JPH11170007A - 薄板用鋼の連続鋳造モールドパウダーの評価方法並びにそのモールドパウダー及びそれを用いた薄板用アルミキルド鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄板用鋼の連続鋳造で鋳片への巻き込みを完
全に防止しうるモールドパウダーを開発する。 【解決手段】 パウダーが実際に使用される溶融状態で
の推定温度における粘度で高温物性を評価する。上記溶
融推定温度は薄板用鋼のパウダーでは１４９０〜１５１
０℃である。主成分がＣａＯ、ＳｉＯ₂ 及びＡｌ₂ Ｏ₃
であって、塩基度：ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.%）
が０．５〜１．６の範囲内、且つ、粘度測定の設定温度
が１５００℃における粘度が１．０ポアズ以上のモール
ドパウダーを用い、炭素含有率が０．１０wt.%以下の薄
板用アルミキルド鋼を連続鋳造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋼の連続鋳造に
おいてモールド内溶鋼表面に添加されるパウダーに関す
るものであって、連続鋳造中に鋳片に巻き込まれ難いパ
ウダーの評価方法及びそのような特性を有するパウダ
ー、並びにそのパウダーの望ましい用途に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用薄鋼板及び食缶用薄鋼板
等を中心とした冷延鋼板の品質に対する需要家の要望が
一段と高度になり、これに応じて低炭素鋼の一層の清浄
化が求められている。上記冷延鋼板の清浄化は、精錬工
程での溶鋼清浄化と、鋳造工程での溶鋼中介在物の分離
除去及びモールドパウダー等溶鋼系外からの介在物混入
防止とによりなされる。ここで、連続鋳造中におけるモ
ールドパウダーの鋳片への巻き込み・捕捉は、上記冷延
鋼板の連続鋳造性の表面欠陥発生要因として重大な問題
である。そこで、従来、こうしたモールドパウダーの鋳
片への巻き込み防止に対する技術開発が盛んに行なわれ
てきた。

【０００３】鋼の連続鋳造時には、モールド内の溶鋼表
面にフラックス剤として所定のパウダーを添加する。モ
ールド内に添加されたパウダーは溶融し、通常、下記の
機能を発揮する。即ち、溶鋼上面を覆って保温し、溶
鋼上面からの凝固及び酸化を防止する。溶鋼中より浮
上・分離する非金属介在物を吸収し溶鋼を清浄化し、製
品の介在物性欠陥を防止する。モールドと凝固シェル
との間に均一に流入し潤滑剤及び緩冷却媒体剤として作
用することにより、拘束性ブレークアウト及び鋳片の表
面割れを防止する。

【０００４】モールドパウダーは上述した目的で用い、
鋼の連続鋳造を可能にしている。ところが、連続鋳造時
のモールド内溶鋼偏流その他流動状態の不適切や不安
定、あるいは、パウダーの高温物性の不適切が原因で、
溶鋼上面の溶融パウダー層が溶鋼流により一部が「削り
取られ」て溶鋼内に巻き込まれ、鋳片に捕捉される場合
がある。こうしたモールドパウダーの鋳片への巻き込み
は、鋼板等製品の表面欠陥の原因となり表面品質を劣化
させる。従って、モールドパウダーは常に、製品に要求
される表面品質に応じた適切な高温物性を有するものを
用いなければならない。

【０００５】モールドパウダーの成分は、通常、ＳｉＯ
₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＣａＯ、Ｆｅ₂ Ｏ ₃ 及びＭｇＯ等の酸
化物を母材とし、その他に各種の物性調整剤、例えばア
ルカリ金属やアルカリ土類金属等、並びに溶融速度調整
剤としての炭素分からなっている。そして、上記機能を
十分発揮させるために、上記各成分組成及び塩基度（Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ₂ wt.%比率）、並びに高温における物性、
特に凝固温度、粘度及び表面張力等を適切な値に決定す
る。この決定に際しては、特に、鋳片の生産性を向上さ
せ、且つ鋳片の顕熱利用による次工程での直接圧延（所
謂ＣＣ−ＤＲ）を実施するために高速鋳造が要求され
る。

