JPH10113754A

JPH10113754A - 連続鋳造用モールドパウダーと連続鋳造方法

Info

Publication number: JPH10113754A
Application number: JP26834996A
Authority: JP
Inventors: Nobufumi Kasai; 宣文笠井; Junichiro Yoshiyama; 純一郎芳山; Masao Takahara; 雅男高原; Itaru Hara; 格原
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳片表皮下に形成される塊状介在物を低減す
る。【解決手段】凝固点温度が８５０〜１３５０℃、かつ溶
融状態における粘度が０．５〜８．０ポアズであるモー
ルドパウダー素材を完全に溶融した後に、これを粉砕し
た粉砕物と粒径１μm 以下の超微粒炭素材料とを、その
超微粒炭素材料を０．５〜５．０重量％含有させた状態
で粒径１mm以下の中空顆粒として造粒することにより得
られたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、鋳片表皮下
に形成される塊状介在物を低減するための連続鋳造用モ
ールドパウダーおよびこれを用いた連続鋳造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のごとく、連続鋳造は、保温、鋳片
とモールド（鋳型）との潤滑、溶鋼中から浮上した非金
属介在物の吸着・排出、溶鋼の酸化防止等を目的とし
て、モールド内の溶鋼表面上に粉状または顆粒状のモー
ルドパウダーを散布し、パウダー層を形成した状態で鋳
造が行われる。

【０００３】連続鋳造が好適に行われるためのパウダー
の役割は前記のようにきわめて大きい反面、溶融したパ
ウダーの鋳型内溶鋼流動に起因する溶鋼中への巻き込み
・侵入を防止を図ることが、得られる鋳片の品質を支配
し、表面部における介在物の低減を図るために重要であ
る。

【０００４】このために、パウダー組成を適正化する方
法（たとえば特開昭６４−７５１５７号）や、連続鋳造
における操業パラメータ（鋳造速度、浸漬ノズル形状、
浸漬深さなど）の適正化を図る、あるいは電磁攪拌によ
り鋳型内溶鋼流動を制御するなどの方策が採られてい
る。

【０００５】本発明者らの知見によれば、鋳片の表皮下
に存在する介在物の形態は、その形成機構からみて、鋼
の精錬段階で生成する二次酸化物（特にＡｌ₂Ｏ₃クラ
スター）、溶融パウダー等の鋳片への巻き込みによって
鋳片表皮に形成される球状介在物、および未溶融パウダ
ーに起因して鋳片表皮下に形成されると考えられる塊状
介在物（図１２参照）の３種類に大別される。

【０００６】このうち、Ａｌ₂Ｏ₃クラスターを低減す
る方法としては、鋼の精錬段階で発生するスラグの低減
またはスラグ中酸素の低減による二次酸化物たるＡｌ₂
Ｏ₃の生成を抑制する技術、またはタンディッシュの構
造を改良してＡｌ₂Ｏ₃を溶鋼表面に強制浮上させて分
離する技術がある。

【０００７】球状介在物を低減する方法としては、特開
昭６４−７５１５７号公報に開示される極低炭素鋼用連
続鋳造モールドパウダーが挙げられる。このモールドパ
ウダーは、モールド出側において鋳片表皮に付着した状
態で冷却される際に、結晶化せずにガラス化する性質を
有するものであり、パウダーが鋳造ロールにより鋳片に
押し付けられた際、ガラス化しているパウダーが破砕し
鋳片への巻き込みが防止されるというものである。

【０００８】また、特開昭６０−１２１０５３号公報に
は、モールドパウダーの半溶融焼結層や未溶融パウダー
の巻き込みにより形成される塊状物を低減する鋼の連続
鋳造用顆粒型パウダーが開示されている。ここにいうパ
ウダー巻き込みにより形成される塊状物は、上述の分類
に従えば、鋳片表皮に形成される球状介在物に相当す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
各先行例のように、Ａｌ₂Ｏ₃クラスター又は鋳片表皮
に形成される球状介在物を低減する技術については従来
から種々提案されているものの、鋳片表皮下に形成され
る塊状介在物を低減する技術はなかった。

