JP6128169B2 - 鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼の連続鋳造において、鋳型内壁に形成されるスラグベアの成長を抑える鋼の連続鋳造方法に関する。

鋼の連続鋳造では、鋳型内に注入した溶鋼の表面（以下、適宜「溶鋼湯面」とも呼ぶ）上に、モールドパウダーを散布してモールドパウダー堆積層を形成し、この堆積層で溶鋼湯面を覆い、鋼の鋳片を製造している。モールドパウダー堆積層は、溶鋼湯面の酸化を防止しかつ溶鋼を保温する。また、モールドパウダー堆積層中のモールドパウダーが溶融して形成される溶融スラグは、浮上してくる溶鋼中の非金属介在物を吸収するとともに、鋳型と、該鋳型で溶鋼が抜熱されて形成された凝固シェルと、の間に流れ込み、鋳型への鋳片の焼付が防止され、鋳型による溶鋼の抜熱が均一に行われる。

溶融スラグは鋳型で抜熱されて凝固し、鋳型の内壁の溶鋼湯面レベルに相当する位置に、環状（リム状）のスラグベアが形成される場合がある。スラグベアが形成される場合には、スラグベアに起因した漏鋼トラブルが発生する可能性がある。つまり、スラグベアが鋳型の内壁に滞留すると、スラグベアは、鋳型による抜熱で凝固が促進されて大きくなり、鋳型の振動などによって、大きくなったスラグベアが滞留箇所から鋳型と凝固シェルとの間に流れ込む場合が生じる。この場合には、凝固シェルの凝固遅れが生じて、凝固遅れが生じた凝固シェルは薄くなり破れてしまい、ブレークアウトなどの漏鋼トラブルの発生する可能性がある。また、鋳型の内壁におけるスラグベアの滞留箇所と他の箇所とで、鋳型による抜熱量が異なり、凝固シェルからの抜熱が均一に行われなくなる可能性もある。

特許文献１には、Ｓｉ：２％以上、Ａｌ：０．５％以上の高Ｓｉ高Ａｌ鋼を連続鋳造する場合、従来のモールドパウダーを用いると、溶鋼中のＡｌによって、溶融スラグでは、ＳｉＯ_２が還元され、ＳｉＯ_２量が低下してＡｌ_２Ｏ_３量が上昇するとともに、塩基度が増大することが記載されており、溶融スラグの凝固温度が上昇して、鋳型の内壁で溶鋼湯面レベルに相当する位置に、巨大なスラグベアが生じる問題、及び、溶融スラグの粘度が上昇して、鋳型と凝固シェルとの間への溶融スラグの流入が阻害される問題が記載されている。これらの問題を解決すべく、特許文献１では、Ａｌ_２Ｏ_３などの組成物の濃度を所定の値とし、溶融スラグの粘度及び凝固温度を所定の範囲とするモールドパウダーが提案されている。

また、特許文献２には、鋳型の内壁でスラグリム（スラグベア）が肥大化することを防止すべく、モールドパウダーに従来から混合されている黒鉛を、４００℃での体積が常温時の２倍以上に膨張する熱膨張性黒鉛とすることにより、この熱膨張性黒鉛を熱膨張させて、モールドパウダーの焼結層を破壊する技術が提案されている。

特開２０１１−２１８４１１号公報 特開平１１−１０２９７号公報

特許文献１及び特許文献２に記載されているように、モールドパウダーの組成物、該組成物の濃度、モールドパウダーが溶融して得られる溶融スラグの粘度などの特性を調整することで、スラグベアの発生及び成長を防止し、漏鋼トラブルを或る程度防ぎ得る。しかしながら、頻度は少ないもののスラグベアが形成され、該スラグベアが成長してしまい、ひいては、凝固シェルの凝固遅れが生じ、漏鋼トラブルが発生する場合があった。

また、本発明者らは、後述するように、モールドパウダーが溶融した溶融スラグ中にスラグベアとは必ずしも特定できない異物が形成され、この異物に起因する漏鋼トラブルが起こり得ることを確認した。特許文献１、２は、この件について何ら記載していない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、スラグベアに起因する漏鋼トラブルのみならず、スラグベアとは必ずしも特定できない溶融スラグ中の異物に起因する漏鋼トラブルを防止する鋼の連続鋳造方法を提供することである。

