鋼の連続鋳造方法
【課題】 鋼の連々鋳の鋳込開始時に組成に工夫を凝らしたフロントパウダーを用いて連々鋳初期材の表面疵の発生を防止する連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】 炭素含有量が、質量％で、０．１〜１．５％の鋼を連続鋳造する際の連々鋳の開始時の鋳造初期に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物およびＦ化合物からなるパウダー基材３とこのパウダー基材を１００％とするとき、このパウダー基材１００％に対してその含有量の２〜８％のフリーカーボン２からなる混合体を図１の（ａ）に示すフロントパウダー１としてモールド内に投入し、１３００℃における粘度が０．１〜５．０Ｐａ・ｓであるスラグ化率が４０〜９０％であるフロントパウダー１を使用する連々鋳の鋳込み開始時の鋳込み方法からなる鋼の連続鋳造方法。
【解決手段】 炭素含有量が、質量％で、０．１〜１．５％の鋼を連続鋳造する際の連々鋳の開始時の鋳造初期に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物およびＦ化合物からなるパウダー基材３とこのパウダー基材を１００％とするとき、このパウダー基材１００％に対してその含有量の２〜８％のフリーカーボン２からなる混合体を図１の（ａ）に示すフロントパウダー１としてモールド内に投入し、１３００℃における粘度が０．１〜５．０Ｐａ・ｓであるスラグ化率が４０〜９０％であるフロントパウダー１を使用する連々鋳の鋳込み開始時の鋳込み方法からなる鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造の連々鋳において、モールド中にモールドパウダーを投入してモールドパウダーの溶融層を生成してモールド中の溶鋼を外気から遮断し、かつモールド銅板と初期凝固シェルとの間の潤滑性を確保して行う連続鋳造方法に関し、特に連々鋳の開始時にモールド中にフロントパウダーであるモールドパウダーを投入し、続く連々鋳の定常状態時になると、開始時のフロントパウダーに代えて、鋼種ごとに最適な物性を有する定常状態用のモールドパウダー（以下、定常状態用のモールドパウダーを「本体パウダー」と称する。）を投入することによる連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鋼の連続鋳造における連々鋳の技術では、定常状態において使用するモールドパウダーに対し、鋳造開始時には発熱特性を有する特別なモールドパウダーをフロントパウダーとして使用する方法が一般的である。しかし、この発熱特性を有するフロントパウダーを使用する方法では、フロントパウダーと定常状態における本体パウダーであるモールドパウダーとは、両者の組成（すなわち溶融状態での組成）が異なるため、フロントパウダーから本体パウダーに切り替わる途中である経過段階（すなわち遷移状態）では２種類の組成のパウダーによる混合状態となる。このような２種類のパウダーの混合状態では、鋼種ごとに決められたランニングパウダーとしての本体パウダーの組成から外れているために、遷移状態が終了して定常状態となるまではモールド内の初期凝固が不均一となってしまう。
【０００３】
ところで、連続鋳造用のモールドパウダーは、モールド内に添加されて溶鋼表面で滓化する。このようなモールドパウダーには、特に鋳造初期の段階で添加されるフロントパウダーがあり、溶鋼の温度の低下を防いで確実に溶鋼を保温してデッケルの発生を阻止して、得られた鋳片に表面きずの発生を防いでいる。このようなフロントパウダーは連続鋳造の一般的なモールドパウダーに発熱材としてＣａ−Ｓｉ合金粉末やＡｌ−Ｍｇ合金粉末などの金属粉末を含有している（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このような発熱型モールドパウダーの場合、発熱材が急激な反応を起こし、発熱効果の持続性が無く、連続的な保温効果が得られず、鋳片表面品質の飛躍的な改善は望めず、また発熱型モールドパウダーに酸化源として含まれるＦｅ2Ｏ3や酸化反応生成物であるＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等の酸化物が鋳片内部の品質を悪化させることが指摘されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、発熱型のフロントパウダーを用いる代わりに、酸化物系原料の繊維および金属カルシウムと金属シリコンを混合して成形した不織布をモールドの周囲に貼付することで、モールドと溶鋼の凝固シェル間の潤滑性を向上させて鋳造開始時から鋳片表面の割れや凹みなどの疵を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
さらに、連続鋳造における鋳込み開始の少し前からモールドに液状潤滑材を滴下し、増速中にはモールドと鋳片間の潤滑にモールドパウダーと液状潤滑材を付与してモールドと鋳片との間を潤滑してブレークアウトの発生を抑制する方法が開発されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
さらに、凝固温度の異なるモールドパウダーを使い分けることで、鋳片表面の縦割れを防止した鋳片を得る方法が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。この方法は異なるモールドパウダーの混合による不安定化を生じ、このことが鋳片疵の発生の原因の一つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１６９４６７号公報
【特許文献２】特開平４−１４３０５２号公報
【特許文献３】特開平８−２１５７９５号公報
【特許文献４】特許第３５３６５３０号公報
【特許文献５】特開平７−１２４７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、鋼の連続鋳造における連々鋳の鋳込開始時に用いるモールドパウダーとして、組成に工夫を凝らしたフロントパウダーを用いることにより連々鋳初期材の表面疵の発生を防止する連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
Ｃａ−Ｓｉ合金などの金属発熱材やＫＭｎＯ4やＦｅ2Ｏ3などの低級酸化物酸化剤５をパウダー基材３に添加した従来技術におけるフロントパウダー６を、図２に模式的に示す。従来技術におけるフロントパウダーである発熱型パウダーのフロントパウダー６は溶鋼汚染などの問題がある。そこで、本願の発明の手段では、この図２に示すような金属発熱材や低級酸化物酸化剤５を添加したモールドパウダーは連々鋳の鋳込み開始時のフロントパウダーとしては使用しないものとし、また、定常状態となった鋳込み時におけるモールドパウダー（以下、「本体パウダー」という。）としても使用しないものとする。