【００１０】また、図１１に示すように、鋳片単位重量
当たりの鋳片表皮下の塊状介在物の個数は、球状介在物
のそれと比べて極めて多いことから、塊状介在物の低減
を図ることが重要であることが判る。

【００１１】したがって、本発明の主たる課題は、鋳片
表皮下に形成される塊状介在物を低減し、もって製品品
質の向上を図ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明のうち、請求項１に記載の発明は、凝固点温度が８５
０〜１３５０℃、かつ溶融状態における粘度が０．５〜
８．０ポアズであるモールドパウダー素材を完全に溶融
した後に、これを粉砕した粉砕物と粒径１μm以下の超
微粒炭素材料とを、その超微粒炭素材料を０．５〜５．
０重量％含有させた状態で粒径１mm以下の中空顆粒とし
て造粒することにより得らたことを特徴とする連続鋳造
用モールドパウダーである。なお、本発明における前記
粘度は１３５０℃を基準としたものである。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の連
続鋳造用モールドパウダーを用いて連続鋳造を行うにあ
たり、モールド内の溶鋼湯面変動量をモールドパウダー
の溶融相厚以下となるように操業することを特徴とする
連続鋳造方法である。

【００１４】本発明者らは、モールドパウダーの構成成
分の偏在が鋳片表皮下に形成される塊状介在物を生成さ
せる要因の一つであることを知見した。

【００１５】従来からモールドパウダーの主流は、モー
ルドパウダー構成素材を目的の特性をもたらすべく所定
の重量比率でそのまま混合した混合タイプのものであ
る。しかし、入手する素材そのもののばらつきに起因す
るもののほか、製造過程において素材の混合が不十分と
なり素材の偏在が生じ易いとともに、十分な混合が行わ
れた場合であっても、微視的には素材の偏在は解消され
ない。また、通常、モールドパウダーのハンドリングは
気送によって行われる場合が多く、ホッパーへの装入、
気送中などにおいて比重差等によって素材の偏在が生じ
てしまう。この結果、塊状介在物が形成されることにな
る。

【００１６】これに対して、本発明では、凝固点温度が
８５０〜１３５０℃、かつ溶融状態における粘度が０．
５〜８．０ポアズであるモールドパウダー素材を一旦溶
融することとしている。一旦溶融する結果、パウダー中
における素材の巨視的および微視的な偏在が十分に解消
されるとともに、その後これを造粒して得られたモール
ドパウダーは、その組成が均一となる結果、塊状介在物
の形成を抑止するものとなる。

【００１７】また、本発明モールドパウダーは、前記溶
融液を粉砕した粉砕物と１μm 以下の超微粒炭素材料と
を、その超微粒炭素材料を０．５〜５．０重量％含有さ
せた状態で粒径１mm以下の中空顆粒として造粒すること
により得られるものである。

【００１８】一方、モールドパウダー素材を一旦溶融し
たパウダー（以下「プリメルトパウダー」ともいう）に
は、モールド内での溶融特性を制御する炭素が残存して
いない。その結果、モールド内においてパウダーの溶融
相厚が一定とならず、モールド壁と鋳片間の潤滑が良好
に行われず、鋳片表面の割れや、溶融パウダーの噛み込
み等により表面欠陥を誘発する場合がある。また、パウ
ダー素材を混合後に焼結または溶融処理し、これを粉砕
するした後のモールドパウダーに対して骨材（炭素物質
または窒化ボロンなど）により表面を被覆する手段があ
るが、モールドドパウダー外面に骨材が偏在する傾向に
あり、骨材として炭素物質を用いたとしても、その表面
における炭素の先行消失が生じることが相俟って、モー
ルドパウダーの溶融特性を良好に制御することはできな
い。

【００１９】これに対して、本発明のモールドパウダー
は、素材を溶融した後、粉砕した粉砕物に対して粒径１
μm 以下の超微粒炭素材料を添加して造粒を図るもので
あるために、モールドパウダー中に均一に炭素を含有さ
せることが可能となる。

