JP6699345B2

JP6699345B2 - 連続鋳造用モールドフラックス及びこれを用いた鋼の連続鋳造方法

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Publication number: JP6699345B2
Application number: JP2016100309A
Authority: JP
Inventors: 花尾　方史; 方史花尾; 大幹内藤; 仁巳木村; 信幸 ▲高▼平
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-05-19
Also published as: JP2017205793A

Description

本発明は、連続鋳造用モールドフラックス及びこれを用いた鋼の連続鋳造方法に関するものである。

鋼の連続鋳造においては、連続鋳造用モールドフラックスをモールド表面に供給し、モールド内の潤滑や保温を行なっている。この連続鋳造用モールドフラックスの成分は、鋳造される鋼種に応じて様々に設定されている。

例えば低炭素鋼の連続鋳造においては、他の鋼種と比べて鋳造速度が高いため、モールド内の潤滑を第１として、モールドフラックスの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を１.０付近に設定し、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｆ等を添加し、粘度及び凝固点を適正に調整している。また、低炭素鋼に含まれるブリキ用の鋼のためのモールドフラックスの場合には、モールド内で溶鋼に巻き込まれて介在物になることを防ぐために、塩基度を１.０よりも低く設定し、粘性を高めている。

一方、中炭素鋼の連続鋳造用モールドフラックスは、モールド内の潤滑に加えて不均一凝固の防止が重要であり、塩基度及びＦ濃度を高めて結晶化を促進し、不均一凝固を防止している。これらのフラックス成分中には、原料中の不純物に由来するＰ_２Ｏ_５が微量含有されている。しかしその含有率は意識的に制御されたものではない。

これに対し、特許文献１には１．０〜８.０％という多量のＰ_２Ｏ_５を意識的に添加し、スケールの剥離性を高めた高Ａｌ鋼用のモールドフラックスが開示されている。このモールドフラックスは塩基度が１.０〜２.０であり、多量のＰ_２Ｏ_５を添加することにより鋳片とスケールとの間に形成されるファイアライト層の融点を低下させ、スケールの剥離性を高めたものである。しかしこの特許文献１の外には、モールドフラックス中のＰ_２Ｏ_５の添加量を意識した特許文献はほとんど見当たらない。

このように特許文献１を除く従来の連続鋳造用モールドフラックス中には、０．５〜１．０％程度のＰ_２Ｏ_５が含まれているのが一般的である。このような従来の連続鋳造用モールドフラックスのうち低炭素鋼用のものは、低炭素鋼〜極低炭素鋼の連続鋳造にも使用されている。

特許第５０８３１４３号公報

ところが、Ｃ含有量が０.００５％以下の極低炭素鋼を連続鋳造し、得られたスラブを熱間圧延してコイルとすると、圧延方向に筋状模様が発生することがあった。この筋状模様は冷延後に施される溶融亜鉛めっきに斑を生じさせる原因となり、コイルの品質低下や歩留り低下の原因となるので好ましくない。従って本発明の目的は、熱延コイルに発生する筋状模様をなくすことができる技術を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明者は極低炭素鋼の熱延コイルに発生した筋状模様について様々な角度から検討を加えた。そしてＥＰＭＡ結果により分析した結果、筋状模様の部分では他の部分よりもＰの濃度が高いことが確認された。また本発明者は、このＰはモールドフラックスに由来するものと推定した。すなわち、鋳片表面に付着したモールドフラックス中のＰ_２Ｏ_５が鋳片表面に生成されたスケール層中を移動し、鋳片中のＡｌと接触すると還元され、鋳片表面においてＰとして濃化するものと推定した。

