JPS626746A - 連続鋳造時の拘束性ブレ−クアウト防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｒ＊会しＰ、聞田ハ謄） 本発明は連続鋳造時の拘束性ブレークアラ）・防止方法
に係り、特に鋳型内の溶鋼表面に投入するモールドパウ
ダーの粘度を限定することによりＡｒガス吹込時の拘束
性ブレークアウトを防止する方法に関し、鋼の連続鋳造
分野に広く利用される。

〔従来の技術〕

近時、鋼の連続鋳造技術の進歩に伴ない、鋳造中のスラ
ブ鋳片の連続幅変更法や異鋼種のいわゆる連連鋳法等が
開発され生産性の著しい向上が達成されている。しかし
これらの技術の適用も鋳造鋼種の多様性と鋳造量の制約
から限度があるので、最近ではブレークアウト等の鋳造
事故の減少を図ることにより連続鋳造能力を向上させる
方向に開発努力が傾注されている。

連鋳時の事故中特にブレークアウトが一旦発生すると鋳
造作業の停止を余儀なくされ、その復旧にも数時間を要
し生産性を著しく阻害するものである。ブレークアウト
とは連続鋳造の定常鋳造時に鋳型と接する溶鋼の凝固に
より形成される凝固流入して潤滑剤として作用するモー
ルドパウダーの潤滑不良等の原因により、一旦生成され
た凝固殻が破断し鋳型内壁に固着し、ピンチロールによ
って引抜かれている正常な凝固殻と遊離することによっ
て内部の未凝固溶鋼の漏出する現象であって、一般にこ
の種のブレークアウトを拘束性ブレークアウトと称して
いる。

モールドパウダーは一般にＣａＯ，Ｓ　ｉＯ、Ａ　Ｉ２
０．。

Ｎａ２０１に２０、Ｃ，Ｆ、Ｆｅ２Ｏ，等の化学組成を
有’ｊ／　％　Ｃａ　０１ＳｉＯをそれぞれ３０〜４０
％含有する顆粒状体もしくは粉状体であり、これを鋳型
内の溶鋼表面に投入することにより速やかに溶融状態と
なり、溶鋼の酸化を防止すると共に形成された凝固殻と
鋳型内壁間を充填してフィルム状に存在し、鋳片降下時
の潤滑剤として作用するものである。しかし、このモー
ルドパウダーの流動性が不足すると、凝固殻と鋳型壁面
との摩擦によって上記の如く破断を生じブレークアウト
を発生するに至るものである。

ブレークアウトは直接的検知手段がないために、従来こ
れを防止するための手段をしては、例えば特開昭５７−
５２５５６に開示されているようにモールドパウダーを
投入前に予熱し、これによって鋳型内に散布されたパウ
ダーが速やかに溶融して十分な厚みのスラグフィルムを
得る方法、もしくは特開昭５２−２６３１８に開示され
ている如く、鋳造速度によってモールドパウダーの粘度
をｖＲ整して連鋳を行う方法等が提案されている。

しかしながら拘束性ブレークアウトの発生原因を追求し
て行くと、上記鋳造法で採る手段では説明できない現象
が多く発生している。例えば鋳造速度が１　ｍ　／　ｍ
　ｉ　ｎ以下の低速鋳造であって、鋳型内に投入された
モールドパウダーが速やかに溶融し、適正なスラグフィ
ルムが形成されろ条件下でもブレークアウトが発生する
ことがあり、また鋳造速度、使用パウダーが変化しない
にも拘らず発生することもある。

本発明者らが拘束性ブレークアウトの多発する原因とし
て着目した現象は次の如くである。

（イ）拘束性ブレークアウトは、転炉出鋼後の取鍋処理
において、真空脱ガスを行った場合よりもＡｒガス等で
フラッシング処理を行った場合に多発する傾向がある。

（ロ）タンディツシュから鋳型までの浸漬ノズルの使用
に際し、Ａｌ２Ｏ３等によるノズル詰まりを防止するた
めにＡｒガスの吹込みを行った場合に多発する傾向があ
る。

上記（イ）の現象に関しては鋼中の水素が原因と考えら
れ、（ロ）の現象に関しては吹込みＡｒに基づくガス気
泡によるものとし、モールドパウダーに及ぼすガス気泡
の影響について研究を重ねた結果本発明を完成するに至
ったものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、連続鋳造時に鋳型内の溶鋼表面に投入
するモールドパウダーを規制する乙とにより、使用溶鋼
をＡｒガスでフラッシング処理を施した場合でも、また
タンディツシュからの浸漬ノズル詰りを防止するための
Ａｒガス吹込みを行った場合でも、拘束性ブレークアウ
トを発生せず常束性ブレークアウト防止方法を提供する
にある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の要
旨とするところは次の如くである。