【０００６】このように、連続鋳造すべき鋼種、希望す
る連続鋳造操業条件を考慮し、且つ、従来技術における
いかなる問題点を重点的に改善しようとするかを考慮し
てそれに適したモールドパウダーの成分組成及び物性値
を決定しなければならない。例えば、厚鋼板向けスラブ
の鋳造において、縦割れ発生防止を重点指向する場合に
は、モールドによる鋳片表面の冷却を緩冷却にするため
にパウダーの粘度を所定値以下にする。これに対して、
薄鋼板向けスラブの鋳造において、モールドパウダーの
鋳片への巻き込み防止を重点指向する場合には、パウダ
ーの粘度を所定値以上にする。更に、ＣＣ−ＤＲを実施
するためには、スラブサイズにもよるが通常１．５ｍ／
ｍｉｎ程度以上の鋳造速度が望まれる。

【０００７】モールドパウダーの鋳片への巻き込みを抑
制し、且つブレークアウトを発生させないための高速鋳
造用モールドパウダーが開示されている。例えば、特公
平４−４０１０３号公報は、モールドのテーパー及びパ
ウダーの塩基度を所定の範囲内に限定し、パウダーの粘
度（η（ｐｏｉｓｅ））と鋳造速度（Ｖ（ｍ／ｍｉ
ｎ））との関係がη×Ｖ＞６．０を満たし、且つパウダ
ーの「ブレークポイント」が１０００℃以下であること
を満たすものを、スラブの連続鋳造に使用する技術を開
示している。ここで、パウダーの粘度は１３００℃にお
ける粘度をさし、また、「ブレークポイント」とは、溶
融状態のパウダーを降温させていき、溶融パウダー内に
結晶が晶出し、ニュートン液体でなくなり、粘度測定が
不能になった温度から１０℃高い温度を指している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、鋼の連続
鋳造において、モールドパウダーの溶鋼への巻き込みを
防止するためには、パウダーの高温物性、特に高温粘度
が重要な因子である。モールドパウダーがこれと接する
溶鋼流により「削り取られ」ないようにするためには下
記事項が重要であることを本発明者等は知見した。

【０００９】従来、鋼の連続鋳造で用いられるモールド
パウダーの粘度は、いずれの先行技術においても、１３
００℃における粘度が採用されており、１３００℃超え
の高温で測定された例はみられない。従来、モールドパ
ウダーの粘度は専ら１３００℃で測定される理由は、モ
ールドメニスカス直下でのモールド内表面と鋳片凝固シ
ェル表面と間の隙間へ流入したフィルム状パウダーの平
均温度が、約１３００℃であると考えられていること、
及び１３００℃程度であれば比較的安定した測定値が得
られることによる。

【００１０】このように、パウダーの粘度を１３００℃
において評価するのは、高速鋳造時のモールド／凝固シ
ェル間への流入量を確保する潤滑剤としての観点から把
握したり、あるいは、厚鋼板向け鋼種の鋳造時に鋳片縦
割れ防止のために緩冷却媒体としての観点から把握する
場合には望ましい。しかしながら、モールドパウダーの
溶鋼への巻き込み防止が重視される場合には最適とは限
らない。

【００１１】また、従来、各種モールドパウダーの粘度
の温度依存性は、一律であるとみなされている。そこ
で、その粘度は１３００℃において評価すれば、より高
温における粘度についても各種パウダー間相互における
粘度の大小関係を推定できるから支障はないとされてき
た。

【００１２】これに対して、本発明者等は、最近のよう
に鋼材製品の表面品質が高度に優れたものが要求される
ようになったことに対応し、パウダーの粘度評価方法を
以下に述べる新しい発想に基づき、溶鋼へのモールドパ
ウダーの巻き込みを完全に防止する方法を確立すること
を課題として掲げた。この課題を解決するための本発明
者等の発想は、モールドパウダーが溶鋼流によって「削
り取られ」て巻き込まれないためのパウダーの粘度評価
は、鋼の連続鋳造中にモールド内パウダーが現実に溶鋼
流によって「削り取られる」状態の温度において行なわ
れるべきであって、こうして評価されたパウダーの粘度
に基づき、はじめてパウダーの巻き込みを完全に防止す
ることができると考えた点にある。そして、こうした発
想に基づく研究成果は、先行技術には全く見い出せな
い。

