JPH08309496A

JPH08309496A - 介在物欠陥の少ない鋳片の製造方法

Info

Publication number: JPH08309496A
Application number: JP13883795A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Wakao; 昌光若生; Katsuhiro Fuchigami; 勝弘淵上; Yuichi Hirokawa; 雄一広川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 1996-11-26
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: JP3124469B2

Abstract

(57)【要約】【目的】介在物欠陥の少ない飲料缶用素材鋳片を提供
する。【構成】取鍋の交換時に、Ｍｇを含む合金を鉄製の被
覆材で覆って造られたワイヤーを、タンディッシュスト
ッパーの軸に設けられ、かつ軸上端で空気シールされた
チューブを通して、または、タンディッシュの内部に浸
漬した棒状の耐火物性円管の中心軸に設けらたチューブ
を通して、浸漬ノズル内の溶鋼に添加することを特徴と
する介在物欠陥の少ない飲料缶用素材鋳片の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭素鋼の溶鋼を連続鋳
造法で製造する方法に関し、特に介在物欠陥のない鋳片
の製造方法に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、連続鋳造法で製造した鋳片におけ
る介在物性の欠陥は非常に少なくなってきている。これ
は、溶鋼段階での脱酸法の技術改善や、連続鋳造におけ
る種々の介在物対策が効を奏した結果である（第１２６
・１２７回西山記念技術講座「高清浄鋼」社団法人日本
鉄鋼協会．１９９８）。しかしながら、取鍋交換部にお
いては、前鍋の溶鋼量が少なくなった時点で、溶鋼の上
にあったスラグが、取鍋下のノズルを通してタンディッ
シュ内に流入し、これが溶鋼中で介在物となる。このよ
うなスラグ起因の介在物は、その融点が比較的低いため
に圧延時に伸びやすい。鋼材の中に長く伸びた介在物が
存在すると、その方向と直角の方向に引っ張り力を加え
るような加工を行う際に、介在物を起点として割れが発
生しやすい。特に有機物フィルムを内側に貼って加工を
施す飲料缶の場合に、その影響が著しく、破胴欠陥とな
る。

【０００３】このような欠陥を防止する技術としては、
鋼を溶製する際に転炉でＭｇＯを投入し、スラグ中のＭ
ｇＯを増加させて、このスラグが溶鋼中に巻き込まれて
も、低融点の介在物とならないようにする技術が提示さ
れている（特願平６−０９０３７８）。また、二次精錬
中にＭｇ合金を不活性ガスともにガス吹き込みランスか
ら、溶鋼中に加える発明も提示されている（特願平６−
０９０３８０）。しかしながら、このような技術は連続
鋳造前の溶鋼の介在物を無害化するためには有効である
が、連続鋳造における取鍋交換部に相当する鋳片に対し
ては、前述のスラグ巻き込みによってスラグ系介在物が
多量に増加するために、殆ど効果が期待できない。その
ため取鍋交換部に相当する鋳片は、本来の目的である飲
料缶用には使用しない処置が採られており、コスト的に
大きな損失となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、連続鋳造法
における取鍋交換時にＭｇを適量添加することにより、
タンディッシュへの取鍋スラグ流入が生じた際にも、無
害な介在物をつくり、介在物欠陥のない鋳片の製造方法
を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下の構成を特徴とする。炭素鋼の溶鋼を連続鋳造法で鋳造する際に、取鍋の交
換時に、Ｍｇを含む合金を鉄製の被覆材で覆って作られ
たワイヤーを、タンディッシュストッパーの軸に設けら
れ、かつ軸上端で空気シールされたチューブを通じて、
浸漬ノズル内の溶鋼に添加することを特徴とする介在物
欠陥の少ない飲料缶用素材鋳片の製造方法。炭素鋼の溶鋼を連続鋳造法で鋳造する際に、取鍋の交
換時に、Ｍｇを含む合金を鉄製の被覆材で覆って造られ
たワイヤーを、タンディッシュの内部に浸漬した棒状の
耐火物性円管の中心軸に設けられ、かつ軸上端で空気シ
ールされたチューブを通じて、浸漬ノズル内の溶鋼に添
加することを特徴とする介在物欠陥の少ない飲料缶用素
材鋳片の製造方法。

