JP3505389B2 - 条用の鋼、Ｓｉキルド鋼、及びその連続鋳造による製造方法 - 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、ビレット連続鋳造
においてノズル詰まり少なく鋳造が可能な条用の鋼、更
にノロカミ欠陥のない表面性状の良好な条用のＳｉキル
ド鋼、及びそれら鋼のビレット連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビレットを経て条用の鋼として製造され
る鋼は、転炉等で精錬を完了した後、主に連続鋳造法に
てビレットに鋳造される。精練完了時に溶鋼中に含まれ
るフリー酸素は、鋳造に先立って脱酸剤を投入して酸化
物として除去する。脱酸剤としては、ＡｌとＳｉを用い
る複合脱酸が代表的である。脱酸の結果生成した脱酸生
成物としてのＡｌ₂ Ｏ₃ やＳｉＯ₂ は、その大部分は溶
鋼中を浮上して分離されるが、その一部は溶鋼中に残存
し、連続鋳造に際して鋳型への鋳造を行うノズルの内周
に析出する。特にＡｌ₂ Ｏ₃ は融点が高く、鋳造ノズル
の周辺に析出してノズルが閉塞する原因となる。特に、
小断面のビレットを鋳造する連続鋳造においては、鋳型
の断面積が小さいため、必然的に鋳造ノズルの断面積も
小さくなり、Ａｌ₂ Ｏ₃ の析出によるノズル閉塞が重大
な問題となってきている。

【０００３】Ａｌ₂ Ｏ₃ がＣａＯとの混合物となると融
点が低下する。特に混合物中のＡｌ₂ Ｏ₃ の含有量５０
％において融点が最低となる。この現象を利用し、鋼中
にＣａを添加し、Ａｌ₂ Ｏ₃ を主成分とする脱酸生成物
をＣａＯとの混合物とすることによって脱酸生成物の融
点を下げ、連続鋳造ノズルへの酸化物の析出を防止する
技術が知られている。この技術により、連続鋳造ノズル
への酸化物の析出は減少させることが可能であるが、Ｃ
ａを多量に添加する必要があるため生産コストが増大す
る原因となり、また、Ｃａ添加によって鋳造ノズル等の
耐火物の溶損が激しくなり、耐火物の寿命が短くなると
いう問題を有している。

【０００４】Ａｌ添加量を減らして鋼中に含有するＡｌ
の量を少なくすることにより（Ａｌレス化）、鋼中のＡ
ｌ₂ Ｏ₃ をも低減し、連続鋳造ノズル詰まりを防止する
技術が知られている。この方法によると、溶鋼中のＡｌ
含有量が少なくなるとともに脱酸も不十分となり、鋼中
にフリー酸素が残存することとなる。その結果、連続鋳
造において、凝固の進行とともに凝固界面にてフリー酸
素と鋼中の炭素とが反応し、ＣＯガスが発生する。この
ＣＯガスが鋳造後にブローホールとして鋼の欠陥となる
という問題を有している。

【０００５】Ａｌレス化に伴うブローホールの問題を解
決するため、連続鋳造前の溶鋼段階で取鍋精練を行い、
溶鋼中に残存するフリー酸素を低減し、ブローホールを
防止する技術が知られている。取鍋精練方法としては、
レードルファーネス（ＬＦ）あるいは真空脱ガスが採用
される。しかし、取鍋精練を付加することは、取鍋精練
コストが余計にかかるとともに、真空脱ガスでは、取鍋
精練における溶鋼の温度降下を補償するため転炉精練完
了時の溶鋼温度を高める必要が生じ、大幅なコストアッ
プを生じるという問題がある。

【０００６】凝固界面におけるＣＯガスの発生は、凝固
界面における炭素の偏析によって助長される。そこで、
炭素偏析を防止するため、鋳型内で電磁攪拌によって溶
鋼を攪拌し、ブローホールの発生を防止する技術が知ら
れている。しかし、鋳型内電磁攪拌を行うと、鋳型内溶
鋼表面を覆うために添加されるパウダーを溶鋼中に巻き
込むという弊害を起こし、また鋳型内電磁攪拌によるブ
ローホール発生限界改善効果も、フリー酸素にして１０
ｐｐｍ程度の効果しか得られないため、問題を解決する
には至らない。

【０００７】鋳型内溶鋼表面をパウダーで覆い、このパ
ウダーが溶鋼との界面で溶解して鋳型と凝固シェルの間
の潤滑を図る鋳造をパウダー鋳造と呼ぶ。パウダー鋳造
においては、鋳型内の溶鋼中の非金属介在物が溶鋼表面
に浮上すると、このパウダー中に取り込まれるため、非
金属介在物が鋳片中に残存する頻度は低くなる。一方、
特に小断面のビレット鋳造においては、パウダーを使用
しないパウダーレス鋳造を行うことがある。パウダーレ
ス鋳造においては、溶鋼中を浮上した非金属介在物は溶
鋼表面のメニスカス近傍でスカムとなる。このスカムが
高融点で鋳造温度において固体である場合には、そのま
ま鋳片の表層部に付着し、いわゆるノロカミ欠陥とな
り、ビレットを線材に圧延したときに表面疵として残存
する。

【０００８】Ｓｉ−Ｍｎキルド鋼では、［％Ｍｎ］／
［％Ｓｉ］の値が３．２以下の場合、脱酸生成物及び再
酸化生成物が浮上して生成したスカム中に固体ＳｉＯ₂
が晶出し、これが鋳片表層部に付着して圧延時にノロカ
ミ欠陥が発生する。溶鋼を鋳型に注入するに際しては、
通常は鋳型内での酸化を防止するため、溶鋼流が空気に
触れないように浸漬ノズルを用いた鋳造が行われる。し
かし、ビレット連続鋳造においてビレット断面が小断面
化すると、浸漬ノズルの使用が困難となり、溶鋼流が大
気に露出するいわゆるオープン注入が行われる。この場
合には、鋳造中に空気の巻き込みのため、溶鋼が再酸化
し、再酸化生成物が鋳型内に生成するため、スカムの生
成量は特に増大する。