本発明は上記した知見に基づいて完成されたものであり、本発明のモールドフラックスは、フラックス成分が質量％で、ＳｉＯ _２：２０〜３５．１％、ＣａＯ：３０〜３８．６％、Ｆ：２〜１５％、Ｌｉ _２Ｏ、Ｎａ _２Ｏ、Ｋ _２Ｏ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ _２Ｏ _３、Ａｌ _２Ｏ _３、ＴｉＯ _２、ＺｒＯ _２、ＦｅＯ、ＭｎＯのうち１種以上の成分を合計で３〜２５％、Ｃ：１〜１０％、残部がＰ _２Ｏ _５及び不可避的不純物であり、フラックス成分中のＰ_２Ｏ_５の含有率を、質量％で０．５０％以下に制御し、溶融時の粘度を０．３〜６．０ｐｏｉｓｅ（１３００℃）、凝固点を１０５０〜１２５０℃としたことを特徴とするＣ含有量が０.００５％以下の極低炭素鋼の連続鋳造用モールドフラックスである。

また本発明の０.００５％以下の極低炭素鋼の鋼の連続鋳造方法は、上記の連続鋳造用モールドフラックスを用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、連続鋳造用モールドフラックスのフラックス成分中のＰ_２Ｏ_５の含有率を、質量％で０．５０％以下に制御したので、鋳片表面にモールドフラックスが付着してもＰの濃化を抑制することができる。この結果、従来のような筋状模様の発生を効果的に抑制することができる。従って熱延コイル表面や溶融亜鉛めっきコイル表面の品質向上と、生産効率の向上が可能となる。

モールドフラックス中のＰ_２Ｏ_５濃度と筋状模様の個数との関係を示すグラフである。

以下に本発明の実施形態を示す。
連続鋳造用モールドフラックスは、ＳｉＯ_２、ＣａＯを主要成分とし、その他にＦ、Ｎａ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３等を含有し、さらにＰ_２Ｏ_５及び不可避的不純物を含有するものである。本発明ではＰ_２Ｏ_５の少ない原料を選定することにより、あるいは原料を精製することにより、フラックス成分中のＰ_２Ｏ_５の含有率を、質量％で０．５０％以下に制御した。後記する実施例に示すように、Ｐ_２Ｏ_５の含有率が０．５０％以下であれば、筋状模様の発生率をほぼゼロとすることができる。Ｐ_２Ｏ_５の含有率は低いほど好ましいが、完全にゼロとするには精製コストがかかるので、０.０１〜０.５％とすればよい。以下にモールドフラックスのその他の成分について説明する。

ＳｉＯ_２とＣａＯはモールドフラックスの基本成分であり、好ましい実施形態では質量％で、ＳｉＯ_２：２０〜３５．１％、ＣａＯ：３０〜３８．６％である。塩基度は１.０〜１.６の範囲とすることが好ましい。塩基度がこの範囲を超えると凝固点が高くなるので好ましくない。

また、２〜１５％のＦを含有させることが好ましい。Ｆはモールドフラックスの凝固温度や粘性を低下させるために添加される成分であり、２％未満ではその効果がなく、１５％を越えると浸漬ノズル耐火物の溶損が大きくなるため、２〜１５％の範囲が好適である。

さらに、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＦｅＯ、ＭｎＯのうち１種以上の成分を合計で３〜２５％含有させる。これらの成分もモールドフラックスの凝固温度や粘性を調整するための成分であり、上記した各成分を調整することによって、溶融時の粘度が０．３〜６．０ｐｏｉｓｅ（１３００℃）、凝固点が１０５０〜１２５０℃の範囲とすることが好ましい。尚、粘度は、０．３ｐｏｉｓｅより低い場合には、鋳型内で溶鋼に巻き込まれやすくなり、６ｐｏｉｓｅよりも高くなると、例えば２．０ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で用いた場合の潤滑性が安定しなくなる。凝固点は、１０５０℃より低い場合には、溶融速度の調整がし難くなり、１２５０℃よりも高い場合には、鋳型内の潤滑性が安定しなくなる。

Ｃは骨材であり、１〜１０％を含有させる。その他はＰ_２Ｏ_５及び不可避的不純物であるが、前記したようにＰ_２Ｏ_５の含有率は０．５０％以下とする。

上記のモールドフラックスはＣ含有量が０.００５％以下の極低炭素鋼の連続鋳造に適したものであり、従来と同様にモールド内に投入して使用される。本発明のモールドフラックスを用いることにより、次の実施例に示す通り、筋状模様をなくすことができる。