【０００６】なお、本発明で対象とする鋼の成分範囲は
以下の通りである。Ｃ：０．００１〜０．２重量％、Ｍｎ：０．１〜０．５
重量％、Ｓｉ：０．００５〜０．５重量％、Ｐ：０．０
０１〜０．０５重量％、Ｓ：０．００１〜０．０５重量
％、Ａｌ：０．００１〜０．０８重量％、Ｎ：０．００
０５〜０．００５重量％、その他として鋼の用途に応じ
てＴｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｒ，
Ｂ，Ｃａの一種または二種以上を０．０５重量％以下含
んでもかまわない。

【０００７】

【作用】本発明者らは、まず連続鋳造法における取鍋交
換時の位置に相当する鋳片の介在物を詳細に調査した結
果、図１に示すように介在物個数が変化することを見出
した。すなわち、鋳片中の介在物は、アルミナ系と非ア
ルミナ系に分けられるが、このうち、飲料缶の素材とし
て問題になる介在物は非アルミナであり、その変化を調
査した。非アルミナ系の個数は取鍋交換時に著しく増加
している。このような非アルミナ系の介在物はスラグが
起因するものであり、形態から球形介在物と不定形介在
物に分けられる。その介在物の組成を調査するとＣａＯ
−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系主体の介在物であり、その融点は球形介
在物で約１４００℃、不定形介在物で約１５００〜２０
００℃であった。

【０００８】介在物の融点が約１６００℃以下となる
と、圧延時に長く伸びるために、前述したように、介在
物が伸びた方向と直角の方向に引っ張り力を加えるよう
な加工を行う際に、介在物を起点として割れが発生しや
すくなる。特に樹脂製フィルムを内側に貼って加工を施
す飲料缶の場合に、その影響が著しく、破胴欠陥とな
る。従って、球形介在物と不定形のうち低融点の介在物
の個数を極力少なくすることが必要であることが判っ
た。このための方法としては、取鍋スラグの流入を防止
することが、まず第１に考えられるが、そのためには特
別な設備を取鍋内に施す必要があり、また取鍋スラグ流
入を防止するために、早めに取鍋注入を終了させれば、
取鍋内に溶鋼が残留し、溶鋼歩留まりが悪化するという
問題が予想される。

【０００９】そこで、本発明者らは、スラグ起因の低融
点介在物に強脱酸元素を添加して、介在物の融点を高め
ることを着想した。ＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系の介在物に対
して融点を高くする元素は、熱力学検討の結果、Ｍｇ，
Ｚｒ，Ｃａ，Ａｌであることが判ったが、このうちＭｇ
が微量の添加で融点を高くする効果があり、かつ溶鋼中
への溶解量が極めて小さいために、再酸化の影響を受け
にくいことが判った。従って、添加元素としてはＭｇが
適している。

【００１０】次に熱力学検討結果の確認と最適な効果を
得るためのＭｇ濃度を求めるために、表１に示す鋼につ
いてラボスケールでの実験を行った。図２には、介在物
の融点に対するＭｇ濃度の影響を示す。Ｍｇ濃度が増加
すると介在物中のＭｇＯ濃度が高くなり、融点も高くな
る。介在物の融点が、圧延時に伸びにくくなる目安であ
る１６００℃以上となるのは、Ｍｇ濃度が５ｐｐｍ以上
であることがわかる。従って、Ｍｇ濃度を５ｐｐｍ以上
となるように添加すれば、製缶時の破胴に対しても無害
な介在物となり得る。また、図３には、介在物のサイズ
に対するＭｇ濃度の影響を示すが、Ｍｇ濃度が増加する
に従い、介在物のサイズが細かくなる。このことも、製
缶時の破胴に対しては有利な介在物条件となる。しかし
ながら、Ｍｇ濃度が高くなると、今度は逆に介在物の粒
径が大きくなってしまう。これはＭｇＯ系の介在物が多
くなるために、凝集合体する確率が高くなるためであ
る。従って、適正なＭｇ濃度範囲は５ｐｐｍから５０ｐ
ｐｍである。

