JP5102683B2 - 希土類元素を含有する溶鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、希土類元素を含有する溶鋼を溶製または鋳造する際に、取鍋および／またはタンディッシュの出鋼口に設けられるスライディングノズルプレートと溶鋼との接触面に、希土類元素系の介在物の付着しにくい耐火物を用いることにより、ノズル閉塞を防止する鋼の鋳造方法に関する。

鋼の高温耐食性を向上させ、鋼中の硫化物や酸化物の形態を制御するために、希土類元素（以下、ＲＥＭという）の添加が行われており、このような鋼は一般に連続鋳造によって製造されている。

溶鋼の連続鋳造において、取鍋からタンディッシュへ、そしてタンディッシュから鋳型内へと溶鋼を供給する手段として、耐火物製のノズルが用いられている。取鍋およびタンディッシュの出鋼口に設けられたノズルから溶鋼を排出する場合に、溶鋼中の成分と、耐火物を構成する成分とが化学反応を起こして、溶鋼と接触するノズルの壁面に反応生成物が生成するとともに、溶鋼中に存在する非金属介在物が、この反応生成物に付着し、ノズル閉塞の進行が助長される。

これらの反応生成物および反応生成物に付着した介在物（以下、これらを総称して「内面付着物」とも記す）が増加するにつれて、溶鋼が通過できるノズルの有効流路断面積が減少し、ノズルの閉塞が進行するとともに、流路の断面形状が不均一となり、タンディッシュまたは鋳型内に供給される溶鋼流量は不安定となる。そのため、例えば浸漬ノズルが２孔ノズルの場合には、各孔から鋳型内に供給される溶鋼流量や孔からの吐出流速が不均等となり、鋳型内の溶鋼の流動が乱れ、メニスカスのレベル変動を助長したり、メニスカスにおける溶鋼流速を変動させたりする場合が生じる。このような乱れが生じると、溶鋼中へのモールドフラックスの巻き込みや、初期凝固シェルの成長が不均一となって、鋳片の表面割れが発生し、鋳片の品質が低下する。

さらに、ノズルの閉塞が進行すると、所定量の溶鋼をタンディッシュや鋳型内に供給することが困難となり、鋳造速度を低下させるか鋳造を中断しなければならなくなる場合も発生する。

また、ノズルの閉塞が進行すると、上述のように鋳片の生産効率が低下するだけでなく、肥大した内面付着物が剥離して鋳片に混入し、製品欠陥の原因ともなる。

このような、ノズルの閉塞を防止する技術として、例えば特許文献１には、浸漬ノズルの内壁を金属Ｍｏ５０〜９０％、ＺｒＯ₂１０〜５０％を主成分とする物質層で形成することによって、アルミナや希土類元素系介在物の付着を抑制する方法が開示されている。

しかし、この浸漬ノズルには金属Ｍｏが使用されているため、連々数（連続鋳造の繰り返し数）の増加に伴って、ノズル内部を流下する溶鋼とノズルの金属Ｍｏとの合金化が起こるおそれがあり、製品に悪影響を及ぼす可能性も無視できない。もちろん、金属Ｍｏの使用量が増加するに伴い、コストが増大することとなる。また、同文献では溶鋼中のＲＥＭ濃度について記載がないため、溶鋼がＲＥＭを含有する場合のノズルの閉塞防止効果については明らかでない。さらに、主成分である金属Ｍｏ、ＺｒＯ₂のほか、少量のＡｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ等を含有するものであっても同様の効果が得られると記載されているが、その濃度や閉塞防止効果に及ぼす影響についても不明である。

また、特許文献２には、ＭｇＯを含有する耐火物材料に金属Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｅおよびＣａのうち１種または２種以上の金属と炭素とを配合した耐火物でノズル内壁等、少なくともその一部分が構成された浸漬ノズルを使用することによって、ノズル内壁へのアルミナの付着を抑制し、ノズル閉塞を防止する技術が開示されている。