【０００９】ノロカミ欠陥を防止するため、鋳型内電磁
攪拌を用いて、固体ＳｉＯ₂ を含有するスカムが鋳片表
層部に付着するのを防止する技術が知られている（Ｉｒ
ｏｎｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ，
１３（１９８６），ｐ．３２）。この方法によれば、
［％Ｍｎ］／［％Ｓｉ］の値が２．２までの鋼について
は、ノロカミ欠陥を防止することができる。しかしなが
ら、［％Ｍｎ］／［％Ｓｉ］の値が２．２未満の鋼で
は、鋳型内電磁攪拌を用いてもノロカミ欠陥を防止する
ことができない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するためになされたものであり、少ないＣａ添加量
で、低Ａｌであってブローホールが発生せず、真空脱ガ
ス設備やＬＦ設備を用いた低酸素化のための取鍋精練を
行わず、鋳型内電磁攪拌を行わずに、ビレット連続鋳造
において鋳造ノズル内での析出を防止する条用の鋼、及
びノロカミ欠陥を発生させない条用のＳｉキルド鋼を提
供するとともに、該鋼のビレット連続鋳造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１１】本発明において、「条用の鋼」とは、連続
鋳造ビレット、形鋼、線材、棒鋼を含む、条用の用途に
用いられる鋼をいう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、その要旨とするとこ
ろは以下の通りである。第１の発明は、重量％で、Ｃ：
０．０３％〜０．３５％、Ｓｉ：０．１０％〜０．３５
％、Ｍｎ：０．２０％〜２．０％、Ｔｉ：０．００５％
〜０．０３％、Ｃａ：０．０００５％〜０．００２５％
を含み、Ａｌ：０．００５％以下であり、残部Ｆｅ及び
不可避不純物からなる条用の鋼である。好ましくは、Ｔ
ｉの下限が、下記条件１と条件２の高い方の値であるこ
とを特徴とする。 条件１：［％Ｍｎ］＜０．５％ではＴｉの下限が重量％
で｛０．００５＋（［％Ｃ］／［％Ｓｉ］）×０．００
４｝％であり、［％Ｍｎ］≧０．５％ではＴｉの下限が
重量％で｛０．００５＋（［％Ｃ］／（［％Ｓｉ］＋
［％Ｍｎ］−０．５））×０．００４｝％である。 条件２：Ｍｎ／Ｓｉ＞３．２ではＴｉの下限が重量％で
０．００５％であり、Ｍｎ／Ｓｉ≦３．２ではＴｉの下
限が重量％で［１／｛７０（Ｍｎ／Ｓｉ）−７｝］％で
ある。 また、Ｔｉの上限が｛０．０１＋［％Ｓｉ］×０．０
４｝％、Ｃａの上限が重量％で０．００１５％である。
更に、上記成分に加え、Ｃｒ：０．０５％〜０．２％、
Ｃｕ：０．０１％〜１％、Ｎｉ：０．５×［％Ｃｕ］〜
１％、Ｂ：０．００１％〜０．０１％の１種又は２種以
上を含む条用の鋼である。

【００１３】第２の発明は、ビレット連続鋳造法によっ
て鋳造して製造することを特徴とする上記の条用の鋼の
製造方法である。

【００１４】第３の発明は、重量％で、Ｃ：０．０３％
〜０．３５％、Ｓｉ：０．１０％〜０．３５％、Ｍｎ：
０．２０％〜１．１２％でＭｎ／Ｓｉ≦３．２、Ｔｉ：
０．００５％〜０．０３％、Ｃａ：０．０００５％〜
０．００２５％を含み、Ａｌ：０．００５％以下であ
り、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる溶鋼を連続鋳造
するに際し、タンディッシュから鋳型への注入流の周囲
に筒を設置し、該筒内の酸素濃度を１．０％以下とする
ことを特徴とする条用のＳｉキルド鋼のビレット連続鋳
造方法である。タンディッシュから鋳型への注入流の周
囲に設置した筒内に窒素ガスを吹き込むことを特徴とす
ることができる。前記筒にかえて、タンディッシュから
鋳型への注入に浸漬ノズルを使用し、かつパウダーレス
浸漬鋳造を行うこともできる。更に、Ｔｉの下限を下記
条件１と条件２’の高い方の値とし、タンディッシュか
ら鋳型への注入をオープン注入とすることができる。 条件１：［％Ｍｎ］＜０．５％ではＴｉの下限が重量％
で｛０．００５＋（［％Ｃ］／［％Ｓｉ］）×０．００
４｝％であり、［％Ｍｎ］≧０．５％ではＴｉの下限が
重量％で｛０．００５＋（［％Ｃ］／（［％Ｓｉ］＋
［％Ｍｎ］−０．５））×０．００４｝％である。 条件２’：Ｔｉの下限が重量％で［１／｛７０（Ｍｎ／
Ｓｉ）−７｝］％である。好ましくは、Ｔｉの上限が
｛０．０１＋［％Ｓｉ］×０．０４｝％で、Ｃａの上限
が重量％で０．００１５％である。

