JPH02220749A - ステンレス鋼の連続鋳造における初期鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステンレス鋼の連続鋳造の初期段階で得られ
る鋳片の品質を、特定の初期用モールドパウダーの使用
とその投入方法により改善することの出来るステンレス
鋼の連続鋳造における初期鋳造方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

連続鋳造は、内側壁面が型面を形成する筒状の鋳型（モ
ールド）内に挿入した浸漬ノズルから溶鋼を注入しなが
ら、モールドパウダーを鋳型内の溶鋼上部表面に投入し
て鋳片を鋳型の下方から引き出す方法である。この場合
、モールドパウダーは、次のような種々な作用、すなわ
ち鋳型の内側壁面と溶鋼の凝固シェルとの間の潤滑作用
、鋳型内の溶鋼上部表面の保温作用、溶鋼中に混在する
非金属介在物の吸収・吸着作用、　ｔ！Ｉｍが冷却収縮
して鋳型内側壁面との間に生じた間隙を埋めて冷却の低
下を防止する冷却補助作用等の諸作用をさせるために使
用されている。

このような連続鋳造における鋳造初期に得られる鋳片の
先端から数ｍ以内の鋳片は、冷却された鋳型内へ溶鋼が
初めて流し込まれて製造された部分であることから、後
続の安定期の鋳片よりも内部品質及び外観が劣ることは
よく知られており、特にステンレス鋼においてその傾向
は顕著である。

すなわち連続鋳造初期においては鋳型内の溶鋼温度が安
定期に比較し極端に低下するため、デツケル（不純物と
メタルが集′Ｍｔ凝固したもの）が発生したり、巻き込
まれたモールドパウダーの浮上が阻害されたりする。ま
たモールドパウダーの未滓化（半溶融状態）や不均一冷
却その他の要因により、鋳型と凝固シェル間にモールド
パウダーが不均一にまた不連続に流入してパウダー噛込
みを生じたり、デイプレッション（凹み）欠陥が生じ易
いのである。

この連続鋳造初期の鋳片の品質不良部分は、通常鋳片の
状態でこれを切り取って層化しているが、特に製造原価
の高いステンレス鋼の場合、前記品質不良部分を少しで
も短くして層化量を少なくし製造歩留を向上させること
が強く要請されている。

そこで、従来からステンレス鋼の連続鋳造初期の鋳片の
品質不良を改善するために、連続鋳造初期段階で実施す
る次のような方策が提案、実施されている。

（１）初期用モールドパウダーとしてより低融点。

低粘性値のものを使用する方法。

（２）モールドパウダーをルツボ等で溶融し、溶融状態
で鋳型内へ投入する方法。

前記（１）及び（２）の方策によると、連続鋳造初期に
おけるモールドパウダーの溶融層が低温においても成る
程度厚く確保されることにより、鋳型の内側壁面と凝固
シェルとの間に流れ込むモールドパウダーの量が多くな
り、外観的には鋳造表面の改善効果が認められた。しか
しながら、鋳片内部の品質には低温による影響の方が強
く残っており、例えば鋳片の非金属大型介在物調査にお
いても殆どその改善効果は認められていない。

（３）不活性ガスにより鋳型自溶鋼表面をシールする方
法。

この方策は連続鋳造前の溶鋼の酸化進行を防止しようと
する方策であるが、鋳型の上方が開放されていることに
よるシールの困難性に作業の煩雑性も加わり、実操業に
おいては殆ど役立っていない。

（４）初期用モールドパウダーの投入タイミングを可逆
的に遅らせることによるモールドパウダーの巻込みを防
止する方法。

連続鋳造初期鋳片の品質不良の内容の一つは鋳片内部の
非金属大型介在物の存在である。そしてこの非金属大型
介在物生成の主原因は、浸漬ノズルから溶鋼を鋳型内に
注入し始めてから未だ湯面が充分に上昇しないうちに最
初のモールドパウダーを投入してこれが溶融して表面に
浮かぶ間もなく巻き込まれて鋳片中に混入して引き出さ
れることにある。従って最初のモールドパウダーを投入
する時の鋳型内の場面レベルが上昇していればいる程、
非金属大型介在物は減少し著しい改善効果が認められる
のである。しかしながらこの投入タイミングは、溶鋼の
場面レベルが鋳型内に挿入された浸漬ノズルの溶鋼噴出
口より上側に設定される定常位置に達してからでは遅き
に失して鋳型内部のみならず外観的にも品質不良となる
ので、それ以前であって且つ出来るだけ遅いタイミング
で投入するということが望ましいのである。しかし場面
レベルの上昇速度が速く且つバラツクことや作業者の個
人差等が加わって、この投入作業を常に適切なタイミン
グで実施することは非常に困難であるのが現状である。