【００１１】

【表１】

【００１２】次に、実際の連続鋳造機における添加の方
法に関しては、取鍋交換時にのみＭｇ合金を溶鋼中に添
加するので、タンディッシュへの添加が望ましい。しか
しながら、容量が４０〜８０ｔもあるような大型のタン
ディッシュ内に直接Ｍｇ合金を添加しても、溶鋼中で均
一にすることは難しい。これは、タンディッシュ内には
様々の流れが存在し、必ずしもピストンフローのような
均一な流れとはなっていないためである。このような場
合の合金の添加法として、本発明者らの一人は先にタン
ディッシュストッパーの軸内から合金ワイヤーを添加
し、浸漬ノズル内で溶鋼中に溶解させる技術を開示して
いる（特開平６−２９９２８６）。この方法によれば、
浸漬ノズル内の狭い空間で合金が溶解するので、溶鋼と
の均一な混合が可能となり、溶鋼中に含まれるスラグ起
因のＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系介在物と接触する確率も非常
に高くなって、融点を高くすることができる。

【００１３】また、添加の時期に関しては、Ｍｇのコス
トをできるだけ低くする観点から、スラッグ系の介在物
が問題となる位置にのみ限ればよい。すなわち、取鍋交
換前の前鍋の溶鋼量が非常に少なくなって、取鍋内のス
ラグがタンディッシュ内の溶鋼中に流入するタイミング
が添加開始時期であり、また、取鍋交換後の後鍋の溶鋼
注入が開始され、前記の流入したスラグの影響がなくな
る時期が、添加終了タイミングである。本発明者らは、
このようなタイミングに関して、詳細に調査した結果、
スラグが流入を開始するタイミングは、ばらつきが大き
く、前鍋が終了するかなり前の時期であることが判っ
た。しかしながら、初期の流入量はわずかであり、介在
物に大きく悪影響を与えるような流入量となるのは、お
およそ取鍋の溶鋼量が１０ｔとなった時期であることが
判明した。一方、流入したスラグが介在物として悪影響
を及ぼす期間に関しても、ばらつきが見られたが、介在
物に大きな悪影響を与えなくなる時期は、遅くとも後鍋
の注入量が４０ｔを越えた時点であることが判った。従
って、Ｍｇの添加タイミングは、前鍋終了１０ｔ前から
後鍋注入４０ｔ後までが望ましい。

【００１４】次に、本発明の条件を規定した理由につい
て説明する。対象となる鋼種は、炭素鋼であれば、どん
なものでも良い。しかしながら、実際に使用される鋼材
の鋼成分範囲を考慮すると以下のような成分範囲とな
る。Ｃは鋼の強度を持たすために不可欠の元素であるた
め、下限は０．００１重量％であり、上限は加工用板材
で用いられる最大炭素量として０．２重量％である。ま
た、Ｍｎも強度を得るために必要でありその効果を出す
ために下限は０．１重量％であり、上限は加工性を考慮
して０．５重量％である。Ｓｉは用途によっては不要の
場合もあるが、不可避的に混入するためその下限は０．
００５重量％であり、上限は加工性を考慮し０．５重量
％である。

【００１５】Ｐは鋼に有害な元素であるため、その上限
は０．０５重量％とし極力少ないほうが望ましいが、そ
の除去コストを考えると下限値０．００１重量％が現実
的である。Ｓも同様に製品特性に害をなす場合が多く極
力低位とすることが望ましいが、その除去コストを考え
ると下限値０．００１重量％が現実的である。また上限
は連続鋳造時の割れを防ぐために０．０５重量％であ
る。Ａｌは脱酸元素として一般的に使用されているの
で、０．００１〜０．０８重量％の範囲である。