【００１５】

【発明の実施の形態】第１に、鋳造ノズル内での析出及
びブローホール発生を防止するための条件、特にＴｉ下
限条件について説明する。鋳型内に溶鋼を注入するため
の連続鋳造ノズルに非金属介在物が析出するのを防止す
るためには、非金属介在物の融点を下げることが有効な
ことは前述の通りである。非金属介在物の主成分がＡｌ
₂ Ｏ₃ の場合、Ｃａを大量に添加しないと非金属介在物
の融点を下げることができなかった。本発明は、非金属
介在物の主成分がＴｉＯ₂ あるいはＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂
の混合物である場合には、ＣａＯの含有量が少なくても
融点が低下する現象に着目し、利用したところにその特
徴がある。図１のＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ３元系図
において、斜線部で示した部分が低融点の部分であり、
ＣａＯ含有量の少ない領域に低融点部分が存在すること
がわかる。

【００１６】即ち、鋼中のＡｌ含有量を０．００５％以
下とし、Ｔｉ：０．００５％〜０．０３％、Ｓｉ：０．
１０％〜０．３５％とすることでＴｉとＳｉを主体とす
る脱酸を行い、更にＣａを０．０００５％〜０．００２
５％の範囲で添加する。ＴｉとＳｉを主体とする脱酸を
行った結果、脱酸生成物はＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ が主体と
なり、上記のような少ないＣａ添加量でも脱酸生成物の
融点を下げることが可能となり、結果として連続鋳造ノ
ズルへの非金属介在物の析出を防止することが可能とな
る。一方、Ａｌ含有量を低減したかわりにＴｉを添加し
たため、ＴｉとＳｉの共同脱酸となって十分な脱酸が行
われ、鋳造におけるブローホールの発生をも防止するこ
とができる。溶鋼中のＭｎ含有量が０．５％〜２．０％
のときは、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎの共同脱酸となり、さらに
十分な脱酸が行われ、脱酸生成物もＭｎＯの含有量が増
加し、より低融点の酸化物となる。また、Ｃａ添加量が
少ないので、Ｃａ添加に伴うコストアップが最小限に抑
えられると共に、Ｃａによる耐火物の損傷が抑えられ、
耐火物の寿命を増大することができる。低酸素化のため
の前述のＬＦあるいは真空脱ガス処理は不要であり、鋳
型内での電磁攪拌も不要である。

【００１７】Ｔｉ下限を０．００５％としたのは、０．
００５％未満では脱酸力が不足し、Ｓｉ単独脱酸と同じ
脱酸となり、Ｓｉ−Ｔｉ複合脱酸の効果も得られなくな
り、残存したフリー酸素とＣとが反応して鋳造中にブロ
ーホールが発生するからである。

【００１８】Ｔｉの下限はより好ましくは、［％Ｍｎ］
＜０．５％では重量％で｛０．００５＋（［％Ｃ］／
［％Ｓｉ］）×０．００４｝％であり、［％Ｍｎ］≧
０．５％では重量％で｛０．００５＋（［％Ｃ］／
（［％Ｓｉ］＋［％Ｍｎ］−０．５））×０．００４｝
％とする（条件１）。溶鋼を鋳型内に注入するに際して
は、通常は鋳型内での溶鋼の酸化を防止するため、溶鋼
流が空気に触れないよう浸漬ノズルを用いた鋳造が行わ
れる。しかし、ビレット連続鋳造においてビレット断面
が小断面化すると、浸漬ノズルの使用が困難となり、溶
鋼流が大気に露出するいわゆるオープン注入が行われ
る。この場合は鋳造中に空気の捲き込みのためフリー酸
素が増大するが、上記好ましい範囲のＴｉ下限以上のＴ
ｉを有することにより脱酸が強化され、ブローホールの
発生を防止することができる。また、取鍋内の溶鋼にフ
ラックスインジェクションを行うことがあり、このフラ
ックスインジェクションの過程で溶鋼中の水素が増大
し、連続鋳造中のブローホール発生の要因となるが、上
記好ましい範囲のＴｉ下限以上のＴｉを有していれば、
フラックスインジェクションにおける水素増大があって
もブローホールの発生を防止することができる。

【００１９】Ｔｉの下限がＳｉ含有量の関数になってい
るのは、Ｓｉが少ないと共同脱酸の効果をうるためには
Ｔｉの添加量を増大する必要があるからであり、［％Ｍ
ｎ］≧０．５％でＭｎ含有量の関数になっているのは、
該Ｍｎ含有量範囲ではＭｎを含めた共同脱酸の効果が得
られるためにＭｎが多いほどＴｉの添加量を低減できる
からである。Ｃ含有量の関数になっているのは、Ｃが多
いとブローホール発生を完全に防止するためにはフリー
酸素をより一層低下する必要が生じ、Ｔｉ添加量を増大
する必要があるからである。

【００２０】次に、パウダーレス鋳造においてノロカミ
欠陥を防止するための条件、特にＴｉ下限条件について
説明する。Ｍｎ／Ｓｉが３．２以下のＳｉキルド鋼にお
いては、Ｔｉを含有しない場合、スカムの組成はＳｉＯ
₂ 濃度の高いＳｉＯ₂ −ＭｎＯ系であり、高融点の固体
ＳｉＯ₂ が晶出し、前記の通りパウダーレス鋳造ではノ
ロカミ欠陥が発生する。オープン注入を採用した場合は
特にスカムの発生が増大する。一方、溶鋼中にＴｉ及び
Ｃａが含有される場合、スカム組成はＴｉＯ₂ −ＳｉＯ
₂ −ＣａＯ系となり、低融点となる組成範囲が広くな
る。更に、Ｔｉを添加するとＭｎＯの活量が下がるた
め、ＴｉＯ₂ −ＭｎＯ−ＳｉＯ₂ 系における介在物組成
が、ＳｉＯ₂ −ＭｎＯ系のＳｉＯ₂ とＭｎＯの等濃度比
線よりもＭｎＯリッチな方向に移行し、図２に示すよう
に低融点側に移行する（図中矢印）。本発明は、スカム
の組成をＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ系とすることで、
低融点領域を拡大することに着目し、利用したところに
その特徴がある。Ｔｉ及びＣａを含有することによって
スカムが低融点化するメカニズムは、上記の脱酸生成物
を低融点化するメカニズムと近似している。そのため、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａの含有量については前記鋳造ノズル析
出防止のための条件と全く同じである。