しかし、特許文献２には、通常の炭素鋼やステンレス鋼等の連続鋳造については記載されているものの、ＲＥＭを含有する溶鋼の鋳造については記載も示唆もされていないため、ＲＥＭ含有鋼に対する効果については明らかでない。

特許文献３には、浸漬ノズルの内壁にＲＥＭの酸化物のコーティング層を設け、溶鋼中のＲＥＭの酸化を抑制し、ＲＥＭを含有する溶鋼の連続鋳造時のノズル閉塞を抑制する技術が開示されている。しかし、この技術では、コーティング層の厚みは高々５ｍｍであるため、鋳造が長時間にわたる場合には、そのコーティング層を持続させるのが難しいという問題がある。さらに、ＲＥＭの酸化物は吸湿性が高いため、取り扱いや保管が難しいという課題もある。

さらに、いずれの特許文献にも、単に浸漬ノズルの閉塞防止しか記載されておらず、浸漬ノズルに比べて複雑な形状を有するスライディングノズルプレートが設けられた場合に懸念される、ノズルの閉塞防止については記載されていない。

スライディングノズルプレートにおける内面付着物の生成を防止する方法としては、スライディングノズルプレートにアルゴン等の不活性ガスを吹き込む方法が従来から用いられている。しかし、この方法では、吹き込まれた不活性ガスが溶鋼中に捕捉され、ピンホール欠陥を含んだ状態で凝固する場合もあるため、必ずしも有効な方法ではない。

特開昭６１−１０３６５５号公報（特許請求の範囲、第２頁および第３頁） 特開２００４−２４９２９２号公報（特許請求の範囲、段落［００４５］および［００６］） 特許３８９１０８６号公報（特許請求の範囲および段落［００２７］、［００２８］、［００３３］および［００３４］）

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は溶鋼の流量調整機構としてスライディングノズルプレートを用いて、ＲＥＭを含有する溶鋼を連続鋳造する際に、内面付着物の生成を抑制することができるスライディングノズルプレートを用いた連続鋳造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決するために、以下の実験を行って、従来技術の問題点を検討した。

（ａ）鋳造後の従来のノズル内部の状態について
従来のノズルにおける問題点を明らかにするために、垂直型連続鋳造機を用いて、ＲＥＭ含有溶鋼を連続鋳造した後の、タンディッシュの出鋼口に設けられた浸漬ノズルの状態について調査する実験を行った。

図１は、タンディッシュから溶鋼を排出するタンディッシュノズルの構成を示す図である。図１に示すように、タンディッシュノズル１０は、タンディッシュ３５側から順に上ノズル１１、３層構成のスライディングノズルプレート１２および浸漬ノズル１３からなる。

表１に示す成分組成のＣｒ鋼系のＲＥＭ含有溶鋼を用いて連続鋳造を行った。スライディングノズルプレートおよび浸漬ノズルを構成する耐火物の成分組成は、表２に示すように、それぞれアルミナおよびアルミナグラファイトを主成分とするものである。連続鋳造は、スループット０．３４ｔ／ｍｉｎ、溶鋼過熱度９０〜１００℃の条件下で行った。以下の説明では、鋼および耐火物の成分組成についての「ｍａｓｓ％（質量％）」を、単に「％」とも表示する。

図１に、鋳造後のタンディッシュノズルの内部の状態を模式的に示す。鋳造後のタンディッシュノズルの内部を観察したところ、溶鋼が凝固した地金４０が付着していた。地金４０の付着は、同図に示すように、浸漬ノズル１３内よりも、スライディングノズルプレート１２の溶鋼との接触面（溶鋼通過面）において顕著であった。

さらに、スライディングノズルプレート１２と付着した地金４０との界面を調査したところ、粒径１０μｍ以下の、酸化物、硫化物、酸硫化物等のＲＥＭ系介在物が凝集、付着していた。