【００１３】この発明の目的は、上述した薄板用鋼の連
続鋳造で鋳片への巻き込みを完全に防止しうるモールド
パウダーを開発することにより、鋳片表層部の清浄性を
一段と向上させ得る、薄板用鋼の連続鋳造モールドパウ
ダーの評価方法並びにそのモールドパウダー及びそれを
用いた薄板用アルミキルド鋼の連続鋳造方法を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から鋭意研究を重ね、次の知見を得た。自動車用深
絞り用冷延鋼板及び食缶用薄鋼板のように、高度に優れ
た表面品質が要求される低炭素アルミキルド鋼の、連続
鋳造中モールド内溶鋼温度は、１５３０〜１５５０℃前
後であり、溶鋼上面を覆う溶融パウダーの温度はこれよ
り若干低目の１５００℃前後であると推定される。従っ
て、モールドパウダーがモールド内溶鋼流によって「削
り取られる」か否かを支配するパウダーの粘度の測定
は、測定温度を１５００℃前後に設定して行ない、得ら
れた粘度を用いるのが最も合理的である。粘度測定温度
を１３００℃から１５００℃前後まで引き上げた場合の
粘度の温度依存性は、いずれのパウダーにおいても粘度
が低下する傾向を示す点では一致するが、その温度への
依存度合は同じではないこと、更に、１３００℃及び１
５００℃でのパウダーの粘度測定によれば、１３００℃
における粘度が大きいパウダーよりもそれが小さいパウ
ダーの方が、１５００℃における粘度が大きいとの実測
例を見い出した。更に、このような現象は、パウダーの
塩基度及びＬｉやＭｇ等の添加元素により生ずるもので
あることがわかった。

【００１５】本発明者等は、上記知見に着眼し、１５０
０℃での粘度に基づき選定したパウダーを用いた試験を
行なった。その結果、巻き込みパウダーに起因する低炭
素アルミキルド冷延鋼板の表面疵成績に関し、１３００
℃での粘度に基づき選定したモールドパウダーでは従来
達成できなかった良好な成績が、１５００℃の粘度に基
づき選定したモールドパウダーを使用することにより達
成された。

【００１６】この発明は上記知見に基づきなし得たもの
である。請求項１記載の薄板用鋼の連続鋳造モールドパ
ウダーの評価方法は、溶鋼の連続鋳造工程でモールド内
溶鋼表面に添加するパウダーの溶融状態における物性を
評価するに際し、そのパウダーを上記モールド内溶融パ
ウダーの推定温度と実質的に同一温度に加熱し、こうし
て加熱され溶融したパウダーの粘度を測定することに特
徴を有するものである。

【００１７】請求項２記載の薄板用鋼の連続鋳造モール
ドパウダーの評価方法は、請求項１記載の方法におい
て、上記モールド内溶融パウダーの推定温度が１４９０
〜１５１０℃の範囲内であるとしてモールドパウダーの
粘度を測定することに特徴を有するものである。

【００１８】請求項３記載の薄板用鋼の連続鋳造モール
ドパウダーは、主成分がＣａＯ、ＳｉＯ₂ 及びＡｌ₂ Ｏ
₃ であって、塩基度：ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.
%）が０．５〜１．６の範囲内にあり、且つ、粘度測定
の設定温度が１５００℃における粘度が１．０ポアズ以
上であることに特徴を有するものである。

