＳｉＯ₂ とが反応して、Ｂ₂ Ｏ
₃ が発生しＳｉＯ₂ が減少する。溶融スラグ中のＢ₂Ｏ
₃ 濃度が増大すると、溶融スラグの粘度が低下するとと
もにパウダフィルムのガラス質化が促進される。その結
果、鋳型内壁と凝固殻との間に溶融スラグが不均一に流
入し、深いオシレ−ションマ−クや凹み疵、更にはブレ
−クアウトが発生する。また、上記ガラス質化に伴い、
パウダフィルムの熱抵抗が低下して抜熱量が増大するた
め鋳片が急冷され、鋳片表面に縦割れが発生する。した
がって、ボロン含有ステンレス鋼を連続鋳造により安定
して製造することは難しかった。

【０００４】上記表面欠陥の改善策として、特開平８−
３０９４８３号公報には、モールドパウダの融点を溶鋼
の液相線温度に対して一定の温度差内に調整して連続鋳
造する方法が開示されている。しかし、この方法におい
ても、溶融パウダの適正な流入により、深いオシレ−シ
ョンマ−ク、ディプレッションやブレ−クアウト等の発
生は抑制されるものの、上述したＢ₂ Ｏ₃ の増加にとも
なうパウダフィルムのガラス質化に起因する鋳片表面の
縦割れの発生は依然問題である。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、ボロン含
有ステンレス鋼の連続鋳造において、ブレ−クアウトや
鋳片表面の縦割れ等の発生を防止することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従来、鋼の連続鋳造にお
いては、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、ＣａＦ₂ を基材とし、これ
にＮａ₂ Ｏ等を配合したモールドパウダが用いられてい
る。その中でもＳｉＯ₂ は２０〜４０重量％程度の濃度
を占め、Ｔ．ＣａＯのＳｉＯ₂ に対する重量濃度比は
０．８〜１．３程度の範囲に調整されている。

【０００７】前記したように、ボロン含有鋼を連続鋳造
すると、溶鋼中のボロンとモールドパウダまたは溶融ス
ラグ中のＳｉＯ₂ とが反応して溶融スラグ中のＢ₂ Ｏ₃
濃度が増加し、溶融スラグの粘度低下やパウダフィルム
のガラス質化が促進される。したがって、ボロン含有ス
テンレス鋼の連続鋳造においては、モールドパウダのＳ
ｉＯ₂ 濃度を低減して、溶融スラグ中のＢ₂ Ｏ₃ 濃度の
上昇を抑制する必要がある。しかし、ＳｉＯ₂ 濃度を低
減するとモールドパウダの溶融温度が上昇し、溶融スラ
グによる鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑が悪化するとい
う問題があり、ＳｉＯ₂ 濃度を２０％程度以下に低減す
ることは困難であった。

【０００８】そこで、本発明者らは、Ａｌ₂ Ｏ₃ を配合
するとともに、Ｆ濃度を増加することにより、ＳｉＯ₂
濃度の低減に伴う前記溶融温度の上昇の抑制の可能性を
追求し、種々のモールドパウダによる連続鋳造試験を重
ね、下記の知見を得た。

【０００９】(a) モールドパウダのＳｉＯ₂ 濃度を１５
重量％以下とすることにより、溶融スラグ中に生成する
Ｂ₂ Ｏ₃ 濃度の上昇を抑制することができる。

【００１０】(b) モールドパウダに適正量のＡｌ₂ Ｏ₃
およびＦを配合することにより、上記ＳｉＯ₂ 濃度の低
減に伴うモールドパウダの溶融温度の上昇を抑制するこ
とができる。

【００１１】(c) モールドパウダに適正量のＮａ₂ Ｏや
ＭｇＯを配合することにより、上記(b) の効果をより効
果的にすることができる。

【００１２】本発明は、上記知見に基づくもので、その
要旨は以下(1) 〜(3) のとおりである。 (1) ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＦを含有し、さらにＳｉ
Ｏ₂ の濃度が０〜１５重量％で、下記に示すＴ．ＣａＯ
のＡｌ₂ Ｏ₃ に対する重量濃度比（Ｔ．ＣａＯ／Ａｌ₂
Ｏ₃ ）が０．５以上２．５以下で、Ｆ濃度が５〜３０重
量％である連続鋳造用モールドパウダを用いて、ボロン
を０．４〜４．０重量％含有するステンレス鋼を連続鋳
造することを特徴とするボロン含有ステンレス鋼の連続
鋳造方法。

