JP4903622B2 - 鋼の連続鋳造用モールドパウダーおよび連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼の連続鋳造において鋳型内に添加して使用される鋼の連続鋳造用モールドパウダーに関する。

溶鋼の連続鋳造に使用される連続鋳造モールドパウダー（以下、「パウダー」と記載する場合がある。）には、以下のような特性が要求される。
１）溶鋼面をパウダーが溶融して形成された溶融パウダーとその上の未溶融層とで被覆することにより、空気による溶鋼酸化を防止し、保温効果を持つ。
２）溶融パウダーは鋳型と鋳片との間に入って潤滑剤になるため、常に適当量供給される必要がある。このため、消費速度に合いかつ適正溶融パウダープール厚となる溶融速度を有する。
３）溶融パウダー層が鋼中より浮上した非金属介在物を吸収し、その物性（粘性、溶融温度）の変化が小さいこと。
４）溶融パウダーは鋳型と凝固シェル間に流れ込み均一なパウダーフィルムを形成し、その間で潤滑作用があること。
５）溶融パウダーが適度の粘度、界面張力を持ち、溶鋼へ巻き込まれないこと。

これらの中で、特に鋼へのパウダーの巻き込みは、高速鋳造時や、中、低速鋳造でもブリキ材、自動車用鋼板等の品質要求が厳格な鋼に対し問題となることが多い。

このため、特許文献１に示されている高粘性や高表面張力タイプの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タイプの難巻き込みパウダーが開発されてきた。

鋼中にＡｌやＴｉを含有すると、パウダー中のＳｉＯ₂が溶鋼中のＡｌやＴｉと反応して、パウダーの物性値が変化するため、パウダーの潤滑性や、鋼へのパウダーの巻き込み性が悪化する。そこで、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、特許文献３に示されているようにパウダーの反応性を低下させてパウダーとの反応を抑制することで、溶鋼とパウダーの界面張力の大幅な低下を防止することによってパウダーの溶鋼への巻き込みを減少できるパウダーや、特許文献４に示されているようにＳｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏを減少させて、溶鋼との反応を抑制するとともに、パウダー粘度を制御することでパウダーの溶鋼への巻き込みを減少できるパウダーが開発されてきた。

また、Ａｌ含有鋼においては高融点結晶のゲーレナイトの析出による潤滑不良が発生する場合がある。そこで特許文献５には、溶鋼とパウダーとの反応による溶鋼汚染を防止するとともに、Ｌｉ₂ＯやＦの添加によって高融点結晶のゲーレナイトの析出を防止するパウダーが提案されている。

特公平４−４０１０３号公報 特開２０００−７１０５１号公報 特開２００６−１７５４７２号公報 特開２００６−１９２４４０号公報 特開２００６−１１０５７８号公報

しかし、近年さらなる高速鋳造化やさらなる品質の向上が要求されており、特許文献１の技術の様に、巻き込みを防止するためにパウダーの組成を変更して高粘性とするだけでは、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十分な潤滑性が維持できなくなってしまい、最悪の場合ブレークアウトを招いて鋳造停止となる。

また、特許文献２の技術ではＣａＯ／ＳｉＯ₂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十分な潤滑性が維持できなくなってしまい、最悪の場合ブレークアウトを招いて鋳造停止となる。

特許文献３の技術においても、近年の高品質化の要求に対応するために高粘度化が必要となってきた。０．８Ｐａ・ｓ以上の高粘度になると、やはり鋳型と凝固シェル間の十分な潤滑性が維持できなくなってしまい、鋳型の抜熱が変動して、ブレークアウト検知のために鋳型に埋め込んだ熱電対の温度が変動して、誤検知を引き起こし、生産性を阻害する。

特許文献４の技術においても、鋳型と鋳片間に流入したパウダー中に高融点の結晶相が生成することによって流入性や潤滑性が損なわれ、ブレークアウト検知のために鋳型に埋め込んだ熱電対の温度が変動して、誤検知を引き起こし、生産性を阻害する。