すなわち、鋼の連続鋳造時に鋳型内の溶鋼表面に投入さ
れるモールドパウダーの粘度を調整する連続鋳造時の拘
束性ブレークアウト防止方法において、前記モールドパ
ウダーの凝固温度より５０℃低温における粘度比較にお
いて モールドパウダー中に該パウダーｇ　当す１　ｃｃのア
ルゴンガスを吹込んだ場合の粘度・・Ｐアルゴンガスを
吹込まない場合の粘度・・・Ｐとするとき なる関係式を満足するモールドパウダーを使用すること
を特徴とする連続鋳造時の拘束性ブレークアウト防止方
法である。

本発明者らが拘束性ブレークアウトの発生原因について
種々研究した結果、モールドパウダーの鈷Ｊｍｌｋｌｒ
　）　ｈ　Ｒ’１ｉ−Ｇ社％ｆ芸Ｉ７ピ尖ｌヒす７１　
＆　Ｗ　ｆ＋＜　ＨＬ　去大であることを見出した。ず
なわら、鋳造中のモールドパウダーは酸化物系融体であ
り、これが振動鋳型と凝固殻との間隙；こ流入して、そ
の冷却過程においてガラス状を呈して形成された凝固殻
を有する鋳片を円滑に降下せしめる潤滑剤となるのが正
常な作用である。しかるにモールドパウダーの冷却過程
で結晶の析出が生じた場合には、この潤滑機能が著しく
低下しその結果摩擦により凝固殻が破断しブレークアウ
トの発生に至るものと考えられろ。

而してモールドパウダーの冷却過程におけろ結晶の析出
について調査したところ、鋼中のＨが７ｐｐｍ以上の場
合もしくはタンディツシュからの浸漬ノズルへＡＺ２０
３の付着を防止するために溶鋼中にＡｒを吹込む場合に
、Ａｒガスがモールドパウダーに捕捉されることに起因
して結晶の析出が促進されることが判明した。

上記に関し溶鋼中へのＡｒガス吹込量と、相対的な結晶
析出度について、本発明者らが行った実験結果について
説明する。すなわち、本発明者らは、黒鉛ろっぽでモー
ルドバラク゛−のに０１５０　ｇ％　１３００℃で３０
分間加熱溶解し、これをボンベに流し込み、この溶融パ
ウダー中にシリカチューブを介してＡｒガスを１０秒間
流した後静置して凝固させ、冷却後スラグを粉砕してＸ
線回折で調査したところカスピグイン（３Ｃａ０・２Ｓ
ｉＯ・ＣａＦ２）のピークが観察された。かくの如くし
てＡｒガスの吹込量を変えて試験したところ、Ａ「ガス
の吹込ｆｉ　（ｃｃ／　ｇ　）と凝固パウダーに見られ
る相対的結晶析出度との［１Ｍには第２図に示す如き関
係が存在することが判明した。すなわち、Ａｒ屋の増加
に従って捕捉されるＡｒガス気泡６が増加し、結晶８の
析出度が大となる。

更にＡｒガス吹込時のモールドパウダーの測温実験を、
１３００℃の溶融パウダーをるつぼに移し、Ａｒガス流
量を変化させて１０秒間Ａｒガスを吹込み溶融パウダー
の温度をそれぞれの場合について測定した結果を、Ａｒ
ガスを全く吹込まない場合についても同様に温度を測定
し、第３図に同時に示した。

第３図より明らかな如＜Ａｒガスを吹込まない試料Ａは
７５０℃の温度を示すのに対し、Ａｒガスを吹込んだ試
料Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅはいずれも８５０℃以上であって約１
００℃溶融パウダーの温度降下が妨げられ徐冷状態にな
っていることがわかる。

これはＡｒガスを吹込むことにより溶融パウダーにＡｒ
ガスが気泡として捕捉され、捕捉されたＡｒガス気泡に
よって熱拡散が妨げられ、その結果徐冷となって結晶化
が促進されるものと考えられろ。

かくの如く、溶融モールドパウダーの結晶化が促進され
ると流動性が低下し、潤滑剤としての作用が著しく阻害
され摩擦によって拘束性ブレークアウトを発生するもの
と考えられる。