（５）発熱性モールドパウダーを使用する方法。

この方策は、前記（１）〜（４）の方策がいずれも満足
な改善効果を得られなかったことに対して、これらに代
わる改善手段として実施されるようになった。

連続鋳造開始時の鋳型内に注入された溶鋼の低温化及び
それによる最初に投入したモールドパウグーの溶融不充
分を補うために、すなわちモールドパウダーとしてＣａ
−ａＬ等の金属分を含んでいる発熱性のものを使用する
ことによって、鋳造初期鋳片の品質に内部的にも外観的
にも改善効果が得られるのである。しかしながら、ただ
単に発熱性であれば効果があるというものではなく、ま
た発熱性であるが故にモールドパウダーの溶融速度も速
いので、しばしば溶鋼の場面レベルが低いうちに溶融ス
ラグとなって溶鋼中に混入し鋳片−鋳型間に不均一にま
た不連続に流入してスラグ噛込みやデイプレッションの
多い不均一シェルを形成したり、時にはそれが異常に発
達してシェル破断という事態になる恐れがある欠点があ
り、そしてそのような異常を起こさせずに実施出来る初
期用モールドパウダーの発熱量やその使用方法について
は少しも明らかにされていなかったのである。

［発明が解決しようとする課題〕 本発明は前記従来技術の欠点を解消し、発熱性のモール
ドパウダーを初期用モールドパウダーとして使用してス
テンレス鋼の連続鋳造を開始するときに常に安定して鋳
片の内部的にも外観的にも良好な品質の鋳造初期鋳片が
得られぞの品質不良部を少しでも短くして層化量を少な
くし製品歩留を向上させることが出来るように、初期用
モールドパウダーの特性及びその特性に適する使用量を
定めて初期鋳造方法を構成することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らはモールドパウダーとして代表的なＡＱ２０
．−　Ｓｉｎ、−ＣａＯ系の無機粉末に発熱剤及び酸化
剤を組み合おせ、更に低溶融点調整剤を組み合わせた多
種の発熱性モールドパウダーを調整して、これをステン
レス鋼の連続鋳造の初期用モールドパウダーとして長期
間に亘り試用し、その効果と発熱性パウダーの特性（成
分２発熱量、溶融点等）。

投入量及び投入タイミングとの関係について検討した。

その結果、次のような知見を得た。

すなわち、発熱量を確保しようとして発熱性のモールド
パウダーを大量に投入すれば、パウダーの溶融層の厚さ
が厚くなって溶鋼へのモールドパウダーの部分的な過剰
流入によって却って初期鋳片が外観的に悪化し、溶融速
度が大き過ぎても同様な状態となる。逆に投入量が少な
いと溶鋼上部表面をカバー出来ず、保温効果が期待出来
ない。

初期用モールドパウダーに前記した鋳型面との潤滑作用
、湯面の保温作用等の本来の作用を持たせ且つ前記した
諸欠点をなくして安定して初期鋳造を実施することは、
初期用モールドパウダーの投入量とその溶融速度に密接
に関連する発熱量及び溶融点とが相互に均衡のとれた特
定の範囲で可能であり、そしてこれにはパウダーの塩基
度（Ｃａｂ／Ｓｕｎ、　）も特定の範囲にあることを必
要としている。

また、投入タイミングについては、初期用モールドパウ
ダーの特性が前記特定の範囲にあるものを使用する限り
、極端な早期投入例えば場面が浸漬ノズル吐出口に達し
ないうちの投入を除いて、投入時期に拘わらず殆ど初期
鋳片の品質に差は認められない。そして、この初期鋳片
の品質の差は鋳型内の溶鋼上部表面に散布投入されるモ
ールドパウダーの溶融状態の良否環、目視１１ｍによる
その安定性からおよそ予測出来ることが判った。