特許文献５の技術においては、粘度が最高で０．５Ｐａ・ｓ程度であり、近年の高生産性化の要求によって鋳造速度が速くなると巻き込みが発生する場合が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以上の高粘度パウダーとして鋼中への難巻き込み性を確保しながら、かつ潤滑性も優れており、パウダー性欠陥の無い高品位の製品を得ることができ、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／ＳｉＯ₂が質量比で０．９〜１．２、ＣａＯが３８質量％以下、ＳｉＯ₂が１０質量％以上３５質量％以下、Ａｌ₂Ｏ₃が７質量％以上で２５質量％以下、Ｎａ₂Ｏが３質量％以上で１０質量％以下で、かつ、ＭｇＯを実質的に含まず、１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以上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）Ｆ分が２質量％以上、１０質量％以下含有されていることを特徴とする（１）に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
（３）ＺｒＯ₂が１０質量％以下、ＳｒＯが１０質量％以下の１種以上が含有されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
（４）前記モールドパウダー中のＣａ／Ｓｉが質量比で０．８〜２．５であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
（５）前記モールドパウダー中のＣａＯ＊／ＳｉＯ₂が質量比で０．６〜１．２、ＣａＯ＊が３０質量％以下であることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載の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およびＦを分析し、ＦをＣａＦ₂で添加したとして、その分のＣａを差し引いたＣａ分をＣａＯに換算した値である。
（６）ＡｌまたはＴｉの少なくとも一方を含有する溶鋼との界面張力が１５５０℃において０．９Ｎ／ｍ以上であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
（７）１５５０℃におけるＳｉＯ₂の活量が０．４以下であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
（８）凝固温度が１０００〜１２００℃であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
（９）溶融温度が１０００〜１２５０℃であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
（１０）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際に、（１）〜（９）のいずれかに記載の連続鋳造用モールドパウダーを用いることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。

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、１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以上の高粘度のパウダーとして溶鋼への難巻き込み性を確保しながら、かつ潤滑性に優れており、さらに鋼とパウダーの間の界面張力の低下を防止できるとともに、抜熱の安定化が可能であり、パウダー性欠陥の無い高品位の製品を得ることができる、鋼の連続鋳造用パウダーを提供することができる。

近年の高生産性化の要求によって鋳造速度が速くなることに伴い、より高粘度のパウダーを使用することが望まれているが、上記の通り、高粘度のパウダーを指向すると、鋳型と凝固シェル間の十分な潤滑性が維持できなくなってしまうという問題があった。特に、ＡｌやＴｉを含有する溶鋼を用いて連続鋳造を行う場合には、潤滑性の悪化が顕著である。

そこで、本発明者らは、鋭意、研究を重ねた結果、パウダー成分を適切な範囲に調整することで、ＡｌやＴｉを含有する溶鋼を用いて連続鋳造を行う際に、高粘度のパウダーでありながら、鋳型と凝固シェル間の十分な潤滑性を両立できることを新たに見出した。以下に詳細に説明する。

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。また、ＣａＯ＊はパウダー中に含まれるＣａおよびＦを分析し、ＦをＣａＦ₂で添加したとして、その分のＣａを差し引いたＣａ分をＣａＯに換算した値を意味する。

本発明者らは、ＡｌやＴｉを０．１質量％（以降、単に％と記載する。）以下含む溶鋼を用いて、１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以上のパウダーであって、ＣａＯ，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃等の成分を変化させた種々のパウダーについて、パウダーの溶鋼への巻き込み性、連続鋳造におけるパウダーの流入性および潤滑性を検討した。ここで、１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以上のパウダーとしたのは、パウダーの溶鋼での使用温度は１５００℃程度であり、パウダーの融点は１０００〜１２５０℃であるので、溶融しているパウダーの平均的な温度であり、粘度が０．８Ｐａ・ｓ以上であれば、パウダーの溶鋼への難巻き込み性が確保できることを実験的に知見しているためである。

また、パウダーの粘度は高い方が望ましいため、上限は特に規定するものではないが、粘度が高くなりすぎると潤滑性が悪くなるので、鋳造速度等によって適宜選択できる。粘度測定にあたっては、回転円筒法を用いることができる。

縦型管状炉（エレマ炉）を用いて鉄るつぼ中で溶解した溶融パウダーの中に、Ｅ型粘度計のローターを浸漬し、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、粘度を求めることができる。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。