【００２１】浸漬鋳造のように、注入中の再酸化が少な
い場合には、パウダーレス鋳造においても、上記のよう
にＴｉ及びＣａを添加することのみによってノロカミ欠
陥を防止することが可能である。しかし、オープン注入
のように、注入中に注入流が大気にさらされて溶鋼の再
酸化が起こる場合には、鋼中の含有量が多いＳｉやＭｎ
の再酸化が顕著に進行する。そのため、再酸化生成物に
起因してスカムの組成がＳｉＯ₂ 濃度の高いＳｉＯ₂ −
ＭｎＯ−ＴｉＯ₂ 系となって高融点化し、Ｔｉ及びＣａ
添加のみではノロカミ欠陥を防止することができない。
本第３の発明においては、注入流の周りに筒を設置し筒
内に窒素ガスを吹き込んで酸素濃度を１％以下にし、溶
鋼の再酸化を抑制することでスカムを低融点組成にする
ことができる。そのため、ノロカミ欠陥が生じない。こ
のように、浸漬鋳造を行う場合、あるいは注入流の酸化
を防止する対策を採用した場合は、ノロカミを発生させ
ないＴｉの下限は０．００５％である。

【００２２】オープン注入を行って注入流の酸化が進行
する場合は、Ｔｉの下限は、Ｍｎ／Ｓｉ≦３．２ではＴ
ｉの下限が重量％で［１／｛７０（Ｍｎ／Ｓｉ）−
７｝］％とする（条件２’）。この条件を満足した場合
にノロカミ発生を防止することができる。Ｍｎ／Ｓｉ＞
３．２においては、ノロカミの問題は発生しないので、
Ｔｉ下限は鋳造ノズル析出防止条件によって定められる
（条件２）。以上より、鋳造ノズル析出防止とノロカミ
発生防止をともに具現するためには、パウダーレス鋳造
におけるＴｉの下限は、前記条件１と条件２又は２’の
高い方の値を採用する必要がある。

【００２３】次に、本第１乃至第３の発明について、成
分範囲の限定理由を説明する。Ａｌを０．００５％以下
としたのは、Ａｌが０．００５％を超えると、生成する
非金属介在物の組成がＡｌ₂ Ｏ₃ 主体となり、介在物融
点が高くなってノズル閉塞を防止できなくなるからであ
る。なお、Ａｌ含有量には酸化物として存在するＡｌを
も含んでいる。

【００２４】Ｔｉ上限を０．０３％としたのは、０．０
３％を超えると、脱酸生成物中に占めるＴｉＯ₂ の含有
量の増大によって脱酸生成物が高融点化し、連続鋳造ノ
ズルへの脱酸生成非金属介在物の析出が防止できなくな
るからである。

【００２５】Ｔｉの上限はより好ましくは、｛０．０１
＋［％Ｓｉ］×０．０４｝％とする。これにより連続鋳
造ノズルの閉塞をより良好に防止することができる。Ｔ
ｉの上限がＳｉ含有量の関数になっている理由は、Ｃａ
Ｏ−ＳｉＯ₂ −ＴｉＯ₂ の３元状態図において、ＳｉＯ
₂ 含有量が少なくなると低融点を実現する成分範囲（図
１の斜線部）が狭くなり、脱酸生成物の低融点化という
発明の効果が十分に発揮されなくなるからである。その
ため、鋼中のＳｉ含有量が少ない場合にはＴｉの上限を
低くおさえ、脱酸生成物の組成を低融点領域に維持する
こととしている。

【００２６】上記Ｔｉの適正範囲の決定に際しては、ま
ず非金属介在物と溶鋼中成分との関係について熱力学的
計算を行って概略の適正範囲を定め、次に実際の鋼の溶
製と鋳造を実施することによって計算によって求めた適
正範囲が適切であるかどうかの検証を行った。このよう
な手法を採用した結果として、Ｔｉの適正範囲を正確に
かつ速やかに求めることが可能となった。

【００２７】Ｃａ下限を０．０００５％としたのは、
０．０００５％未満では脱酸生成物中のＣａＯ含有量が
不足し、脱酸生成物の低融点化が実現できないからであ
る。

【００２８】Ｃａの上限を０．００２５％としたのは、
０．００２５％を超えると脱酸生成物の低融点化の効果
が飽和すると共に、Ｃａ添加に伴うコストが上昇し、耐
火物の溶損が激しくなるからである。

【００２９】Ｃａの上限はより好ましくは０．００１５
％とする。これにより、脱酸生成物の低融点化とＣａ添
加コストの低減、耐火物溶損防止の効果を最大限に発揮
することができる。

【００３０】Ｃの下限を０．０３％としたのは、０．０
３％未満では転炉による脱炭のみでは限界があり、真空
脱ガス等の特殊処理を施す必要が生じてコストアップと
なるからである。また、フェライト一相領域であるた
め、Ｔｉ添加鋼の場合、ＴｉＣの析出により時効効果が
生じて強度が安定しないからである。Ｃの上限を０．３
５％としたのは、０．３５％を超えると本発明が対象と
する条用の鋼のうちの軟鋼線材において靭性が劣化して
必要な品質が得られなくなるからである。

