JP3610871B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩基度が1.4を越える高塩基度のモールドパウダーを用いた鋼の連続鋳造において、鋳型銅板からのCuの浸潤によるスタークラックを防止し、健全な表面を有する鋳片を製造することのできる連続鋳造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造では、鋳型銅板の耐摩耗性の向上及び鋳型銅板からのCuの浸潤に起因する鋳片表面のスタークラックを防止するために、鋳型銅板表面にはNiやCr等のメッキ層が被覆されている。その際に、鋳型銅板の摩耗は鋳型下部で起こり易いこと、同様にスタークラックの原因となるCuの凝固シェルへの浸潤も鋳型下部で起こり易いために、特開昭53−45626号公報や特開昭54−124832号公報に開示されるように、NiやCr等の被覆層は鋳型下部に施されることが一般的である。又、鋳型下部のみに被覆することで、鋳型全面に被覆するよりも被覆コストが安価になると云うメリットもある。
【0003】
一方、鋼の連続鋳造では歩留まり向上や高温鋳片の加熱炉への無手入れ装入等のために、種々の鋳片表面欠陥防止対策が行われている。その中で、炭素濃度が0.08〜0.18mass%の鋼、所謂中炭素鋼では縦割れ疵の発生が多く、この縦割れ疵を防止する目的で、鋳型内冷却の緩冷却化を指向した結晶質タイプのモールドパウダーが開発され、実用化されている。尚、現在の結晶質タイプのモールドパウダーはその塩基度(CaO/SiO )を高めてガラス化を抑制している。又、従来のモールドパウダーは一般にガラス質タイプである。
【0004】
本発明者等の経験によれば、鋳型の下部にNiを被覆した鋳型を用い、結晶質タイプのモールドパウダーを使用して中炭素鋼を鋳造した場合には、鋳型銅板からのCuの浸潤に起因するスラークラックが、或る頻度で鋳片表面に発生することが分かった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、高塩基度の結晶質タイプのモールドパウダーを使用して鋳造した場合にも、スラークラックの発生を防止して健全な表面を有する鋳片を製造することのできる連続鋳造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明による鋼の連続鋳造方法は、塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s未満のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がFe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金の群から選択された1種又は2種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、鋳型銅板からのCuの浸潤による鋳片表面のスタークラックを防止することを特徴とするものである。
【0008】
の発明による鋼の連続鋳造方法は、塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s未満のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がFe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金の群から選択された1種又は2種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s以上のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内の鋳型下端から上方300mm以下の部分がFe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金の群から選択された1種又は2種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、鋳型銅板からのCuの浸潤による鋳片表面のスタークラックを防止することを特徴とするものである。
【0009】
本発明者等は鋳型下端から上方300mm以下の部分のみをNiで被覆した鋳型を用いて、塩基度が0.8〜1.7の範囲で、1300℃における粘度が0.05〜0.25Pa・sの範囲のモールドパウダーを使用して中炭素鋼を鋳造し、モールドパウダーの塩基度及び粘性とスタークラック発生状況との関係を調査した。図1はその調査結果を示す図であり、図1に示すように、スタークラックは高塩基度で且つ低粘性のモールドパウダーを使用した時に発生することが分かった。そこで、スタークラック発生の境界となるモールドパウダーの塩基度及び粘性を確認するために更に試験を実施した。
【0010】
図2は、1300℃における粘度が0.08〜0.12Pa・sのモールドパウダーを使用して中炭素鋼を鋳造し、モールドパウダーの塩基度とスタークラック発生率との関係を調査した結果を示す図である。図2に示すように、塩基度が1.4を越えるとスタークラックが発生し、そして、塩基度が高くなるほどスタークラック発生率が高くなることが分かった。塩基度が高くなるほど結晶化が促進することから、スタークラックに対しては高結晶化が悪影響を及ぼしていることが分かる。
【0011】
図3は、塩基度が1.50〜1.60のモールドパウダーを使用して中炭素鋼を鋳造し、モールドパウダーの粘度とスタークラック発生率との関係を調査した結果を示す図である。図3に示すように1300℃における粘度が0.15Pa・s未満になるとスタークラックが発生し、粘度の低下に伴いスタークラックが多発することが分かった。
【0012】
以上の結果から、鋳型下端から上方300mm以下の部分のみをNiで被覆した鋳型を用いて鋳造した際にスタークラックが発生する条件は、塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s未満のモールドパウダーを用いて鋳造した場合であることが分かった。この時のスタークラックの発生機構は次のように考えられる。