１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以上の高粘度のパウダーとするためには、コスト等を考慮するとＡｌ₂Ｏ₃によって粘度を高めることが一般的であるが、そのためにＡｌ₂Ｏ₃を含む高融点の結晶が生成して、パウダーの流入を阻害して、潤滑性を損なってしまう。このＡｌ₂Ｏ₃を含む高融点の結晶としては、主にゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）がある。ゲーレナイトは融点が１５９３℃であり、高温で生成して、パウダーの流入性や潤滑性を阻害する。凝固後のパウダー中のゲーレナイトはＸ線回折によって測定することができる。

そこで、パウダー中のＣａＯ／ＳｉＯ₂の質量比（「塩基度」と記載する場合がある。）に着目し、塩基度を種々に変更させて検討したところ、塩基度が０．９〜１．２の範囲であれば、パウダー巻き込み防止の効果が得られ、かつ潤滑性が確保できることを新たに見出した。

パウダー中の塩基度が０．９未満では、パウダー巻き込み防止の効果が得られない。また、後述に示すＳｉＯ₂の活量についても、この値が高くなり、巻き込み防止の効果が得られ難い。一方、塩基度が１．２超では流入性や潤滑性が損なわれる。これは、塩基度が０．９以上になるとパウダーの融点が急に上昇することで、パウダー巻き込み防止の効果が得られる。しかし、塩基度が１．２を超えると、パウダーの融点が高くなり過ぎて、パウダーの凝固相がパウダー中に生成し、この凝固相中にゲーレナイトの高融点結晶が生成することにより、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ものと考えられる。

従って、塩基度の上限は小さい方が凝固相がパウダー中に生成しにくくなるため、１．１５が好ましく、１．１０がより好ましく、１．０５がさらにより好ましい。また、より確実に凝固相がパウダー中に生成させないためには、塩基度の上限は１．１０が好ましく、０．９６が最も好ましい。

次に、パウダーの成分について、説明する。

パウダーの主成分としては、ＣａＯ、ＳｉＯ₂がある。パウダー中の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂の質量比）を０．９〜１．２に維持することが重要であることは上述の通りである。

但し、ＣａＯ含有量が３８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易いため、３８質量％以下とする。

また、ＳｉＯ₂含有量が１０質量％未満では、溶融温度や粘度等の物性の調整が困難であり、３５質量％超ではパウダーと溶鋼との反応の抑制効果が得られにくいため、１０〜３５質量％とする。

Ａｌ₂Ｏ₃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Ａｌ₂Ｏ₃含有量が７質量％未満では調整効果が小さく、また２５質量％超では粘度が上昇しすぎて、流入性や潤滑性が損なわれて抜熱挙動が不安定となるため、７〜２５質量％とする。

Ｎａ₂Ｏは融点の調整や、ガラス性を高めてＡｌ₂Ｏ₃を含む高融点結晶の生成を抑制するために添加する。パウダー中のＮａ₂Ｏ含有量が３質量％未満では効果が得られない。また、Ｎａ₂Ｏは後述のＳｉＯ₂の活量について、この値を低下させるという効果もある。ただし、Ｎａ₂Ｏは溶鋼と反応しやすいので、Ｎａ₂Ｏ含有量が１０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。

ＭｇＯを含有すると、Ａｌ₂Ｏ₃を含む高融点結晶が生成しやすくなるために、ＭｇＯは添加しないで、実質的にＭｇＯを含ませないこととする。但し、不可避的に混入する場合があるため、その様な場合、１質量％未満であれば許容できる。但し、１質量％以上ではＡｌ₂Ｏ₃を含む高融点結晶の生成を抑制することが困難となる。

また、パウダーには、以下の成分を選択的に含有しても良い。

Ｆ分は凝固温度や粘度を低下させる目的で添加するが、パウダー中のＦ濃度が２質量％未満では効果が小さく、１０質量％超では粘度が低下しすぎると共に、ＣａＦ₂等の結晶が析出して抜熱挙動が不安定となったり、パウダーの流入が過多となり鋳片品質が悪化しやすい。従って、２〜１０質量％とすることが好ましい。Ｆ分の供給は、ＣａＦ₂を添加してＦ分含有量を調整することが例示できる。

ＺｒＯ₂は粘度を確保するために添加する。しかし、パウダー中のＺｒＯ₂濃度が１０質量％超では粘度が上昇しすぎるので、１０質量％以下が望ましい。

ＳｒＯは溶融パウダーの物性を調整する目的で添加する。ＳｒＯを添加すると、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。ただし、パウダー中のＳｒＯ濃度が１０質量％超ではコストが高くなるので、１０質量％以下が望ましい。