【００３１】Ｓｉの下限を０．１０％としたのは、Ｓｉ
が０．１０％未満となるとブローホールの発生を抑える
ための適正Ｔｉ添加量が多くなり、Ｔｉとの複合脱酸で
生成する酸化物の組成がＴｉ酸化物リッチとなって、融
点が上昇し鋳造ノズル閉塞が発生するからである。Ｓｉ
の上限を０．３５％としたのは、０．３５％を越えると
鋼の加工性が低下するからである。

【００３２】次に、本第１、第２の発明に特有の成分限
定理由を説明する。Ｍｎの下限を０．２０％としたの
は、Ｍｎは有害なＳの固定に有効であるとともに鋼の焼
き入れ性向上により強度の改善に有効な元素であるが、
０．２０％未満ではその効果が得られないからである。
Ｍｎの上限を２．０％としたのは、２．０％を越えると
加工性が低下するからである。

【００３３】本発明は、更にＣｒを含有することで鋼の
熱処理性を向上することができる。Ｃｒの下限を０．０
５％としたのは、Ｃｒによる熱処理性を確保するためで
あり、上限を０．２％としたのは、スケール剥離性を確
保するためである。本発明は、更にＣｕを含有すること
で強度を増大することができる。Ｃｕの下限を０．０１
％としたのは、Ｃｕによる強度を確保するためであり、
上限を１％としたのは、脆化を防止するためである。本
発明は、更にＮｉを含有することで強度の増大を図るこ
とができると同時にＣｕ添加時のＣｕ割れを防止するこ
とができる。Ｎｉの下限を０．５×［％Ｃｕ］としたの
は、Ｃｕ起因の割れを防止するために必要だからであ
り、上限を１％としたのは、これ以上含有すると強度が
上昇しすぎるからである。本発明は、更にＢを含有する
ことで結晶粒の異常成長を抑制することができる。Ｂの
下限を０．００１％としたのは、結晶粒の異常成長を抑
制するためにはこれ以上の含有量が必要だからであり、
上限を０．０１％としたのは、粒界割れの発生を防止す
るためである。

【００３４】次に、本第３の発明に特有の成分限定理由
を説明する。Ｍｎの下限を０．２０％としたのは、本第
１、第２の発明と同じ理由による。Ｍｎの上限を１．１
２％としたのは、本願発明が効果を発揮するＭｎ／Ｓｉ
の上限とＳｉの上限とから定まる値である。

【００３５】Ｍｎ／Ｓｉの上限を３．２としたのは、
３．２超であれば、ＳｉＯ₂ 固相が晶出しないので、ス
カムは問題にならないからである。

【００３６】

【実施例】転炉精錬法にて溶鋼量２４０トンの溶鋼を溶
製し、Ｓｉ、Ｍｎは転炉出鋼中に溶鋼鍋中に添加し、Ｔ
ｉは出鋼後に溶鋼鍋上方より添加した。Ｃａは、微量添
加でかつ空気や酸化物に触れると酸化ロスが激しいの
で、取鍋内で浸漬ランスから粉末を吹き込む方法あるい
は鉄被覆Ｃａワイヤーで添加する方法があるが、本実施
例ではＴｉ添加後にＣａ品位４０％のＣａ−Ｓｉ合金を
浸漬ランスを用いてＡｒと共に溶鋼中に吹き込んで添加
した。

【００３７】（実施例１）連続鋳造法において、鋳型サ
イズは１２５ｍｍ×１２５ｍｍ、鋳造速度は２．６〜
３．２ｍ／ｍｉｎの条件で鋳造を行った。また鋳造ノズ
ルとしては、内径１８ｍｍφのノズルを用いた。鋳造ノ
ズルは特に断らない限り原則としてアルミナグラファイ
ト質であり、オープン注入あるいは浸漬注入を行った。
オープン注入においてはパウダーレス鋳造を、浸漬注入
においてはパウダー鋳造を採用した。

【００３８】第１、第２の発明について、表１、２に示
す成分の鋼を溶製し、連続鋳造によってビレットを製造
した。合金成分の含有量は、連続鋳造タンディッシュ内
から採取した試料の分析結果に基づいて決定した。表
１、２の備考に記載しているように、一部の実施例につ
いては鋳造ノズルに耐溶損性の優れたジルコニア（Ｚｒ
Ｏ₂ ）系ノズルを使用し、またＮｏ．４については取鍋
軽脱ガス処理によって溶鋼中の酸素レベルを低減する処
理を行った。表１、２に示す「ブローホール、ノズル閉
塞防止Ｔｉ下限（％）」は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ含有量実績
値を用い、請求項２の条件１で示す式に基づいて計算し
たＴｉの好ましい下限値を示し、「ブローホール、ノズ
ル閉塞防止Ｔｉ上限（％）」は、Ｓｉ実績値を用い、請
求項３で示す式に基づいて計算したＴｉの好ましい上限
値を示し、「ノロカミ防止Ｔｉ下限（％）」は、Ｓｉ、
Ｍｎ含有量実績値を用い、請求項２の条件２で示す式に
基づいて計算したＴｉの好ましい下限値を示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】本実施例のビレット連続鋳造においては鋳
造速度制御を実施しており、鋳造ノズル詰まりが進行す
ると溶鋼の注入量が減少するために鋳造速度が減少す
る。従って、鋳造初期から末期にかけての鋳造速度の変
化の状況から鋳造ノズル閉塞・溶損の状況を判断した。
「ノズル閉塞・溶損指数」Ｖｃ^*Ｖｃ^* ＝［初期鋳造速
度−末期鋳造速度（ｍ／分）］／鋳造時間（分）×１０
０を導入し、Ｖｃ^* が正の場合はノズル閉塞傾向、負の
場合はノズル溶損傾向であると判断した。更に、Ｖｃ^*
の値により以下のような判断基準を設けた。 ○ ： −０．２≦Ｖｃ^* ≦０．２ ：ノズル閉塞・溶損共なし又は少 △ ： ０．２＜Ｖｃ^* ≦０．４ ：ノズル閉塞わずかにあり −０．４≦Ｖｃ^* ＜−０．２ ：ノズル溶損わずかにあり × ： ０．４＜Ｖｃ^* ：ノズル閉塞により鋳造継続困難 Ｖｃ^* ＜−０．４ ：ノズル溶損により鋳造継続困難。

