JPS5945727B2 - 熱延鋼板製造用鋳片の連続鋳造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般構造用厚板、中板等の熱延鋼材用鋳片の連
続鋳造方法に関し、特に鋳造作業性の改善と品質向上の
両者を同時に満足させる鋳造方法に関する。

現在−殻構造用の熱延鋼板はｃ：ｏ、ｏｉ〜０．８０％
、Ｓｉ：０〜１．０％、Ｍｎ ： ０〜２．０％、５ｏ
ｌＡｌ ： ０．０１０〜０．０８０％を代表成分と
している。

これらは、連鋳操業の安定性を前提として、圧延後の成
品品質に影響を与える介在物組成、その量並びに機械的
性質、表面性状の点から決定さされたものである。

しかし実際問題として上記の代表組成の溶鋼を鋳造する
に際しては、高５ｏｌＡ１ 組成であることに起因す
る鋳造時浸漬ノズル閉塞が生じやすく、鋳造作業性ある
いは生産性を必ずしも満足するものではなかった。

すなわち（チャージ／キャスト）で表わされるシーケン
ス連続鋳造比率がこのノズル閉塞によって阻害され、こ
れがためにシーケンス連続鋳造の早期切り上げを余儀な
（される。

この対策として軽度の閉塞に対しては酸素によるノズル
内部の洗浄を行なっていたが、洗い出された介在物の部
分的な増加、局部的な溶鋼成分の変動、さらにはノズル
洗浄作業にもとづく鋳造速度の大巾変動による鋳片内部
欠陥の発生もあって、現状の対策としてはノズル径を許
容範囲内、すなわち鋳型形状ならびに操業性の点から許
容されるような形状のものでできる限り大きな形状を指
向し、ノズル内部がアルミナ系ノズル付着物によって完
全に詰まるまでの時間を延長させることによりこれらの
問題を回避しているものである。

しかし、このノズルの大径化という対策をもってしても
、溶鋼成分、温度、鋳造速度等の各キャスト、チャージ
間のばらつきにより、操業の安定性は十分ではなく、し
かもノズルのコスト、取り扱い性の点でも問題が残され
ていた。

現在の連鋳操業はパウダーキャスティングを前提として
いるが、このパウダーの潤滑は極めて重要な現象の一つ
である。

すなわち、鋳型と凝固シェルの間に流入したパウダーの
フィルム厚は、鋳片の初期凝固特性を決定する主要因で
あるが、この鋳片の初期凝固は鋳片表面性状、特に「た
て割れ」 「よこ割れ」と大きな相関性がある。

本発明者らの知見によると、鋳片表面性状を向上させる
には低粘性パウダーが効果的であるが、その理由として
は、鋳型−鋳片シェル間へのパウダーの流れ込みが鋳型
全周、鋳造長さ方向に均一であることがあげられる、使
用パウダーの粘性低下に伴ない鋳片表面疵は減少してい
る。

しかしながら、パウダーの流れ込みの均一性を得るため
には、その供給源となるメニスカス部のパウダー溶融層
の均一性が前提となるわけであるが、前記の浸漬ノズル
の大径化は、これを妨げることとなる。

すなわち、大径ノズルを使用すると必然的に鋳型（スラ
ブの場合は長辺）とノズルとの間隔は狭くなるが、この
状態において低粘性パウダーを用いると、この部分での
パウダー流れ込みが抑制され、パウダーフィルム不均一
による表面疵が発生する。

これは粘性の低下に伴なって程度が太き（なり、最悪の
場合、パウダーフィルム厚が０となった点において凝固
シェルと鋳型との間にスティッキングが生じブレークア
ウトをひきおこす。

本発明は上記した一般構造用鋼のシーケンス連続鋳造の
際のノズル詰りの問題点を解消することによって生産性
を大巾に向上させると共に、小径ノズルの使用を可能と
することにより低粘性パウダーを使用した操業を安定さ
せ表面性状の良好な鋳片を得ることを可能ならしめるこ
とを主目的とするものである。

以下に本発明の詳細な説明する。ノズルづまりがアルミ
ナ系物質であることは周知の事実であるが、本発明者ら
は、この点について調査を行なったところ溶鋼中のアル
ミナ系介在物量とともに溶鋼中のｓｏｌ Ａ ｌ 濃度
によってノズルづまりのおこりやすさが整理できること
に注目した。