このことから、スライディングノズルプレートが全開の場合以外には、スライディングノズルプレートの周辺では、溶鋼の流路に段差ができることから溶鋼の流れに乱れや淀みが生じ、そのために介在物が付着しやすくなり、内面付着物の成長が助長されると考えられる。

（ｂ）ノズルの形状と閉塞との関係について
そこで、ＲＥＭを含有する溶鋼を鋳造した場合のノズルの閉塞におよぼすノズル内部の形状の影響について調査するため、取鍋の出鋼口から、形状の異なる排出ノズルを介して溶鋼を排出する実験を行った。

図２および図３は、排出ノズルを設けた取鍋の構成を示す図である。図２では、取鍋３０の底部の出鋼口３１に排出ノズルとして、一定の内径を有するストレート型ノズル２１を配置した。また、図３では、スライディングノズルプレートを設けた場合を模して、取鍋３０の底部の出鋼口３１の下面に排出ノズルとして、溶鋼の入口となる部分に内径を絞った絞り部２３を設けた絞り型ノズル２２を配置した。

ストレート型ノズル２１は内径２４ｍｍ、長さ２００ｍｍであり、絞り型ノズル２２はストレート型ノズル２１の溶鋼の入口部から１０ｍｍの領域を内径１４ｍｍまで絞った形状とした。ストレート型ノズル２１および絞り型ノズル２２はいずれも７８．５％Ａｌ₂Ｏ₃−１８．７％ＳｉＯ₂の組成を有する耐火物により作製されたものである。

ストレート型ノズル２１を設けた取鍋３０においてはＲＥＭの濃度の異なる４種類の溶鋼ａ１〜ａ４を、また、絞り型ノズル２２を設けた取鍋３０においてはＲＥＭの濃度の異なる２種類の溶鋼ｂ１、ｂ２を溶製し、使用した。溶鋼の組成を表３に示す。

溶鋼過熱度６０〜６５℃の条件で同表に示す６種類の溶鋼１トンを溶製し、ストレート型ノズル２１または絞り型ノズル２２を介して排出させた。その結果、ストレート型ノズル２１では、溶鋼ａ１〜ａ４とも排出過程においてノズルの閉塞に至ることなく、溶鋼全量を排出させることができた。また、溶鋼排出後のノズルの内壁には、地金や介在物の付着は見られなかった。

一方、絞り型ノズル２２では、溶鋼ｂ１、ｂ２ともに、溶鋼の排出の初期から、ノズルの出口から観察される溶鋼流にゆらぎが見られ、約６００〜７００ｋｇを排出した時点でノズルの閉塞に至った。

この結果から、絞り型ノズル２２の絞り部２３は、ノズル内を通過するＲＥＭを含有する溶鋼流に乱れや淀みを生じさせるため、これがノズル閉塞の起点、すなわち介在物等からなる内面付着物の形成の起点になると考えられる。

実際の連続鋳造プロセスでは、取鍋および／またはタンディッシュのノズルにスライディングノズルプレートが設けられているため、ノズル内を通過する溶鋼流には乱れや淀みが生じやすく、上述の絞り型ノズルの場合よりも閉塞しやすい条件にあるといえる。

スライディングノズルプレートが設けられたノズルを介して取鍋からタンディッシュへ、またはタンディッシュから鋳型へＲＥＭを含有する溶鋼を排出する場合、最初に溶鋼流の乱れや淀みの生じるスライディングノズルプレートの表面にＲＥＭ系の化合物からなる反応生成物が生成する。そして、この反応生成物に溶鋼中ＲＥＭ系介在物が付着する。一旦付着が始まると、その箇所の付着物が加速度的に成長し、ノズル内部の、溶鋼の通過有効断面積が縮小する。

また、取鍋またはタンディッシュから溶鋼を排出する過程において、成長した付着物の一部が時折剥離する。この剥離物は溶鋼と多量のＲＥＭ系介在物との混合物であり、溶鋼よりも粘度が高いため、流動性が悪く、ノズル内を通過する過程において再びノズルの内壁に付着しやすい性質を有する。そのため、ノズル本体の閉塞は、スライディングノズルプレートからの剥離物も影響すると考えられる。