【００１６】Ｍｇは本発明の重要な元素であるが、本発
明では、取鍋交換の特定の部分にしか添加しないので、
平均の成分としては、規定する必要はない。ここでは、
取鍋交換部位置にあたる鋳片部位の適正なＭｇ濃度につ
いて記すが、前述のラボ実験の結果から、介在物に対し
て所望の効果を出すためには、濃度として５ｐｐｍ以上
が必要である。しかしながら、Ｍｇ濃度が非常に多くな
ると介在物のサイズが大きくなるので、その上限は５０
ｐｐｍである。なお、実際の製造プロセスでは、添加し
た元素が１００％溶鋼中に含まれることになるわけでは
ないので、歩留まりを考慮して余分に添加する必要があ
る。特にＭｇのような蒸気圧の非常に高い金属は、溶鋼
中に添加すると蒸発のために歩留まりが非常に低下す
る。従って、多くの試行からＭｇ濃度が所望の値の範囲
となるよう適正な歩留まりを把握すべきである。その
他、鋼の用途に応じてＴｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ｚｒ，Ｂ，Ｃａの一種または二種以上を０．
０５重量％以下含んでも構わない。

【００１７】これを実現する方法として、本発明で限定
しているごとく、Ｍｇ合金をワイヤーに加工して、これ
を連続鋳造のタンディッシュストッパー内またはタンデ
ィッシュの内部に浸漬した棒状の耐火物性円管に装填し
たチューブ（管）を通して、浸漬ノズル内の溶鋼に直接
的に添加する方法によって実現できる。

【００１８】本発明のＭｇ合金ワイヤー添加方法につい
ては、特にタンディッシュストッパーからの添加方法に
ついて以下説明する。図４は本実施例の添加方法につい
て、連続鋳造機周辺の概要を示す図である。取鍋１の溶
鋼はロングノズル２によってタンディッシュ４に注入さ
れ、タンディッシュ４内の溶鋼３は、浸漬ノズル６によ
ってモールド７に鋳造される。本発明のＭｇ合金ワイヤ
ー９はタンディッシュストッパー５の中心部に貫通して
設けられたチューブ１２を通り、浸漬ノズル６内の空間
１０に供給され、ここで溶解し溶鋼に添加される。Ｍｇ
を含有した溶鋼は、浸漬ノズル内で溶鋼中に懸濁してい
るスラグ起因の介在物と接触して、還元または凝集合体
により高融点のＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＭｇＯ系介在物と
なり、モールド内での凝固時に凝固シェルに捕捉され
る。このように、本発明では浸漬ノズル６の狭い空間１
０にＭｇ合金ワイヤー９を添加するため、タンディッシ
ュもしくはモールド内への従来の添加方法に比較して、
より均一性が良好である。

【００１９】さらに、図５に本発明の空気シール機構を
示す。この図においては、タンディッシュストッパー５
の上部のワイヤー９の入口部で、ワイヤーはガイドパイ
プ１５の導通部１４を通り、チューブの先端部１７より
供給される。チューブの先端部にはガイドパイプ１５の
ネジ付きソケット１６があり、これによって固定され
る。内部チューブに供給されるアルゴンガスは、取り入
れ口１３から供給され、チューブ内は非酸化性雰囲気と
なる。このガスは、その他の非酸化性ガスの使用も可能
である。なお、以上の添加装置については、いかなる変
更も可能であり、連続鋳造機とその操業により適宜選択
できるものである。

【００２０】次に使用するＭｇ合金ワイヤーについて記
す。工業的に入手しやすいＭｇ合金はＭｇ−Ａｌ合金や
Ｍｇ−Ｓｉ合金のワイヤーである。これを鉄で被覆し、
Ｍｇが溶鋼中に十分に浸漬してから、溶解するようにす
るのが望ましい。