すなわち第１図（ノズル径１００ｍｍ）に示すように、
５ｏｌＡｌ値が０．００５％以下ではノズルづまりが全
く発生しない。

つまり、Ｍｎ、Ｓｉの最適値を選択することにより、脱
酸不足による鋳片凝固時のピンホールの発生を阻止し、
さらに成分のばらつきを考慮して若干のＡＩを添加し５
ｏｌＡ１ をｏ、 ｏ ’０５％以下とすることにより
ノズルづまりを全く解消し、上記の目的を達成すること
が可能である。

第２図に脱酸不足による連鋳４片の表面ピンホールの発
生限界についてＭｎ 、 Ｓ ｉ値で整理した。

先願（特願昭５４−６５７６６号）で示したように、溶
鋼中のＣ濃度が約０．０５％以上の組成では、鋳片表面
に発生するピンホールの限界は溶鋼中自由酸素濃度で整
理することができ、１５２０〜１５４０℃で約５０〜６
０ｐｐｍ程度である。

これについては複合脱酸の考えで第２図のように整理す
ることができる。

すなわち、Ｍｎ ＝０〜０．５％の領域ではＳｉ〉０．
１０％以上とし、Ｍｎ ＝ ０．５〜２．０％の間でば
５ｉ＝−０，ＩＸ〔％Ｍｎ）＋０．１５としてピンホー
ル発生の限界内に成分を選択する。

また転炉吹錬後の溶鋼中酸素量が異常に高い場合等につ
いては、若干のＡＩを添加して溶鋼を安定化することに
なるが、その時でも５ｏｌＡｌ ＜０．００５％であれ
ば何らノズル詰りの問題はない。

以上の観点から本発明でいう熱延鋼板のＳｉは０．０１
〜０．２５％、Ｍｎは０．２０〜１．５０％、更に５ｏ
ｌＡｌ は０．００５％以下であり、この範囲内で、第
３図に示した考えに基づき、ＣＯ気泡（ピンホール）が
発生しないＳｉ及びＭｎ値を選定するものであり、この
場合Ｓｉ、Ｍｎ の範囲、特に上限は冒頭に述べた値よ
りも低いが、これは本願が過剰脱酸を目的とせず、ＣＯ
気泡発生限界を狙っていることによる。

下限についてはＳｉ、Ｍｎ何れか一方でもこの範囲を外
れると鋳造鋳片の表面にＣＯ気泡が発生するからであり
、ＣＯ気泡を抑制するには上記の下限値が必要である。

とのよ５にしてノズル詰りか生ぜずしかも表面気泡の発
生のない安定した溶鋼が得られるわけであるが、この際
得られる成品の材質について以下の問題が生ずる。

すなわち第３図に示すように５ｏｌＡｌ ＜０．００５
％において加工性、特に曲げ特性が従来のＡｌ−８ｉ
キルド鋼に比べて劣化している。

つまり、従来のＡＩ −８ｉ キルド鋼のＣ方向限界
曲げ半径は殆ど０（Ｒ／ｌ）であるにもかかわらず、５
ｏｌＡｌ ＜、０．００５％においては限界曲げ半径は
０〜１．２（Ｒ／ｌ）の間を大きくばらついている。

この第３図に示すように生産性向上を狙って低５ｏｌＡ
ｌ 値にすると品質上大きな問題が生じる。

本発明者らはこれらの問題について詳細な観察、調査を
行ない、曲げ特性については鋼中介在物の量、組成、分
布、粒度が主要因となることを見い出した。

以下、その一例としてＣ＝０．１０．５ｉ−０，１３〜
０．１７、Ｍｎ ＝ ０．４０〜０．６０、５ｏｌＡｌ
＝０〜０．００２％の調査結果について述べる。

第４図に鋼中介在物量と切欠引張値の関係を示す。

なお切欠引張値は限界曲げ半径より曲げ特性を厳しく評
価する指標である。

これによると、介在物の量は少ないほど曲げ特性は良好
である。

この事は従来からよく知られているものである。

そのため従来は例えばタンディツシュ内にセキを設はタ
ンディツシュ内の介在物の浮上量を増大させたり、ノズ
ル中にＡｒガスをふきこみ介在物の浮上を企ったすする
ことを行なっているが、いずれの方策も大きな効果を得
るに至っていない。