ＺｒＯ₂とＳｒＯについては、それぞれ単独で含有させても良く、また併用しても良い。

さらに、本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できる。これらの炭素質や有機質は溶融速度調整用や溶鋼表面保温効果、成形のためのバインダー等の目的で添加する。

上記の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。

さらに、パウダーと溶鋼との反応を抑制することで、パウダーの溶鋼への巻き込みを減少できることで流入性や潤滑性を確保できることを明らかにした。また、パウダーとの反応を抑制することで、パウダー中へのＡｌ₂Ｏ₃やＴｉＯ₂の濃化も低減し、粘度の変化も防止できることが判明した。

具体的には、パウダーの界面張力が１５５０℃において０．９Ｎ／ｍ以上になると、パウダーの鋼への巻き込みが良好に抑制されることが判明した。パウダーの界面張力が０．９Ｎ／ｍ未満の場合、パウダーの鋼への巻き込みが増加する。

ここで、パウダーの界面張力の上限値は高い方が好ましいため、特に規定するものではないが、実際に調整可能な値としては１．７Ｎ／ｍ程度が目安となる。

また、パウダーの界面張力を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。

ＡｌやＴｉを含有する溶鋼を用いる場合、溶鋼とパウダーとの界面張力は、パウダー中の成分の、溶鋼中のＡｌやＴｉとの反応性が影響している。パウダーの界面張力を０．９Ｎ／ｍ以上となる様に、溶鋼中のＡｌやＴｉとの反応性が低いパウダーの成分に調整することで、鋼中へのパウダー巻き込みを減少できる。

溶鋼中のＡｌやＴｉとの反応性が低いパウダーの成分の調整方法としては、ＡｌやＴｉよりも酸化されにくい元素（Ｓｉ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｍｎ）の酸化物である、ＳｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ，ＦｅＯ，ＭｎＯ等の含有量を少なくすることが例示できる。

尚、ＡｌやＴｉを０．１質量％超含む溶鋼については、パウダーとの反応性がより高いため、本発明の効果がより発揮される。

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）、８９０」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。

この様に、ＡｌやＴｉを含有する溶鋼を用いる場合に、パウダーとの反応を抑制するためには、パウダー中のＳｉＯ₂の活量（以下「ａＳｉＯ₂」と記載する場合がある。）を低下させることで、パウダーと溶鋼との反応が抑制されて、溶鋼中へのパウダーの巻き込みを減少できる。

ここで、活量とは化学反応性を示す指標であり、例えば「大谷正康：鉄冶金熱力学，日刊工業新聞社，東京，（１９７１），ｐ．７８」に開示されているように、濃度に活量係数を乗じることにより求めることができる。

以下、本発明のパウダーのａＳｉＯ₂の好ましい範囲について説明する。

パウダーの溶鋼への巻き込みを評価するために溶融パウダーを浮かべた溶鋼中に石英製のＪ字管を浸漬し、湯面近傍の溶鋼を吸引した後、Ｊ字管中に吸い込まれた鋼に含有されるパウダーの量を測定した。尚、パウダー量の測定は、凝固後の鋼の断面を顕微鏡観察することで求めた。

次に、ＣａＯ，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃を含有し、ａＳｉＯ₂を各種変化させたパウダーを用いて、上記方法により測定されたパウダーの量から、パウダー巻き込み指数を求めた。その結果、ａＳｉＯ₂が０．４超では巻き込み防止効果が小さいが、ａＳｉＯ₂を０．４以下とすることで、溶鋼とパウダーとの反応を抑制できることが判明した。

そのため、溶鋼とパウダーとの界面張力の低下を抑制し、溶鋼中へのパウダーの巻き込みを防止できることから、ａＳｉＯ₂を０．４以下とすることが好ましい。ここで、ａＳｉＯ₂の下限値は０を含む。

また、パウダーのａＳｉＯ₂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、ａＳｉＯ₂は実験で求めることができ、また、熱力学モデルを用いて計算によって求めることもできる。

パウダー中のａＳｉＯ₂を実験で求めるのは、通常、スラグ中の成分の活量を求める際に行われる方法として、「藤澤敏治、坂尾 弘：鉄と鋼、６３（１９７７）、ｐ．１５０４」と同様の方法を用いることができる。