本発明者らは、まずは、スラグベアによる漏鋼トラブルを抑えるべく、鋳型の内壁部分を観察していたところ、該鋳型の内壁近傍で形成されたスラグベアが成長していく現象を確認した。本発明者らは、或る程度の大きさに成長したスラグベアの釣り上げ（取り上げ採取）を試み、スラグベアの断面組織を確認した。その結果、スラグベアのうちには、全ての組織が、モールドパウダーが溶解したものから固体となった部分ではなく、多孔部分が存在する場合があることを発見した。

本発明者らは、スラグベアに多孔部分が形成される原因を鋭意検討した結果、多孔部分の多孔という形状から考察して、内部が粉体状のモールドパウダーの焼結体で、外部が溶融スラグからなる塊状異物がスラグベアに吸着されて、スラグベアが成長してしまう可能性があることを推察した。そこで、本発明者らは、モールドパウダーが焼結する機構を鋭意検討して、モールドパウダー堆積層の厚みや形状を制御することで、スラグベアの成長が抑えられることを発見し、本発明の完成に至った。

すなわち、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］鋳型に溶鋼を注入し、鋳型によって溶鋼を冷却して凝固シェルを生成させ、かつ、前記鋳型中の溶鋼の表面に、モールドパウダーを散布してモールドパウダー堆積層を形成し、前記鋳型から前記凝固シェルを引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、前記モールドパウダー堆積層のうち、前記鋳型の内壁に接触している部分における、前記溶鋼の表面から前記モールドパウダー堆積層の上端までのモールドパウダー堆積層の厚みｄｅが５０ｍｍ以上であることを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。
［２］前記鋳型の内壁と、該内壁から水平方向に６０ｍｍ離れた位置と、の間に、前記モールドパウダーを散布し、前記鋳型の内壁に接触する斜面を有する略円錐形状部分を前記モールドパウダー堆積層に形成することを特徴とする、上記［１］に記載の鋼の連続鋳造方法。

本発明によれば、モールドパウダーの組成物及び組成物の濃度を調整しなくとも、モールドパウダーが焼結して形成されると想定される、鋳型内壁近傍における塊状異物の発生を抑えて、該塊状異物がスラグベアに吸着され、スラグベアが成長してしまうことを防ぐことができ、ひいては、前記塊状異物やスラグベアによる凝固シェルの凝固遅れに起因した漏鋼トラブルを低減できる。よって、組成物を調整するなどして、モールドパウダーを新規に開発するコストが生じることもない。

モールドパウダー投入機及び鋳型の側面図である。 図１に示すモールドパウダー投入機及び鋳型の平面図である。 従来形成されていたモールドパウダー堆積層を示す概略図である。 本発明で形成するモールドパウダー堆積層を示す概略図である。 スラグベア中の多孔部分の長さの調査結果を、比較例と本発明例とで対比して示す図である。

本発明に係る鋼の連続鋳造方法の実施形態の一例を具体的に説明する。図１は、モールドパウダー投入機及び鋳型の側面図であり、図２はその平面図である。連続鋳造設備１００は、溶鋼１１を収容するタンディッシュ（図示せず）と、該タンディッシュの下部に接続されているノズル１０３と、該ノズル１０３の下方に配置されている鋳型１０１と、モールドパウダー投入機１と、を有する。鋳型１０１は、図２に示すように、相対する２つの鋳型長辺１０１ａと、該鋳型長辺１０１ａの内側に内装された、相対する２つの鋳型短辺１０１ｂとを有する。図１では、鋳型１０１を鉛直断面で示しており、鋳型長辺１０１ａのみ示している。図示は省略してあるが、鋳型長辺１０１ａ及び鋳型短辺１０１ｂには、冷却水が通過する給水流路及び排水流路を形成しており、鋳型１０１を冷却可能としてある。