本発明者らは種々検討を行ない第５図に示すように第４
図のプロットを脱酸系別に整理した。

これによって介在物量が少ないほど曲げ特性は向上する
が脱酸系別にみると、Ｍｎ−８ｉ 系脱酸の方がＭｎ
−Ｓ ｉ −Ａ Ｉ系脱酸に比べ曲げ特性が優れてい
ることが判明した。

しかして本発明者らは、この事実に着目して更に検討を
進め介在物の組成と曲げ特性の関係について調査を行な
った。

これを第６図に示す。この整理により、低５ｏｌＡｌ
化に伴なう品質欠陥は５ｐｅｓｓａｒｔｉ ｔｅ系介在
物が起因しており、これが曲げ特性を悪化する原因とな
っていることが確認された。

そしてＣｒｉ ５ｔｏｂａｌ ｉｔｅ系介在物もＣｏｒ
ｕｎｄｕｍｏｒｕｎｄｕｍ系性が若干劣っている。

すなわち上記したノズル詰り防止対策としての低５ｏｌ
Ａｌ 化は介在物組成が５ｐｅｓｓａｒｔｉｔｅ系に変
化し、曲げ特性を悪化せしめていたものである。

本発明者らはこれらの知見をもとにこの問題について以
下の方策が有効であることを見い出した。

すなわち、転炉出鋼時にＭｎ−８ｉ のみで脱酸、成
分調整を行なった場合、曲げ特性は従来のＡｌ−８ｉキ
ルド鋼のレベルを下まわり （Ｃｒ １ｓｔｂａｌ ｉ ｔｅ化）、更に転炉吹錬の
パターンによっては、溶鋼中酸素値が従来レベルより可
成り高（なって、ＡＩによる調整が必要となる場合（介
在物がＣｒ１ｓｔｂａｌｉｔｅからＳ ｐｅｓｓａｒｔ
ｉ ｔｅへ移行する場合）があり、この場合に曲げ特性
が従来のＡＩ −８ｉ キルドのレベルを大巾に満足
しないこととなっていたのである。

しかして本発明では上に述べた知見をもとに介在物組成
を安定してＣｏｒｕｎｄｕｍ系へ移行せしめるものであ
る。

しかしながら従来の脱酸方法によって介在物組成をＣｏ
ｒｕｎｄｕｍとするには溶鋼５ｏｌＡｌ 値の上昇を
招き０．００６以上となってしまい、操業上のばらつき
を考えて０．０１０以上になることもありうることを想
定すると、初めに述べたノズルづまりという問題が生ず
ることになる。

しかして、上記ノズル詰りの問題を発生させずに低５ｏ
ｌＡｌ 化時の介在物組成をＣｏｒｕｎｄｕｍ系に変化
させるには、ある一定５ｏｌＡｌ 値において５ｏｌＡ
ｌ 濃度と介在物中Ａｌ２Ｏ３濃度の比が、従来に比し
介在物中Ａｌ２Ｏ３濃度が高いようにＡＩを添加調整す
れば良い。

そこで本発明者らは、このことを満足するＡＩの添加条
件について種々検討を行なったところ以下のことが判明
した。

すなわち、ある一定５ｏｌＡｌ値において５ｏｌＡｌ濃
度よりも介在物中Ａｌ２Ｏ３濃度の方が高いようにする
には、ＡＩを添加する溶鋼温度が重要である。

この点につき種々実験検討を重ねたところ溶鋼温度を低
くする程上記の目的は達成され、更に検討を進めたとこ
ろ、溶鋼過熱度にして約３０℃以下で上記の目的が達成
された。

しかして本発明では、この検討に基づき、ＡＩ添加時の
溶鋼過熱度を確実に３０℃以下としてＡＩ添加を行なう
ようにするものである。

また、上記のように５ｏｌＡｌ 濃度よりも介在物中
Ａｌ２Ｏ３濃度の方を高くするには、上記の溶鋼温度と
同時にＡＩを添加する雰囲気も重要であった。

すなわち、出鋼された後の溶鋼上にはＦｅｄ、５ｉ０２
等の活性なスラグが存りこのスラグが存在するもとでＡ
ｌの添加が行なわれると、上記所期の目的は充分に達せ
られず、介在物中Ａｌ２Ｏ３濃度はあまり増えず、５ｏ
ｌＡｌ 濃度が増加する。

