JPH1190596A - 鋼の連続鋳造用モールドパウダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な潤滑性を維持し、気泡性欠陥の少ない
良好な鋳片の製造を可能とするモールドパウダを提供す
る。 【解決手段】 ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＦを含有し、
ＳｉＯ₂ の濃度が１５重量％以下、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ
₂ が４．０以上、Ｆの濃度が５重量％以上、３０重量％
以下、ならびにＮａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの濃度が総量で
１．０重量％未満とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型内に投入する
モールドパウダに関し、特に表面に発生する気泡性欠陥
の少ない高品質な鋳片を得ることを可能とする連続鋳造
用モールドパウダに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、浸漬ノズルから
鋳型内へ供給された溶鋼表面にモールドパウダを投入す
る。通常、このモールドパウダは複数種類の酸化物や炭
素剤等の粉体を混合したものが使用される。

【０００３】鋳型内に投入されたモールドパウダは、以
下に挙げる役割を担う。 (1) 溶鋼の保温および酸化防止、(2) 溶鋼中の気泡およ
び介在物の吸収、(3)鋳型内壁と凝固殻との潤滑性の確
保、(4) 鋳型内壁と凝固殻との間隙の熱伝導度の調整。

【０００４】上記の役割を達成するために、鋳造条件に
応じてモールドパウダの成分組成が検討され、融点、溶
融時の粘度および熱伝導度、等の特性が適正に調整され
る。

【０００５】従来のモールドパウダは、ＣａＯ、ＳｉＯ
₂ 、およびＣａＦ₂ を基材とし、その他にＮａ₂ Ｏ等を
若干含有し、ＳｉＯ₂ 濃度が２０〜４０重量％で、塩基
度が０．８〜１．３の範囲に調整されたものが一般的で
ある。 ここで、塩基度は、下記の(1) 式で定義される
Ｔ．ＣａＯのＳｉＯ₂ に対する重量濃度比、すなわち
Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂ で表される。

【０００６】 Ｔ．ＣａＯ＝ＣａＯ＋ＣａＦ₂ ×（５６／７８） (1) 上記従来のモールドパウダに対して、基材成分としてＳ
ｉＯ₂ 濃度を低下したまたは含まないモールドパウダが
提案されている。

【０００７】すなわち、特開昭５７−１８４５６３号公
報には、アルミキルド鋼を鋳造する際において、溶鋼中
のＡｌの酸化の抑制、また、溶鋼中のＡｌ₂ Ｏ₃ 系非金
属介在物を吸収して、浸漬ノズル詰まりを防止すること
を目的に、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯを主体とし、ＳｉＯ₂ 濃
度を７．０重量％以下に低下させたモールドパウダが提
示されている。

【０００８】また、特開昭６０−１３３９５６号公報に
は、浸漬ノズル詰まりの防止を目的に、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｃ
ａＯおよびＭｇＯを基材としＳｉＯ₂ を含有しないモー
ルドパウダが提示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ＳｉＯ₂ を２０〜４０
重量％含有する従来のモールドパウダを使用して、Ｍｎ
を０．５重量％程度以上含有する鋼（以下、高Ｍｎ鋼と
いう）を連続鋳造する場合、鋳型内のメニスカス近傍に
おいて発生したＣＯ気泡が凝固殻に捕捉され、鋳片表層
の欠陥となることがある。特に、モールドパウダが溶融
スラグとなって鋳型内壁と凝固殻との間隙に流入する
際、未溶融のモールドパウダが巻き込まれた場合に発生
することが多い。

【００１０】このＣＯ気泡性欠陥は、鋳造条件によって
も生成しやすくなることがある。例えば、円形断面の鋳
型を用いて溶鋼を電磁攪拌しながら鋳造する場合、溶鋼
が鋳型内を回転して湯面がすり鉢状になるため、湯面上
に添加されたモールドパウダおよび溶融スラグは鋳型の
中央部に集まり、鋳型内壁付近は溶融スラグ厚さが薄く
なる。このとき、鋳型内壁と凝固殻との間隙に、溶融ス
ラグとともに未溶融のモールドパウダが巻き込まれやす
くなる。

【００１１】上記ＣＯ気泡の発生は、以下に示す一連の
化学反応によって起こると考えられる。すなわち、溶鋼
中のＭｎと、巻き込まれたモールドパウダまたは溶融ス
ラグ中のＳｉＯ₂ とが下記の(2) 式で表される酸化還元
反応を起こし、ＭｎＯが生じる。