鋼の連続鋳造方法では、冷却水で冷却されている鋳型１０１に溶鋼１１を注入し、内部に未凝固の溶鋼１１を有する凝固シェル１１ａを鋳型１０１から引き抜いて、鋼の鋳片１０４を製造する。タンディッシュに収容された溶鋼１１が、鋳型１０１に挿入されたノズル１０３内に流入し、次いで、溶鋼１１は、ノズル１０３から鋳型１０１内へ注入されるとともに鋳型１０１により抜熱され、鋳型１０１の内壁で凝固シェル１１ａが形成される。鋳型１０１内の溶鋼１１は、外殻が凝固シェル１１ａとなってから、鋳型１０１の下方に複数設置されるロール１０２を駆動させて、内部に未凝固の溶鋼１１を有する凝固シェル１１ａを鋳込方向Ａに沿って引き抜いて、鋳片１０４を製造する。

鋼の連続鋳造では、鋳型１０１内に溶鋼１１を注入している間に、鋳型１０１内の溶鋼湯面１１ｂ上に、モールドパウダー２を散布（「投下」ともいう）してモールドパウダー堆積層２０を形成する。モールドパウダー２は、一般的には、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯなどの酸化物からなる基材と、ＮａＯ、Ｌｉ_２Ｏ、ＣａＦ_２などからなる溶融後の粘度調整剤と、炭素を主成分とする溶融速度調整剤と、から構成されており、溶鋼１１の成分に応じて、モールドパウダー２の組成物を変更したり、各組成物の濃度を調整したりする。モールドパウダー堆積層２０によって、溶鋼湯面１１ｂの酸化を防止しかつ溶鋼１１を保温する。

モールドパウダー投入機１は、モールドパウダー２を貯留するホッパー３と、該ホッパー３に接続しているフィーダ４と、該フィーダ４に接続し、スクリュー６を内装する搬送管５と、搬送管５及びスクリュー６に接続し、該スクリュー６を駆動する駆動機構７と、これらを支持する台車８と、を有し、溶鋼湯面１１ｂに向けてモールドパウダー２を散布する。

モールドパウダー２は、ホッパー３からフィーダ４で搬送管５に移送され、駆動機構７でスクリュー６を回転駆動させることで、搬送管５内を移送されて、先端の吐出口５ａから落下して溶鋼湯面１１ｂに堆積する。台車８によって、搬送管５が、鋳型短辺１０１ｂに沿った鋳型短辺方向Ｂ及び鋳型長辺１０１ａに沿った鋳型長辺方向Ｃ（図２参照）に自在に移動することで、吐出口５ａは、溶鋼湯面１１ｂ上の任意の位置を移動し得る。

台車８は、搬送管５及び駆動機構７が取り付けられている上台８ａと、該上台８ａを移動可能なように支持する下台８ｂと、を有する。台車８（下台８ｂ）が配置される床面には、鋳型短辺方向Ｂに延在する溝レール１０ｂが形成されている。下台８ｂに回転可能に取り付けられている車輪９ｂが、溝レール１０ｂに遊嵌した状態で、該溝レール１０ｂで回転移動することで、下台８ｂは鋳型短辺方向Ｂに移動可能となっている。また、下台８ｂには、鋳型長辺方向Ｃに延在する溝レール１０ａが形成されている。上台８ａに回転可能に取り付けられている車輪９ａが溝レール１０ａに遊嵌した状態で、該溝レール１０ａで回転移動することで、上台８ａは鋳型長辺方向Ｃに移動可能となっている。

図２に示すように、吐出口５ａが、鋳型長辺１０１ａ及び鋳型短辺１０１ｂのうちの近い辺の内壁（鋳型１０１の内壁）から水平方向に距離ｄｉ（以下、「水平距離ｄｉ」と記す）以上離れた位置を通過するように、台車８の動作を設定する。台車８には、車輪９ａ及び車輪９ｂを駆動させる駆動装置（図示していない）が設けられ、車輪９ａ及び車輪９ｂの回転移動を組み合わせることで、台車８は、鋳型短辺方向Ｂ及び鋳型長辺方向Ｃに沿って移動する。これにより、搬送管５が、鋳型短辺方向Ｂ及び鋳型長辺方向Ｃに自在に移動可能となり、吐出口５ａが溶鋼湯面１１ｂ上の任意の位置を移動可能となる。車輪９ａ及び車輪９ｂの駆動を予めプログラムしておくことによって、図２に示す軌跡５０のとおり、吐出口５ａが、鋳型１０１の内壁から水平距離ｄｉ離れた位置を移動するように車輪９ａ及び車輪９ｂの動作を予め設定しておくことができる。