本発明者らはこのような知見に基づいて更に試用を繰り
返し、前記特性の特定範囲を確認して本発明を完成した
のである。

以下に、本発明に係るステンレス鋼の連続鋳造における
初期鋳造方法を詳細に説明する。

本発明において使用する初期用モールドパウダーは、そ
の主成分としてＡＱ　２０−４−　Ｓｉｎ、　−ＣａＯ
系の無機粉末を用い、これに低溶融点調整剤２発熱剤及
び酸化剤を添加して下記の特性を有するように調製して
得る。

（イ）溶融点：９００〜１，１００℃ Ｃ口）発熱量：　４００ｋｃａｌ／　ｋｇ以上（ニ）塩
基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）　　：　０．７〜１．１゜Ａ
Ｑ２０３−Ｓｉｎ２−ＣａＯ系の無機粉末はポルトラン
ドセメントやフライアッシュなどから得られ、通常のモ
ールドパウダーとしても使用されるものである。その組
成例としてＡｌ１．０．が１０％（重量％、以下同じ）
　、　５ｉｎ２が４３％、ＣａＯが４７％のものが示さ
れる。

この初期用モールドパウダーは溶融温度が高い（上記組
成例の場合は１４００℃）ので、前記溶融温度となるよ
うに低溶融点調整剤としてＮａ、Ｏ，Ｆ。

ＭｇＯ，Ｆｅ１２．　、　Ｂ、Ｏ，、ＢａＯのうちの１
種以上を添加する。

また、前記発熱量の発熱性を持つように、発熱剤として
Ｃ及びＣａ−Ｓｉ（カルシウムシリコン）のうちの少な
くともＣａ−Ｓｉを含有させると共に、この発熱剤を発
熱させる酸化剤としてＫＭｎＯ４，Ｆｅ２Ｏ３゜ＭｎＯ
のうちの１種以上を添加する。

塩基度は主としてＡＱ　２０３−５ｉｎ２−　ＣａＯ系
の無機粉末で定まるから、発熱剤として含有させるＣａ
−Ｓｉ中のＣａ分やＳｉ分を予め考慮して上記無機粉末
を選定すれば良い。

このようにして調整した初期用モールパウダーを次に例
示する。

以下余白 第１表　初期用モールドパウダーの特性この表中に示す
塩基度の値は無機粉末のＣａｂ／Ｓｉｎ、　（重量比）
を示すが、発熱剤として含有されるＣａ　−ＳｉのＣａ
分やＳｉ分が酸化されて生成するＣａｂ、　Ｓｉｎ、量
によって変化するものである。

しかし、初期用モールドパウダーの塩基度としてほこの
ようなＣａｂ、　５ｉｎ２量の変化分も含めて０．７〜
１．１の範囲にある。

このような初期用モールドパウダーが得られたら、常法
に従ってステンレス溶鋼を浸漬ノズルから鋳型内に注入
し、湯面が成る程度（例えば浸漬ノズルの吐出口以上に
）上昇したとき、前記の初期用モールドパウダーを湯面
すなわち鋳型内の溶鋼上部表面の表面積１１当り２〜４
ｇの割合で出来るだけ均一に散布投入し、場面が所定レ
ベルに達すると共に鋳型の下端からダミーバーを引き抜
いて連続鋳造を開始する。これがすなわち初期鋳造であ
る。この初期鋳造に引き続く安定期に投入されるモール
ドパウダーとしては、通常に市販されているモールドパ
ウダーを使用すれば良い。

本発明において使用する初期用モールドパウダーの発熱
量、溶融点及び塩基度の各特性の限定値の意義は、各特
性について独立に存在せず、本発明の課題を達成させる
ために必要な相互の均衡として成立するものであるが、
１つの特性について他の特性を詞定して説明すると次の
ようである。