【００４２】鋳片のブローホールの発生状況について
は、鋳片のカットサンプルを採取し、鋳造方向に垂直な
断面のエッチプリントをとってブローホールの有無を判
断し、次のように評点化した。 ○ ： ブローホールが全くない。 △ ： ブローホールがあるが、大きさが１ｍｍφ以下
である。 × ： １ｍｍφ以上のブローホールが断面に１つ以上
ある。

【００４３】鋳造ノズル閉塞・溶損の状況判定、ブロー
ホールの判定については、実施例１と同様の判定を行っ
た。ノロカミ欠陥の判定は、鋳片の表面に直径５ｍｍφ
以上のノロカミが、１個以上有った場合を「×」、皆無
の場合を「○」として行った。

【００４４】表１のＮｏ．１から２３が本発明例であ
る。Ｎｏ．１〜３は、ＴｉとＣａが本発明範囲内である
が好ましい範囲よりは高い値である。Ｎｏ．１と３は鋳
造ノズルにジルコニア系の耐溶損ノズルを用いており、
ノズル溶損発生はなかったが、Ｎｏ．２のみはノズルの
溶損が△であった。Ｎｏ．４〜７はＴｉが好ましい範囲
よりは低い値である。Ｎｏ．４は取鍋軽脱ガス処理を行
っており、Ｎｏ．５〜７は鋳造ノズルに浸漬ノズルを用
いた。Ｔｉがこのような低い値でも取鍋軽脱ガスの実施
あるいは浸漬ノズル使用によってブローホールが発生し
ないことがわかる。Ｎｏ．８〜２３はすべての成分が好
ましい範囲に入っており、Ｎｏ．８以外は特別の対応は
行っていないが、鋳造結果はいずれも良好であった。

【００４５】表２のＮｏ．２４から３８が比較例であ
る。比較例のうち、Ｎｏ．２４〜２６はＴｉが本発明範
囲より高く、激しいノズル閉塞が発生した。Ｎｏ．２７
〜３１はＴｉが本発明範囲より低く、脱酸不足のために
いずれも鋳片のブローホールが発生している。Ｎｏ．３
２〜３５はＣａが本発明範囲より低く、Ｎｏ．３６〜３
８はＡｌが本発明範囲よりも高く、いずれも激しい鋳造
ノズル閉塞が発生した。

【００４６】本実施例で製造した本発明範囲内のビレッ
トを更に圧延し、線材、形鋼等の条鋼として圧延を行っ
た。いずれも良好な品質の条鋼を得ることができた。

【００４７】表１、２に示す溶鋼成分の溶製例につい
て、脱酸生成非金属介在物の組成を分析し、その結果を
表３に示した。表１、２の各実施例に付したＮｏ．と表
３のＮｏ．とが同一の番号のものが同一の溶製例の結果
を示す。溶鋼中の介在物の組成は、タンディッシュ内か
らタコツボサンプラーで溶鋼サンプルを採取し、サンプ
ル横断面において光学顕微鏡で確認できた介在物組成を
ＥＰＭＡによって分析した。

【００４８】Ａｌが本発明の上限よりも高いＮｏ．３６
〜３８については、溶鋼サンプルを光学顕微鏡で観察す
ると、Ａｌ₂ Ｏ₃ 単独の介在物と複合成分の介在物が混
在している。鋳造ノズル閉塞に影響を及ぼすのはＡｌ₂
Ｏ₃ 単独の介在物の方なので、表３にはＡｌ₂ Ｏ₃ 単独
介在物の組成を記載した。

【００４９】

【表３】

【００５０】非金属介在物中のＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ −Ｃ
ａＯの３成分に着目し、表３に示す実施例の一部につい
て、図１に該３成分の合計を１００％として３元状態図
の上にプロットを行った。実施例のうち、Ｔｉが本発明
範囲の下限以下のもの、好ましい下限以下のものについ
ては、非金属介在物の融点とは別の課題であるブローホ
ールに着目した実施例であるので、プロットからは除外
した。また、Ａｌが本発明の上限以上の実施例について
も除外した。

【００５１】図中、○は全成分が本発明の好ましい範囲
内に入っているもの、△は本発明範囲内であってＴｉと
Ｃａが好ましい範囲以上であるもの、●はＴｉが本発明
の上限以上のもの及びＣａが本発明の下限以下のもので
ある。図中斜線部は低融点領域である。全成分が本発明
の好ましい範囲に入っている○については非金属介在物
組成が該低融点領域に存在し、△についても低融点領域
の近傍にあって低融点化の効果を有することが確認でき
た。介在物の成分含有量と融点とは連続的に変化し、低
融点領域の近傍は融点の低下効果が得られるからであ
る。それに対し、●の比較例は該３元状態図中で低融点
領域から外れていることがわかる。