【００１０】
さらに、本願の発明の手段では、フロントパウダーと定常状態で用いる本体パウダーの混合状態による組成変動を無くすため、連々鋳の鋳込み開始時に使用するフロントパウダーを構成するパウダー基材は、定常状態時の本体パウダーを構成するパウダー基材と組成を同一とするが、これらのフロントパウダーと本体パウダーは、図１の（ａ）に模式的に示すフロントパウダー１および（ｂ）に模式的に示す本体パウダー４として模式的に示すように、フリーカーボン（Ｆ．Ｃ．）２の含有量だけが異なるモールドパウダーとして使用する。
【００１１】
なお、上記のように本体パウダー４とフリーカーボン２の含有量だけが異なるモールドパウダーをフロントパウダー１として使用する可否の評価は、スラグ化率試験によって行う。このスラグ化率試験によって滓化性を評価することにより、フロントパウダー１として適正な滓化性を有するフロントパウダーを設計するものとする。
【００１２】
そこで、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、炭素含有量が、質量％で、０．１〜１．５％の鋼を連続鋳造する方法において、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物および総Ｆ濃度を有する化合物からなり、該酸化物系化合物の質量および総Ｆ濃度を有する該化合物のＦ分の総質量の合計からなるパウダー基材３の質量を１００％としたときの、パウダー基材３の質量に対するフリーカーボン２の質量は２〜８％、望ましくは３〜６％である、パウダー基材３およびフリーカーボン２の混合物からなり、かつ、１３００℃における粘度が０．１〜５．０Ｐａ・ｓであるフロントパウダー１を使用して連々鋳の鋳込み開始時の鋳込みを行う方法を特徴とする鋼の連々鋳による連続鋳造方法である。
【００１３】
上記の方法において１３００℃における粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満では、粘度が低すぎて鋳造開始時にフロントパウダー１の溶融層がモールドと溶鋼の凝固層の間に潤滑膜を均一に生成し難く、モールドと凝固層間の潤滑性が不十分となる。１３００℃における粘度が５．０Ｐａ・ｓよりも高すぎるとフロントパウダー１の溶融層の流動性が低く、鋳造開始時のモールドと凝固層間の潤滑性が不十分となる。
【００１４】
請求項２の発明では、フロントパウダー１を使用して連々鋳の鋳込み開始時の鋳込みを行う方法は、フロントパウダー１を１３００℃のモールド内に投入する際、下記の（１）式に示すスラグ化率４０％〜９０％、望ましくは５０〜８０％のフロントパウダー１を使用して鋳込みを行う方法であることを特徴とする請求項１の手段の鋼の連々鋳による連続鋳造方法である。
スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（滓化したフロントパウダーと未滓化のモールドパウダーの全質量）｝×１００・・・（１）
【００１５】
請求項３の発明では、請求項１または２の手段におけるフロントパウダー１を使用して行う連々鋳の鋳込み開始時の鋳込み行う方法に続いて、連々鋳の鋳込み開始時に使用のフロントパウダー１と、酸化物系化合物および総Ｆ濃度を有する化合物のパウダー基材３と組成が同一で、該パウダー基材３の質量に対するフリーカーボン２の質量の割合だけが相違する混合物からなる本体パウダー４を使用して、連々鋳の定常状態時の鋳込みを行う方法からなることを特徴とする鋼の連々鋳による連続鋳造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記の手段の連々鋳の開始時のフロントパウダーの使用および連々鋳の定常状態時の本体パウダーの使用による連続鋳造方法であるので、連々鋳の定常状態時の鋳片と同様に表面性状の優れた連々鋳初期鋳片を得ることができ、これに続く定常状態時の鋳片においても表面性状の優れた鋳片を得ることができ、連々鋳の開始時から無駄の無い鋳片の製造が得られた。なお、本発明における連々鋳初期鋳片とは、フロントパウダーから本体パウダーに切り替わるまでの鋳造初期から途中段階を経て定常状態に至るまでに鋳造された鋳片を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明における、フリーカーボン（Ｆ．Ｃ．）とパウダー基材の割合を示す模式図で、（ａ）はフロントパウダー、（ｂ）は本体パウダーである。
【図２】従来のフロントパウダーにおける金属発熱材や低級酸化物酸化剤とパウダー基材の割合を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、以下に説明する。この実施の形態では、連続鋳造における連々鋳によって、炭素含有量が質量％で０．１〜１．５％である種々の鋼を製造するに当たって、それらの溶鋼の連々鋳の開始時の鋳造初期にフロントパウダー１をモールド内の溶鋼上に投入し、溶鋼上にフロントパウダー１の溶融層を生成した。この生成したフロントパウダー１の溶融層によりモールド内の溶鋼を外気から遮断し、また、モールドと溶鋼の凝固シェルとの間の潤滑性を確保し、さらに、連々鋳の開始時の鋳造初期に得られた鋳片の表面性状の悪化を防止し、連々鋳の定常状態時の鋳片の表面性状と変わらない表面性状の優れたものとした。使用したフロントパウダー１はパウダー基材３およびフリーカーボン２の混合体からなるモールドパウダーである。
【００１９】
このフロントパウダー１が形成されているパウダー基材３およびフリーカーボン２の混合体について説明すると、パウダー基材３はＳｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物およびフッ化物系化合物（以後、フッ化物系化合物を「Ｆ化合物」という。）からなり、このパウダー基材３を質量％で１００％とするとき、パウダー基材３の２〜８％望ましくは３〜６％に相当する質量のフリーカーボン２を、このパウダー基材３に対して加えた混合体からフロントパウダー１はなっている。このフロントパウダー１は、１３００℃における粘度が０．１〜５．０Ｐａ・ｓを有するものである。また、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏであり、Ｆ化合物としては、スラグ融剤であるＣａＦ2からなる螢石またはＮａＦからなるフッ化ソーダなどである。これら化合物の配合比率は特に限定するものではないが、代表的な化合物の配合比率はおよそＳｉＯ2：３５〜６０％、Ａｌ2Ｏ3：２〜１５％、ＣａＯ：２５〜３５％、ＭｇＯ：≦１０％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：２〜２０％であり、Ｆ化合物としてはＣａＦ2：５〜１５％、ＮａＦ：≦１０％で構成される。