（ｃ）溶鋼と耐火物との界面における反応について
前記（ａ）および（ｂ）で得られた知見をふまえ、ノズル閉塞の起点となる反応生成物を生成する、溶鋼と耐火物との界面における反応に着目し、以下の実験を行った。

ＲＥＭの濃度が異なる２種類の溶鋼を、３種類の耐火物で作製されたるつぼ内で溶製した。溶鋼として、表４に示すように、純鉄ベースの組成を有する溶鋼ｃおよびＣｒ鋼系の組成を有する溶鋼ｄを用いた。溶鋼ｃにはＲＥＭを０．００１〜０．６２％の範囲で１０種類の量に変化させて含有させ、溶鋼ｄには０．０５８〜０．１３％の範囲で６種類の量に変化させて含有させた。るつぼを構成する耐火物には、表５に示す組成の、アルミナ、アルミナグラファイトおよびマグネシアを用いた。

鋼の溶製は、アルゴン雰囲気下において、溶鋼過熱度約７０℃で１０分間または６０分間保持することによって行った。溶鋼を過熱状態で所定の時間保持した後、るつぼに入ったままで急冷し、るつぼと鋼とを縦断面方向に切断して、るつぼと鋼との界面を光学顕微鏡によって観察した。

図４は、溶鋼中のＲＥＭ濃度とるつぼ内壁における付着物の有無の関係を示すグラフである。アルミナを含む耐火物１および２を用いたるつぼの場合、ＲＥＭ濃度が高々０．００１％程度であっても、また、溶鋼保持時間が１０分程度であっても付着物が観察された。付着物は、粒径約１０μｍ以下のＲＥＭ系介在物がるつぼ内壁に凝集し、数百μｍ〜１ｍｍ程度の厚さの層状に形成されていた。

さらに、るつぼ内壁と鋼との界面について、ＳＥＭ／ＥＤＳを用いて面分析を実施したところ、耐火物１および耐火物２において、耐火物成分のＡｌおよびＳｉが鋼中に溶出し、耐火物のＡｌまたはＳｉが溶出した部分においてＲＥＭが濃化して、Ａｌ−Ｓｉ−ＲＥＭ系の複合酸化物等の反応生成物が生成し、その上に介在物が付着していることがわかった。

一方、マグネシアからなる耐火物３を用いたるつぼの場合には、ＲＥＭ濃度が０．３％程度であっても、また、溶鋼保持時間が６０分程度であっても介在物の付着は認められず、面分析によっても耐火物におけるＲＥＭの濃化はみられなかった。このことから、マグネシア耐火物は溶鋼中のＲＥＭとの反応抑制効果を有することが判明した。

すなわち、耐火物１および耐火物２では、ＲＥＭによってＡｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂が還元されて、溶鋼中に酸素が溶解し、るつぼ内壁と溶鋼との界面において、ＲＥＭ系の反応生成物の生成が助長されるため、介在物が付着しやすいのに対して、耐火物３では、ＭｇＯがＡｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂に比べて熱力学的に安定であり、ＲＥＭとの反応が起こりにくいことから、介在物の付着を抑制する効果を有すると考えられる。

図５は、酸化物の生成自由エネルギーと温度との関係を表すグラフである。同図から、熱力学的に安定な酸化物として、ＭｇＯおよび、ＭｇＯよりも安定なＣａＯやＬａ₂Ｏ₃やＮｄ₂Ｏ₃等のＲＥＭ酸化物が挙げられる。しかし、ＣａＯやＲＥＭ酸化物は吸湿性が高く、耐火物中のＣａＯやＲＥＭ酸化物の含有量が増大するほど使用上の管理が難しくなるため、これらの点を考慮すると、ＣａＯやＲＥＭ酸化物に比べて吸湿性の低いＭｇＯが好ましい。