【００２０】本発明では、パウダー中の超微粒炭素材料
の含有量を０．５〜５．０重量％とした。その結果、溶
鋼中の〔Ｃ〕が０．００３（極低炭素鋼）〜０．５５
（高炭素鋼）の鋼に対して、超微粒炭素材料の含有量を
前記の範囲で選定することにより、溶鋼中の〔Ｃ〕のピ
ックアップが良好であるとともに、パウダーのモールド
内での溶融特性（溶融相厚および溶融相厚の安定性）を
十分に良好とすることができる。

【００２１】本発明のモールドパウダーの形態は中空顆
粒である。従来、粉塵発生防止などに対処するための顆
粒モールドパウダー自体は知られている。本発明のパウ
ダー粒径は１mm以下とされる。これにより、溶鋼湯面の
保温性が良好である。

【００２２】粒径が１mmを超えると、パウダーの造粒過
程で安定した超微粒炭素材料の添加が困難となるばかり
でなく、保温性が低下する。

【００２３】他方、前述のように、本発明モールドパウ
ダーは、素材の偏在を解消したことによりパウダー自体
に塊状介在物の形成抑止効果を付与したものであるが、
かかるモールドパウダーを用いて連続鋳造を行ったとし
ても、モールド内における溶鋼湯面変動量がモールドパ
ウダーの溶融相厚より大きくなった場合には、モールド
パウダーの焼結相に溶鋼の初期凝固シェルが接触するこ
とにより、当該焼結相の一部が塊状介在物として鋳片表
皮下に補足されてしまう。したがって、この場合には、
本発明モールドパウダーの効果は十分に発揮され難い。

【００２４】そこで、本発明モールドパウダーを好適に
用いる連続鋳造方法として、請求項１記載の連続鋳造用
モールドパウダーを用いて連続鋳造を行うにあたり、モ
ールド内の溶鋼湯面変動量をモールドパウダーの溶融相
厚以下となるように操業すること連続鋳造方法が提案さ
れる。より具体的には、鋳型幅方向の湯面変動量を２０
mm以下に抑制し、溶融相厚みが１０〜３０mmの範囲に保
持されるのが好ましい。溶融相厚みが１０mm未満では、
定常状態で発生する突発的な湯面変動に対応することが
でき難く、他方３０mmを超えると潤滑性が阻害される。

【００２５】この連続鋳造方法によれば、溶鋼湯面の変
動に起因して塊状介在物が形成されることがなく、これ
に本発明モールドパウダーの塊状介在物の形成抑止効果
が加わることによって、より効果的に塊状介在物の形成
が抑止される。

【００２６】前述のように、本発明モールドパウダーの
粘度は１３５０℃基準で０．５〜８．０ポアズである。
パウダーの粘度が連続鋳造鋳型内現象に与える影響とし
ては、鋳型内面−鋳片間の潤滑および溶鋼流動によるパ
ウダー溶融スラグの巻き込みが挙げられる。これらの挙
動を適正化するためには、鋼種の違いによって、あるい
は連続鋳造設備の能力によって適正な物性値（粘度、凝
固点温度、融点、かさ密度、真比重等）を選択する必要
がある。一般的に、極低炭素鋼では、パウダー巻き込み
防止を念頭においてパウダーの成分設計を行うところ、
粘度を高めに設定し、その上限を１．５ポアズとすれば
よい。中低炭素鋼では逆に表面性状や、凝固シェルの破
断によるブレークアウトの防止を最優先に考え、粘度は
低めでよく、その下限は０．８ポアズとすればよい。か
かる粘度範囲（０．８〜１．５ポアズ）は、また、鋳造
パラメータとしての鋳型のオッシレーション条件および
鋳造速度も考慮して、同一の鋼種を鋳造する場合であっ
ても粘度を異なるせる必要がある。高速鋳造機では低融
点パウダーを、中速または低速鋳造機では高融点パウダ
ーを用いるのが望ましい。この粘度との相関において、
本発明の凝固点温度の範囲が限定される。