発熱量が４００ｋｃａｌ／ｋｇ未満では鋳型に最初に注
入され冷却された低温の溶鋼に接した初期用モールドパ
ウダーの溶融不充分を補うことが出来ない。

溶融点が１１００℃を超える場合は初期用モールドパウ
ダーが溶融不充分な状態のままであり、９００℃未満の
場合は逆に投入後直ちに溶融して溶鋼中に混入したり鋳
型内側壁面間に不規則に流入し易いので、投入タイミン
グの厳格さを必要とするようになる。塩基度（ＣａＯ／
　Ｓｕｎ、　）が０．７未満又は１．１を超える場合に
はモールドパウダーの主要成分（ＣａＯ重量％、　Ｓｉ
ｎ、重量％）が大きく変化するので組成が大きく変わっ
てしまい、モールドパウダーの溶融点及びその粘性を大
きく変えるので好ましくない、しかも初期用モールドパ
ウダーとしての潤滑、介在物の吸収・吸着、冷却補助作
用が充分なされなくなるのである。また投入量が２ｇ／
ｄ未満の場合には初期用モールドパウダーによって湯面
をカバー、し切れず、湯面の保温、非金属介在物の吸収
・吸着等のモールドパウダーの本来の作用が不充分とな
り、４ｇ／ｃｊを超えると溶融モ−ルドパウダーの溶鋼
への部分的過剰流入が起こり易くなる。

本発明の鋳造対象はステンレス鋼であるが、その中でも
特に５ＵＳ３０４及び１１人リステンレス鋼例えば５Ｕ
Ｓ４０９．５ＵＳ３２１．５ＵＳ６３１等には効果が顕
著である。

〔実施例、比較例〕

本発明に係るステンレス鋼の連続鋳造における初期鋳造
方法を実施例、比較例により更に具体的に説明する。

前記例示と同様にＡＱ　、　０．−　ＳｉＯ□−ＣａＯ
系の無機粉末に低溶融点調整剤２発熱剤及び塩基度につ
いて種々な初期用モールドパウダーを調製した。この他
、従来の初期用モールドパウダーも用意した。

これらを第２表に示す。

ステンレス鋼の連続鋳造を行うに当り、その開始に前記
各初期用モールドパウダーを使用して初期鋳造を実施し
た。鋳造対象のステンレス鋼鋼種は、５ＵＳ３０４．５
ｕＳ４３０及び５ＵＳ４１０　テあった。また鋳型の上
方から挿入した浸漬ノズルから溶鋼を鋳型内に注入して
ゆくときの湯面レベルは、ノズル吐出口を過ぎてから約
１５０３のところまで上昇して定常の湯面レベルとなっ
た。初期鋳造における初期用モールドパウダーの投入量
Ｃｇ／ａｌ）は種々の量とし、また投入タイミングとし
て上昇する湯面レベルの種々な位置を採った。初期用モ
ールドパウダーを投入し、鋳型から鋳片を引き出し始め
て湯面レベルが定常状態となったとき、引き続いて通常
のモールドパウダーとして低融点調整剤。

発熱剤、酸化剤を格別意識的に加えたものでなく且つ塩
基度が０．７〜１．２の範囲の一般的市販品を投入して
いった。

得られた各初期鋳片（先端から約５ｍ）について、その
内部及び外観の品質を調べた。品質項目。

調査方法及び評価基準は次の通りである。

（ｉ）デイプレッション 調査方法：鋳造された初期鋳片の先端から鋳片表裏面の
外観を目視ＩＩ！察する。

評価基準：初期鋳片の先端からデイプレッションが発生
している長さ（ｍ）を以 て表示する。

良否の境界は一般的には１゜５〜２．０ｍ程度である。

（ｉｉ）大型介在物 調査方法：初期鋳片の先端から■３００■の位置、■７
００霞議の位置、■２Ｏ０■−の位置でそれぞれ鋳片（
厚みＸ＠） Ｘ　１００＋ａｍ長さの鋳片を切り出し。

これを１７２幅に切断して鋳片サン プルを得る。この１７２幅の鋳片サ ンプルの鋳片表面及び断面をシェ ーパ研削した後、更にパフ研摩し て鏡面となし、大型介在物調査用 の鋳片サンプルを完成する。この 鏡面をそれぞれ肉眼若しくは拡大 鏡を用いて倍率１００倍程度で検鏡 して、例えば２５４以上の大型非金 属介在物の個数を所定要領（位置。