【００１９】請求項４記載の薄板用アルミキルド鋼の連
続鋳造方法は、炭素含有率が０．１０wt.%以下の薄板用
アルミキルド鋼の連続鋳造方法において、請求項３記載
のモールドパウダーを用いることに特徴を有するもので
ある。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態の例
を説明する。この発明の最大の特徴は、１４９０〜１５
１０℃におけるパウダーの粘度を連続鋳造操業上支障の
ない範囲内においてできるだけ高くすることにより、溶
鋼流による溶融パウダーの削り取りを完全に防止する効
果を発揮させることにある。１４９０〜１５１０℃にお
けるパウダーの粘度が１．０ｐｏｉｓｅ未満では、上記
効果が十分には発揮されない。従って、その粘度を１．
０ｐｏｉｓｅ以上にすべきである。

【００２１】パウダーの粘度は１４９０〜１５１０℃に
おいて高いほど上記「削り取られ」防止効果が大きい。
ところが、粘度が高くなり過ぎると連続鋳造作業に支障
をきたす。例えば、粘度が１０ｐｏｉｓｅ程度を超える
と、メニスカス直下におけるパウダーの流入フィルムが
十分には形成されず、鋳片の引き抜き性が劣化する場合
が発生する。従って、１４９０〜１５１０℃におけるパ
ウダーの粘度を、１．０ｐｏｉｓｅ以上であって、鋳造
作業に支障のない値以下の範囲内、例えば、１０ｐｏｉ
ｓｅ以下の範囲内に限定すべきである。また、パウダー
巻き込みを鋳造作業条件の広い範囲にわたって常に防止
するためには、その粘度を１．５ｐｏｉｓｅ以上とする
のが望ましい。

【００２２】パウダーの成分組成は、主成分が、Ｃａ
Ｏ：３０〜５０wt.%、ＳｉＯ₂ ：３０〜５０wt.%、Ａｌ
₂ Ｏ₃ ：４〜１７wt.% からなり、その他に適宜、Ｍｇ
Ｏ：５wt.%以下、Ｎａ₂ Ｏ：８wt.%以下、Ｆ^- ：１〜４
wt.%、ＬｉＯ₂ ：５wt.%以下、Ｂ₂ Ｏ₃ ：５wt.%以下及
びＣ：２〜５wt.%を選択して含むものである。１４９０
〜１５１０℃における粘度が１．０ｐｏｉｓｅ以上確保
できれば、パウダーの成分組成及び塩基度は上記範囲内
にあれば、所期目的が達成される。

【００２３】上記モールドパウダーを効果的に使用する
ために、炭素含有率が０．１０wt.%以下の薄鋼板用アル
ミキルド鋼の連続鋳造に際して、成分組成及び塩基度並
びに１４９０〜１５１０℃での粘度がともに上記範囲内
のものを用い、鋳造速度としてＣＣ−ＤＲが可能な１．
５ｍ／ｍｉｎ乃至これ以上で鋳造する。こうして、パウ
ダーの巻き込みに起因する表面欠陥のない、高度に優れ
た表面品質の薄鋼板が製造される。

【００２４】図１に、主成分がＣａＯ、ＳｉＯ₂ 及びＡ
ｌ₂ Ｏ₃ であって、塩基度：ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂
（wt.%）が０．５〜１．６の範囲内にあり、且つ、１５
００℃における粘度が１．０ｐｏｉｓｅ以上である本発
明品（実施例Ａ〜Ｅ）及び１．０未満である比較品（比
較例Ｆ）の粘度測定結果を示す。粘度は回転粘度計で測
定し、その測定結果を、粘度測定値（η（ｐｏｉｓ
ｅ））と測定温度（Ｔ（絶対温度（Ｋ））の逆数との関
係で図示した。そして、表１に、実施例Ａ〜Ｅ及び比較
例Ｆの主要成分組成及び塩基度、並びに１５００℃にお
ける粘度を示す。なお粘度は白金球引上法で測定しても
よい。

【００２５】

【表１】

【００２６】パウダーの粘度は、いずれのパウダーでも
温度が上がると低下する。しかし、その温度依存性は同
じではない。例えば、実施例Ｂ及び比較例Ｆでは温度依
存性が大きい。実施例Ｂは１３００℃においては実施例
Ｃ及びＤよりも粘度が高いが、１５００℃ではそれらよ
りも低い。このように、１５００℃におけるパウダーの
粘度を１３００℃における粘度に基づき推定する方法に
は問題がある。従って、モールド内溶鋼に巻き込まれな
いパウダーの粘度による選定は、実際にパウダーの使用
温度に近いと推定される１４９０〜１５００℃での粘度
に基づき選定すべきである。