【００２７】なお、パウダーの空隙率は、パウダーのか
さ比重で評価できるが、本発明の好適な態様では、その
かさ比重としては０．７〜１．０が望ましい。このかさ
比重範囲であると、粒径の制御が容易であり、最も保温
性に優れ、また安定した溶融が可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳述
する。まず、本発明でいうモールドパウダー素材は、通
常モールドパウダーの原料として用いられるもの、すな
わちポルトランドセメント、氷晶石、フライアッシュ、
消石灰、アルミナ等の工業製品、アルカリ金属の酸化
物、炭酸塩、フッ化物、アルカリ土類金属の酸化物、炭
酸塩およびフッ化物等の工業薬品、珪酸カルシウム、高
炉滓、転炉滓、電気炉滓等の工業滓、および珪砂、蛍
石、石灰石等の天然鉱物などから、凝固点温度が８５０
〜１３５０℃かつ溶融状態における粘度が０．５〜８．
０ポアズとなるように、その組成を適宜決定して混合し
たものである。具体的なモールドパウダーの組成例につ
いては、後述の実験例に示す。

【００２９】また、本発明でいう超微粒炭素材料として
は、コークス粉、カーボンブラック、黒鉛等の炭素質物
質を原料にして、粒径が１μm 以下としたものである。
この超微粒炭素材料の添加量は、パウダー中に０．５〜
５．０重量％の範囲で適宜決定されるものであり、具体
的には溶鋼中の炭素含有量に対応して、それぞれの溶鋼
に見合うように決定される。

【００３０】本発明に係るモールドパウダーは、前記モ
ールドパウダー素材を、一旦溶融し、しかる後に粉砕し
たこれに前記超微粒炭素材料を０．５〜５．０重量％含
有するように粒径１mm以下の中空顆粒として造粒するこ
とにより製造される。ここにいう造粒方法としては、転
動造粒、流動層造粒、攪拌造粒、解砕造粒、圧縮成形造
粒、押出し成形造粒、溶融造粒などを用いることができ
る。

【００３１】次に、本発明に係るモールドパウダーを好
適に用いる連続鋳造方法について説明する。図１は、本
発明に係る連続鋳造方法を適用した装置の操業状態を概
略的に示したものである。モールド１内において、タン
ディッシュ２により浸漬ノズル２ａを介して供給された
溶鋼３の表面はパウダー層４で被覆されている。このパ
ウダー層４の上方には溶鋼湯面変動を監視する渦流セン
サー５，…５が、たとえばモールド１の長手方向両端部
および浸漬ノズル２ａ近傍に配設されている（図２参
照）。

【００３２】さらに、前記渦流センサー５，…５からの
信号により溶鋼湯面の変動を検知する湯面監視装置６
と、この湯面監視装置６からの湯面変動信号に基づいて
鋳造速度等の操業パラメータを制御する操業制御装置７
とを具備し、一方で、溶鋼湯面上のパウダー層４に臨ん
で本発明に係るモールドパウダーを供給するパウダー投
入供給部８ａと、操業制御装置７からの操業情報に基づ
いてパウダー投入供給部８ａにパウダー投入指令を出す
パウダー投入制御装置８とを備える。

【００３３】かかる連続鋳造装置の操業状態において
は、常時、渦流センサー５，…５からの信号により湯面
監視装置６が湯面変動を検知して操業制御装置７に送信
しており、モールド内の湯面変動量がパウダーの溶融相
厚以上となると、操業制御装置７において湯面変動量が
パウダーの溶融相厚以下となるように操業パラメータの
変更（具体的には鋳造速度を遅くする等）がなされ、変
更後の操業パラメータ指令に基づいて鋳造が続行され
る。したがって、操業状態において常にモールド内の湯
面変動量をパウダーの溶融相厚以下に制御することがで
きる。

【００３４】以下、実験例を示し、本発明の効果を明ら
かにする。

【００３５】＜実験例＞表１に実験に用いたモールドパ
ウダーの組成を示す。本発明例のプリメルトタイプモー
ルドパウダーと、比較例たる混合タイプモールドパウダ
ーとは組成は同一であり、従って両例は製造方法だけが
異なり素材の組成は同一である。また、使用した鋼種は
極低炭素鋼、低炭素鋼および中炭素鋼の３種類である。