【0013】
図4は鋳型銅板と凝固シェルとの関係を模式的に示す縦断面図であり、図4に示すように、下部をNiメッキによる被覆層2で覆われた鋳型銅板1と凝固シェル4との間には、鋳型銅板1側から溶融パウダー7が冷却して形成される固相フィルム8と、溶融パウダー7が流入して形成される液相フイルム9とが存在する。又、鋳型内の溶鋼3のメニスカス(湯面)5は、添加されたモールドパウダー6が溶融した溶融パウダー7で覆われている。鋳型銅板1からのCuの浸潤位置はCuが露出している部分であり、通常であれば固相フィルム8により遮蔽され、凝固シェル4とCuが露出している鋳型銅板1とが直接接触することはない。
【0014】
しかしながら、塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s未満の高結晶化モールドパウダーでは、ガラス質のモールドパウダーに較べて固相フィルム8の強度が弱くなる。これは、一般的に結晶質はガラス質に較べて固相フィルム8の強度が弱くなること、及び、粘性が低いことによりSiO のネットワークが弱くなるため、高粘性のモールドパウダーに較べて固相フィルム8の強度が弱くなることに起因する。そのため、鋳造中に固相フィルム8が破断して空隙10が形成される。凝固シェル4には溶鋼3の静圧が常に作用しており、又、液相フィルム9には凝固シェル4を保持する力はないので、空隙10が形成されると凝固シェル4は外側に押し出されて、Cuが露出している鋳型銅板1の表面と接触する。その際に、Cuが浸潤してスタークラックが発生すると考えられる。
【0015】
本発明では、塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s未満のモールドパウダーを用いて鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がFe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金の群から選択された1種又は2種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造するので、凝固シェルとCuが露出している鋳型銅板の表面とが接触することがなく、スタークラックが防止される。
【0016】
又、塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s以上のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内の鋳型下端から上方300mm以下の部分がFe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金の群から選択された1種又は2種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造することで、スタークラックを防止することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図5は本発明を実施した連続鋳造機鋳型部の正面縦断面の概略図である。
【0018】
図5に示すように、相対する鋳型長辺銅板12と、鋳型長辺銅板12内に内装された相対する鋳型短辺銅板13とから構成された鋳型11の上方に、内部を耐火物で構築されたタンディッシュ14が配置されている。タンディッシュ14の底部には上ノズル19が設けられ、この上ノズル19に接続して、固定板20、摺動板21、及び整流ノズル22から成るスライディングノズル15が配置され、更に、スライディングノズル15の下面側には浸漬ノズル16が配置されて、タンディッシュ14から鋳型11への溶鋼流出孔23が形成されている。
【0019】
鋳型長辺銅板12及び鋳型短辺銅板13は冷却水による水冷構造となっており、鋳型下端から距離Lの部分は、Cu以外の金属の被覆層2が設けられている。被覆層2は、Fe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金から選択し、被覆層2は一層としても又は2層以上の多層としてもどちらでも良い。具体的には、例えば鋳型長辺銅板12及び鋳型短辺銅板13の鋳型下端から距離Lの部分にFe−Ni合金をメッキし、Fe−Ni合金のメッキ層の上に更にCrをメッキした2層とすることができる。
【0020】
取鍋(図示せず)からタンディッシュ14内に注入された溶鋼3は、溶鋼流出孔23を経由して、浸漬ノズル16の下部に設けられ且つ鋳型11内の溶鋼3に浸漬された吐出孔17から、吐出流18を鋳型短辺銅板13に向けて鋳型11内に注入される。注入された溶鋼3は鋳型11内で冷却されて凝固シェル4を形成し、鋳型11の下方に連続的に引き抜かれ鋳片となる。鋳型11内のメニスカス5上にはモールドパウダー6が添加されている。
【0021】
このように構成される連続鋳造機において、以下のようにして本発明を実施する。即ち、使用するモールドパウダー6の塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s未満の場合には、少なくともメニスカス5以下の部分は被覆層2で覆われた鋳型11を用いて鋳造し、即ち距離Lが少なくともメニスカス5の位置までは確保された鋳型11を用いて鋳造し、又、使用するモールドパウダー6の塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s以上の場合には、少なくとも鋳型下端から上方300mm以下の部分は被覆層2で覆われた鋳型11を用いて鋳造し、即ち距離Lが少なくとも300mmは確保された鋳型11を用いて鋳造する。
【0022】