視野寸法や視野数、平均化）によ りカウントする。そしてカウント された個数に応じて１０ランクにラ ンク別けし、最も望ましい最少を １ランク、最多を１０ランクとして 評価する。

評価基準：良否の境界は、１〜２ランクが良であり、３
〜１０ランクが品質不良 部として切り取られた層化される。

（ｎｉ）投入モールドパウダーの溶融状態の安定性調査
方法：鋳型内の溶鋼上部表面の初期投入されたモールド
パウダーの溶融状 態を目視観察する。

評価基準：この溶融状態が良好、やや不安定。

不安定、非常に不安定にランク別 けし、良否の境界は勿論良好状態 のみが良である。

さて１以上に説明した品質項目、調査方法及び表か基準
に基づいて得られた結果を第３表に示す。

以下余白 第３表から１本発明方法によりステンレス鋼の連続鋳造
における初期鋳造を実施するときは、従来の初期用モー
ルドパウダーを使用した場合と比べて初期鋳片表面に発
生するデイプレッション欠陥の発生している長さは短く
なり、大型非金属介在物も飛躍的に減少して鋳片内部の
品質も著しく改善されていることが判る。そして本発明
方法に使用する初期用モールドパウダーの３つの特性す
なわち溶融点１発熱量及び塩基度、それに投入量のいず
れの１つでも本発明で規定する条件を欠く場合は改善効
果が認められないが、前記条件を満足するときは投入タ
イミングにかなりな許容範囲があり、作業ミスの起り難
いことが判る。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く１本発明に係るステンレス鋼の連続鋳
造における初期鋳造方法は、ステンレス鋼の連続鋳造で
使用する初期用モールドパウダーをその主成分とするＡ
ｌ１　、　Ｏ，−５ｉｎ２−　ＣａＯ系の無機粉末に低
溶融点調整剤９発熱剤及び酸化剤を添加して発熱量、溶
融点及び塩基度が相互に均衡のとれた特定範囲にあるよ
うに調整し、これを湯面に対し２〜４ｇ／ａＪに限定し
た投入するように構成したことにより、投入タイミング
を厳格に図らないで投入しても、常に安定して定常状態
の鋳片とほぼ同水準の品質の鋳造初期鋳片を得ることが
可能となった、また、安定して定常状態の鋳片を得るた
めに、鋳造初期段階で溶鋼の湯面に発生するデッケルを
除去することも非常に少なくなった。

従って以下のような利益が得られる。

（１）初期鋳片の不良部分の切断長が短くなったことに
よる歩留の向上。

（２）初期鋳片の外観品質向上のために実施される疵取
りにおける疵取歩留の向上。

（３）初期鋳片の品質不良を原因とする欠陥コイルの減
少。

（４）鋳造初期における操業の安定化。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内側壁面が型面を形成する筒状の鋳型内に挿入した
   浸漬ノズルからステンレス溶鋼を注入しながらモールド
   パウダーを鋳型内上部に投入して鋳片を鋳型の下方から
   引き出す連続鋳造を最初に初期用モールドパウダーを使
   用して開始するに際し、初期用モールドパウダーとして
   、Ａｌ＿２Ｏ＿３−ＳｉＯ＿２−ＣａＯ系の無機粉末に
   低溶融点調整剤としてＮａ＿２Ｏ、Ｆ、ＭｇＯ、Ｆｅ＿
   ２Ｏ＿３、Ｂ＿２Ｏ＿５及びＢａＯの１種以上を、発熱
   剤としてＣ及びＣａ−Ｓｉの少なくともＣａ−Ｓｉを、
   該発熱剤を発熱させる酸化剤としてＫＭｎＯ＿４、Ｆｅ
   ＿２Ｏ＿３及びＭｎＯの１種以上を添加して下記の特性 （イ）溶融点：９００〜１，１００℃ （ロ）発熱量：４００ｋｃａ１／ｋｇ以上 （ハ）塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ＿２）：０．７〜１．１
   を有するパウダーを調整し、この初期用モールドパウダ
   ーを鋳型内の溶鋼上部表面の表面積１ｃｍ＾２当り２〜
   ４ｇ投入することを特徴とするステンレス鋼の連続鋳造
   における初期鋳造方法。