図３は、従来形成していたモールドパウダー堆積層を示す概略図である。モールドパウダー２を溶鋼湯面１１ｂに投下すると、まずは、モールドパウダー２は溶融して、溶融スラグ２４ａとなり、溶鋼湯面１１ｂに亘って、溶融スラグ２４ａからなる溶融スラグ層２４が形成される。溶融スラグ２４ａは、鋳型１０１の内壁と凝固シェル１１ａとの間に流入し、凝固シェル１１ａが鋳型１０１の内壁へ焼き付くことを防止し、凝固シェル１１ａと鋳型１０１の内壁との潤滑性が保たれる。モールドパウダー２を溶鋼湯面１１ｂに向けて投下し続けると、溶融スラグ層２４上に、モールドパウダー２が堆積していく。投下されたモールドパウダー２は、溶鋼１１の熱が伝わり温度が上昇するとともに、モールドパウダー２に通常含有される炭素が燃焼し、更に温度が上昇すると、モールドパウダー２は焼結するものの、最終的に溶融して溶融スラグ２４ａとなる。

モールドパウダー堆積層２０は、生パウダー層２１、脱炭パウダー層２２、焼結パウダー層２３、及び、溶融スラグ層２４を、上部から溶鋼湯面１１ｂに向けてこの順で有する。溶融スラグ層２４の上の焼結パウダー層２３は、粉末状のモールドパウダー２が焼結して形成される焼結体からなる。脱炭パウダー層２２は、脱炭された状態の粉末状のモールドパウダーからなる。生パウダー層２１は粉末状のモールドパウダー２からなり、吐出口５ａの下方の生パウダー層２１の部位には、モールドパウダー２の安息角θに基づいて、略円錐形状部分２１ａが形成される。なお、説明の都合上、図３では、生パウダー層２１、脱炭パウダー層２２、焼結パウダー層２３、及び、溶融スラグ層２４では、明確な境界が形成されているが、実際には、前記境界は明確なものではなく、例えば、焼結パウダー層２３のモールドパウダーは、全てが脱炭されたものではなく、脱炭されていないものも焼結パウダー層２３に含まれ得るし、溶融スラグ層２４には、モールドパウダーの焼結体が含まれる場合がある。

鋼の連続鋳造では、鋳型１０１で抜熱されて溶融スラグ２４ａが凝固してしまい、溶鋼湯面１１ｂに沿って鋳型１０１の内壁にスラグベアが形成される場合がある。このスラグベアが更なる抜熱で成長してしまい、鋳型１０１の内壁と凝固シェル１１ａとの間に入り込んでしまって、凝固シェル１１ａの凝固遅れが生じ、ブレークアウトなどの漏鋼トラブルが発生するおそれがあるが、モールドパウダー２の組成を変更したり、溶融スラグ２４ａの粘度や凝固温度を調整したりするなどの対策を取ることで、大抵の連続鋳造においてスラグベアの発生を抑えることができる。しかしながら、そのような対策を取っても、頻度は少ないもののスラグベアが生じた場合に、該スラグベアが成長して漏鋼トラブルが発生する場合があった。

本発明者らは、この原因を特定すべく、スラグベアの発生を抑え得るモールドパウダー２を用いて鋼の連続鋳造を行い、鋳型１０１の内壁近傍及びモールドパウダー堆積層２０を観察した。本発明者らは、観察している間に鋳型１０１の内壁近傍でスラグベアを視認できたときに、該スラグベアを取り上げて、そのスラグベアの断面組織を調べたところ、断面組織のうちには、全ての組織が、モールドパウダーが溶解したものから固体となった部分となっておらず、多孔の固体部分が存在している場合があることを発見した。本発明者らは、多孔の形状から、内部が粉体状のモールドパウダーの焼結体で、外部が溶融スラグからなる塊状異物がスラグベアに吸着されて、スラグベアが成長してしまう可能性があることを推察した。