耐火物中のＭｇＯの濃度は、後述する実施例で示すように、るつぼ内壁と溶鋼との界面における反応抑制効果を期待しうる６０％以上とすることが望ましく、８５％以上とすることがより好ましい。

鋼にＲＥＭを添加する目的は、前記のように鋼の高温耐食性を向上させ、鋼中の硫化物や酸化物の形態を制御するためである。ＲＥＭの添加の効果は、０．００１％以上で現れる。しかし、ＲＥＭは高価であり、過剰に添加しても効果が飽和するため、費用対効果の点から０．１０％以下とすることが好ましい。

本発明は、上記の知見に基づきなされたものであり、下記の（１）および（２）に示される連続鋳造方法を要旨としている。なお、このうちの（１）に示される連続鋳造方法は、本発明の参考例としての発明である。

（１）希土類元素を０．００１〜０．１０質量％の範囲内で含有する溶鋼の連続鋳造方法であって、取鍋および／またはタンディッシュから前記溶鋼を排出するノズルにおける溶鋼流量調整機構として、溶鋼との接触面を希土類元素系の介在物が付着しにくい耐火物により構成された、二層または三層構成のスライディングノズルプレートを使用することにより、前記ノズルの閉塞を防止することを特徴とする、希土類元素を含有する溶鋼の連続鋳造方法。

（２）希土類元素を０．００１〜０．１０質量％の範囲内で含有する溶鋼の連続鋳造方法であって、取鍋および／またはタンディッシュから前記溶鋼を排出するノズルにおける溶鋼流量調整機構として、溶鋼との接触面を、ＭｇＯを８５質量％以上含有する耐火物により構成された、二層または三層構成のスライディングノズルプレートを使用することにより、前記ノズルの閉塞を防止することを特徴とする、希土類元素を含有する溶鋼の連続鋳造方法。

本発明において、「希土類元素系の介在物が付着しにくい耐火物」とは、溶鋼との界面において反応生成物が生成しにくい耐火物、または、溶鋼との界面において反応生成物が生成しにくく、かつ、反応生成物にＲＥＭ介在物が付着しにくい耐火物を意味する。ここで、反応生成物が生成しにくい耐火物とは、前記のとおり、熱力学的にＭｇＯと同等か、または、それ以上に安定な酸化物により構成された耐火物を意味する。

また、「希土類元素」とは、周期表の３族に属するＳｃ、Ｙ、ランタノイド（Ｌａ，Ｃｅ等、原子番号５７〜７１の１５元素）から選ばれた１種以上の金属元素を意味し、特に、Ｃｅ、Ｌａ、ＰｒまたはＮｄのうちの１種以上の元素が該当する。

本発明によれば、スライディングノズルプレートの溶鋼通過面にＲＥＭ系介在物が付着しにくい耐火物を使用することによって、ノズルの閉塞の原因となる内面付着物の起点となる反応生成物の生成を抑制し、ノズルの閉塞を抑制することが可能である。また、本発明は、取鍋ノズルや浸漬ノズルは従来のものをそのまま使用できるため、操業上のトラブルや生産コストに及ぼす影響はほとんどない。

本発明に係る連続鋳造方法は、希土類元素を０．００１〜０．１０質量％の範囲内で含有する溶鋼の連続鋳造方法であって、取鍋および／またはタンディッシュから前記溶鋼を排出するノズルにおける溶鋼流量調整機構として、溶鋼との接触面を希土類元素系の介在物が付着しにくい耐火物により構成した、二層または三層構成のスライディングノズルプレートを使用することにより、前記ノズルの閉塞を防止することを特徴とする。

図６は、本発明に係るスライディングノズルプレートの構成例を示す図である。

スライディングノズルプレート１は、上プレート２、下プレート４および上プレート２と下プレート４との間を摺動する摺動プレート３とを備える。上プレート２、下プレート４および摺動プレート３は中央に溶鋼が通過する溶鋼通過孔５を有し、摺動プレート３を摺動させて各プレートの溶鋼通過孔５の重なりを調整することにより、溶鋼の流量を調整する。