【００２０】
ところで、フロントパウダー１の１３００℃における粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満では、粘度が低すぎて連々鋳の鋳造開始時に溶融パウダーがモールドと溶鋼の凝固層との間に潤滑膜を均一に生成しにくく、このために潤滑性が不十分となる。一方、１３００℃における粘度が５．０Ｐａ・ｓよりも高くなると流動性が低くなりすぎ、連々鋳の鋳造開始時の潤滑性が十分に得られないこととなる。
【００２１】
さらに、この鋼の連々鋳用のフロントパウダー１では、１３００℃に加熱して５分間保持して冷却することによって得られる下記の（１）式に示すスラグ化率は４０〜９０％であり、望ましいスラグ化率は５０〜８０％である。
【００２２】
スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの混合物の質量）｝×１００・・・（１）
【００２３】
すなわち、上記の（１）式に示すスラグ化率（％）は、１３００℃に加熱し５分間保持して冷却することによって得た滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの混合物の質量中に占める滓化したフロントパウダーの質量の比率を百分率で示した値である。
【００２４】
このスラグ化率を求める試験に当たっては、滓化のためにフロントパウダー１を加熱するが、この加熱条件は１３００℃へ加熱し、この温度に５分間保持する１条件である。さらに、上述の条件でフロントパウダー１を加熱すると滓化して融液となり、この融液が冷却後に塊となるので篩の上に残ることとなる。一方、試験後も未滓化のパウダーは粒径が変わらないので、篩を通過する。この現象を利用して、ＪＩＳ Ｚ ８８０１の呼び寸法６００μｍの篩にて滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーを篩別することにより、滓化したフロントパウダーを篩上とし、滓化しなかったすなわち未滓化のフロントパウダーを篩下とし、それらの質量をそれぞれ測定して求め、これらの求めた質量を上記のスラグ化率の（１）式に適用することによりスラグ化率が得られる。
【００２５】
スラグ化率が４０％未満のフロントパウダー１では、フロントパウダーとしての滓化性が不十分で溶融しにくい。スラグ化率が９０％を超えるフロントパウダー１では、フリーカーボンによるフロントパウダー粒子の被覆が不十分であるために、焼結するなどの不具合が生じる恐れがある。
【００２６】
フロントパウダー１のスラグ化率の試験方法は、本出願人の他の出願に係る特開２００８−２４６５００号公報に記載の方法と同様の方法により実施できる。
【００２７】
その方法は、先ず、厚さ１ｍｍの鉄板を加工して、幅８０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、深さ２５ｍｍである鉄製の容器を作製する。この鉄製の容器にフロントパウダーを１５０ｇ秤量して装入する。これを平らにして溶解させる炉としてマッフル炉を使用し、上記のフロントパウダーを装入した鉄製の容器を１５７３Ｋに設定したマッフル炉中に装入し、５分間保持し、フロントパウダーを溶解させた後、鉄製の容器ごと取り出して自然冷却する。
【００２８】
冷却した鉄製の容器からフロントパウダーを全て取り出し、滓化分と未滓化分とを分離するためにボールミルで１０分間粉砕する。粉砕後、滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの混合物をＪＩＳ Ｚ ８８０１の呼び寸法６００μｍの網目の篩にて篩別する。この篩別により網目上に残った篩上を滓化したフロントパウダーとし、その質量を測定する。一方、網目を通過した篩下を滓化していないすなわち未滓化のフロントパウダーとし、その質量を測定する。
【００２９】
これらの測定により得られたそれぞれの質量を次のスラグ化率の（１）式に適用して、滓化したフロントパウダーの質量を、滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの全質量で除することによって、すなわち加熱に用いた元のフロントパウダーの全質量で除することによって、スラグ化率を算出する。
【００３０】
スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの混合物の全量）｝×１００……（１）
すなわち、スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（元のフロントパウダーの全質量）｝×１００……（１）
【００３１】
ここで、本発明の実施の形態である発明例１と比較例１〜４についての上記のスラグ化率の試験結果に基づく、それぞれのフロントパウダーの組成、並びに、１３００℃での粘度、スラグ化率、凝固温度、および連々鋳の開始時の鋳造初期の鋳片の表面性状を表１に示す。さらに、連々鋳の定常状態時に用いるモールドパウダーである本体パウダー４の組成、１３００℃の粘度、凝固温度およびスラグ化率を本体パウダーとして表１に示す。また、表１において、Ｆ．Ｃ．はフリーカーボンを示し、連々鋳の開始初期の鋳片すなわち連々初期鋳片の表面性状における、◎は操業異常なく鋳片の表面性状が優秀であること、○は鋳片の表面性状が良好であること、△および×は鋳片表面に欠陥を発生することをそれぞれ示している。この場合、表１において、パウダー基材は滓化後のパウダー融液組成が１００％となるように示している。一方、パウダー組成におけるＦ．Ｃ．は燃焼して消失し、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成に影響しない。そこで、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成を質量で１００％するとき、この滓化後のパウダー融液組成に対して混合するＦ．Ｃ．の質量を％を示している。表１の下部に記載するように、表１におけるＦはパウダー基材におけるＦ化合物、例えばＣａＦ2、ＮａＦ、ＡｌＦ3などに含まれるフッ素分の総Ｆ濃度である。
【００３２】
【表１】
【００３３】