この事実は連続鋳造操業上に観察される次の現象によっ
て裏付けされる。

（・イ）　　ブレークアウト直前の鋳片においては、オ
ツシレーションマークの乱れが観察される。これはパウ
ダーの潤滑不良を示すものである。

（ロ）　ブレークアウト直前のパウダーフィルムものと
考えられる。

（ハ）　ブレークアウト直前にはモールドパウダーの消
費量が少い。これは流動性低下に起因するものと考えら
れる。

上記本発明者らの実験結果から連続鋳造において、鋳型
と凝固殻間の間隙にフィルム状に介在する溶融パウダー
において結晶化が促進されることにより流動性が低下し
、摩擦によりブレークアウトの発生原因となることが判
明したが、ブレークアウトに至る詳細な機構は未だ不明
の点があるが一次の如く考えられる。すなわち、モール
ドパウダ一層内の固液界面形態が結晶凝固の場合、デン
ドライト状に複雑なものとなり液相内にも固相核の分散
を生じ、その結果液相内の粘度が上昇するものと考えら
れろ。かくの如く、モールドパウダーの液相内にＡｒガ
スの気泡が捕捉されるために熱拡散が妨げられて徐冷さ
れ、その結果結晶が析出しパウダーの粘度が上昇し、潤
滑不良となって摩擦により拘束性ブレークアウトに至る
ものと考えらかくの如きモールドパウダーのＡｒガスに
よる結晶化傾向の定量的評価方法について、本発明者ら
が種々調査の結果、次の方法が適していることが判明し
た。すなわち、凝固途中のモールドパウダーＩｇ当り１
０ｃｃ／ｌｌｌ１ｎのＡｒガスを導入しつつパウダーの
粘度を測定し、これをＡｒガス吹込みを全く行なわない
場合の粘度と比較し、その変化率によって評価する方法
である。しかして後記する如く、その測定温度がモール
ドパウダーの凝固温度よりも５０℃低温で行うことが最
も適していることを見出した。

しかして粘度の測定は粘度と相関関係にあるトルク値で
代用できることが判明した。本発明者らはモールドパウ
ダーのトルク値を第４図にて示す如き測定装置で行った
。すなわち発熱体１０を有する耐火れんが１２にて取囲
まれた加熱炉１４の中に内径４０鴫、外径４４ＩＩＩＩ
１１１深さ５０間のアルミするつぼ１６を載置し、一方
加熱炉１４の上部中央部の開口１８を通じモーター２０
によって回転されるステンレス攪拌棒２２を挿入し、゛
その先端に取付けたプロペラ２４をるつぼ１６内にて回
転し、熱伝対２６にて測温しながら攪拌棒２２の炉外上
部に設けられたトルク計２８にて、ろっぽ１６内で加熱
されるモールドパウダー２のＡｒガス吹込みを行う場合
と、吹込を行わない場合のトルク値を測定した。

上記トルク値測定装置を使用し、ＣａＯ／ＳｉＯ□−０
９６、凝固温度１１３０℃の供試モールドパウダーにつ
いて、Ａｒガスを吹込む場合のトルク値Ｔ　と、Ａｒガ
スを全く吹込まない場合のトルク値Ｔ２を測定した。

該供試パウダーを使用する場合、Ａｒガスを吹込まない
場合に比しＡｒガスを吹込む場合は、凝固温度の１１３
０℃より次第に加熱温度を低下して行くと、トルク値が
次第に上昇し、凝固温度よす５０℃低温の点ではトルク
値の変化率 の温度でプロペラがから回りを始めている。がくの如＜
、Ａｒガスを吹込む場合と吹込まない場合のトルク値の
変化率は、一般に試験パウダーの凝固温度より３０〜７
０℃低温範囲で明確に現れるので本発明では供試モール
ドパウダーの凝固温度より５０℃低温側におけるトルク
値を基準とすることに決定した。かくして該供試パウダ
ーについて、凝固温度１１３０℃より１００℃低温の１
０３０℃までの温度域についてＮ　Ａｒガスを吹込まな
い場合と、Ａｒガスをパウダーｇ当りＩ　Ｃｃ吹込む場
合について連続的にトルク値を測定した結果は第５図に
示すとおりである。

上記トルク値はモールドパウダーの溶融状態における粘
度と相関関係があるので、上記トルク値次に本発明者ら
は第１表に示す組成と、第２表に示す如き特性を有する
４種の供試モールドパウダーＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄを使用し、
それぞれ凝固温度より５０℃低温における。Ａｒガスを
パウダーｇ当りｉｃｅ吹込んだ場合と、Ａｒガスを全く
吹込まない場合にによる粘度変化率の異なる上記Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄの４銘柄を実操業の連続鋳造時に使用して拘束
性ブレークアウトの発生率を調査した。結果は第６図に
示すとおりである。

第１表 第６図よりパウダーＡ、Ｂは粘度の変化率が７０＝−１
００％に達しブレークアウトの発生率がきわめて高いの
に反し、パウダーＣ，Ｄは粘度変化率が２５％以下で、
ブレークアウト発生率がきわめて低いことが判明した。