しかして本発明では、５ｏｌＡ１ 濃度をあまり増加さ
せず、介在物中のＡｌ２Ｏ３濃度を向上させるために、
上記温度条件を満足させると同時に、上記の如き活性な
スラグの可及的に存在しない雰囲気でＡＩを添加するも
のである。

このような雰囲気であれば上記の要求を充分に満足する
。

上記の温度並びに雰囲気の両者を満足させるには溶鋼へ
の冷却剤の投入並びにノロがき等公知の手段が採用可能
であるが、現状の通常採用されている連鋳工程を再検討
してみたところ、連鋳タンディツシュにおけるＡＩ添加
が最も理想的であった。

すなわち、連鋳タンディツシュ内溶鋼温度は鋳造に支障
のない範囲で充分低温に保持され、またそのタンディツ
シュ上は実質上保温剤のみというように還元性の雰囲気
であった。

しかして、実操業上、５ｏｌＡｌ 濃度を上げずに介在
物中のＡ Ｉ ２０ ｓ濃度を上昇させるには、例えば
タンディツシュでの有利性を利用し、かつ本発明に従い
タンディツシュ内溶鋼過熱度を確実に３０℃以下に保持
してＡＩ添加を行なえばこの目的が達せられるものであ
る。

なお、溶鋼過熱度の下限は操業上から制約を受けるもの
で約１０’Ｃ以下では鋳造作業に支障をきたすのでこれ
以下となると好ましくな（・。

第７図に転炉出鋼時における脱酸調整を行なった時の鋳
片内５ｏｌＡ１と介在物中Ａ１□０３濃度関係並びに本
発明条件でＡＩを添加した場合の鋳片内５ｏｌＡｌと介
在物中Ａｌ２Ｏ３濃度の関係を示したが、本発明条件で
ＡＩを添加した時の方がある一定５ｏｌＡｌ におい
て、介在物中Ａｌ２Ｏ３濃度が大きいことがわかる。

すなわち、本発明条件でＡＩを少量添加することにより
、溶鋼中５ｏｌＡｌ 濃度をほとんど増大させず、介
在物組成を曲げ特性に良好な値を示すＣｏｒｕｎｄｕｍ
系に移行させることが可能となる。

この理由については前述の如く溶鋼温度を極めて低くし
たこと並びに雰囲気を転炉出鋼時鍋内とかなり異ならせ
たことによる。

また本発明のＡＩ添加によると、ＡＩ添加量は※ｉＡｌ
添加の歩留りが非常に高いことにより極めて少量ですみ
、鍋段階での調整用ＡＩの使用量とあわせても、従来の
Ａｌ−８ｉ キルド鋼のＡＩ使用量に比べ極めて少量
ですむ。

なお、ＭｎとＳｉ Ｏ比により、ＡＩの量にかかわら
ず５ｐｅｓｓａｒｔｉ ｔｅ系介在物にならない組成の
場合についても曲げ特性の点においてＣｏｒｕｎｄｕｍ
系に劣っており、本発明に従５ＡＩ添加により曲げ特性
は安定して向上するものである。

以上の本発明によれば５ｏｌＡ１ を上昇させずにＡ
１□０３を上昇させるので、ノズル詰りと成品の曲げ特
性の劣化の両者を同時に解消することができるものであ
る。

本発明の実施に当り、ＡＩの添加は上記の両条件を満足
する状態、例えばタンディツシュ内温度を本発明条件内
として行なって、５ｏｌＡｌ 値（０，００５％以下
）と介在物形態（コランダム系）の両者を同時に満足す
るようにしても良いし、あるいは出鋼時に予備調整して
おき、その後に本発明に従５ＡＩ添加を行なって最終的
にｓｏｌ Ａ ｌ 値と介在物形態の両者を同時に満足
するようにしても良い。