また、上プレート２、下プレート４および摺動プレート３の溶鋼通過孔５の周囲は、ＭｇＯを含有する耐火物からなる溶鋼流出孔部材６により構成されている。溶鋼流出孔部材６の厚さは任意であるが、例えば摺動プレート３の摺動方向において、溶鋼通過孔５の直径の１０％の以上の厚さであればよい。

溶鋼流出孔部材６を構成する耐火物中のＭｇＯの濃度は、６０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましい。これは、耐火物中のＭｇＯ濃度が６０％未満の場合、耐火物の原料である鉱物に由来して混入するＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂が多くなり、溶鋼中のＲＥＭと反応して耐火物の表面に生成する反応生成物が増加するため、反応生成物に付着する内面付着物も増加し、スライディングノズルプレート１の閉塞が促進されるからである。また、耐火物中のＭｇＯ濃度が８５％以上となり、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂の濃度が１５％以下になると、溶鋼中のＲＥＭの濃度が０．０１％以上の場合または連々数が増大した場合においても耐火物と溶鋼中のＲＥＭとの反応性が高まることがなく、付着物の生成および介在物の付着を防止する上で一層好ましい。一方、耐火物中のＭｇＯ濃度は９８％以下とすることが好ましい。ＭｇＯ濃度が９８％を超えて高くなると、溶鋼流出孔部材６に亀裂や割れが生じやすくなるなどの影響が現れ、好ましくないからである。

上述のスライディングノズルプレートを用いた、希土類元素を含有する溶鋼を鋳造する連続鋳造方法においては、溶鋼中のＣｅ、Ｌａ、ＰｒおよびＮｄなどのＲＥＭの濃度を０．００１〜０．１０％とすることが好ましい。これは、ＲＥＭの添加の効果は０．００１％以上で現れるからであり、一方、ＲＥＭは高価であり、過剰に添加しても効果が飽和するため、費用対効果の点から０．１０％以下とすることが好ましいからである。溶鋼中のＲＥＭ濃度を０．００１〜０．１０％の範囲とした場合には、後述する実施例で示すように、溶鋼流出孔部材中のＭｇＯ濃度が８５％以上であれば、十分に閉塞防止効果を有すると考えられる。

本発明のスライディングノズルプレートおよび連続鋳造方法の効果を確認するため、以下に示す試験を実施して、その結果を評価した。

〔試験条件〕
前記図６に示すスライディングノズルプレートにおいて、各プレートの本体部分には表６に材質ｄ（基材）として示す成分組成のものを用い、溶鋼流出孔部材には材質ａ〜ｃとして示すＭｇＯの濃度の異なる３種類の成分組成のものを用いたスライディングノズルプレートを用意した。そして、これらをタンディッシュと浸漬ノズルとの間に配置して連続鋳造を行い、本発明例の試験とした。浸漬ノズルは表６に材質ｅ（ノズル）として示す成分組成を有するアルミナグラファイトを使用した。スライディングノズルプレートの各プレートの溶鋼通過孔の内径および浸漬ノズルの内径は、それぞれ４０ｍｍおよび６６ｍｍとした。

また、比較例の試験として、溶鋼流出孔部材の組成成分を本体部分と同じ表６の材質ｄ（基材）とした、従来のスライディングノズルプレートについても同様に連続鋳造を実施した。

２．５トン高周波誘導炉を用いて、ＳｉおよびＭｎによる予備複合脱酸を施した溶鋼（組成：０．１０％Ｃ−０．２５％Ｓｉ−０．４０％Ｍｎ−９％Ｃｒ）を２．５トン溶製し、その後、高周波誘導炉から上注ぎで取鍋に溶鋼を移し替えた。取鍋内には、移し替える溶鋼に対して０．０１０〜０．０２５％相当の金属Ａｌおよび０．０１〜０．２０％相当のＲＥＭを予め装入しておき、溶鋼の注入によって溶鋼中にＡｌおよびＲＥＭを溶解させることにより溶鋼中に添加した。ＡｌおよびＲＥＭの溶鋼中の添加歩留まりはそれぞれ６０〜７０％および３０〜４０％であった。