次に、本発明者らが推察する塊状異物の生成と成長の機構及び塊状異物による凝固遅れの機構を説明する。

前記塊状異物は、モールドパウダー堆積層２０の厚みが小さい部分で生じる可能性が高く、厚みが大きい部分では生じる可能性が低いと考えられる。モールドパウダー堆積層２０の厚みが小さいと、その部分では、溶鋼湯面１１ｂからモールドパウダー堆積層２０を通して大気へ放散する熱流束が大きくなり、結果として、溶融スラグ層２４の厚みも小さくなり、溶融スラグ層２４での鉛直方向の温度勾配が大きくなるので、溶融スラグ層２４での自然対流も活発になる。自然対流が活発になると、焼結パウダー層２３と溶融スラグ層２４との固液界面が対流に起因して形状が変わり、固液界面の凸凹が大きくなってしまう。そして、焼結パウダー層２３の固液界面に形成される凸部が対流によって噛み込まれるようにして離脱すると、未溶融の焼結体が溶融スラグ２４ａ中に入り込み、塊状異物２３ａになると推察できる。なお、図３に示すように、モールドパウダー２を鋳型１０１の内壁から離れた部分に投下した場合には、内壁近傍の溶融スラグ層２４の厚みが小さくなり、発生する塊状異物２３ａが、内壁に形成され得るスラグベアに吸着され、スラグベアが成長しやすくなると推察できる。一方で、モールドパウダー２を内壁近傍に投下した場合には、鋳型１０１の内壁から離れた部分で、塊状異物２３ａが生じても、内壁近傍に厚く形成される溶融スラグ層２４中で溶解しやすく、また、スラグベアが形成されたとしてもそれ自体も小さいため、スラグベアの成長は少ないと推察できる。

加えて、従来の鋼の連続鋳造では、図２及び図３に示す水平距離ｄｉを特に定めておらず、略円錐形状部分２１ａは、鋳型長辺１０１ａ（鋳型１０１）の内壁近傍ではなく、相対する２つの鋳型長辺１０１ａの中央近くで、内壁から離れた位置に形成される場合がある。この場合、鋳型長辺１０１ａの内壁近傍で、或る程度の大きさとなった塊状異物２３ａが生成されると、モールドパウダー堆積層２０によって溶鋼１１からの熱の放散が防がれても、鋳型長辺１０１ａの内壁からの抜熱が大きいので、特に、図３に示すように、塊状異物２３ａは溶融されずに、鋳型長辺１０１ａの内壁と凝固シェル１１ａとの間に入り込んでしまい、凝固シェル１１ａの凝固遅れが生じる可能性があると推察される。

本発明者らは、上記のように生成する塊状異物２３ａが、形成されたスラグベアが成長することになる原因及び凝固シェル１１ａの凝固遅れの直接の原因となり得る異物であると想定し、鋳型１０１の内壁近傍で溶融スラグ層２４の熱放散を抑えることで、塊状異物２３ａの生成及び成長を抑え得ると推察し、モールドパウダー２の投下位置を変更する実験を繰り返し実施した。この実験において、スラグベアが形成された場合には、該スラグベアの成長度合いが、モールドパウダー２の投下位置に影響して変化することを発見し、本発明の完成に至った。

図４は、本発明で形成するモールドパウダー堆積層を示す概略図である。本実施形態の一例では、例えば、水平距離ｄｉを意図的に小さくして、モールドパウダー２を溶鋼湯面１１ｂに投下して、略円錐形状部分２１ａを鋳型１０１の内壁近傍に形成させ、モールドパウダー堆積層２０のうち、鋳型１０１の内壁に接触している部分の厚みｄｅを５０ｍｍ以上とする。この厚みｄｅとは、モールドパウダー堆積層２０のうち、鋳型１０１の内壁に接する部分の上面から溶鋼湯面１１ｂまでの鉛直方向長さ（鋳型の内壁でのモールドパウダー堆積層２０の厚み）を意味する。厚みｄｅを大きくすることにより、鋳型１０１の内壁近傍であっても、溶鋼１１から熱の放散量を抑え得る。これにより、塊状異物２３ａの発生を防止し得る。