【００１２】 ２Ｍｎ＋ＳｉＯ₂ ＝２ＭｎＯ＋Ｓｉ (2) 次に、生成したＭｎＯと、モールドパウダまたは溶鋼中
のＣとが下記の(3) 式で表される酸化還元反応を起こ
し、ＣＯが発生し気泡を形成する。

【００１３】 ＭｎＯ＋Ｃ＝Ｍｎ＋ＣＯ (3) したがって、気泡性欠陥を低減するためには、このＣＯ
気泡の発生を抑制することが重要である。

【００１４】上式から明らかなように、モールドパウダ
中のＳｉＯ₂ 濃度を低下させることができれば、ＣＯ気
泡の発生の抑制が可能であると考えられる。しかし、従
来のＳｉＯ₂ 濃度を低下させたモールドパウダでは、問
題があることが判った。すなわち、特開昭６０−１３３
９５６号公報および特開昭５７−１８４５６３号公報に
記載されたモールドパウダは、融点が１２００℃以上と
高くなるため、鋳造条件が制約される。例えば２．０ｍ
／分以上の高速連続鋳造には、鋳型内壁と凝固シェルと
の間の潤滑性が悪化し、使用できなかった。

【００１５】本発明の目的は、鋳型内壁と凝固シェルと
の間の高い潤滑性を維持しながら、気泡性欠陥の発生を
抑制することができるモールドパウダを提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の組
成のモールドパウダについて調査検討を重ね、以下の知
見を得た。

【００１７】(a) 溶鋼中のＭｎの酸化抑制を目的とし
て、モールドパウダ中のＳｉＯ₂ 濃度を１５重量％未満
に低減することにより、ＣＯ気泡性欠陥の発生を効果的
に抑制することができる。

【００１８】(b) Ｆを適正量配合することにより、モー
ルドパウダの融点上昇を抑制しつつ、モールドパウダ中
のＳｉＯ₂ 濃度を低減することができる。

【００１９】(c) モールドパウダ中のＮａ₂ ＯおよびＫ
₂ Ｏの濃度を低減することにより、上記Ｍｎの酸化がさ
らに抑制され、ＣＯ気泡性欠陥の発生を一層抑制でき
る。

【００２０】本発明は、上記知見に基づくもので、その
要旨は下記(1) から(3) のとおりである。 (1) ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＦを含有し、ＳｉＯ₂ の
濃度が１５重量％以下で、下記に示すＴ．ＣａＯのＳｉ
Ｏ₂ に対する重量濃度比が４．０以上であることを特徴
とする鋼の連続鋳造用モールドパウダ。

【００２１】 Ｔ．ＣａＯ＝ＣａＯ＋ＣａＦ₂ ×（５６／７８） (2) 前記Ｆの濃度が５重量％以上、３０重量％以下であ
ることを特徴とする(1) 項に記載の鋼の連続鋳造用モー
ルドパウダ。 (3) Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの濃度が総量で１．０重量％
未満であることを特徴とする(1) または(2) 項に記載の
鋼の連続鋳造用モールドパウダ。

【００２２】

【発明の実施の形態】ＣａＯ−ＳｉＯ₂ −ＣａＦ₂ を基
材とした従来のモールドパウダにおいてＳｉＯ₂ 濃度を
低減した場合には、モールドパウダの融点が上昇し、鋳
型内壁と凝固シェルとの間の潤滑が不良になる。したが
って、上記組成の従来のモールドパウダでは、ＳｉＯ₂
の濃度を２０重量％程度以下に低減することは困難であ
る。そこで、Ａｌ₂ Ｏ₃ を配合するとともにＦ濃度を増
加することにより、ＳｉＯ₂ 濃度の低減に伴う融点上昇
の抑制の可能性を追求した。

【００２３】図１は、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ−ＳｉＯ₂ の
純三元系における等液相線図（出典：Schackenatlas 、
1981、５７頁、図５９）である。同図より、ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ₂ ＝４．０の線１、ＳｉＯ₂ ＝０重量％の線２、Ｃ
ａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝２．０の線３およびＣａＯ／Ａｌ₂
Ｏ₃ ＝０．７の線４で囲まれた図中に斜線部で示す領域
で融点が低いことが判る。

