JP4837804B2 - 鋼の連続鋳造用モールドパウダー - Google Patents

Description

本発明は、鋼を連続鋳造する際に、鋳型内に添加して使用される連続鋳造用モールドパウダーに関するものである。

溶鋼を連続鋳造する際には、鋳型内の溶鋼湯面上にモールドパウダー（以下、「パウダー」と記載する場合がある。）が添加される。パウダーには以下の特性が要求される。

１）溶鋼湯面上にてパウダーが溶融して形成された溶融パウダー層およびその上の未溶融のパウダー層が溶鋼湯面を被覆することにより、空気との接触を遮断することで、溶鋼の再酸化を防止し、保温する効果を持つこと。

２）溶融したパウダーは、鋳型と凝固シェルとの間に流入して潤滑剤として働く必要があるため、パウダーが常に適当量供給され、パウダーの消費速度に合わせて、適正量の溶融パウダープール厚となる溶融速度を有すること。

３）溶融パウダー層が溶鋼中を浮上してきた非金属介在物を吸収し、その物性（粘度、溶融温度、凝固温度など）の変化が小さいこと。

４）溶融したパウダーが鋳型と凝固シェルとの間に流れ込み、均一なパウダーフィルムを形成して、パウダーフィルムが鋳型と凝固シェルの間で潤滑作用を有すること。
５）溶融したパウダーが適度な粘度、界面張力を持ち、溶融したパウダーが溶鋼中へ巻き込まれないこと。

連続鋳造操業においては、局所的な湯面変動や鋳型内に注入された溶鋼の注入流によって形成される溶鋼流動がパウダーと溶鋼の界面を擾乱することによって、溶融したパウダーが溶鋼中に巻き込まれる場合がある。

また、ＡｌまたはＴｉを含む溶鋼を連続鋳造する際には、溶融したパウダーと溶鋼とが接触しているために、溶鋼中のＡｌまたはＴｉとパウダー中の主成分であるＳｉＯ_２との間で以下の反応が起こる。
４［Ａｌ］＋３（ＳｉＯ_２）→２（Ａｌ_２Ｏ_３）＋３［Ｓｉ］ …（１）
［Ｔｉ］＋（ＳｉＯ_２）→（ＴｉＯ_２）＋［Ｓｉ］ … （２）
ここで［ ］は溶鋼中の成分、（ ）は溶融パウダー中の成分である。溶鋼と溶融パウダー界面との間で上記のような反応が生じている際には、溶鋼と溶融パウダー間の界面張力が大きく低下して、溶鋼中へのパウダー巻き込みがより容易に発生することとなる。

溶鋼中に巻き込まれた溶融パウダーの大部分は再浮上するが、その一部が凝固シェルに捕捉されて鋳片に残留する場合がある。鋼中の表層に残留したパウダーは、製品表面のスリバー疵となる。また、内部に残留したパウダーは、プレス割れの発生原因となる。これらのことは、特に、高速鋳造時に発生する。中・低速鋳造時でもブリキ材、自動車用鋼板等の品質要求が厳格な鋼に対し、これらのことは、問題となることが多い。

このため、溶鋼中へのパウダー巻き込みを防止する対策として、特許文献１に示されている高粘性かつ高表面張力を有する難巻き込みパウダーや、特許文献２に示されている高界面張力を有する難巻き込みパウダー、特許文献３に示されている溶鋼中のＡｌやＴｉとパウダー中のＳｉＯ_２の反応を抑制して、溶鋼と溶融パウダー間の界面張力の大幅な低下を防止することによって、溶鋼中へのパウダーの巻き込みを抑制するパウダーなどが開発されてきた。

一方、溶融パウダーの鋳型と凝固シェル間へ、溶融したパウダーの流入が阻害され潤滑作用が損なわれた場合には、鋳型内において凝固シェルと鋳型の間での抜熱が不安定になる。その結果、鋳片の凝固が不均一となり、鋳片の割れの発生を招き、ひいてはブレークアウトが発生する。ブレークアウトは操業停止、生産量の低下を引き起こすだけではなく、連続鋳造設備に甚大なる被害を与える。よって、鋳型内において鋳片の凝固均一性を高めて、割れやブレークアウトの発生を防止するために、鋳型内での抜熱を安定的に制御することは非常に重要である。そこで、特許文献４に示されているような高粘度と高塩基度を満たしつつ、パウダーフィルム中に安定な結晶を析出させて、抜熱を安定的に制御するパウダーが開発されてきた。

また、Ａｌ含有鋼においては、パウダー中に高融点結晶であるゲーレナイトが析出することにより、潤滑不良や鋳型内での抜熱が不安定になるといった課題もある。そこで特許文献５に示されているように、溶鋼とパウダーの反応による溶鋼汚染を防止するとともに、Ｌｉ_２ＯやＦの添加によって高融点結晶であるゲーレナイトの析出を防止するパウダーが開発されてきた。

特許文献６には、溶融状態にあるパウダーの粘度を高めることで、鋳型と凝固シェル間へのパウダーの流れ込みを少量かつ均一にし、かつ、パウダーの結晶化傾向を弱めてスラグフィルムの状態を均一にして、鋳型内での抜熱の均一化を図るパウダーが提案されている。

さらに、特許文献７には、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２及びＣｒ_２Ｏ_３のうち一種以上の酸化物をパウダーに含有させ、鋳型内での抜熱の均一化を図るパウダーが提案されている。

特開平２−２５２５４号公報 特開２０００−０７１０５１号公報 特開２００８−２６４７９１号公報 特開２００５−０４０８３５号公報 特開２００６−１１０５７８号公報 国際公開第ＷＯ００／３３９９２号パンフレット 特開平８−３３９６２号公報

しかし、さらなる高速鋳造化や品質向上の要求に応えるためには、特許文献１記載のパウダーのように、巻き込みを防止するためにパウダー組成を変更して高粘度化するだけでは、鋳型と凝固シェル間の適正なパウダー流入量が確保されず、潤滑性が維持できない。また、ブレークアウトを招く可能性も完全に排除することはできない。

特許文献２記載のパウダーではＣａＯ／ＳｉＯ_２が７以上と非常に高いために、凝固温度が高くなり、適正なパウダーの流入量が確保できず、鋳型と凝固シェル間の潤滑性が維持できない。よって、ブレークアウトを招く可能性を完全に排除できない。また、パウダー中のＳｉＯ_２量が少なく、Ａｌ_２Ｏ_３量が多いことから高融点結晶であるゲーレナイトが析出して、潤滑を阻害するとともに鋳型内の抜熱を不安定にする恐れがある。

特許文献３記載のパウダーでは粘度が大きいため、鋳型と凝固シェル間への均一な流入性が損なわれて十分な潤滑性が維持できなくなる。よって、ブレークアウトを招く可能性を完全に排除できない。また、粘度確保のためにＡｌ_２Ｏ_３を多量に含むことから高融点結晶であるゲーレナイトが析出して、抜熱が不安定となる恐れがある。

特許文献４記載のパウダーでは、高融点結晶であるゲーレナイト等を積極的に析出させるため、パウダーの流入性や潤滑性を阻害するとともに、高融点結晶が鋳型内の抜熱を不安定にする恐れがある。

特許文献５記載のパウダーでは、高融点結晶であるゲーレナイトの析出は抑制されているが、パウダー中に含まれるＬｉ_２Ｏが溶鋼中のＡｌやＴｉと反応して界面張力を低下させ、溶鋼中にパウダーが巻き込まれやすくなる可能性がある。

このように、特許文献１〜５記載のパウダーでは、溶鋼中へのパウダーの巻き込み防止と鋳型内での抜熱の安定制御の両立は非常に困難である。

また、特許文献６記載のパウダーでは、Ｆ分を低減して粘度を高めている。したがって、溶融したパウダーの流れ込み量が少なくてもよい、ブルームやビレットの鋳造にしか適用できないという問題がある。

そして、特許文献７記載のパウダーは、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２およびＣｒ_２Ｏ_３を含有させて、溶融したパウダーの液相中での輻射熱伝達を阻害することにより、液相中で熱の輻射を散乱又は吸収する。したがって、鋳型内での抜熱が安定しないという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、溶鋼とパウダーとの反応を抑制することで、パウダーの溶鋼中への巻き込みを抑制して、パウダーに起因する欠陥の無い高品位の製品を得ることができ、かつ、鋳型内での抜熱を安定させて生産性を阻害することのない鋼の連続鋳造用パウダーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の要旨は、以下のとおりである。

（１）ＡｌまたはＴｉの少なくとも一方を含有する鋼を連続鋳造するために用いられる連続鋳造用モールドパウダーであって、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が質量比で１．０以上１．５以下、ＳｉＯ_２が１５質量％以上３０質量％以下、ＣａＯが３０質量％以上４０質量％以下、Ａｌ_２Ｏ_３が３質量％以上２５質量％以下、Ｎａ_２Ｏが２質量％以上６質量％以下、ＣａＦ_２またはＮａＦで添加されたＦ分が２質量％超１０質量％以下、Ｂ_２Ｏ_３が１質量％以上４質量％以下、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の質量％の和が２０質量％以上４０質量％以下からなり、残部は不可避的不純物であり、１３００℃における粘度が０．５ｐｏｉｓｅ以上８ｐｏｉｓｅ以下であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
ここで、ＣａＯはパウダー中に含まれるＣａをすべてＣａＯに換算した値である。

（２）更に、ＺｒＯ_２が２質量％以上１０質量％以下、ＳｒＯが２．５質量％以上１０質量％以下の１種以上を含むことを特徴とする上記（１）に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。

本発明によれば、ＡｌやＴｉを含有する溶鋼を用いて連続鋳造を行う場合でも、溶鋼とパウダーの反応を抑制することで、パウダーの溶鋼中への巻き込みを抑制して、パウダーに起因する欠陥の無い高品位の製品を得ることができ、かつ鋳型内での抜熱を安定させて生産性を阻害することのない鋼の連続鋳造用パウダーを提供することができる。

鋳造速度が速くなることに伴い、溶鋼中へのパウダー巻き込みが増加して、スリバー疵やプレス割れといったパウダーに起因する欠陥が生じることから、よりパウダー巻き込みの生じ難いパウダーを使用することが望まれる。しかし、上述の難巻き込みを指向したパウダーでは、高融点結晶が析出することにより鋳型と凝固シェル間の十分な潤滑性が維持できずに抜熱が不安定になるという問題があった。

そこで、本発明者らは、ＡｌやＴｉを含有する溶鋼を用いて連続鋳造を行う際に、溶鋼中へのパウダー巻き込みを防止して、かつ鋳型内での抜熱の安定制御を可能とするため、鋭意研究を重ねた。

その結果、本発明者らは、パウダーにＦ分を意図的に所定量含有させると、パウダーの融点が下がり、かつ、ＳｉＯ_２の活量が低下することを新たに見出した。そして、本発明者らは、ＳｉＯ_２の活量の低下により、上記の（１）式、（２）式で表した溶鋼とＳｉＯ_２との反応が起らず、パウダーの巻き込みが起こり難くなることを新たに見出した。

そして、本発明者らは、パウダーにＢ_２Ｏ_３を所定量含有させると、高融点結晶の生成も抑制することができ、高融点結晶が起因の抜熱不安定がなくなり、抜熱が安定化することを新たに見出した。

特に、本発明者らは、パウダーの主成分であるＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏに加える成分として、ＭｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３等を検討した結果、Ｂ_２Ｏ_３にのみ高融点結晶の生成を抑える効果があることを新たに見出した。

以下、発明の内容について詳細に説明する。

本発明において、ＣａＯはパウダー中に含まれるＣａをすべてＣａＯに換算した値を意味する。

本発明のモールドパウダーは、１３００℃での粘度が０．５ｐｏｉｓｅ以上８ｐｏｉｓｅ以下とする。粘度が０．５ｐｏｉｓｅ未満の場合には溶鋼中へのパウダー巻き込みを十分に低減することができない。好ましくは、２ｐｏｉｓｅ以上である。一方、粘度が８ｐｏｉｓｅより大きい場合には鋳型と凝固シェル間への均一流入性が不十分である。好ましくは、４ｐｏｉｓｅ以下である。

モールドパウダーの粘度測定方法として、回転円筒法を用いることが好ましい。測定対象のモールドパウダーを坩堝に挿入し、１４００℃にて１０〜１５分間予備溶解した後に、縦型管状炉（エレマ炉）に入れ、Ｅ型粘度計のローターを溶融パウダー中に浸漬し、１３００℃で３０分間安定させた後、ローターを回転させ粘性抵抗によるトルクを測定し粘度を求める。なおＥ型粘度計は事前に標準粘度液にて校正しておくことが重要である。

本発明のモールドパウダーは、質量ベースでＣａＯ／ＳｉＯ_２（以下、「塩基度」と記載する場合がある。）を１．０以上１．５以下とする。塩基度が１．０未満ではＳｉＯ_２量が多くなり反応抑制による巻き込み防止の効果が得られない。ＳｉＯ_２の巻き込みへの影響については後述する。一方、塩基度が１．５よりも大きい場合は、パウダーの融点が高くなり過ぎて、パウダー中に高融点結晶であるゲーレナイトが生成して、溶融パウダーの流動性が著しく悪化し、流入性や潤滑性の確保が困難になるとともに、鋳型内での抜熱が不安定になる。

次にパウダー成分について説明する。

パウダーの主成分としては、ＣａＯ、ＳｉＯ_２がある。パウダー中の塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ_２を１．０以上１．５以下に維持することが重要であることは上述の通りである。

本発明のパウダー組成として、パウダー中のＳｉＯ_２が１５質量％以上３０質量％以下、Ｎａ_２Ｏが２質量％以上６質量％以下、Ｂ_２Ｏ_３が１質量％以上４質量％以下であり、かつＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の総和は２０質量％以上４０質量％以下、とすることが重要である。

ここで、ＳｉＯ_２はパウダーを構成する主成分であり、溶融温度や粘度等の物性調整のために必要な成分である。また、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３は、ガラス性を高めてＡｌ_２Ｏ_３を含む高融点結晶の生成を抑制する機能を有すること、およびＮａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３を併用することで、その効果が顕著に発揮されることを新たに見出した。

但し、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３ともに、含有量が多すぎると、溶鋼との反応が起こり易くなるため、パウダーの溶鋼中への巻き込みが発生するという問題があることが判明した。

従って、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３の各成分の含有量に加えて、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の総和も規定する必要があることがわかった。

そこで、本発明者は、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３の各成分の含有量、およびＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の総和に関して、最適な範囲を実験により知見した。以下に詳細に説明する。

ＳｉＯ_２含有量が１５質量％未満では、溶融温度や粘度等の物性調整が困難であるため、１５質量％以上必要である。但し、３０質量％超ではパウダーと溶鋼との反応抑制効果が得られにくいため巻き込み性が悪化する。本発明のパウダーは、上述したように、パウダー中に所定量以上のＦ分を意図的に含有させているため、ＳｉＯ_２の活量が低い。したがって、ＳｉＯ_２の上限が３０質量％であっても、パウダーと溶鋼との反応を抑制することができる。

これに対し、パウダー中に所定量以上のＦ分を意図的に含有させていない従来のパウダーは、ＳｉＯ_２の活量が高いため、ＳｉＯ_２の上限を３０質量％にしても、パウダーと溶鋼との反応を抑制することができない。

Ｎａ_２Ｏは融点の調整や、ガラス性を高めてＡｌ_２Ｏ_３を含む高融点結晶の生成を抑制するために添加するが、Ｎａ_２Ｏ含有量が２質量％未満ではその効果が得られない。またＮａ_２Ｏは溶鋼中のＡｌまたはＴｉと反応しやすいため、Ｎａ_２Ｏ含有量が６質量％超では反応抑制による巻き込み防止効果が得られない。Ｎａ_２Ｏ含有量のより好ましい範囲は３質量％以上４質量％以下である。

Ｂ_２Ｏ_３は融点の調整や、ガラス性を高めてＡｌ_２Ｏ_３を含む高融点結晶の生成を抑制して鋳型内抜熱を安定化させるために添加するが、Ｂ_２Ｏ_３含有量が１質量％未満ではその効果が得られない。またＢ_２Ｏ_３は溶鋼中のＡｌまたはＴｉと反応しやすいため、Ｂ_２Ｏ_３含有量が４質量％超では反応抑制による巻き込み防止効果が得られない。Ｂ_２Ｏ_３含有量の好ましい範囲は２質量％以上４質量％以下である。より好ましいＢ_２Ｏ_３の下限は２．５質量％である。

これに加えて、パウダー中のＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の総和が２０質量％未満では溶融温度や粘度等の物性調整が困難となり、上述したパウダーとして本来具備すべき特性を満足することができない。一方、パウダー中のＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の総和が４０質量％超では、パウダーと溶鋼の反応を抑制することが困難となり、反応抑制による巻き込み防止の効果が得られない。ＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の総和のより好ましい範囲は３０質量％以上４０質量％以下である。

ちなみに、上述の通り、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３を併用することで、ガラス性を高めてＡｌ_２Ｏ_３を含む高融点結晶の生成を抑制する機能を有する効果が顕著に発揮され、これにより良好な抜熱が安定して実施できるため、ブレークアウト等の操業異常が発生せず、安定した操業が実施できることを、実験により新たに見出した。そのメカニズムは不明であるが、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３を併用することによる何らかの相乗効果によるものと考えられる。

本発明のパウダー組成として、ＣａＯ含有量は４０質量％以下とする。ＣａＯ含有量が４０質量％超では凝固温度が高くなり、流入性や潤滑性が損なわれやすくなる。

一方、ＣａＯが少な過ぎると、粘度が上昇して潤滑性が低下し好ましくない。また、融点の調整も困難になる。したがって、ＣａＯは３０質量％以上とすることが好ましい。

本発明のパウダー組成として、Ａｌ_２Ｏ_３含有量は３質量％以上２５質量％以下とする。Ａｌ_２Ｏ_３は凝固温度や粘度を調整するために添加するが、パウダー中のＡｌ_２Ｏ_３の含有量が３質量％未満では凝固温度等の調整効果が小さく、また２５質量％超では粘度が大きくなりすぎるため、流入性や潤滑性が損なわれて抜熱挙動が不安定となる。

本発明のパウダーの組成は、意図的にＣａＦ_２又はＮａＦを添加することにより、Ｆ分の含有量は１０質量％以下とすることが必要である。Ｆ分はパウダーの凝固温度を下げ、ＳｉＯ_２の活量を低下させる。そして、パウダーの粘度も低下させる。パウダー中のＦ分が１０質量％超では粘度が低下しすぎてパウダー流入が過多となり鋳片品質が悪化する。また、ＣａＦ_２等の結晶が析出して抜熱挙動が不安定になる。好ましいＦ分の含有量は９質量％以下である。

一方、パウダー中のＦ分の含有量が少なすぎる、即ち、パウダー中のＦ分の含有量が２質量％以下であると、ＳｉＯ_２の活量が低下しない。そして、上記（１）式、（２）式で示した、溶鋼中のＡｌおよびＴｉとＳｉＯ_２との反応が起こる。その結果、溶鋼と溶融パウダー間の表面張力が大幅に低下し、溶鋼へのパウダー巻き込みが起こり易くなる。

加えて、パウダー中のＦ分の含有量が２質量％以下であると、粘度調整が困難となり、粘度が上昇し、潤滑不良となる。

好ましいＦ分の含有量は２．４質量％以下である。より好ましくは３質量％以下である。

なお、Ｆは、化合物としてどのような形態をとっている場合であってもよく、上記Ｆ含有量は全Ｆ含有量を示す。

パウダーを、これまでに述べてきた成分にすることにより、鋳造速度の速いスラブの鋳造に用いたとき、本発明のパウダーは特に好適である。溶融したパウダーが鋳型と凝固シェルの間に流れ込みやすくなるからである。

以上が、本発明のパウダーに必要な成分および含有量であるが、さらに、以下の成分を含有していても良い。

本発明のパウダー組成として、ＺｒＯ_２含有量は２質量％以上１０質量％以下とすることが好ましい。ＺｒＯ_２は、粘度を確保するために２質量％以上添加する。一方、パウダー中のＺｒＯ_２含有量が１０質量％超では粘度が上昇しすぎて潤滑性が悪くなる。ＺｒＯ_２含有量のより好ましい範囲は４質量％以下である。

本発明のパウダー組成として、ＳｒＯ含有量は２．５質量％以上１０質量％以下とすることが好ましい。ＳｒＯを２．５質量％以上とすることにより、パウダー組成の変化に対する凝固温度や粘度等の物性値の変化を抑制することができる。一方、ＳｒＯ含有量が１０質量％超では製造コストが高くなる。ＳｒＯ含有量のより好ましい範囲は４質量％以下である。

さらに、本発明のパウダーには、カーボンブラックやコークス粉、グラファイト等の炭素質や繊維や樹脂等の有機質を適宜含有させることが好ましい。これらの炭素質や有機質は、溶融速度を調整することができ、溶鋼表面を保温する効果を有するからである。また、成形のためのバインダー等としての機能も有するからである。

上記パウダーのそれぞれの成分は、蛍光Ｘ線や化学分析で分析された値を用いることができる。

本発明のパウダーは、その５０質量％以上をプリメルト基材より形成することが好ましい。プリメルト基材とは、パウダーの原料として一部の成分を前もって高温で溶融処理したものである。通常は、パウダー原料を１０００〜１４００℃に熱して溶融する。プリメルト基材は、ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２をベースにしてＮａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、Ｆなどを混合したものを上記温度で溶融し、凝固したものである。５０質量％以上をプリメルト基材とするのは、鋳型内溶鋼湯面上においてパウダーを均一に溶融させるためである。本発明のパウダーの形態は、粉末であってもあるいは顆粒状であっても良い。また、環境保全に優れ、かつ、溶鋼の保温性と被覆性に優れる中空顆粒状であることがより好ましい。

また、パウダーと溶鋼との反応を抑制することは、パウダー中へのＡｌ_２Ｏ_３やＴｉＯ_２の濃化を低減し、粘度変化を防止し流入性や潤滑性を確保できるという効果を併せもつ。

ここで、パウダーと溶鋼との反応を抑制していることの参考値として、パウダーの界面張力を指標としても良い。溶鋼とパウダー間の界面張力の上限値は、特に限定されるものではないが、高い方が好ましい。実操業で調整可能な値としては、１５５０℃で１．７Ｎ／ｍ程度が目安となる。ここで界面張力を１５５０℃における値としたのは、実際の連続鋳造に供する溶鋼の温度に近い温度であることによる。

ここで、界面張力の測定は、「大井 浩、野崎 努、吉井 裕：鉄と鋼、５８（１９７２）、ｐ．８９０」に記載されるのと同様の方法で行うことができる。

すなわち、るつぼ内で溶融した１５５０℃の溶融パウダー中に、鋼試料を静かに添加して鋼を溶融させ、溶融パウダー中の溶鋼の形状を横からＸ線透過撮影し、このＸ線透過写真から鋼の形状を測定して界面張力を求めることができる。

本発明のパウダーが効果的に用いられる対象鋼種は、溶鋼中にＡｌまたはＴｉの少なくとも一方を含有するものであれば、特に限定されるものではない。炭素濃度の低い鋼種、例えば、炭素濃度が０．０００５〜０．０５質量％である鋼種は、鋼板中に、パウダーに起因する欠陥が発生しやすい。したがって、このような鋼種に、本発明のパウダーは好適である。

また、本発明においては、溶鋼中のＡｌまたはＴｉの含有量は限定されるものではない。即ち、Ａｌ、Ｔｉの少なくとも一方の含有量が０．１質量％以下である、ＡｌまたはＴｉの含有量が比較的低い溶鋼に本発明のパウダーを用いた場合でも、本発明の効果は十分に得られる。

本発明のパウダーは、溶鋼中のＴｉ濃度が０．０１〜０．０７質量％である極低炭素鋼の連続鋳造に適用すると特に好ましい。この鋼種は強加工を施されるので、鋼材中の介在物をできるだけ少なくしておくことが望ましいからである。

また、本発明のパウダーは、溶鋼中のＡｌ濃度が０．０１〜０．０７質量％である極低炭素鋼の連続鋳造に適用すると特に好ましい。この鋼種は強加工を施されるので、鋼材中の介在物をできるだけ少なくしておくことが望ましいからである。

そして、本発明のパウダーは、溶鋼中のＡｌ濃度が０．１質量％超である高Ａｌ鋼の連続鋳造に適用すると特に好ましい。この鋼種は、鋼材中に介在物が残存しやすいからである。

以下に、実施例を挙げて本発明について詳細に説明する。

転炉にて溶製した溶鋼３００ｔｏｎを、真空精錬炉（ＲＨ）にて所定の成分濃度に調整した極低炭素鋼の溶鋼を、タンディッシュ、浸漬ノズルを介して垂直曲げ型の連続鋳造機にて、厚み２５０ｍｍ、幅１６００ｍｍの鋳片に鋳造した。鋳造速度は１．８ｍ／ｍｉｎとした。

パウダーの組成および物性値および鋳造した溶鋼中のＡｌ、Ｔｉ濃度を表１、表２（表１の続き）に示す。パウダーＮｏ．２〜１１、１４、１６〜２１、５０は本発明例である。Ｎｏ．２２〜４１、５１は比較例である。