すなわち、溶鋼上でパウダーを溶解し、平衡に達するまで保持した後の溶鋼中のＳｉ濃度とパウダー中のＳｉＯ₂濃度を分析して、純ＳｉＯ₂すなわちａＳｉＯ₂が１の場合の平衡濃度と比較して求められる。

一方、熱力学モデルを用いて活量を計算する計算ツールとして、ＳＯＬＧＡＳＭＩＸ（「G.Erikson:Chemical Scripta,8(1975),p.100」を参照）や、Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ（「B.Sundman,B.Jansson,J.O.Andersson：ＣＡＬＰＨＡＤ、９（１９８５）、ｐ．１５３」を参照）等があり、これらを用いてパウダー組成から計算してもよい。

以上の通り、ＡｌやＴｉを含有する溶鋼において、パウダー中のａＳｉＯ₂を低下させると、パウダー中のＳｉＯ₂と溶鋼中のＡｌやＴｉとの反応を抑制して、界面張力の低下を抑制してパウダーの巻き込みを減少させることができる。

さらに、Ｍｎ濃度の高い溶鋼の場合には、パウダー中のＳｉＯ₂と溶鋼中のＭｎが反応してパウダー中のＭｎＯの含有量が増加して、その結果、パウダーの粘度が低下する場合がある。ａＳｉＯ₂を低くさせた場合には、ＭｎＯの増加を抑制して粘度の低下を防止できる。

次に、パウダー中のＣａ／Ｓｉが０．８〜２．５が好ましい理由を述べる。ここで、ＣａはＣａＯやＣａＦ₂等で添加されたＣａの総量である。

蛍光Ｘ線分析装置等で組成を分析する場合にはＣａＯそのものを分析することは困難であるので、分析によって得られたＣａやＳｉの値を用いて成分を調整することが実用上望ましい。

パウダー中のＣａ／Ｓｉが０．８未満ではＳｉＯ₂の活量が高くなり、巻き込み防止の効果が得られ難く、また２．５超では凝固温度が高くなり、流入性や潤滑性が損なわれ易い。

さらに、パウダー中のＣａＯ＊／ＳｉＯ₂が０．６〜１．２が好ましい理由を述べる。ここで、ＣａＯ＊はパウダー中に含まれるＣａおよびＦを分析し、ＦをＣａＦ₂で添加したとして、その分のＣａを差し引いたＣａ量をＣａＯに換算した値である。

パウダー中のＣａＯ＊／ＳｉＯ₂が０．６未満ではＳｉＯ₂の活量が高くなり、巻き込み防止の効果が得られ難く、また１．２超では凝固温度が高くなり、流入性や潤滑性が損なわれ易い。

さらに、ＣａＯ＊が３０％超では凝固温度が高くなり、流入性や潤滑性が損なわれ易い。

また、パウダーの凝固温度は１０００℃以上、１２００℃以下が望ましい。パウダーの凝固温度が１０００℃未満では抜熱挙動が不安定となり、１２００℃を超えると潤滑特性が不良となる。

凝固温度測定にあたっては、ローター回転法により１３００℃で粘度測定を実施し、その後２０℃ずつ温度を降下させて、各温度で保持後に粘度測定を行ってｌｏｇηと１／Ｔ（ηは粘度ｐｏｉｓｅ、Ｔは絶対温度゜Ｋを示す）の関係グラフを作成する。

この測定時、温度降下により、試料中に結晶が晶出し、ニュートン流体でなくなり、測定不能になった温度から１０℃高い温度を凝固温度と定義した。

さらに、パウダーの溶融温度は１０００℃以上、１２５０℃以下が望ましい。パウダーの溶融温度が１０００℃未満では抜熱挙動が不安定となり、１２５０℃を超えると潤滑が不良となる。溶融温度測定にあたっては、粉砕したパウダーをバインダーを用いずに底面と高さの比が１：１の円柱に成形した後、白金板の上で加熱していき、試料の高さが１／２になった温度を溶融温度として求めることができる。

本発明のパウダーは、主にＡｌ₂Ｏ₃によって粘度を調整するとともに、これに加えてＣａＯ、ＳｉＯ₂成分によって塩基度を調整しながら、ＭｇＯを添加することなくＮａ₂Ｏを添加することによってアルミナを含む高融点結晶の生成を抑制可能なパウダーを製造することができる。