さらに、本発明の実施の形態である発明例２と比較例５〜８により、フロントパウダーの組成、並びに、１３００℃で５分間保持した場合における粘度、スラグ化率、凝固温度、および連々鋳の開始時の鋳造初期の鋳片の表面性状を表２に示す。さらに、連々鋳の定常状態時に用いるモールドパウダーである本体パウダーの組成、１３００℃の粘度、凝固温度およびスラグ化率を本体パウダーとして表２に示す。また、表２において、Ｆ．Ｃ．はフリーカーボンを示し、連々鋳の開始初期の鋳片すなわち連々初期鋳片の表面性状における、◎は操業異常なく鋳片の表面性状が優秀であること、○は鋳片の表面性状が良好であること、△および×は鋳片表面に欠陥を発生することをそれぞれ示している。この場合、表２において、パウダー基材は滓化後のパウダー融液組成が１００％となるように示している。一方、パウダー組成におけるＦ．Ｃ．は燃焼して消失し、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成に影響しない。そこで、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成を質量で１００％するとき、この滓化後のパウダー融液組成に対して混合するＦ．Ｃ．の質量を％を示している。表２の下部に記載するように、表２におけるＦはパウダー基材におけるＦ化合物、例えばＣａＦ2、ＮａＦ、ＡｌＦ3などに含まれるフッ素分の総Ｆ濃度である。
【００３４】
【表２】
【００３５】
さらに、本発明の実施の形態である発明例３と比較例９〜１２により、フロントパウダーの組成、並びに、１３００℃で５分間保持した場合における粘度、スラグ化率、凝固温度、および連々鋳の開始時の鋳造初期の鋳片の表面性状を表３に示す。さらに、連々鋳の定常状態時に用いるモールドパウダーである本体パウダーの組成、１３００℃の粘度、凝固温度およびスラグ化率を本体パウダー３として表３に示す。また、表３において、Ｆ．Ｃ．はフリーカーボンを示し、連々鋳の開始初期の鋳片すなわち連々初期鋳片の表面性状における、◎は操業異常なく鋳片の表面性状が優秀であること、○は鋳片の表面性状が良好であること、△および×は鋳片表面に欠陥を発生することをそれぞれ示している。この場合、表３において、パウダー基材は滓化後のパウダー融液組成が１００％となるように示している。一方、パウダー組成におけるＦ．Ｃ．は燃焼して消失し、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成に影響しない。そこで、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成を質量で１００％するとき、この滓化後のパウダー融液組成に対して混合するＦ．Ｃ．の質量を％を示している。表３の下部に記載するように、表３におけるＦはパウダー基材におけるＦ化合物、例えばＣａＦ2、ＮａＦ、ＡｌＦ3などに含まれるフッ素分の総Ｆ濃度である。
【００３６】
【表３】
【実施例１】
【００３７】
ＪＩＳに規定するＳＵＪ２鋼の連々鋳の開始時の鋳造初期に、図１に模式的に示すフリーカーボン２とパウダー基材３の混合物であるフロントパウダー１、すなわち表１の発明例１に示すフロントパウダー（Ｆで示すＦ化合物：６．０％と、ＳｉＯ2：４６．４％、Ａｌ2Ｏ3：１１．２％、ＣａＯ：２７．９％、ＭｇＯ：５．３％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：３．１％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．２．５％との混合物からなり、粘度１．１Ｐａ・ｓ、凝固温度１０３０℃、スラグ化率６０％）８ｋｇをモールドに投入して鋳造を開始した。この発明例１のフロントパウダーは、スラグ化率が６０％であるのでフロントパウダーに必要な滓化性を有するための条件であるスラグ化率４０〜９０％を満足しており、また、質量％でパウダー基材１００％と混合するＦ．Ｃ．が２．５％であるのでフロントパウダーに必要な燃焼発熱による保温性を有するための条件であるＦ．Ｃ．２〜８％を満足しており、さらに、粘度が１．１Ｐａ・ｓであるのでフロントパウダーに必要な潤滑性を有するための条件である粘度０．１〜５．０Ｐａ・ｓを満足している。上記の発明例１の連々鋳の開始の後、連々鋳が定常化すると、本発明におけるフロントパウダーに代えて、ＳＵＪ２鋼用の定常時用のモールドパウダーである本体パウダー４（Ｆで示すＦ化合物：６．０％、と、ＳｉＯ2：４６．４％、Ａｌ2Ｏ3：１１．２％、ＣａＯ：２７．９％、ＭｇＯ：５．３％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：３．１％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．：５．４％、粘度１．１Ｐａ・ｓ、凝固温度１０３０℃、スラグ化率３３％）を用いて鋳造を継続し、鋳片を得た。これらの鋳片は連々鋳初期の鋳片においても表面性状は◎で優れたもので、連々鋳が定常化してから得られた鋳片と変わることの無い表面性状の優れたものであった。なお、表１において、鋳片表面性状は、鋳造後放出して冷塊とした鋳片を対象に、磁粉探傷およびグラインダー研削によって鋳片疵の程度を評価した。
【実施例２】
【００３８】
ＪＩＳに規定するＳ１５Ｃ鋼の連々鋳の開始時の鋳造初期に、図１に模式的に示すフリーカーボン２とパウダー基材３の混合物であるフロントパウダー１、すなわち表２の発明例２に示すフロントパウダー（Ｆで示すＦ化合物：７．８％と、ＳｉＯ2：４２．９％、Ａｌ2Ｏ3：６．０％、ＣａＯ：２９．３％、ＭｇＯ：３．５％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：１０．４％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．３．０％との混合物からなり、粘度０．４Ｐａ・ｓ、凝固温度１１１０℃、スラグ化率７０％）８ｋｇをモールドに投入して鋳造を開始した。この発明例２のフロントパウダーは、スラグ化率が７０％であるのでフロントパウダーに必要な滓化性を有するための条件であるスラグ化率４０〜９０％を満足しており、また、質量％でパウダー基材１００％と混合するＦ．Ｃ．が３．０％であるのでフロントパウダーに必要な燃焼発熱による保温性を有するための条件であるＦ．Ｃ．２〜８％を満足しており、さらに、粘度が０．４Ｐａ・ｓであるのでフロントパウダーに必要な潤滑性を有するための条件である粘度０．１〜５．０Ｐａ・ｓを満足している。上記の発明例２の連々鋳の開始の後、連々鋳が定常化すると、本発明におけるフロントパウダーに代えて、Ｓ１５Ｃ鋼用の定常時用のモールドパウダーである本体パウダー４（Ｆで示すＦ化合物：７．８％と、ＳｉＯ2：４２．９％、Ａｌ2Ｏ3：６．０％、ＣａＯ：２９．３％、ＭｇＯ：３．５％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：１０．４％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．：５．０％、粘度０．４Ｐａ・ｓ、凝固温度１１１０℃、スラグ化率３２％）を用いて鋳造を継続し、鋳片を得た。これらの鋳片は連々鋳初期の鋳片においても表面性状は◎で優れたもので、連々鋳が定常化してから得られた鋳片と変わることの無い表面性状の優れたものであった。なお、表２において、鋳片表面性状は、鋳造後放出して冷塊とした鋳片を対象に、磁粉探傷およびグラインダー研削によって鋳片疵の程度を評価した。