【００３６】

【表１】

【００３７】本実験では、モールドパウダーの特性を正
しく評価するために、前述の本発明に係る連続鋳造方法
を適用し、モールド内における溶鋼の偏流による影響を
極力小さくした状態で、上記各モールドパウダーを使用
して実際に鋳造を行い、；モールドパウダーの溶融特
性、；鋳片に形成された介在物の種類とその個数を調
べるとともに、；本発明のモールドパウダー使用時の
溶鋼湯面変動と塊状介在物個数との関係について調べ
た。表２に鋳造条件を示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】次に、実験結果について述べる。上記の
モールドパウダーの溶融特性については、パウダーの溶
融相厚を測定することにより評価した結果、図３に示す
とおり、本発明例では比較例と比較していずれの鋼種に
おいても鋳造時間の影響を受けずに安定した溶融相厚を
保持した。

【００４０】上記の鋳片に形成された介在物の種類と
その個数については、図４〜６から明らかなとおり、実
験で使用した全ての鋼種において、本発明例によるもの
は、比較例と比べて介在物個数が少なく、特に両例の介
在物低減効果の差異は、塊状介在物において顕著であっ
た。

【００４１】上記の溶鋼湯面変動と塊状介在物個数と
の関係については、図７〜９に示すとおり、パウダー溶
融相厚が２０mmで安定している条件下においても、湯面
変動量が１６mmを超えると塊状介在物個数が急激に増加
した。よって、少なくとも湯面変動をパウダー溶融相厚
以下に制御して操業する必要があることがわかる。

【００４２】図１１には、湯面変動に対応して鋳造速度
を制御した際の鋳造速度の変動と、これに伴う塊状介在
物個数の変動状態を示した。同図から明らかなとおり、
塊状介在物個数は、鋳造速度を適切に制御することによ
り低減した。

【００４３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、鋳片表
皮下に形成される塊状介在物を低減し、もって製品品質
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続鋳造方法を適用した鋳造装置
の操業状態概略図である。

【図２】そのモールド部の平面図である。

【図３】本発明例および比較例の溶融特性を比較的に示
すグラフである。

【図４】極低炭素鋼の鋳造により形成された介在物の種
類とその個数との関係を示すグラフである。

【図５】低炭素鋼の鋳造により形成された介在物の種類
とその個数との関係を示すグラフである。

【図６】中炭素鋼の鋳造により形成された介在物の種類
とその個数との関係を示すグラフである。

【図７】極低炭素鋼の鋳造により形成された塊状介在物
個数と溶鋼湯面変動量との関係を示すグラフである。

【図８】低炭素鋼の鋳造により形成された塊状介在物個
数と溶鋼湯面変動量との関係を示すグラフである。

【図９】中炭素鋼の鋳造により形成された塊状介在物個
数と溶鋼湯面変動量との関係を示すグラフである。

【図１０】鋳造速度による湯面変動量の制御とこれに伴
う塊状介在物個数の変動を示すグラフである。

【図１１】鋳片介在物の種類とその個数との関係を示す
グラフである。

【図１２】鋳片表皮下に形成された球状介在物の説明図
である。

【符号の説明】

１…モールド、２…タンディッシュ、３…溶鋼、４…モ
ールドパウダー、５…渦流センサー、６…検知装置、７
…操業制御装置、８…パウダー投入制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原格茨城県鹿嶋市大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凝固点温度が８５０〜１３５０℃、かつ溶
融状態における粘度が０．５〜８．０ポアズであるモー
ルドパウダー素材を完全に溶融した後に、これを粉砕し
た粉砕物と粒径１μm 以下の超微粒炭素材料とを、その
超微粒炭素材料を０．５〜５．０重量％含有させた状態
で粒径１mm以下の中空顆粒として造粒することにより得
らたことを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項２】請求項１記載の連続鋳造用モールドパウダ
ーを用いて連続鋳造を行うにあたり、モールド内の溶鋼
湯面変動量をモールドパウダーの溶融相厚以下となるよ
うに操業することを特徴とする連続鋳造方法。