【００２４】Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ−ＳｉＯ₂ の純三元系
では、上記の領域で融点が低くなるが、この組成にＣａ
Ｆ₂ 等の他の成分を添加することにより融点を低くする
ことができる。したがって、図１に示す領域において、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度を下げＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝を２．０よ
り大きくしてもよい。

【００２５】次に、上記の領域の組成で、Ｆ濃度を変化
させて融点に及ぼす影響を検討した。後述する実施例に
示すように、Ｆ濃度が５重量％以上、３０重量％以下で
融点が低下することが判った。

【００２６】次に、ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＦを基材
とするモールドパウダで、モールドパウダ中のＳｉＯ₂
濃度を変化させて、溶融スラグ中のＭｎ濃度の増加量を
調査した。

【００２７】図２は、モールドパウダ中のＳｉＯ₂ 濃度
と溶融スラグ中のＭｎＯ濃度増加量との関係を示すグラ
フである。ここで、溶融スラグ中のＭｎＯ濃度増加量
は、鋳型直下で排出されるスラグフィルムを回収してＭ
ｎＯ濃度を測定し、添加前のモールドパウダ中のＭｎＯ
濃度からの増加分として算出した。

【００２８】図２に示すように、ＳｉＯ₂ 濃度の減少と
ともにＭｎＯ濃度増加量は減少し、その傾向はＳｉＯ₂
濃度が１５重量％以下の範囲で特に顕著になった。すな
わち、モールドパウダ中のＳｉＯ₂ 濃度を１５重量％以
下とすると、ＣＯ気泡の発生の原因であるＭｎの酸化を
効果的に抑制できることが判った。本発明は、以上の基
礎検討に基づきなされた。

【００２９】ここで、本発明は、ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ お
よびＦを含有し、ＳｉＯ₂ の濃度が１５重量％以下で、
Ｔ．ＣａＯのＳｉＯ₂ に対する重量濃度比が４．０以上
であることを特徴とするモールドパウダである。好まし
くは、ＳｉＯ₂ の濃度が５重量％以下である。また、前
記Ｔ．ＣａＯのＡｌ₂ Ｏ₃ に対する重量濃度比は、０．
７以上、２．０以下であることが望ましい。

【００３０】ＣａＯは、溶鋼中のＭｎの酸化を抑制する
ために配合し、同時に配合するＡｌ₂ Ｏ₃ との重量濃度
比を調整することにより溶融スラグの融点および粘度を
調整する。ＣａＯおよびＡｌ₂ Ｏ₃ は、純粋な状態では
融点が２０００℃以上と非常に高いが、両者を配合し、
ＣａＯのＡｌ₂ Ｏ₃ に対する重量濃度比を１．０程度と
すると融点は極小となる。また、ＣａＯ濃度が高くなる
と粘度は低下し、Ａｌ₂ Ｏ₃ 濃度が高くなると粘度は増
大する。ＳｉＯ₂ は、可及的小とし、性質上ゼロとして
もよい。ＳｉＯ₂ の濃度が１５重量％より高く、Ｔ．Ｃ
ａＯのＳｉＯ₂ に対する重量濃度比が４．０未満では、
Ｍｎの酸化抑制効果が不充分となる。

【００３１】本発明の好適態様のモールドパウダは、Ｆ
の濃度が５重量％以上、３０重量％以下である。前述し
たように、Ｆ濃度の増加は融点の低下に有効であるが、
５重量％未満では、融点の低下が少なく、３０重量％を
越すと、融点の増加や浸漬ノズルが溶損し易くなる、等
の問題がある。

【００３２】次に、本発明の別の好適態様で、モールド
パウダ中のＮａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの濃度が総量で１．０
重量％未満とした理由を説明する。Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂
Ｏがモールドパウダ中に存在すると、ＳｉＯ₂ の作用と
同様に、それらが溶鋼中のＭｎの酸化剤となり、ＣＯ気
泡が発生する。したがって、Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの濃
度を下げることがＣＯ気泡の発生の抑制に効果的であ
る。後述する実施例に示すように、Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂
Ｏの濃度が総量で１．０重量％以上では、ＣＯ気泡の発
生の抑制効果が減少する。

【００３３】上記のように、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂ が
４．０以上で、ＳｉＯ₂ の濃度が１５重量％以下で、Ｆ
の濃度が５重量％以上、３０重量％以下で、Ｎａ₂ Ｏお
よびＫ₂ Ｏの濃度が総量で１．０重量％未満であること
が本発明にかかるモールドパウダの特徴であるが、その
他の成分は従来のままでよく、その配合割合は鋳造条件
によって決定される。例えば、下記の組成例が例示され
る。