溶融温度や凝固温度、粘度を調整するために、例えばＣａＦ₂、ＺｒＯ₂、ＳｒＯ等を、適宜、添加しても良い。

また、本発明のパウダーは、Ａｌ、Ｔｉの少なくとも一方を含む溶鋼の連続鋳造方法に好適に使用できる。

本発明に係る上記パウダーが効果的に用いられる対象鋼種は、炭素を含有する鋼が好ましい。炭素を含有する鋼を対象とするのは、炭素を含有しない溶鋼では溶鋼の粘度やパウダーとの界面張力が高くなり本パウダーの効果を発揮しにくいということによる。

また、鋼中の炭素濃度は特に限定するものではないが、特に炭素濃度が０．０００５質量％〜０．０５質量％と炭素濃度の低い鋼で製造した鋼板はパウダー巻き込みによる欠陥が発生しやすく、本発明の効果が大きい。

さらに、本発明では溶鋼中のＡｌ、Ｔｉの含有量を限定するものではないが、Ａｌ、Ｔｉの少なくとも一方の含有量が０．１質量％以下の比較的含有量が低い溶鋼に用いた場合でも、本発明の効果が十分に得られる。

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で、厚み２５０ｍｍ、幅１２００ｍｍ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に示す。パウダー１〜１３は本発明例を示している。また、Ａ、Ｂ、Ｃは従来パウダーを用いた比較例を示している。ここで、界面張力およびａＳｉＯ₂は１５５０℃での値であり、粘度は１３００℃での値である。

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た。

表１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の発生が従来パウダーを用いた比較例に比べて減少している。さらに、本発明例の鋳片を用いた板では製品板の表面疵（線状）の発生率やプレス加工時の割れの発生率が従来パウダーを用いた比較例に比べ激減している。

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、本実施例では自動車用の薄鋼板用の鋳片製造にあたっての例で述べたが、本技術の本質とするところは、パウダーの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。

本発明により、ＡｌやＴｉを含む溶鋼を連続鋳造する際にパウダーの巻き込みを抑制して、介在物やパウダーの巻き込みに起因する介在物によって発生する加工時の割れや線状疵の発生が少ない表面性状や加工性の優れた薄鋼板を製造することが可能である。本鋼材を用いて冷延鋼板を製造できるのは勿論のこと、焼鈍後に電気亜鉛めっきや合金化電気亜鉛めっき鋼板として、またさらに、有機被覆鋼板の原板を製造することもできる。また、連続焼鈍条件が満たされる限り連続焼鈍溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき用鋼板用鋼材としても使用可能である。従って、家庭電気製品や自動車、缶等の広い用途に適用できるため、産業上に与える効果は極めて大きい。

Claims (10)

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／ＳｉＯ₂が質量比で０．９〜１．２、ＣａＯが３８質量％以下、ＳｉＯ₂が１０質量％以上３５質量％以下、Ａｌ₂Ｏ₃が７質量％以上で２５質量％以下、Ｎａ₂Ｏが３質量％以上で１０質量％以下で、かつ、ＭｇＯを実質的に含まず、１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以上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. Ｆ分が２質量％以上、１０質量％以下含有されている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。
3. ＺｒＯ₂が１０質量％以下、ＳｒＯが１０質量％以下の１種以上が含有されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
4. 前記モールドパウダー中のＣａ／Ｓｉが質量比で０．８〜２．５であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
5. 前記モールドパウダー中のＣａＯ＊／ＳｉＯ₂が質量比で０．６〜１．２、ＣａＯ＊が３０質量％以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の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およびＦを分析し、ＦをＣａＦ₂で添加したとして、その分のＣａを差し引いたＣａ分をＣａＯに換算した値である。
6. ＡｌまたはＴｉの少なくとも一方を含有する溶鋼との界面張力が１５５０℃において０．９Ｎ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
7. １５５０℃におけるＳｉＯ₂の活量が０．４以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
8. 凝固温度が１０００〜１２００℃であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
9. 溶融温度が１０００〜１２５０℃であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
10. ＡｌまたはＴｉの少なくとも一方および炭素を含有する鋼を連続鋳造する際に、請求項１〜９のいずれかに記載の連続鋳造用モールドパウダーを用いることを特徴とする鋼の連続鋳造方法。