【００２７】

【実施例】次に、この発明を、実施例によって更に説明
する。３００ｔ／チャージの転炉から出鋼され、スラグ
改質後、ＲＨ脱ガス装置で二次精錬された清浄な炭素濃
度０．０３wt.%のアルミキルド鋼を、スラブ幅１５００
ｍｍのモールドに鋳造速度１．６ｍ／ｍｉｎで連続鋳造
した。連続鋳造に際してはモールド内での溶鋼偏流及び
溶鋼面変動が発生しないようにした。モールドパウダー
は、１５００℃での粘度が２．３ｐｏｉｓｅ（実施例
Ａ）のものを１チャージ、１．０ｐｏｉｓｅ（実施例
Ｅ）のものを１チャージ、そして０．５ｐｏｉｓｅ（比
較例Ｆ）のものを１チャージに使用した。ＣＣ−ＤＲ
後、冷間圧延工程及び熱処理工程を経て製造された冷延
鋼板製品について、表面欠陥を精密に検査した。

【００２８】上記試験で得られた、連続鋳造モールドに
使用したパウダーと冷延鋼板製品に発生したパウダーの
巻き込みに起因する表面欠陥との関係を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２から明らかなように、１５００℃での
粘度が１．０ｐｏｉｓｅ以上のパウダーである本発明品
（実施例Ａ又はＥ）を使用した場合には、パウダーの巻
き込みによる製品の表面欠陥が大幅に減少した。更に、
実施例Ｂと実施例Ｃとを比較すると、１２５０〜１３０
０℃での粘度が高い実施例Ｂよりも、１５００℃での粘
度が高い実施例Ｃの方が、パウダー性表面欠陥の成績が
良好である。また、１５００℃での粘度が２．３ｐｏｉ
ｓｅと大きな実施例Ａを使用した場合には、上記表面欠
陥は皆無に改善された。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
連続鋳造時に溶鋼によって削り取られるモールド内溶融
パウダーを減少乃至完全に無くすことができ、その結
果、鋼板製品におけるパウダーの巻き込みに起因する表
面欠陥を著しく改善することができる。このように、鋳
片に巻き込まれにくい鋼の連続鋳造用モールドパウダー
の評価方法とそのようなモールドパウダー、及びそれを
用いた鋼の連続鋳造方法を提供することができ、工業上
有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１２５０℃〜１５００℃における各種パウダー
の粘度の温度依存性を示すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼の連続鋳造工程でモールド内溶鋼表
   面に添加するパウダーの溶融状態における物性を評価す
   るに際し、前記パウダーを前記モールド内溶融パウダー
   の推定温度と実質的に同一温度に加熱し、こうして加熱
   され溶融したパウダーの粘度を測定することを特徴とす
   る、薄板用鋼の連続鋳造モールドパウダーの評価方法。
2. 【請求項２】 前記モールド内溶融パウダーの推定温度
   は１４９０〜１５１０℃の範囲内である、請求項１記載
   の薄板用鋼の連続鋳造モールドパウダーの評価方法。
3. 【請求項３】 主成分がＣａＯ、ＳｉＯ₂ 及びＡｌ₂ Ｏ
   ₃ であって、塩基度：ＣａＯ（wt.%）／ＳｉＯ₂ （wt.
   %）が０．５〜１．６の範囲内にあり、且つ、粘度測定
   の設定温度が１５００℃における粘度が１．０ポアズ以
   上であることを特徴とする、薄板用鋼の連続鋳造用モー
   ルドパウダー。
4. 【請求項４】 炭素含有率が０．１０wt.%以下の薄板用
   アルミキルド鋼の連続鋳造方法において、請求項３記載
   の薄板用鋼の連続鋳造用モールドパウダーを用いること
   を特徴とする薄板用アルミキルド鋼の連続鋳造方法。