ＡｌおよびＲＥＭを添加した取鍋中の溶鋼を、タンディッシュを介して垂直型連続鋳造機に注入し、スループット０．３４ｔ／ｍｉｎ、溶鋼過熱度９０〜１００℃の条件下で鋳造した。

〔試験結果〕
図７は、溶鋼中のＲＥＭ濃度と鋳造後のスライディングノズルプレートに付着したＲＥＭ系介在物の厚さとの関係を示すグラフである。介在物の厚さは、閉塞部サンプルを縦方向に切断し、切断面（縦断面）を研磨したサンプルを光学顕微鏡で観察することによって測定した。図７からわかるように、全ての比較例および実施例においてスライディングノズルプレートへのＲＥＭ系介在物の付着が見られた。また、スライディングノズルプレートの溶鋼流出孔部材のＭｇＯ濃度が高いほど付着した介在物層は薄く、溶鋼流出孔部材が同じ材質の場合には溶鋼中のＲＥＭの濃度が高いほど付着した介在物層は厚いことがわかった。上記の結果から、ＭｇＯにはＲＥＭ系介在物の付着を抑制する効果があり、ＭｇＯ濃度が高いほど、その効果が高いことがわかった。

また、後述するように、本発明例については、全ての試験において安定して鋳造することができたのに対して、比較例では、全ての試験において安定した鋳造が困難か、またはノズルの閉塞が生じた。この結果と図７に示した結果とを併せると、付着したＲＥＭ系介在物の厚さが６ｍｍ以上の場合には、安定した鋳造が困難となるかまたはノズルが閉塞すると考えられる。

表７には、評価項目を「完鋳の達成の有無」および「浸漬ノズル内壁への地金の付着の有無」として、試験結果を示した。

表７において「完鋳」とは、取鍋中の２．５トンの溶鋼を全て鋳造できたことを意味し、○印は完鋳を達成したことを示す。△印は、完鋳は達成したものの、連続鋳造機の鋳型における湯面変動が大きく鋳造が不安定であったことを示し、×印は、取鍋中の溶鋼が残った状態で浸漬ノズルが閉塞したことを示す。

「浸漬ノズル内壁の地金付着」とは、鋳造終了後に浸漬ノズルを観察した際に、内壁に鋼が付着していたかどうかを表す。表７中で、「あり」は、内壁に鋼が付着し、鋳造に影響が生じたことを示し、「なし」は、鋼の付着が全く見られなかったことを示す。また、「軽微」とは、部分的に鋼の付着が見られたが、その厚さが５ｍｍ未満であり、鋳造には問題がない程度であったことを示す。

表７に示すように、比較例１および２では、溶鋼の完鋳は達成できたものの、スライディングノズルプレートの溶鋼通過孔におけるＲＥＭ系介在物の付着に加えて、浸漬ノズル内壁における地金の付着が見られ、スライディングノズルプレートを含むノズル全体の閉塞が顕著に進行していた。そのため、浸漬ノズルからの溶鋼の供給が不安定となり、鋳型内の湯面の変動が大きく、安定して鋳造を行うことが困難であった。さらに、比較例１および２よりもＲＥＭ濃度の高い比較例３では、浸漬ノズルが閉塞したため溶鋼の完鋳を達成することができなかった。

一方、材質ａからなる溶鋼流出孔部材を内挿したスライディングノズルプレートを用いた本発明例１〜３では、溶鋼中のＲＥＭ濃度が０．０１６〜０．１０％の範囲においてノズルの閉塞に至ることなく２．５トンの溶鋼の完鋳を達成することができた。また、浸漬ノズル内壁における地金の付着は認められなかった。