次に本発明の実施例を従来例と比較して説明する。

以上の条件で実施した例につき各々１００ ｃｈ程度の
結果を次に説明する。

従来法（１）においては平均３ ｃｈめで１０５ｍｍ径
の浸漬ノズル内部が閉塞され、鋳造を中断せざるを得な
かった。

本発明実施例及び比較例においては同径ノズル閉塞は全
く生じず、閉塞が原因で鋳造を中断することはなかった
。

従来法（２）においてはノズル閉塞対策として１６０７
１！７１！径の大径のノズルを使用した。

これにまり連鋳可能なチャージ数は平均５ ｃｈ に延
長されたが、ここでは先に述べた理由により低粘性パウ
ダーを使用することはできず高粘性のパウダーを使用し
た。

このような製造条件の下に鋳造したスラブ表面のたて割
れ疵発生の状況を本発明に比較して第８図に示す。

これより明らかなように、たて割れ疵の発生は従来法（
２）が増大している。

さらに第９図に本発明に基づいてＡＩ添加を行なった際
の曲げ特性について示す。

図より明らかなように、曲げ半径はタンディツシュにＡ
Ｉを添加した領域では安定して図中×で示すよう０とな
っており、従来例（１）、（２）のＡＩ −８ｉ キ
ルドと同等であった。

一方浸漬ノズル閉塞、鋳片表面品質は先に述べたものと
同等の内容であった。

なお、実施例と同組成の溶鋼を得るに際し比較例のよう
に出鋼時に全量ＡＩを添加したものは、図中○印で示す
如く０〜１．０の範囲でバラついていた。

上記の両側で得た鋼板の介在物形態を調査したところ本
発明実施例のものは安定してコランダム系、すなわちＭ
ｎＯＳｉＯ□−Ａ１２０３ （２５％以上）系のもの
であったが、これに対し比較例のものはＭｎ０−８ｉ０
２系乃至ＭｎＯ５ｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３（２５％以下）系
のものが大半であった。

更に第１０図に本発明において製造された鋳片を圧延し
鋼板とした際の鋼板ＵＳＴ成績（内部品質）を従来例〔
１及び２〕と共に示す。

比較として、従来キルド鋼のＵＳＴ成績を示したが、本
発明の製造方法による鋼板のＵＳＴ成績が明らかに優れ
ている。

これは本発明によるＡＩ添加は上記の効果に加え鋳片内
の大型介在物の量の減少並びに介在物粒径の小径化の効
果があるためであると思われる。

以上の実施例からも明らかなように本発明は連鋳操業に
おける従来からの問題点であるノズル閉塞の問題を解消
し、しかもその際の曲げ特性の劣化が完全に防止し得る
ものであり、一般構造用鋼の低５ｏｌＡｌ 化を可能と
したもので、一般構造用鋼の連続鋳造に寄与すること犬
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶鋼中５ｏｌＡｌ 濃度とノズル詰り発生率と
の関係を示す図、第２図は一般構造用鋼のＳｉ、Ｍｎ量
とＣＯ気泡の発生状況の関係を示す図、第３図はｓｏｌ
Ａ ｌ値と曲げ特性の関係を示す図、第４図は介在物
量と曲げ特性との関係を示す図、第５図は鋳片内介在物
系態別に曲げ特性との関係を示す図、第６図は介在物中
のＡｌ２Ｏ３％と曲げ特性との関係を示す図、第７図は
鋼中５ｏｌＡｌ と介在物中Ａｌ２Ｏ３％との関係を
示す図、第８図は実開すと従来例のたて割れ疵の発生状
況を示す図、第９図は実施例と比較例の曲げ特性を示す
図、第１０図は実施例と従来例のＵＳＴ成績を示す図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ ５ｉ＝０．０１〜０．２５％、Ｍｎ ＝ ０．２
   ０〜１．５０％、５ｏｌＡｌ ＝ ０．００５％以下
   の熱延鋼板製造用鋳片を連続鋳造法にて得るに当り、出
   鋼後に溶鋼の過熱度を１０〜３０℃とし、かつ活性なス
   ラグを可及的に排除せしめた状態でＡＩを添加調整する
   ことにより、上記ｓｏｌ Ａ ｌ 値を満足させると同
   時に溶鋼中の介在物の形態をコランダム系に変化せしめ
   ることを特徴とする熱延鋼板製造用鋳片の連続鋳造法。