仮に、塊状異物２３ａが発生しても、塊状異物２３ａは溶融されやすくなり、塊状異物２３ａの成長を防止することができる。また、塊状異物２３ａが鋳型長辺１０１ａの内壁と凝固シェル１１ａとの間に入り込んで、凝固シェル１１ａの成長が遅滞したとしても、塊状異物２３ａは比較的小さいので、凝固シェル１１ａは或る程度の厚みが維持され、鋳片１０４が鋳型１０１から引き抜かれた後であっても、鋳片１０４における凝固シェル１１ａが破れにくく、ブレークアウトなどの漏鋼トラブルを防止し得る。

水平距離ｄｉを６０ｍｍ以下として、鋳型１０１の内壁と、該内壁から水平方向に６０ｍｍ離れた位置と、の間に、モールドパウダー２を投下して、鋳型１０１の内壁に接触する斜面を有する略円錐形状部分２１ａをモールドパウダー堆積層２０に形成することが好ましい。モールドパウダー２は、概ね、３０〜５０°の安息角θを有し、モールドパウダー２を前記位置に投下すれば、鋳型１０１の内壁に接触する斜面を有する略円錐形状部分２１ａが形成され、モールドパウダー２の単位時間当りの投下量（ｋｇ／時）をあまり大きくせずとも、厚みｄｅを大きくすることできる。

モールドパウダー２の投下位置を特に限定することなく、鋳型１０１の内壁でのモールドパウダー堆積層２０の厚みｄｅを５０ｍｍ以上としてもよい。その場合には、モールドパウダー２の単位時間当りの投下量（ｋｇ／時）を必要以上に多くする必要があり、モールドパウダー堆積層２０全体が必要以上に大きくなり、モールドパウダー投入機１の搬送管５の動作の障害となる。この点で、厚みｄｅを１５０ｍｍ以下とすることが好ましい。

塊状異物２３ａが生成したとしても、鋳型１０１の内壁近傍で、塊状異物２３ａを溶融させやすい部分では、モールドパウダー堆積層２０を必ずしも厚くしなくてもよい。本実施形態においては、モールドパウダー投入機１を１台としており、モールドパウダー投入機１の配置されている側の鋳型長辺１０１ａに相対する鋳型長辺１０１ａの内壁面のうち、ノズル１０３の近傍は、軌跡５０に示すように吐出口５ａを移動させにくい（図２参照）。しかしながら、ノズル１０３の近傍は、ノズル１０３の吐出口から流れ出る溶鋼１１の顕熱が大きいので、塊状異物２３ａは生成したとしても、溶融して溶融スラグ２４ａになりやすい。よって、ノズル１０３の外表面から水平距離で１００ｍｍ以内の領域では、モールドパウダー堆積層２０の厚みｄｅを５０ｍｍ以上としなくてもよい。また、鋳型１０１の内壁全体で、モールドパウダー堆積層２０の厚みｄｅを５０ｍｍ以上として、モールドパウダー堆積層２０を厚くすることが好ましいが、上述のとおり、必ずしも、鋳型１０１の内壁全体でのモールドパウダー堆積層２０の厚みｄｅを５０ｍｍ以上としなくてもよい。

また、本実施形態においては、モールドパウダー投入機１の台数及び吐出口５ａの数は特に限定されるものではない。例えば、相対する２つの鋳型長辺１０１ａの側に、モールドパウダー投入機１を１台ずつ、合計２台配置してもよい。そして、２台のモールドパウダー投入機１の吐出口５ａの各々が、軌跡５０のように、溶鋼湯面１１ｂ上を通過すれば、ノズル１０３の近傍の鋳型長辺１０１ａの内壁であっても、モールドパウダー堆積層２０の厚みｄｅを大きくすることが容易となる。