鋼の連続鋳造では同一連続鋳造機において、種々の物性のモールドパウダー6を用いて種々の組成の鋼種を鋳造する。従って、上記条件を満足させるために、使用するモールドパウダー6の物性に合わせて、予め鋳型11の被覆層2の設置範囲を決めておく必要がある。逆に、用いる鋳型11の被覆層2の設置範囲に合わせて使用するモールドパウダー6を選択しても良い。又、鋳型11を交換する時間的余裕がある場合には、使用するモールドパウダー6に合わせてその都度鋳型11を交換しても良い。尚、使用するモールドパウダー6の塩基度が1.4以下であれば、前述した図1に示すように、少なくとも鋳型下端から上方300mm以下の部分が被覆層2である鋳型11を用いればスタークラックは発生しないので、塩基度が1.4以下のモールドパウダー6を用いる鋼種は、上記のどちらの鋳型11を用いても、鋳造することができる。
【0023】
このようにして鋳造することで、高塩基度の結晶質タイプのモールドパウダー6を使用して鋳造した場合にも、スラークラックの発生を防止して健全な表面を有する鋳片を製造することが可能となる。
【0024】
尚、上記説明では鋳片断面が矩形型の鋳型11について説明したが、鋳片断面が円形の鋳型であっても本発明を適用することができる。又、連続鋳造機の個々の装置は上記に限るものではなく、例えば溶鋼流量調整装置としてスライディングノズル15の代わりにストッパーを用いても良いように、その機能が同一であればどのような装置としても良い。
【0025】
【実施例】
図5に示す連続鋳造機を用いて、モールドパウダーの物性及び鋳型の被覆層を変更した6水準の試験を実施し、モールドパウダーの物性及び鋳型の被覆層とスタークラック発生状況との関係を調査した。使用した連続鋳造機は2ストランドの垂直曲げ型であり、鋳型長さは800mmで、鋳型Aには鋳型全面にNiメッキの被覆層を設け、鋳型Bには鋳型下端から400mmの位置までNiメッキの被覆層を設け、鋳型AをNo.1ストランドに設置し、鋳型BをNo.2ストランドに設置した。そして、物性の異なる3種類のモールドパウダーを用いて、中炭素鋼を0.8m/minの引き抜き速度で鋳造し、鋳片表面のスタークラック発生状況を磁粉探傷試験で調査した。用いたモールドパウダーの物性値及びスタークラック発生率を表1に示す。尚、表1に示す粘度は1300℃における白金球引き上げ法により測定した数値であり、スタークラック発生率はスタークラックが発生した鋳片個数を鋳造した全鋳片個数に対する百分率で表したものである。
【0026】
【表1】
Figure 0003610871
【0027】
表1に示すように、塩基度が1.4を越え且つ1300℃における粘度が0.15Pa・s未満のモールドパウダーを用いた水準1〜4では、鋳型全面に被覆層を設けた鋳型Aではスタークラックは発生しなかったが、下半分に被覆層を設けた鋳型Bではスタークラックが発生した。一方、塩基度が1.4を越え且つ1300℃における粘度が0.15Pa・s以上のモールドパウダーを用いた水準5、6では、鋳型A及び鋳型Bともにスタークラックは発生しなかった。尚、表1の備考欄には本発明の範囲内の条件で鋳造した試験は実施例とし、それ以外の試験は比較例として表示した。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、高塩基度の結晶質タイプのモールドパウダーを使用して鋳造した場合にも、スラークラックの発生を防止して健全な表面を有する鋳片を製造することができ、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】モールドパウダーの塩基度及び粘性とスタークラック発生状況との関係の調査結果を示す図である。
【図2】モールドパウダーの塩基度とスタークラック発生率との関係の調査結果を示す図である。
【図3】モールドパウダーの粘度とスタークラック発生率との関係の調査結果を示す図である。
【図4】鋳型と凝固シェルとの関係を模式的に示す縦断面図である。
【図5】本発明を実施した連続鋳造機鋳型部の正面縦断面の概略図である。
【符号の説明】
1 鋳型銅板
2 被覆層
3 溶鋼
4 凝固シェル
5 メニスカス
6 モールドパウダー
7 溶融パウダー
8 固相フィルム
9 液相フイルム
10 空隙
11 鋳型
12 鋳型長辺銅板
13 鋳型短辺銅板
14 タンディッシュ
15 スライディングノズル
16 浸漬ノズル

Claims (2)

  1. 塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s未満のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がFe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金の群から選択された1種又は2種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、鋳型銅板からのCuの浸潤による鋳片表面のスタークラックを防止することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
  2. 塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s未満のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内のメニスカス以下の部分がFe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金の群から選択された1種又は2種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、塩基度が1.4を越え、且つ、1300℃における粘度が0.15Pa・s以上のモールドパウダーを用いて鋼を連続鋳造する際には、少なくとも鋳型内の鋳型下端から上方300mm以下の部分がFe、Ni、Cr、Co、及び、これら金属を含む合金の群から選択された1種又は2種以上の金属で被覆された鋳型銅板を用いて鋳造し、鋳型銅板からのCuの浸潤による鋳片表面のスタークラックを防止することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
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