第２表 なお、第１表、第２表に示す銘柄Ａ、、Ｂ、Ｃ，Ｄの供
試モールドパウダー中、Ａ、Ｃ２銘柄は、製造寸法が厚
さ２２０ｍｍＸ幅８５０〜１５００　ｍｍの連鋳機にお
いて使用したパウダーであり、該連鋳機は鋳造速度１．
０〜１．８ｍ／ｗｉｎ　″Ｃ−操業され、−万Ｂ、Ｄ２
銘柄は製造寸法が厚さ２１５〜３１０ｍｍＸ幅１４５０
〜２５００　ｍｍの連鋳機において使用したパウダーで
あって鋳造速度０４〜０．９ｍ／ｒｎｉｎで操業されて
いるものである。かくの如く製造スラブ寸法が異なり鋳
造速度が異なるためにＡ、Ｃ２銘柄については１３００
℃における粘度の低いものを使用し、Ｂ、Ｄ２銘柄につ
いては粘度の高し）もの全選択使用したものである。

以上の如く、本発明では連鋳時に使用するモールドパウ
ダーの凝固温度より５０℃低温におけろ粘度変本発明者
らは実操業においても上記限定によ２てモールドパウダ
ーを選択もしくは成分５Ａ整することにより拘束性ブレ
ークアウトをほとんど皆無の域まで低減することができ
た。

モールドパウダーのＡｒガス吹込みによるｋＪｌ昇を抑
制する方法としては、モールドパウダーの次の特性を指
向すればよい。

（イ）塩基度ＣａＯ／５１０２を低下し、好ましくは０
９０以下とする （口）　　ＢａＯｌＭｇＯを添加する。

（ハ）　軟化温度、凝固温度の低い銘柄を選択する。

上記特性のうち（イ）、（ロ）は特に効果的である。

〔発明の効果〕

本発明は連続鋳造における拘束性ブレークアウトの発生
原因が鋳型内に散布するモールドパウダーの特性に依存
する確率がきわめて高いことを究明し、ブレークアウト
を防止するモールドパウダーの適性限定基準の設定につ
いて研究の結果、モールドパウダーの凝固温度より５０
℃低温における粘度比較において、該パウダーｇ当り１
　ｃｃのＡｒガスを吹込んだ場合の粘度と、Ａｒガスを
吹込まない場合の粘度との粘度変化率が２５％以下にな
るように成分調整することより、これを達成し得ること
を見出し、次の効果の挙げることができた。

（イ）本発明の適用により拘束性ブレークアラ１−の発
生を大幅に低減することができ、生産性の著しい向上、
コストの低減に寄与することができた。

（ロ）本発明はモールドパウダーの成分調整のみでこと
足るので、予め最適成分のモールドパウダーを配合して
おき、これを使用すればよく方法は簡易で、しかも効果
がきわめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融状態でＡ「ガスを吹込んだモールドパウダ
ーの冷却凝固後の断面を示す模式断面図、り白’　　９
　　聞ｌｌ＋　＋ｘ３４Ｒｆ−４Ｍ　　？　　４”！　
ＩＦ仝ＩＦ　　わ　ＩＪ　　７　　？　　−、＋　　　
Ｆ　　、−，６ｒ”＋ダーを１３００℃に加熱溶解中に
吹込んだＡｒガス量（ｃｃ／ｇパウダー）の凝固後の相
対的結晶析出塵に及ぼす影響を示す相関線図、第３図は
１３００℃に加熱溶解中のモールドパウダー中に吹込む
Ａｒガス量と冷却時におけるモールドパウダーの温度変
化との関係を示す相関図、第４図は本発明者らが使用し
たモールドパウダーのトルク値測定装置を示す断面図、
第５図は供試モールドパウダーを１１３０℃の凝固温度
から１００℃低温の１０３０℃までの温度域について、
Ａｒガスをパウダーｇ当り１　ｃｃ吹込む場合（・印）
と、吹込まなし）場合（○印）におけるトルク値の変化
を示す線図、第６図は供試モールドパウダーの凝固温度
より５０℃低温におけるＡｒガスをパウダーｇ当り１　
ｃｃ吹込む場合とＡｒガスを全く吹込まない場合の粘度
変化率の差異が拘束性ブレークアウト発生率に及ぼす影
響を示す相関線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼の連続鋳造特に鋳型内の溶鋼表面に投入される
   モールドパウダーの粘度を調整する連続鋳造時の拘束性
   ブレークアウト防止方法において、前記モールドパウダ
   ーの凝固温度より５０℃低温における粘度比較において モールドパウダー中に該パウダーｇ当り１ｃｃのアルゴ
   ンガスを吹込んだ場合の粘度………Ｐ＿１アルゴンガス
   を吹込まない場合の粘度……Ｐ＿２とするとき ［（Ｐ＿１−Ｐ＿２）／Ｐ＿１］×１００≦２５（％）
   なる関係式を満足するモールドパウダーを使用すること
   を特徴とする連続鋳造時の拘束性ブレークアウト防止方
   法。