【実施例３】
【００３９】
ＪＩＳに規定するＳＣｒ４２０鋼の連々鋳の開始時の鋳造初期に、図１に模式的に示すフリーカーボン２とパウダー基材３の混合物であるフロントパウダー１、すなわち表１の発明例３に示すフロントパウダー（Ｆで示すＦ化合物：３．３％と、ＳｉＯ2：４８．６％、Ａｌ2Ｏ3：１３．２％、ＣａＯ：２８．６％、ＭｇＯ：１．２％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：５．１％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．３．５％との混合物からなり、粘度２．３Ｐａ・ｓ、凝固温度１１００℃、スラグ化率７６％）８ｋｇをモールドに投入して鋳造を開始した。この発明例３のフロントパウダーは、スラグ化率が７６％であるのでフロントパウダーに必要な滓化性を有するための条件であるスラグ化率４０〜９０％を満足しており、また、質量％でパウダー基材１００％と混合するＦ．Ｃ．が３．５％であるのでフロントパウダーに必要な燃焼発熱による保温性を有するための条件であるＦ．Ｃ．２〜８％を満足しており、さらに、粘度が２．３Ｐａ・ｓであるので、フロントパウダーに必要な潤滑性を有するための条件である粘度０．１〜５．０Ｐａ・ｓを満足している。上記の発明例３の連々鋳の開始の後、連々鋳が定常化すると、本発明におけるフロントパウダーに代えて、ＳＣｒ４２０鋼用の定常時用のモールドパウダーである本体パウダー４（Ｆで示すＦ化合物：３．３％、と、ＳｉＯ2：４８．６％、Ａｌ2Ｏ3：１３．２％、ＣａＯ：２８．６％、ＭｇＯ：１．２％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：５．１％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．：７．０％、粘度２．３Ｐａ・ｓ、凝固温度１１００℃、スラグ化率１５％）を用いて鋳造を継続し、鋳片を得た。これらの鋳片は連々鋳初期の鋳片においても表面性状は◎で優れたもので、連々鋳が定常化してから得られた鋳片と変わることの無い表面性状の優れたものであった。なお、表３において、鋳片表面性状は、鋳造後放出して冷塊とした鋳片を対象に、磁粉探傷およびグラインダー研削によって鋳片疵の程度を評価した。
【符号の説明】
【００４０】
１ フロントパウダー
２ フリーカーボン
３ パウダー基材
４ 本体パウダー
５ 金属発熱材や低級酸化物酸化剤
６ 従来技術におけるフロントパウダー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造の連々鋳において、モールド中にモールドパウダーを投入してモールドパウダーの溶融層を生成してモールド中の溶鋼を外気から遮断し、かつモールド銅板と初期凝固シェルとの間の潤滑性を確保して行う連続鋳造方法に関し、特に連々鋳の開始時にモールド中にフロントパウダーであるモールドパウダーを投入し、続く連々鋳の定常状態時になると、開始時のフロントパウダーに代えて、鋼種ごとに最適な物性を有する定常状態用のモールドパウダー（以下、定常状態用のモールドパウダーを「本体パウダー」と称する。）を投入することによる連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鋼の連続鋳造における連々鋳の技術では、定常状態において使用するモールドパウダーに対し、鋳造開始時には発熱特性を有する特別なモールドパウダーをフロントパウダーとして使用する方法が一般的である。しかし、この発熱特性を有するフロントパウダーを使用する方法では、フロントパウダーと定常状態における本体パウダーであるモールドパウダーとは、両者の組成（すなわち溶融状態での組成）が異なるため、フロントパウダーから本体パウダーに切り替わる途中である経過段階（すなわち遷移状態）では２種類の組成のパウダーによる混合状態となる。このような２種類のパウダーの混合状態では、鋼種ごとに決められたランニングパウダーとしての本体パウダーの組成から外れているために、遷移状態が終了して定常状態となるまではモールド内の初期凝固が不均一となってしまう。
【０００３】
ところで、連続鋳造用のモールドパウダーは、モールド内に添加されて溶鋼表面で滓化する。このようなモールドパウダーには、特に鋳造初期の段階で添加されるフロントパウダーがあり、溶鋼の温度の低下を防いで確実に溶鋼を保温してデッケルの発生を阻止して、得られた鋳片に表面きずの発生を防いでいる。このようなフロントパウダーは連続鋳造の一般的なモールドパウダーに発熱材としてＣａ−Ｓｉ合金粉末やＡｌ−Ｍｇ合金粉末などの金属粉末を含有している（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このような発熱型モールドパウダーの場合、発熱材が急激な反応を起こし、発熱効果の持続性が無く、連続的な保温効果が得られず、鋳片表面品質の飛躍的な改善は望めず、また発熱型モールドパウダーに酸化源として含まれるＦｅ2Ｏ3や酸化反応生成物であるＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等の酸化物が鋳片内部の品質を悪化させることが指摘されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、発熱型のフロントパウダーを用いる代わりに、酸化物系原料の繊維および金属カルシウムと金属シリコンを混合して成形した不織布をモールドの周囲に貼付することで、モールドと溶鋼の凝固シェル間の潤滑性を向上させて鋳造開始時から鋳片表面の割れや凹みなどの疵を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
さらに、連続鋳造における鋳込み開始の少し前からモールドに液状潤滑材を滴下し、増速中にはモールドと鋳片間の潤滑にモールドパウダーと液状潤滑材を付与してモールドと鋳片との間を潤滑してブレークアウトの発生を抑制する方法が開発されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