【００５２】（実施例２）本第３の発明についての実施
例を示す。連続鋳造法において、鋳型サイズは１２５ｍ
ｍ×１２５ｍｍ、鋳造速度は２．６〜３．２ｍ／ｍｉｎ
の条件で鋳造を行った。また鋳造ノズルとしては、内径
１８ｍｍφのノズルを用いた。鋳造ノズルはジルコニア
質を用い、Ｎｏ．５３は浸漬注入を、それ以外はオープ
ン注入を実施した。また、Ｎｏ．５３を含め、すべてパ
ウダーレス鋳造を行っている。

【００５３】タンディッシュノズル下端と鋳型上端の間
に、鉄製の円筒を設置し、筒内に、窒素ガスを１００Ｎ
ｌ／ｍｉｎの流量で吹き込んだ。このとき、筒内の酸素
濃度は１．０％以下であった。比較のため、円筒を設置
しない場合および、円筒を設置したが窒素ガスを流さな
かった場合も行った。後者の場合、筒内の酸素濃度は
１．５％であった。

【００５４】表４に示す成分の鋼を溶製し、連続鋳造に
よってビレットを製造した。合金成分の含有量は、連続
鋳造タンディッシュ内から採取した試料の分析結果に基
づいて決定した。

【００５５】

【表４】

【００５６】表４に示す「ブローホール、ノズル閉塞防
止Ｔｉ下限（％）」は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ含有量実績値を
用い、請求項１０の条件１で示す式に基づいて計算した
Ｔｉの好ましい下限値を示し、「ブローホール、ノズル
閉塞防止Ｔｉ上限（％）」は、Ｓｉ実績値を用い、請求
項１１で示す式に基づいて計算したＴｉの好ましい上限
値を示し、「ノロカミ防止Ｔｉ下限（％）」は、Ｓｉ、
Ｍｎ含有量実績値を用い、請求項１０の条件２’で示す
式に基づいて計算したＴｉの好ましい下限値を示す。

【００５７】鋳造ノズル閉塞・溶損の状況判定、ブロー
ホールの判定については、実施例１と同様の判定を行っ
た。ノロカミ欠陥の判定は、鋳片の表面に直径５ｍｍφ
以上のノロカミが、１個以上有った場合を「×」、皆無
の場合を「○」として行った。

【００５８】表４のＮｏ．３９から５３が本発明例であ
る。Ｎｏ．３９は、Ｔｉが本発明範囲内であるが好まし
い範囲よりは高い値である。鋳造速度の低下が見られ、
ノズル詰まりが生じていたが、完鋳を妨げるほどではな
かった。Ｎｏ．４０はＴｉが本発明範囲内であるが好ま
しい範囲よりは低い値である。この場合は真空脱ガス処
理を行っており、Ｔｉがこのような低い値でも真空脱ガ
ス処理の実施によってブローホールが発生しない。Ｎ
ｏ．４１はＣａが本発明範囲内であるが好ましい範囲よ
りは高い値である。ノズル溶損が生じ、鋳造速度が増加
したが、完鋳を妨げることはなかった。Ｎｏ．４２〜５
２はすべての成分が好ましい範囲に入っており、鋳造結
果はいずれも良好であり、鋳片の表面性状も良好であっ
た。Ｎｏ．５３は、パウダーレス鋳造を採用しているが
浸漬ノズル注入のため注入流の酸化がなく、良好な成績
が得られた。

【００５９】表４のＮｏ．５４から６０が比較例であ
る。比較例のうち、Ｎｏ．５４はＴｉが本発明範囲より
低く、脱酸不足のために鋳片にブローホールが発生し
た。Ｎｏ．５５は、Ｔｉが本発明範囲より高く、激しい
ノズル閉塞が発生した。Ｎｏ．５６はＣａが本発明範囲
より低く、ノズル閉塞が生じた。Ｎｏ．５７は、Ｃａが
本発明範囲よりも高く、耐火物の溶損が大きい。Ｎｏ．
５８は、Ａｌが本発明範囲よりも高く、ノズル閉塞のた
め完鋳できなかった。Ｎｏ．５９は、タンディッシュか
ら鋳型への注入流の周囲に筒を設置しない場合であり、
鋳型内でＳｉＯ₂ が生成し、ノロカミ欠陥が発生した。
Ｎｏ．６０は、タンディッシュから鋳型への注入流の周
囲に筒を設置したが、筒内の酸素濃度が本発明範囲より
も高い場合であり、鋳型内でＳｉＯ₂ が生成し、ノロカ
ミ欠陥が発生した。

【００６０】本実施例で製造した本発明範囲内のビレッ
トを更に圧延し、線材、形鋼等の条鋼として圧延を行っ
た。いずれも良好な品質の条鋼を得ることができた。

【００６１】比較例Ｎｏ．５９、６０で、鋳片のノロカ
ミ欠陥部を分析したところ、図２に示すように、ＳｉＯ
₂ を９５％以上含有する相が確認された。この相の融点
は１７００℃以上であった。一方、本発明例では、ノロ
カミ欠陥が発生しなかったため、鋳造中に鋳型内のメニ
スカス部に浮遊する液体酸化物を採取し、その組成を分
析した結果、図に示すように、すべて低融点領域に有
り、ＳｉＯ₂ リッチ相は認められなかった。

【００６２】

【発明の効果】本発明により、少ないＣａ添加量で、耐
火物の溶損少なく、連続鋳造におけるブローホールの発
生なく、連続鋳造ノズルへの非金属介在物の析出を防止
したビレットの連続鋳造が可能になった。小断面ビレッ
ト連続鋳造、特にオープン注入を採用する連続鋳造にお
いてその効果が顕著である。