材質ｂからなる溶鋼流出孔部材を内挿したスライディングノズルプレートを用いた本発明例４および５では、溶鋼中のＲＥＭ濃度が０．０２０％および０．０８０％の場合においてノズルの閉塞に至ることなく２．５トンの溶鋼の完鋳を達成することができた。また、浸漬ノズル内壁における地金の付着は認められなかった。しかし、図７からわかるように、ＲＥＭ濃度が０．０８０％である本発明例５では、ＲＥＭ系付着物の厚さが、安定した鋳造が可能な臨界値である６ｍｍに近くなっており、ＲＥＭ濃度が高い場合には材質ａと比べて閉塞を防止する効果が劣ることがわかった。

材質ｃからなる溶鋼流出孔部材を内挿したスライディングノズルプレートを用いた本発明例６および７では、溶鋼中のＲＥＭ濃度が０．００６％および０．０１５％の場合においてノズルの閉塞に至ることなく２．５トンの溶鋼の完鋳を達成することができた。しかし、本発明例６では浸漬ノズル内壁における地金の付着は認められなかったものの、本発明例７ではわずかに付着が見られた。また、図７からわかるように、材質ｃでは、材質ａおよびｂと比べて低いＲＥＭ濃度でＲＥＭ系付着物が厚く、閉塞を防止する効果が劣ることがわかった。

これらの結果から、溶鋼流出孔部材中のＭｇＯ濃度が６０％以上のときは、ＲＥＭ濃度が０．０１５％以下の溶鋼に対して閉塞防止効果を有し、溶鋼流出孔部材中のＭｇＯ濃度が８５％以上のときは、ＲＥＭ濃度が０．１０％以下の溶鋼に対しても閉塞防止効果を有することが確認された。

本発明の連続鋳造方法は、スライディングノズルプレートの溶鋼通過面にＲＥＭ系介在物が付着しにくい耐火物を使用することによって、ノズルの閉塞の原因となる内面付着物の起点となる反応生成物の生成を抑制し、ノズルの閉塞を抑制することができるため、ＲＥＭを含有する溶鋼を鋳造するのに好適である。したがって、本発明の方法は、取鍋ノズルや浸漬ノズルには従来品を使用しながら、ノズルの閉塞を抑制することができる連続鋳造方法として、鋳造工程において広範に適用できる。

タンディッシュから溶鋼を排出するタンディッシュノズルの構成を示す図である。 通常の排出ノズルを設けた取鍋の構成を示す図である。 絞り部を有する排出ノズルを設けた取鍋の構成を示す図である。 溶鋼中のＲＥＭ濃度とるつぼ内壁の付着物の有無の関係を示すグラフである。 酸化物の生成自由エネルギーと温度との関係を表すグラフである。 本発明に係るスライディングノズルプレートの構成例を示す図である。 溶鋼中のＲＥＭ濃度と鋳造後のスライディングノズルプレートに付着したＲＥＭ系介在物の厚さとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１：スライディングノズルプレート、 ２：上プレート、 ３：摺動プレート、
４：下プレート、 ５：溶鋼通過孔、 ６：溶鋼流出孔部材、
１０：タンディッシュノズル、 １１：上ノズル、
１２：スライディングノズルプレート、 １３：浸漬ノズル、
２１：ストレート型ノズル、２２：絞り型ノズル、 ２３：絞り部、 ３０：取鍋、
３１：出鋼口、 ３５：タンディッシュ、 ４０：地金

Claims (1)

1. 希土類元素を０．００１〜０．１０質量％の範囲内で含有する溶鋼の連続鋳造方法であって、
   取鍋および／またはタンディッシュから前記溶鋼を排出するノズルにおける溶鋼流量調整機構として、溶鋼との接触面を、ＭｇＯを８５質量％以上含有する耐火物により構成された、二層または三層構成のスライディングノズルプレートを使用することにより、
   前記ノズルの閉塞を防止することを特徴とする、希土類元素を含有する溶鋼の連続鋳造方法。

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