【００１３】 Ｔ．ＣａＯ＝ＣａＯ＋ＣａＦ₂ ×（５６／７８） (2) 連続鋳造用モールドパウダのＮａ₂ Ｏ濃度が２〜１
０重量％であることを特徴とする上記(1) 項に記載のボ
ロン含有ステンレス鋼の連続鋳造方法。

【００１４】(3) 連続鋳造用モールドパウダのＭｇＯ濃
度が２〜１０重量％であることを特徴とする上記(1) 項
または(2) 項に記載のボロン含有ステンレス鋼の連続鋳
造方法。

【００１５】

【本発明の実施の形態】本発明に係るモールドパウダ
は、ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＦを含有し、さらに、Ｓ
ｉＯ₂ の濃度が０〜１５重量％で、Ｔ．ＣａＯのＡｌ₂
Ｏ₃ に対する重量濃度比（Ｔ．ＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ で、
以下、Ａｌ₂ Ｏ₃ 重量濃度比ともいう）が０．５以上
２．５以下で、Ｆ濃度が５〜３０重量％であることを特
徴とし、このモールドパウダを用いて、ボロンを０．４
〜４．０重量％含有するステンレス鋼を連続鋳造するこ
とにより、ブレ−クアウトや鋳片表面の縦割れ等の発生
を防止することができる。

【００１６】溶融スラグ中のＢ₂ Ｏ₃ 濃度の上昇を抑制
するために、ＳｉＯ₂ 濃度は、０〜１５重量％とする。
ＳｉＯ₂ 濃度が１５重量％を超えると、溶融スラグ中の
Ｂ₂Ｏ₃ 濃度が増加し、前述したように深いオシレ−シ
ョンマ−クやブレ−クアウトあるいは鋳片表面に縦割れ
が発生する。好ましくは、１０重量％以下である。な
お、ＳｉＯ₂ 濃度は、０重量％が最も望ましいが、通常
用いられる原料からモールドパウダを製造すると、Ｓｉ
Ｏ₂ 濃度の下限は３重量％程度である。

【００１７】上記ＳｉＯ₂ 濃度の低下に伴うモールドパ
ウダの溶融温度の上昇を抑制するため、Ａｌ₂ Ｏ₃ 重量
濃度比は、０．５以上２．５以下とする。Ａｌ₂ Ｏ₃ 重
量濃度比が０．５未満あるいは２．５を越えると、モー
ルドパウダの溶融温度が高くなり、鋳型内壁と凝固殻と
の間の潤滑が悪化する。好ましくは、０．５以上１．５
以下である。

【００１８】モールドパウダの溶融温度を低下させるた
め、Ｆは、５重量％以上３０重量％以下とする。Ｆ濃度
が５重量％未満では溶融温度が高く、３０重量％を越え
ると浸漬ノズルの溶損が激しくなる。好ましくは、１５
％以上３０％以下である。

【００１９】上記成分構成のモールドパウダにより、モ
ールドパウダの溶融温度は１１００〜１２５０℃程度に
なり、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑を良好に維持する
ことができる。

【００２０】本発明の好適態様に係るモールドパウダ
は、Ｎａ₂ Ｏ濃度が２重量％以上１０重量％以下である
ことを特徴とする。Ｎａ₂ Ｏは、モールドパウダの溶融
温度を調整するもので、２重量％未満では添加した効果
が少なく、１０重量％を越えると溶融温度が１３００℃
以上に上昇し、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑が悪化す
る。

【００２１】本発明の別の好適態様に係るモールドパウ
ダは、ＭｇＯ濃度が２重量％以上１０重量％以下である
ことを特徴とする。ＭｇＯは、モールドパウダの溶融温
度を調整するもので、２重量％未満では添加した効果が
少なく、１０重量％を越えると溶融温度が１３００℃以
上に上昇し、鋳型内壁と凝固殻との間の潤滑が悪化す
る。