【００６３】更に、Ｍｎ／Ｓｉの低いＳｉキルド鋼にお
けるノロカミ欠陥のない鋳造が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明例と比較例の非金属介在物の組成を比較
するためのＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂−ＣａＯの３元系図であ
る。

【図２】本発明例と比較例のノロカミあるいはスカムの
組成を比較するためのＴｉＯ₂−ＭｎＯ−ＳｉＯ₂ の３
元系図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/12 Ｃ２２Ｃ 38/12 38/58 38/58 (72)発明者 出本 庸司 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 B22D 11/103 B22D 11/106 B22D 11/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０３％〜０．３５
   ％、Ｓｉ：０．１０％〜０．３５％、Ｍｎ：０．２０％
   〜２．０％、Ｔｉ：０．００５％〜０．０３％、Ｃａ：
   ０．０００５％〜０．００２５％を含み、Ａｌ：０．０
   ０５％以下であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる
   条用の鋼。
2. 【請求項２】 Ｔｉの下限が、下記条件１と条件２の高
   い方の値であることを特徴とする請求項１記載の条用の
   鋼。 条件１：［％Ｍｎ］＜０．５％ではＴｉの下限が重量％
   で｛０．００５＋（［％Ｃ］／［％Ｓｉ］）×０．００
   ４｝％であり、［％Ｍｎ］≧０．５％ではＴｉの下限が
   重量％で｛０．００５＋（［％Ｃ］／（［％Ｓｉ］＋
   ［％Ｍｎ］−０．５））×０．００４｝％である。 条件２：Ｍｎ／Ｓｉ＞３．２ではＴｉの下限が重量％で
   ０．００５％であり、Ｍｎ／Ｓｉ≦３．２ではＴｉの下
   限が重量％で［１／｛７０（Ｍｎ／Ｓｉ）−７｝］％で
   ある。
3. 【請求項３】 Ｔｉの上限が｛０．０１＋［％Ｓｉ］×
   ０．０４｝％であることを特徴とする請求項１又は２記
   載の条用の鋼。
4. 【請求項４】 Ｃａの上限が重量％で０．００１５％で
   あることを特徴とする請求項１乃至３記載の条用の鋼。
5. 【請求項５】 重量％で、Ｃｒ：０．０５％〜０．２
   ％、Ｃｕ：０．０１％〜１％、Ｎｉ：０．５×［％Ｃ
   ｕ］〜１％、Ｂ：０．００１％〜０．０１％の１種又は
   ２種以上を含むことを特徴とする請求項１乃至４記載の
   条用の鋼。
6. 【請求項６】 ビレット連続鋳造法によって鋳造して製
   造することを特徴とする請求項１乃至５記載の条用の鋼
   の製造方法。
7. 【請求項７】 重量％で、Ｃ：０．０３％〜０．３５
   ％、Ｓｉ：０．１０％〜０．３５％、Ｍｎ：０．２０％
   〜１．１２％でＭｎ／Ｓｉ≦３．２、Ｔｉ：０．００５
   ％〜０．０３％、Ｃａ：０．０００５％〜０．００２５
   ％を含み、Ａｌ：０．００５％以下であり、残部Ｆｅ及
   び不可避不純物からなる溶鋼を連続鋳造するに際し、タ
   ンディッシュから鋳型への注入流の周囲に筒を設置し、
   該筒内の酸素濃度を１．０％以下とすることを特徴とす
   る条用のＳｉキルド鋼のビレット連続鋳造方法。
8. 【請求項８】 タンディッシュから鋳型への注入流の周
   囲に設置した筒内に窒素ガスを吹き込むことを特徴とす
   る請求項７記載のＳｉキルド鋼のビレット連続鋳造方
   法。
9. 【請求項９】 前記筒にかえて、タンディッシュから鋳
   型への注入に浸漬ノズルを使用し、かつパウダーレス浸
   漬鋳造を行うことを特徴とする請求項７記載のＳｉキル
   ド鋼のビレット連続鋳造方法。
10. 【請求項１０】 重量％で、Ｃ：０．０３％〜０．３５
    ％、Ｓｉ：０．１０％〜０．３５％、Ｍｎ：０．２０％
    〜１．１２％でＭｎ／Ｓｉ≦３．２、Ｔｉ：［下記条件
    １と条件２’の高い方の値］〜０．０３％、Ｃａ：０．
    ０００５％〜０．００２５％を含み、Ａｌ：０．００５
    ％以下であり、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる溶鋼
    を連続鋳造するに際し、タンディッシュから鋳型への注
    入をオープン注入とすることを特徴とする条用のＳｉキ
    ルド鋼のビレット連続鋳造方法。 条件１：［％Ｍｎ］＜０．５％ではＴｉの下限が重量％
    で｛０．００５＋（［％Ｃ］／［％Ｓｉ］）×０．００
    ４｝％であり、［％Ｍｎ］≧０．５％ではＴｉの下限が
    重量％で｛０．００５＋（［％Ｃ］／（［％Ｓｉ］＋
    ［％Ｍｎ］−０．５））×０．００４｝％である。 条件２’：Ｔｉの下限が重量％で［１／｛７０（Ｍｎ／
    Ｓｉ）−７｝］％である。
11. 【請求項１１】 Ｔｉの上限が｛０．０１＋［％Ｓｉ］
    ×０．０４｝％であることを特徴とする請求項７乃至１
    ０記載のＳｉキルド鋼のビレット連続鋳造方法。
12. 【請求項１２】 Ｃａの上限が重量％で０．００１５％
    であることを特徴とする請求項７乃至１１記載のＳｉキ
    ルド鋼のビレット連続鋳造方法。