なお、パウダーの粘度は１３００℃における値であり、上述の方法を用いて測定した。

鋳造して得られた鋳片を常法にて熱延・酸洗・冷延・焼鈍して自動車用の薄鋼板とし、表面を観察して表面疵を調査するとともに、プレス加工を行い割れの発生を検査し、表面疵、プレス割れについて、その発生率で薄鋼板の品質を評価した。

また、操業性については、鋳型内に熱電対を設置し、温度推移を連続的に測定し、その温度の推移が安定している場合「Ｇ（Ｇｏｏｄ）」、温度の推移が不安定な場合やブレークアウト等の操業異常が発生した場合「Ｐ（Ｐｏｏｒ）」の２水準で評価した。

また、総合評価については、操業異常がなく、かつ品質において表面疵とプレス割れの和が０．２％以下の場合「ＶＧ（Ｖｅｒｙ Ｇｏｏｄ）」、操業異常がなく、かつ品質において表面疵とプレス割れの和が０．２より大きく０．４％以下の場合「Ｇ（Ｇｏｏｄ）」、操業異常が発生、もしくは品質において表面疵とプレス割れの和が０．４％より大きい場合「Ｐ（Ｐｏｏｒ）」の３水準で評価した。

その結果、表１、表２に示すように、本発明を用いた連続鋳造では流入不安定によるブレークアウト警報やブレークアウト等の操業異常がまったく見られなかったのに対し、比較例ではこれらの操業異常が多く見られた。

特に、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の３成分について見ると、比較例のＮｏ．２７、２８では、Ｎａ_２Ｏが含有されていない場合、あるいは本発明の範囲よりも少ない場合であり、残りのＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３の含有量、およびＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の総和が、本発明の範囲内であっても、操業異常となった。

また、比較例のＮｏ．３０、３１では、Ｂ_２Ｏ_３が含有されていない場合、あるいは本発明の範囲よりも少ない場合であり、残りのＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏの含有量、およびＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量の総和が、本発明の範囲内であっても、操業異常となった。

これに対して、本発明の範囲内である本発明例のＮｏ．２〜１１、１４、１６〜２１およびＮｏ．５０は、いずれの場合も、操業異常がまったく見られなかった。

これは、比較例では、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の含有量が本発明の範囲外であったため、高融点結晶の生成を充分に抑制できず、抜熱が悪化したのに対し、本発明例では、いずれも、高融点結晶の生成を充分に抑制でき、良好な抜熱が実現できたものと考えられる。

そして、本発明例の鋳片を用いた製品板では、パウダーに起因した表面疵の発生率やプレス加工時の割れの発生率が比較例に比べて大幅に減少していた。

今回は、垂直曲げ型連続鋳造設備を使用したが、湾曲型及び垂直型連続鋳造設備においても同様の効果が確認されている。また、本実施例は自動車用薄鋼板の鋳片製造に関しての例を述べたが、本技術の本質とするところは、鋳型内の抜熱を安定させ、かつパウダー巻き込みによって生じる欠陥を防止することであり、缶用鋼板、鋼管など他の鋼種の鋳片を製造する場合にも効果が確認されている。

なお、上述したところは、本発明の実施形態を例示したものにすぎず、本発明は、請求の範囲において種々変更を加えることができる。

上述したように、本発明によれば、パウダーに起因する欠陥の無い高品位の鋼材を、生産性高く製造することができる。したがって、本発明は、産業上、利用価値の高いものである。

Claims (2)

1. ＡｌまたはＴｉの少なくとも一方を含有する鋼を連続鋳造するために用いられる連続鋳造用モールドパウダーであって、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が質量比で１．０以上１．５以下、ＳｉＯ_２が１５質量％以上３０質量％以下、ＣａＯが３０質量％以上４０質量％以下、Ａｌ_２Ｏ_３が３質量％以上２５質量％以下、Ｎａ_２Ｏが２質量％以上６質量％以下、ＣａＦ_２またはＮａＦで添加されたＦ分が２質量％超１０質量％以下、Ｂ_２Ｏ_３が１質量％以上４質量％以下、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＯおよびＢ_２Ｏ_３の質量％の和が２０質量％以上４０質量％以下からなり、残部は不可避的不純物であり、１３００℃における粘度が０．５ｐｏｉｓｅ以上８ｐｏｉｓｅ以下であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
   ここで、ＣａＯはパウダー中に含まれるＣａをすべてＣａＯに換算した値である。
2. 更に、ＺｒＯ_２が２質量％以上１０質量％以下、ＳｒＯが２．５質量％１０質量％以下の１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。