さらに、凝固温度の異なるモールドパウダーを使い分けることで、鋳片表面の縦割れを防止した鋳片を得る方法が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。この方法は異なるモールドパウダーの混合による不安定化を生じ、このことが鋳片疵の発生の原因の一つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１６９４６７号公報
【特許文献２】特開平４−１４３０５２号公報
【特許文献３】特開平８−２１５７９５号公報
【特許文献４】特許第３５３６５３０号公報
【特許文献５】特開平７−１２４７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、鋼の連続鋳造における連々鋳の鋳込開始時に用いるモールドパウダーとして、組成に工夫を凝らしたフロントパウダーを用いることにより連々鋳初期材の表面疵の発生を防止する連続鋳造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
Ｃａ−Ｓｉ合金などの金属発熱材やＫＭｎＯ4やＦｅ2Ｏ3などの低級酸化物酸化剤５をパウダー基材３に添加した従来技術におけるフロントパウダー６を、図２に模式的に示す。従来技術におけるフロントパウダーである発熱型パウダーのフロントパウダー６は溶鋼汚染などの問題がある。そこで、本願の発明の手段では、この図２に示すような金属発熱材や低級酸化物酸化剤５を添加したモールドパウダーは連々鋳の鋳込み開始時のフロントパウダーとしては使用しないものとし、また、定常状態となった鋳込み時におけるモールドパウダー（以下、「本体パウダー」という。）としても使用しないものとする。
【００１０】
さらに、本願の発明の手段では、フロントパウダーと定常状態で用いる本体パウダーの混合状態による組成変動を無くすため、連々鋳の鋳込み開始時に使用するフロントパウダーを構成するパウダー基材は、定常状態時の本体パウダーを構成するパウダー基材と組成を同一とするが、これらのフロントパウダーと本体パウダーは、図１の（ａ）に模式的に示すフロントパウダー１および（ｂ）に模式的に示す本体パウダー４として模式的に示すように、フリーカーボン（Ｆ．Ｃ．）２の含有量だけが異なるモールドパウダーとして使用する。
【００１１】
なお、上記のように本体パウダー４とフリーカーボン２の含有量だけが異なるモールドパウダーをフロントパウダー１として使用する可否の評価は、スラグ化率試験によって行う。このスラグ化率試験によって滓化性を評価することにより、フロントパウダー１として適正な滓化性を有するフロントパウダーを設計するものとする。
【００１２】
そこで、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、炭素含有量が、質量％で、０．１〜１．５％の鋼を連続鋳造する方法において、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物および総Ｆ濃度を有する化合物からなり、該酸化物系化合物の質量および総Ｆ濃度を有する該化合物のＦ分の総質量の合計からなるパウダー基材３の質量を１００％としたときの、パウダー基材３の質量に対するフリーカーボン２の質量は２〜８％、望ましくは３〜６％である、パウダー基材３およびフリーカーボン２の混合物からなり、かつ、１３００℃における粘度が０．１〜５．０Ｐａ・ｓであるフロントパウダー１を使用して連々鋳の鋳込み開始時の鋳込みを行う方法を特徴とする鋼の連々鋳による連続鋳造方法である。
【００１３】
上記の方法において１３００℃における粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満では、粘度が低すぎて鋳造開始時にフロントパウダー１の溶融層がモールドと溶鋼の凝固層の間に潤滑膜を均一に生成し難く、モールドと凝固層間の潤滑性が不十分となる。１３００℃における粘度が５．０Ｐａ・ｓよりも高すぎるとフロントパウダー１の溶融層の流動性が低く、鋳造開始時のモールドと凝固層間の潤滑性が不十分となる。
【００１４】
請求項２の発明では、フロントパウダー１を使用して連々鋳の鋳込み開始時の鋳込みを行う方法は、フロントパウダー１を１３００℃のモールド内に投入する際、下記の（１）式に示すスラグ化率４０％〜９０％、望ましくは５０〜８０％のフロントパウダー１を使用して鋳込みを行う方法であることを特徴とする請求項１の手段の鋼の連々鋳による連続鋳造方法である。
スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（滓化したフロントパウダーと未滓化のモールドパウダーの全質量）｝×１００・・・（１）
【００１５】
請求項３の発明では、請求項１または２の手段におけるフロントパウダー１を使用して行う連々鋳の鋳込み開始時の鋳込み行う方法に続いて、連々鋳の鋳込み開始時に使用のフロントパウダー１と、酸化物系化合物および総Ｆ濃度を有する化合物のパウダー基材３と組成が同一で、該パウダー基材３の質量に対するフリーカーボン２の質量の割合だけが相違する混合物からなる本体パウダー４を使用して、連々鋳の定常状態時の鋳込みを行う方法からなることを特徴とする鋼の連々鋳による連続鋳造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記の手段の連々鋳の開始時のフロントパウダーの使用および連々鋳の定常状態時の本体パウダーの使用による連続鋳造方法であるので、連々鋳の定常状態時の鋳片と同様に表面性状の優れた連々鋳初期鋳片を得ることができ、これに続く定常状態時の鋳片においても表面性状の優れた鋳片を得ることができ、連々鋳の開始時から無駄の無い鋳片の製造が得られた。なお、本発明における連々鋳初期鋳片とは、フロントパウダーから本体パウダーに切り替わるまでの鋳造初期から途中段階を経て定常状態に至るまでに鋳造された鋳片を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明における、フリーカーボン（Ｆ．Ｃ．）とパウダー基材の割合を示す模式図で、（ａ）はフロントパウダー、（ｂ）は本体パウダーである。
【図２】従来のフロントパウダーにおける金属発熱材や低級酸化物酸化剤とパウダー基材の割合を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、以下に説明する。この実施の形態では、連続鋳造における連々鋳によって、炭素含有量が質量％で０．１〜１．５％である種々の鋼を製造するに当たって、それらの溶鋼の連々鋳の開始時の鋳造初期にフロントパウダー１をモールド内の溶鋼上に投入し、溶鋼上にフロントパウダー１の溶融層を生成した。この生成したフロントパウダー１の溶融層によりモールド内の溶鋼を外気から遮断し、また、モールドと溶鋼の凝固シェルとの間の潤滑性を確保し、さらに、連々鋳の開始時の鋳造初期に得られた鋳片の表面性状の悪化を防止し、連々鋳の定常状態時の鋳片の表面性状と変わらない表面性状の優れたものとした。使用したフロントパウダー１はパウダー基材３およびフリーカーボン２の混合体からなるモールドパウダーである。
【００１９】
このフロントパウダー１が形成されているパウダー基材３およびフリーカーボン２の混合体について説明すると、パウダー基材３はＳｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物およびフッ化物系化合物（以後、フッ化物系化合物を「Ｆ化合物」という。）からなり、このパウダー基材３を質量％で１００％とするとき、パウダー基材３の２〜８％望ましくは３〜６％に相当する質量のフリーカーボン２を、このパウダー基材３に対して加えた混合体からフロントパウダー１はなっている。このフロントパウダー１は、１３００℃における粘度が０．１〜５．０Ｐａ・ｓを有するものである。また、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏであり、Ｆ化合物としては、スラグ融剤であるＣａＦ2からなる螢石またはＮａＦからなるフッ化ソーダなどである。これら化合物の配合比率は特に限定するものではないが、代表的な化合物の配合比率はおよそＳｉＯ2：３５〜６０％、Ａｌ2Ｏ3：２〜１５％、ＣａＯ：２５〜３５％、ＭｇＯ：≦１０％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：２〜２０％であり、Ｆ化合物としてはＣａＦ2：５〜１５％、ＮａＦ：≦１０％で構成される。
【００２０】
ところで、フロントパウダー１の１３００℃における粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満では、粘度が低すぎて連々鋳の鋳造開始時に溶融パウダーがモールドと溶鋼の凝固層との間に潤滑膜を均一に生成しにくく、このために潤滑性が不十分となる。一方、１３００℃における粘度が５．０Ｐａ・ｓよりも高くなると流動性が低くなりすぎ、連々鋳の鋳造開始時の潤滑性が十分に得られないこととなる。
【００２１】
さらに、この鋼の連々鋳用のフロントパウダー１では、１３００℃に加熱して５分間保持して冷却することによって得られる下記の（１）式に示すスラグ化率は４０〜９０％であり、望ましいスラグ化率は５０〜８０％である。
【００２２】
スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの混合物の質量）｝×１００・・・（１）
【００２３】
すなわち、上記の（１）式に示すスラグ化率（％）は、１３００℃に加熱し５分間保持して冷却することによって得た滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの混合物の質量中に占める滓化したフロントパウダーの質量の比率を百分率で示した値である。
【００２４】
このスラグ化率を求める試験に当たっては、滓化のためにフロントパウダー１を加熱するが、この加熱条件は１３００℃へ加熱し、この温度に５分間保持する１条件である。さらに、上述の条件でフロントパウダー１を加熱すると滓化して融液となり、この融液が冷却後に塊となるので篩の上に残ることとなる。一方、試験後も未滓化のパウダーは粒径が変わらないので、篩を通過する。この現象を利用して、ＪＩＳ Ｚ ８８０１の呼び寸法６００μｍの篩にて滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーを篩別することにより、滓化したフロントパウダーを篩上とし、滓化しなかったすなわち未滓化のフロントパウダーを篩下とし、それらの質量をそれぞれ測定して求め、これらの求めた質量を上記のスラグ化率の（１）式に適用することによりスラグ化率が得られる。
【００２５】
スラグ化率が４０％未満のフロントパウダー１では、フロントパウダーとしての滓化性が不十分で溶融しにくい。スラグ化率が９０％を超えるフロントパウダー１では、フリーカーボンによるフロントパウダー粒子の被覆が不十分であるために、焼結するなどの不具合が生じる恐れがある。
【００２６】
フロントパウダー１のスラグ化率の試験方法は、本出願人の他の出願に係る特開２００８−２４６５００号公報に記載の方法と同様の方法により実施できる。
【００２７】
その方法は、先ず、厚さ１ｍｍの鉄板を加工して、幅８０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、深さ２５ｍｍである鉄製の容器を作製する。この鉄製の容器にフロントパウダーを１５０ｇ秤量して装入する。これを平らにして溶解させる炉としてマッフル炉を使用し、上記のフロントパウダーを装入した鉄製の容器を１５７３Ｋに設定したマッフル炉中に装入し、５分間保持し、フロントパウダーを溶解させた後、鉄製の容器ごと取り出して自然冷却する。
【００２８】
冷却した鉄製の容器からフロントパウダーを全て取り出し、滓化分と未滓化分とを分離するためにボールミルで１０分間粉砕する。粉砕後、滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの混合物をＪＩＳ Ｚ ８８０１の呼び寸法６００μｍの網目の篩にて篩別する。この篩別により網目上に残った篩上を滓化したフロントパウダーとし、その質量を測定する。一方、網目を通過した篩下を滓化していないすなわち未滓化のフロントパウダーとし、その質量を測定する。
【００２９】
これらの測定により得られたそれぞれの質量を次のスラグ化率の（１）式に適用して、滓化したフロントパウダーの質量を、滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの全質量で除することによって、すなわち加熱に用いた元のフロントパウダーの全質量で除することによって、スラグ化率を算出する。
【００３０】
スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（滓化したフロントパウダーと未滓化のフロントパウダーの混合物の全量）｝×１００……（１）
すなわち、スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（元のフロントパウダーの全質量）｝×１００……（１）
【００３１】