【００２１】

【実施例】表２に示す成分の炭素鋼を表３に示す製造条
件で連続鋳造し、得られた鋳片の介在物個数と、鋳片を
圧延して得られた鋼板および、それを素材として製缶し
た場合の結果について調査した。調査方法としては、下
記１）に示した製造条件で行った。また介在物の評価方
法は下記２）に示す方法で行った。結果を表４に示す。
表より、本発明の場合の条件を満たす場合には、製缶時
の破胴について良好な結果が得られた。

【００２２】

【表２】

【００２３】１）製造条件製造プロセス：転炉→ＲＨ→連続鋳造→熱延→冷延→
製缶加工Ｍｇの添加法：タンディッシュ・ストッパー内でのワ
イヤー添加または、タンディッシュ内溶鋼に浸漬した耐
火物円管内でのワイヤー添加。連続鋳造：垂直曲げ型連鋳機（垂直部３ｍ、曲げ
半径１０．５ｍ、スラブ連鋳機）、鋳片サイズ：幅１８
００ｍｍ一定、厚み２８０ｍｍ

【００２４】

【表３】

【００２５】２）介在物評価方法鋳片：取鍋交換位置を含む鋳片とその前後の鋳
片、合わせて３枚で調査。鋳片幅方向１／４部で、上部
表層から１４０ｍｍ深さまでのサンプルを採取。酸溶解
後、スライム抽出を行い、３７μｍ以上の直径の介在物
について、個数、組成、サイズを調査した。表の結果は
３枚の平均値。破胴発生：取鍋交換位置を含む鋳片とその前後の鋳
片、合わせて３枚の鋳片を熱間圧延後、冷間圧延を行
い、得られた鋼板から切り出し、製缶加工した際に、材
料が破断もしくは亀裂が入るかどうかを調査。表の結果
は、３枚の鋳片を素材とした約１００万個の缶での発生
比率が５０ｐｐｍを越えた場合を×とした。

【００２６】

【表４】

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明により、取鍋交換部
近傍の鋳片においても、有害な介在物の個数が大幅に減
少し、製缶時の破胴欠陥も激減した。従って、本発明に
より、介在物欠陥の少ない鋳片の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】取鍋交換部近傍の鋳片介在物個数の推移を示す
図

【図２】介在物の融点に対するＭｇ濃度の影響を表した
図

【図３】介在物のサイズに対するＭｇ濃度の影響を表し
た図

【図４】Ｍｇ添加の方法を説明する図

【図５】代表的なＭｇ添加装置の空気シール機構を説明
する図

【符号の説明】

１取鍋２ロングノズル３溶鋼４タンディッシュ５タンディッシュストッパー６浸漬ノズル７モールド８溶鋼プール９Ｍｇワイヤー１０上部空間１１メニスカス１２チューブ１３Ａｒ取り入れ口１４導通管１５ガイドパイプ１６ネジ付きソケット１７チューブ先端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２１Ｃ 7/04 Ｃ２１Ｃ 7/04 Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素鋼の溶鋼を連続鋳造法で鋳造する際
に、取鍋の交換時に、Ｍｇを含む合金を鉄製の被覆材で
覆って造られたワイヤーを、タンディッシュストッパー
の軸に設けられ、かつ軸上端で空気シールされたチュー
ブを通して、浸漬ノズル内の溶鋼に添加することを特徴
とする介在物欠陥の少ない飲料缶用素材鋳片の製造方
法。
【請求項２】炭素鋼の溶鋼を連続鋳造法で鋳造する際
に、取鍋の交換時に、Ｍｇを含む合金を鉄製の被覆材で
覆って造られたワイヤーを、タンディッシュの内部に浸
漬した棒状の耐火物性円管の中心軸に設けられ、かつ軸
上端で空気シールされたチューブを通して、浸漬ノズル
内の溶鋼に添加することを特徴とする介在物欠陥の少な
い飲料缶用素材鋳片の製造方法。