以上のとおり、鋳型の内壁でのモールドパウダー堆積層２０の厚みｄｅを５０ｍｍ以上とすることにより、鋳型の内壁近傍であっても、溶鋼及び溶融スラグからの熱の放散量が抑えられ、鋳型の内壁からの抜熱量が大きいとしても、塊状異物は溶融されやすくなり、塊状異物の発生が防止されるとともに、発生しても塊状異物が大きくなることを防止することができ、また、塊状異物が、スラグベアに吸着されて該スラグベアが成長することを防止することができる。これにより、スラグベア及び塊状異物の噛み込みによる凝固シェルの凝固遅れに起因したブレークアウトなどの漏鋼トラブルを低減できる。

また、本発明では、モールドパウダーの組成物及び組成物の濃度を調整しなくとも、モールドパウダーが焼結して形成される塊状異物の発生を抑えて、漏鋼トラブルを低減できる。よって、組成物を調整するなどして、モールドパウダーを新規に開発するコストが生じることもない。

図１及び図２に示す連続鋳造設備１００を用いて、タンディッシュから鋳型１０１へ溶鋼１１の注入開始から注入終了までの鋳造時間を１１０分とした鋼の連続鋳造を実施した。この鋼の連続鋳造では、図２に示す軌跡５０のように、吐出口５ａが溶鋼湯面１１ｂ上を通過するように台車８を設定して、モールドパウダー２を溶鋼湯面１１ｂに投下した。使用した鋳型の内部空間の鋳片引き抜き方向に直交する断面サイズは、幅が１９００ｍｍ〜２２００ｍｍの範囲で、厚みが２１０ｍｍ〜３１０ｍｍの範囲であり、溶鋼注入量が４．０トン／ｍｉｎ〜９．０トン／ｍｉｎとなる鋳片引き抜き速度で鋳造した。使用したモールドパウダー２は、１３００℃における粘度が０．０２Ｐａ．ｓ〜０．２０Ｐａ．ｓで、軟化温度が９５０℃〜１１５０℃である。鋳型振動は、振動波形を、歪み率が１８％の偏倚正弦波形（「非サイン波形」ともいう）とし、鋳型上死点から鋳型下死点までの振幅は４ｍｍ〜９ｍｍの範囲に設定した。ここで、偏倚正弦波形の歪み率は下記の（１）式で定義される。

歪み率(%)＝200×(偏倚正弦波形で鋳型中立点から鋳型上死点に至るまでの時間(秒))/(偏倚正弦波形で鋳型中立点から鋳型上死点を超え再び鋳型中立点に至るまでの時間(秒)）…(1)
鋳型１０１の内壁でのモールドパウダー堆積層２０の厚みｄｅを４０ｍｍとした（比較例）。前述の実施形態で説明したとおり、吐出口５ａが鋳型１０１の内壁から水平距離ｄｉ離れた位置を通過するように、台車８の動作を予め設定しておくことができる。比較例では、水平距離ｄｉを７０ｍｍとして、モールドパウダー２を溶鋼湯面１１ｂに投下し、鋳型１０１の内壁に接触する斜面を有する略円錐形状部分２１ａをモールドパウダー堆積層２０に形成した。

一方で、水平距離ｄｉを５５ｍｍとし、厚みｄｅを５２ｍｍとして、モールドパウダー２を溶鋼湯面１１ｂに投下したことを除いて、比較例と同じ条件で、連続鋳造設備１００を用いて、鋼の連続鋳造を実施した（本発明例）。

比較例及び本発明例の両方において、鋼の連続鋳造を複数回行い、相対する２つの鋳型長辺１０１ａの内壁近傍を観察した。その結果、行った複数の連続鋳造のうち、スラグベアが幾度か形成されていることが確認できた。スラグベアが形成された比較例の連続鋳造中、及び、スラグベアが形成された比較例の鋳造条件と等しい鋳造条件で鋳造した本発明例の連続鋳造中に、鋳造終了１０分前に、相対する２つの鋳型長辺１０１ａの内壁近傍の各々から成長したスラグベアを金具で釣り上げた。