【００３４】ＣａＯ（重量％）：２５〜４５、 ＳｉＯ
₂ （重量％）：０〜１５、Ａｌ₂ Ｏ₃ （重量％）：２０
〜３５、Ｆ（重量％）：５〜３０、ＭｇＯ（重量％）：
０．１〜１０．０、Ｎａ₂ Ｏ（重量％）：０．１〜１．
０、Ｃ（重量％）：０．５〜５．０。

【００３５】なお、本発明のモールドパウダを製造する
際に使用する原料は、一般に使用されているもので構わ
ない。すなわち、ＣａＯの原料としては生石灰や石灰
石、Ａｌ₂ Ｏ₃ の原料としてはアルミナ、Ｆの原料とし
ては蛍石、ＳｉＯ₂ の原料としては珪砂や珪藻土が一般
的であり、これらを用いるのが良い。

【００３６】

【実施例】湾曲型連続鋳造機を用いて、表１に示す化学
成分の炭素鋼を２．０ｍ／ｍｉｎの鋳造速度で連続鋳造
し、断面直径が２２５ｍｍの丸棒鋳片を製造した。

【００３７】

【表１】

【００３８】その際、表２に示す２１種類の組成のモー
ルドパウダを作成して鋳造をおこない、鋳片表面に発生
する気泡性欠陥を調査した。なお、モールドパウダの組
成は、Ｔ．ＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ が１．１〜１．７、Ｓｉ
Ｏ₂ 濃度が１．２〜３７．６重量％、Ｔ．ＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ₂ が０．９〜３４．８の範囲で調整し、さらに、Ｆ濃
度、Ｎａ₂ Ｏ濃度を変化させた。

【００３９】

【表２】

【００４０】表３に、モールドパウダの融点、モールド
パウダ消費量（以下、パウダ消費量という）および鋳片
表面の気泡性欠陥発生指数を示す。ここで、パウダ消費
量は、鋳型出口端で鋳片に付着した残存パウダ量を測定
し、鋳片単位面積当たりのパウダ消費量を求めた。ま
た、鋳片表面の気泡性欠陥発生指数は、鋳片単位表面積
当たりの気泡性欠陥個数で表した。

【００４１】

【表３】

【００４２】表３に示すように、本発明例１〜１５は、
気泡性欠陥の発生が少なく鋳片表面品質は良好で、融点
も１１６２〜１２５２℃の間にあり、鋳型内壁と鋳片間
の潤滑性も良好であり、また、パウダ消費量も通常と変
わらず問題はなかった。特に、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂ が
高い本発明例１およびＮａ₂ Ｏの濃度を１．０重量％未
満に低減した本発明例１４と１５は、気泡性欠陥の発生
が極めて少なく良好であった。

【００４３】一方、比較例１〜３は、気泡性欠陥の発生
が多く、鋳片表面品質が不良であり、比較例４と５は、
融点が１３００℃以上と高温で、潤滑性の点から鋳造不
可となった。

【００４４】

【発明の効果】本発明により、気泡性欠陥の発生が抑制
され、表面品質の良好な鋳片が得られる。さらに、高速
連続鋳造において、鋳型内壁と凝固シェルとの間の高潤
滑性が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ−ＳｉＯ₂ の三元系におけ
る等液相線図である。

【図２】モールドパウダ中のＳｉＯ₂ 濃度と溶融スラグ
中のＭｎＯ濃度増加量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ＝４．０の線 ２ ＳｉＯ₂ ＝０重量％の線 ３ ＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝２．０の線 ４ ＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝０．７の線

フロントページの続き (72)発明者 塚口 友一 和歌山市湊1850番地 住友金属工業株式会 社和歌山製鉄所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＦを含有し、
   ＳｉＯ₂ の濃度が１５重量％以下で、下記に示すＴ．Ｃ
   ａＯのＳｉＯ₂ に対する重量濃度比が４．０以上である
   ことを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダ。 Ｔ．ＣａＯ＝ＣａＯ＋ＣａＦ₂ ×（５６／７８）
2. 【請求項２】 前記Ｆの濃度が５重量％以上、３０重量
   ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の鋼の連
   続鋳造用モールドパウダ。
3. 【請求項３】 Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの濃度が総量で
   １．０重量％未満であることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダ。