JP3546137B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造においては、鋳造終了後の引き抜き時に鋳片尾端部（一般に鋳片トップという）からの吹き出しや絞り出し等による溶鋼の流出が生じる場合がある。従来溶鋼の吹き出しは、鋳片の凝固促進のためのスプレー水が鋳片トップの溶鋼中に侵入した際の水蒸気爆発などが原因になっていた。また、連続鋳造機のロールからの鋳片の押し付けにより未凝固の溶鋼が絞り出される場合や、鋳片トップが連鋳機の湾曲部から水平部に移行していく際に鋳片トップから未凝固溶鋼が垂れ出ることも溶鋼流出の原因とされてきた。
【０００３】
このような鋳片トップからの溶鋼流出が発生した場合には、機内に残留した地金の処理のために次回の鋳造開始までの準備時間延長につながり生産性を著しく損ねたり、連鋳機のロール等の設備破損に至るといった問題がある。
【０００４】
この問題に対して、例えば鉄板を挿入し鋳片トップの未凝固表面に凝固層を形成させて溶鋼の流出を防止する方法が特開昭５９−７６６５２号公報に開示されている。また、鋳造終了時に鋳片トップに赤熱した耐火物を挿入し、凝固シェル上端と未凝固湯面の距離を所定量確保することで、スプレー水の侵入を防止する方法が特開平９−１０８９９号公報に示されている。しかしながら、これらの技術はメタラジカルレングスが１５ｍを超える場合であり、メタラジカルレングスが１５ｍ以下の条件で鋳造を行う場合には鋳片トップからの溶鋼流出が完全には防止出来ていなかった。
【０００５】
連続鋳造においては周知のごとく、鋳型と鋳片間の潤滑、溶鋼表面の断気・保温、非金属介在物の吸収と系外への排出等の目的からパウダーを使用することが一般的である。連続鋳造用パウダーはＣａＯ 、Ａｌ_２Ｏ_３ 、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｆ等の成分から構成されており、鋳型内の溶鋼湯面上に溶融層を形成するような成分組成とすることで、鋳型と鋳片間へ潤滑材として流入したり、非金属介在物を吸収する機能が付与されている。
【０００６】
溶鋼−パウダー界面における溶鋼成分と溶融パウダー中の成分との反応の一つとして、溶鋼中のＣとパウダー中のＳｉＯ_２の反応があり、ＣＯガスを発生する。通常、キルド鋼においては発生するＣＯガスの量が操業や品質を害する程の量ではなく、また、ガスがパウダーを介して系外に抜けていくために鋳造中には問題にならない。
【０００７】
しかしながら、鋳造終了後の引き抜き中においては、パウダー溶融層が温度の低下とともに上部から凝固して発生するガスの抜け性が低下し、次第にガスが鋳片内に蓄積されていく。鋳片内のガス圧がある程度高くなるとパウダーの凝固層もしくは半凝固層を破ってガスが溶鋼を伴って流出する場合があり、この現象はメタラジカルレングスが１５ｍ以下の場合に特に発生し易いことを本発明者らは新たに見出した。
【０００８】
【発明の解決しようとする課題】
本発明は、前述の水蒸気爆発やロール押し付け等の原因による溶鋼流出ではなく、ＣＯガスが原因となる鋳片トップからの溶鋼流出を防止するためのパウダー使用条件を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、鋳型内の溶鋼メニスカスから鋳片が完全凝固する位置までのメタラジカルレングスが１５ｍ以下の条件にて鋳造を行なう連続鋳造機において、１２００℃での液相率が２０％以下となる性質を有するSiO _２ 含有パウダーを用いることである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、連続鋳造においては、鋳型１、１ａ により溶鋼を冷却し外周に凝固層２、その内側に未凝固溶鋼層３からなる鋳片を連続的に引き抜き、次いでスプレー冷却水にて凝固を促進・完了させるものである。
鋳型１、１ａ と鋳片の間の潤滑、未凝固溶鋼層３の断気・保温、非金属介在物の吸収と系外への排出等の目的から連続鋳造においてはパウダーを使用することが一般的であり、鋳型内で未溶融層４及び溶融パウダー層５を形成する。
溶鋼成分であるＣと溶融パウダー成分であるＳｉＯ_２は次式に示す反応によりＣＯガスを発生する。
【数１】
２Ｃ＋（ＳｉＯ_２）→Ｓｉ＋２ＣＯ↑
但し、 は溶鋼中の成分、（ ） はパウダー中の成分であることを表す。
【００１１】
しかして、前記のごとく、鋳造終了後の引き抜き中においては、パウダー溶融層が温度の低下とともに上部から凝固していき、発生するガスの抜け性が低下し次第にガスが鋳片内に蓄積されていく。鋳片内のガス圧がある程度高くなるとパウダーの凝固層もしくは半凝固層を破ってガスが溶鋼を伴って流出する場合があることを本発明者らは見出した。
【００１２】
かくして、ＳｉＯ_２を含有しないパウダーを使用すれば数１の反応を防止することが可能であるが、パウダーとしての溶融特性を満足するためにはＳｉＯ_２を含有させるのが重要である。
そこで、パウダー溶融層から溶鋼側へのＳｉＯ_２の供給を抑制することで数１によるＣＯガス発生量を鋳片トップからの溶鋼流出が生じない程度に低減することが望ましい。すなわち、温度低下に伴いパウダー溶融層はしだいに固液共存相、固相に変化していくが、引き抜き時におけるパウダーの液相率が低いほど、溶鋼側へのＳｉＯ_２の供給を抑制でき、鋳片トップからの溶鋼流出の防止に有利である。
【００１３】
まず、本発明者らは実験において坩堝中で溶解した溶鋼上に表１に挙げたパウダーを乗せた後放冷し、発生するＣＯガス量を調査した。その結果、図２に示すごとく１２００℃におけるパウダーの液相率が小さいほど発生したＣＯガス量が少ない。特に液相率が２０％以下であればＣＯガスの発生量が少なく溶鋼流出の抑制に有利であることを見出し、本発明法を完成した。
【００１４】
なお、パウダーの液相率の算出方法としては、例えば４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｏｌｔｅｎ Ｓｌａｇｓ，ｐ１０３−１０８，（１９９２），Ｓｅｎｄａｉ，ＩＳＩＪにより晶出相の平衡計算を行う方法や所定の高温で一定時間保持したあと急冷して組織観察から液相率を求める実験方法等が挙げられる。また、１１００〜１３００℃程度の範囲においては、一般的にパウダーの液相率が大きく変化しないことから、１２００℃における液相率を代表的な指標と扱うことが出来る。
【００１５】
【表１】

【００１６】
また、引き抜き時には鋳片内部の凝固に伴う体積収縮により、未凝固の溶鋼湯面が下がっていき、最終的に凝固完了時に凝固した湯面は鋳片トップからある程度の距離を有する（以下、この距離を湯引き量という）。メタラジカルレングスが短いほど鋳造終了時の鋳片内の溶鋼未凝固長さが短いため、引き抜き中の凝固に伴う体積収縮量が小さい。このため、メタラジカルレングスの短い連鋳機ほど湯引き量が小さく、溶鋼の吹き出しが生じた時に溶鋼流出が発生し易くなる。特にメタラジカルレングスが１５ｍ以下の連続鋳造機においてはＣＯガスに起因する溶鋼流出頻度が高くなり、本発明の効果が期待できる。
【００１７】
【実施例】
厚み２５０ｍｍで巾１０００〜２０００ｍｍの炭素鋼の鋳片をメタラジカルレングスの異なる連続鋳造機で鋳造した後の引き抜き時において、ＣＯガスに起因する鋳片トップからの溶鋼流出発生頻度の調査を行った。９、１５、２６、４８ｍのメタラジカルレングスで、それぞれ０．４２、０．７０、１．２０、２．２５ ｍ／ｍｉｎの速度で引き抜きを行い、引き抜き回数に対する溶鋼流出の発生頻度を指数化した。その結果、図３に示す如く１２００℃におけるパウダーの液相率が小さいほど少なく、液相率が２０％以下で溶鋼流出を低減できることが明らかになった。
【００１８】
またメタラジカルレングスの違いに着目した場合、メタラジカルレングスが短いほど溶鋼流出の発生頻度が高く、特にメタラジカルレングスが１５ｍ以下の場合にその発生頻度が大きくなっており、本発明法である１２００℃における液相率が２０％以下のパウダーを使用し、引き抜き時の鋳片トップからの溶鋼流出を防止することが望ましい。
【００１９】
【本発明の効果】
本発明によれば、引き抜き時のＣＯガスの発生量を抑制すると同時に湯引き量をより大きく確保することができるため、鋳片トップからの溶鋼流出を防止でき、鋳造準備時間の延長や設備破損等の防止効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続鋳造鋳型における鋳造方法を示す縦断面図である。
【図２】実験により求めたパウダーの液相率とＣＯガスの発生量の関係を表す図面である。
【図３】実連鋳機でのパウダー液相率と溶鋼流出頻度の関係を表す図面である。
【符号の説明】
１ 連続鋳造鋳型
２ 凝固シェル
３ 未凝固溶鋼
４ パウダー
５ 溶融パウダー層

Claims (1)

1. 鋳型内の溶鋼メニスカスから鋳片が完全凝固する位置までのメタラジカルレングスが１５ｍ以下の条件にて鋳造を行なう連続鋳造機において、１２００℃での液相率が２０％以下となる性質を有するSiO _２ 含有パウダーを用いることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。

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