図５に、比較例及び本発明例のそれぞれ５回の鋳造の終了１０分前に釣り上げたスラグベアで調査した多孔部分の長さの調査結果を示す。図５の横軸では、比較例及び本発明例の各々において、図１における右側の鋳型長辺１０１ａとなる鋳型長辺１０１ａの内壁近傍から釣り上げたスラグベア中の多孔部分の長さを示す場合を「右側」と表示し、図１における左側の鋳型長辺１０１ａの内壁近傍から釣り上げた多孔部分の長さを示す場合を「左側」と表示してある。スラグベアを釣り上げてから１時間経過した後に、スラグベアの断面組織を観察し、断面組織のうちの多孔部分の最大長さを測定し、比較例及び本発明例のそれぞれ５回の鋳造の終了１０分前に釣り上げたスラグベア中の多孔部分の最大長さの平均値を、グラフの縦軸の「スラグベア中の多孔部分の長さ」として示してある。エラーバーは、比較例及び本発明例のそれぞれ５回の鋳造の終了１０分前に釣り上げたスラグベアで測定した多孔部分の最大長さの標準偏差を表す。

図５から明らかなように、本発明によって、多孔部分の長さを、概ね３０〜５０％程度抑えることができ、多孔部分の基となる塊状異物２３ａが発生したとしても、塊状異物２３ａの溶融を促進させ、塊状異物２３ａが大きくなることを防止できたことがわかった。また、厚みｄｅをより大きくすることで、塊状異物２３ａの溶融を促進し、塊状異物２３ａの発生を防止することも期待できる。

鋳片１０４に大きな塊状異物２３ａが取り込まれると、鋳片１０４の表面に、数ｍｍ径の巨大な介在物が作成され、最終製品の表面欠陥になる可能性が高まる上に、連続鋳造後の熱延の圧延ロールに疵を付ける可能性も生じると推察できる。よって、塊状異物の発生及び肥大化を防止することにより、最終製品の表面欠陥や圧延ロールに疵が生じることを防止することも期待できる。

１ モールドパウダー投入機
２ モールドパウダー
３ ホッパー
４ フィーダ
５ 搬送管
５ａ 吐出口
６ スクリュー
７ 駆動機構
８ 台車
８ａ 上台
８ｂ 下台
９ａ （鋳型長辺方向Ｃに沿って移動する）車輪
９ｂ （鋳型短辺方向Ｂに沿って移動する）車輪
１０ａ （鋳型長辺方向Ｃに延在する）溝レール
１０ｂ （鋳型短辺方向Ｂに延在する）溝レール
１１ 溶鋼
１１ａ 凝固シェル
１１ｂ 溶鋼湯面
２０ モールドパウダー堆積層
２１ 生パウダー層
２１ａ 略円錐形状部分
２２ 脱炭パウダー層
２３ 焼結パウダー層
２３ａ 塊状異物
２４ 溶融スラグ層
２４ａ 溶融スラグ
５０ 軌跡
１００ 連続鋳造設備
１０１ 鋳型
１０１ａ 鋳型長辺
１０１ｂ 鋳型短辺
１０２ ロール
１０３ ノズル
１０４ 鋳片

Claims (1)

1. 鋳型に溶鋼を注入し、鋳型によって溶鋼を冷却して凝固シェルを生成させ、かつ、前記鋳型中の溶鋼の表面に、モールドパウダーを散布してモールドパウダー堆積層を形成し、前記鋳型から前記凝固シェルを引き抜いて鋳片を製造する鋼の連続鋳造方法であって、
   前記モールドパウダー堆積層のうち、前記鋳型の内壁に接触している部分における、前記溶鋼の表面から前記モールドパウダー堆積層の上端までのモールドパウダー堆積層の厚みｄｅが５０ｍｍ以上であり、
   前記鋳型の内壁と、該内壁から水平方向に６０ｍｍ離れた位置と、の間に、前記モールドパウダーを散布し、前記鋳型の内壁に接触する斜面を有する略円錐形状部分を前記モールドパウダー堆積層に形成することを特徴とする、鋼の連続鋳造方法。

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