【００２２】なお、モールドパウダの溶融速度を調整す
るために配合されるＣは、従来と同様でよく、好ましく
は、その濃度が１重量％以上５重量％以下である。本発
明に係るモールドパウダは上記の成分を有することを特
徴とするが、その他の成分は従来のままでよく、その配
合割合は鋳造条件によって決定される。例えば、下記の
組成例が例示される。

【００２３】ＣａＯ（重量％）：２５〜４５ ＳｉＯ₂ （重量％）：０〜１５（好ましくは、０〜１
０） Ａｌ₂ Ｏ₃ （重量％）：１９〜４５（好ましくは、２５
〜４５） Ｆ（重量％）：５〜３０（好ましくは、１５〜３０） Ｎａ₂ Ｏ（重量％）：０〜６（好ましくは、３〜６） ＭｇＯ（重量％）：０〜６（好ましくは、３〜６） Ｃ（重量％）：１〜５

【００２４】

【実施例】ＳＵＳ３０４グレードのステンレス鋼にボロ
ンを０．６〜３．５重量％含有した溶鋼を溶製し、表１
に示す連続鋳造実験条件で、幅１０３０ｍｍ×厚１５０
ｍｍの鋳片を製造した。

【００２５】

【表１】

【００２６】表２に、鋳片の縦割れ発生ランクと表面性
状ランクおよびブレークアウトの発生有無をモールドパ
ウダの配合成分と溶鋼中のボロン濃度と共に示す。ここ
で、縦割れ発生ランクは、鋳片の単位長さに対する縦割
れ長さ総数の割合（％）が、８０％を越える場合をＣラ
ンク、１０〜８０％の場合をＢランク、１０％未満の場
合をＡランクとした。また表面性状ランクは、鋳片の単
位面積当たり（ｍ² ）に深さ２ｍｍ以上の凹み疵が２０
個以上の場合をＣランク、６個以上１９個以下の場合を
Ｂランク、５個以下の場合をＡランクとした。

【００２７】

【表２】

【００２８】本発明例では、ブレ−クアウトが発生せ
ず、縦割れの発生が少なく、かつ表面性状が良好な鋳片
を得ることができた。比較例のＮｏ．１３、１４では、
ブレークアウトは発生しなかったが、縦割れ発生ランク
がＣとなった。ＳｉＯ₂ 濃度が高く、鋳造中に溶融スラ
グ中のＢ₂ Ｏ₃ 濃度が上昇し、そのためパウダ−フィル
ムのガラス質化が促進され熱抵抗の低下による鋳片の急
冷により縦割れが著しく発生したものと推察される。

【００２９】比較例のＮｏ．１５、１６では、ブレーク
アウトが発生し、また、縦割れ発生ランク、表面性状ラ
ンクとも、本発明例に比べ不良であった。モールドパウ
ダの溶融温度上昇により、鋳型内壁と凝固殻との間の潤
滑が不良になりブレ−クアウトが発生したものと推察さ
れる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ブレ−クアウトを発生
させることなく、表面品質が良好なボロン含有ステンレ
ス鋼を連続鋳造により安定して製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−85404（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−185195（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−141712（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−93535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−184563（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−309483（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/00 B22D 11/108 C21C 7/076

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＦを含有し、
   さらにＳｉＯ₂ の濃度が０〜１５重量％で、下記に示す
   Ｔ．ＣａＯのＡｌ₂ Ｏ₃ に対する重量濃度比（Ｔ．Ｃａ
   Ｏ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が０．５以上２．５以下で、Ｆ濃度が
   ５〜３０重量％である連続鋳造用モールドパウダを用い
   て、ボロンを０．４〜４．０重量％含有するステンレス
   鋼を連続鋳造することを特徴とするボロン含有ステンレ
   ス鋼の連続鋳造方法。 Ｔ．ＣａＯ＝ＣａＯ＋ＣａＦ₂ ×（５６／７８）
2. 【請求項２】 連続鋳造用モールドパウダのＮａ₂ Ｏ濃
   度が２〜１０重量％であることを特徴とする請求項１に
   記載のボロン含有ステンレス鋼の連続鋳造方法。
3. 【請求項３】 連続鋳造用モールドパウダのＭｇＯ濃度
   が２〜１０重量％であることを特徴とする請求項１また
   は２に記載のボロン含有ステンレス鋼の連続鋳造方法。