表１に示す組成の極低炭素鋼を、垂直曲げ型連続鋳造機（以下、連鋳機）により鋳造して、熱間圧延用素材のスラブを製造した。連鋳機は２つのストランドから構成され、各ストランドの鋳型を厚み２５０ｍｍ、幅１６００ｍｍとし、鋳造速度は１．５ｍ／ｍｉｎとした。

１回の鋳造あたりに取鍋１杯２５０ｔｏｎの溶鋼を供して、長さ７０００ｍｍのスラブを各ストランドから５本、合計１０本鋳造した。鋳造の際、２種類の異なるモールドフラックスを２つのストランドで使い分け、スラブの品質を比較した。合計４回の鋳造を実施し、合わせて８種類のモールドフラックスを比較した。

モールドフラックスの仕様を表２に示す。ＳｉＯ_２およびＣａＯを合わせて７１〜７５質量％の範囲内とし、それらの濃度比である塩基度を１．１に一定させた。その他に、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２およびＦを添加して、溶融時の粘度が２．１〜２．３ｐｏｉｓｅ（１３００℃）、凝固点が１０８０〜１１１０℃の範囲になる様、調整した。それ以外の不純物成分として、Ｐ_２Ｏ_５及びＦｅＯ、Ｓを微量含んだが、８種類のモールドフラックスの間で、Ｐ_２Ｏ_５の濃度が０．１〜３．０％の範囲で変化した。ＦｅＯまたはＳの濃度は０．１％で一定した。

鋳造したスラブには、溶削などの手入れを施さず、そのまま加熱炉内へ搬入し、１２００℃で２時間加熱した。加熱後のスラブを、粗圧延、続いて仕上げ圧延により、板厚３ｍｍまで圧延して、コイル状に巻き取った。そのコイルを酸洗した後、検査ラインに通して、目視により筋状模様の個数を数えた。その後、冷延および亜鉛めっきの各工程を通じて、亜鉛めっき鋼板のコイルに仕上げた。亜鉛めっき鋼板のコイルにおいて、出荷の可否について評価した。

コイル１巻あたりの筋状模様の個数を表３に示す。本発明例ではいずれも、目視検査にて筋状模様の発生が無く、良好な品質の鋼板として出荷することが可能という評価であった。一方、比較例では、モールドフラックス中Ｐ_２Ｏ_５濃度の上昇とともに筋状模様の発生個数が増大し、模様部を切り取る手入れを施したり、品質低下のために格下げして出荷したりする必要が生じた。更に、比較例５については、筋状模様が余りに多いため、一時保留の扱いとなり、出荷困難という評価であった。

これらの結果を図１に示す。図示のように、モールドフラックス中のＰ_２Ｏ_５の濃度を５％以下に制御することにより、筋状模様の発生を防止できることが確認された。

Claims

フラックス成分が質量％で、ＳｉＯ _２：２０〜３５．１％、ＣａＯ：３０〜３８．６％、Ｆ：２〜１５％、Ｌｉ _２Ｏ、Ｎａ _２Ｏ、Ｋ _２Ｏ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ _２Ｏ _３、Ａｌ _２Ｏ _３、ＴｉＯ _２、ＺｒＯ _２、ＦｅＯ、ＭｎＯのうち１種以上の成分を合計で３〜２５％、Ｃ：１〜１０％、残部がＰ _２Ｏ _５及び不可避的不純物であり、フラックス成分中のＰ_２Ｏ_５の含有率を、質量％で０．５０％以下に制御し、溶融時の粘度を０．３〜６．０ｐｏｉｓｅ（１３００℃）、凝固点を１０５０〜１２５０℃としたことを特徴とするＣ含有量が０.００５％以下の極低炭素鋼の連続鋳造用モールドフラックス。
請求項１に記載の連続鋳造用モールドフラックスを用いることを特徴とするＣ含有量が０.００５％以下の極低炭素鋼の連続鋳造方法。