ここで、本発明の実施の形態である発明例１と比較例１〜４についての上記のスラグ化率の試験結果に基づく、それぞれのフロントパウダーの組成、並びに、１３００℃での粘度、スラグ化率、凝固温度、および連々鋳の開始時の鋳造初期の鋳片の表面性状を表１に示す。さらに、連々鋳の定常状態時に用いるモールドパウダーである本体パウダー４の組成、１３００℃の粘度、凝固温度およびスラグ化率を本体パウダーとして表１に示す。また、表１において、Ｆ．Ｃ．はフリーカーボンを示し、連々鋳の開始初期の鋳片すなわち連々初期鋳片の表面性状における、◎は操業異常なく鋳片の表面性状が優秀であること、○は鋳片の表面性状が良好であること、△および×は鋳片表面に欠陥を発生することをそれぞれ示している。この場合、表１において、パウダー基材は滓化後のパウダー融液組成が１００％となるように示している。一方、パウダー組成におけるＦ．Ｃ．は燃焼して消失し、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成に影響しない。そこで、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成を質量で１００％するとき、この滓化後のパウダー融液組成に対して混合するＦ．Ｃ．の質量を％を示している。表１の下部に記載するように、表１におけるＦはパウダー基材におけるＦ化合物、例えばＣａＦ2、ＮａＦ、ＡｌＦ3などに含まれるフッ素分の総Ｆ濃度である。
【００３２】
【表１】
【００３３】
さらに、本発明の実施の形態である発明例２と比較例５〜８により、フロントパウダーの組成、並びに、１３００℃で５分間保持した場合における粘度、スラグ化率、凝固温度、および連々鋳の開始時の鋳造初期の鋳片の表面性状を表２に示す。さらに、連々鋳の定常状態時に用いるモールドパウダーである本体パウダーの組成、１３００℃の粘度、凝固温度およびスラグ化率を本体パウダーとして表２に示す。また、表２において、Ｆ．Ｃ．はフリーカーボンを示し、連々鋳の開始初期の鋳片すなわち連々初期鋳片の表面性状における、◎は操業異常なく鋳片の表面性状が優秀であること、○は鋳片の表面性状が良好であること、△および×は鋳片表面に欠陥を発生することをそれぞれ示している。この場合、表２において、パウダー基材は滓化後のパウダー融液組成が１００％となるように示している。一方、パウダー組成におけるＦ．Ｃ．は燃焼して消失し、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成に影響しない。そこで、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成を質量で１００％するとき、この滓化後のパウダー融液組成に対して混合するＦ．Ｃ．の質量を％を示している。表２の下部に記載するように、表２におけるＦはパウダー基材におけるＦ化合物、例えばＣａＦ2、ＮａＦ、ＡｌＦ3などに含まれるフッ素分の総Ｆ濃度である。
【００３４】
【表２】
【００３５】
さらに、本発明の実施の形態である発明例３と比較例９〜１２により、フロントパウダーの組成、並びに、１３００℃で５分間保持した場合における粘度、スラグ化率、凝固温度、および連々鋳の開始時の鋳造初期の鋳片の表面性状を表３に示す。さらに、連々鋳の定常状態時に用いるモールドパウダーである本体パウダーの組成、１３００℃の粘度、凝固温度およびスラグ化率を本体パウダー３として表３に示す。また、表３において、Ｆ．Ｃ．はフリーカーボンを示し、連々鋳の開始初期の鋳片すなわち連々初期鋳片の表面性状における、◎は操業異常なく鋳片の表面性状が優秀であること、○は鋳片の表面性状が良好であること、△および×は鋳片表面に欠陥を発生することをそれぞれ示している。この場合、表３において、パウダー基材は滓化後のパウダー融液組成が１００％となるように示している。一方、パウダー組成におけるＦ．Ｃ．は燃焼して消失し、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成に影響しない。そこで、パウダー基材の滓化後のパウダー融液組成を質量で１００％するとき、この滓化後のパウダー融液組成に対して混合するＦ．Ｃ．の質量を％を示している。表３の下部に記載するように、表３におけるＦはパウダー基材におけるＦ化合物、例えばＣａＦ2、ＮａＦ、ＡｌＦ3などに含まれるフッ素分の総Ｆ濃度である。
【００３６】
【表３】
【実施例１】
【００３７】
ＪＩＳに規定するＳＵＪ２鋼の連々鋳の開始時の鋳造初期に、図１に模式的に示すフリーカーボン２とパウダー基材３の混合物であるフロントパウダー１、すなわち表１の発明例１に示すフロントパウダー（Ｆで示すＦ化合物：６．０％と、ＳｉＯ2：４６．４％、Ａｌ2Ｏ3：１１．２％、ＣａＯ：２７．９％、ＭｇＯ：５．３％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：３．１％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．２．５％との混合物からなり、粘度１．１Ｐａ・ｓ、凝固温度１０３０℃、スラグ化率６０％）８ｋｇをモールドに投入して鋳造を開始した。この発明例１のフロントパウダーは、スラグ化率が６０％であるのでフロントパウダーに必要な滓化性を有するための条件であるスラグ化率４０〜９０％を満足しており、また、質量％でパウダー基材１００％と混合するＦ．Ｃ．が２．５％であるのでフロントパウダーに必要な燃焼発熱による保温性を有するための条件であるＦ．Ｃ．２〜８％を満足しており、さらに、粘度が１．１Ｐａ・ｓであるのでフロントパウダーに必要な潤滑性を有するための条件である粘度０．１〜５．０Ｐａ・ｓを満足している。上記の発明例１の連々鋳の開始の後、連々鋳が定常化すると、本発明におけるフロントパウダーに代えて、ＳＵＪ２鋼用の定常時用のモールドパウダーである本体パウダー４（Ｆで示すＦ化合物：６．０％、と、ＳｉＯ2：４６．４％、Ａｌ2Ｏ3：１１．２％、ＣａＯ：２７．９％、ＭｇＯ：５．３％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：３．１％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．：５．４％、粘度１．１Ｐａ・ｓ、凝固温度１０３０℃、スラグ化率３３％）を用いて鋳造を継続し、鋳片を得た。これらの鋳片は連々鋳初期の鋳片においても表面性状は◎で優れたもので、連々鋳が定常化してから得られた鋳片と変わることの無い表面性状の優れたものであった。なお、表１において、鋳片表面性状は、鋳造後放出して冷塊とした鋳片を対象に、磁粉探傷およびグラインダー研削によって鋳片疵の程度を評価した。
【実施例２】
【００３８】
ＪＩＳに規定するＳ１５Ｃ鋼の連々鋳の開始時の鋳造初期に、図１に模式的に示すフリーカーボン２とパウダー基材３の混合物であるフロントパウダー１、すなわち表２の発明例２に示すフロントパウダー（Ｆで示すＦ化合物：７．８％と、ＳｉＯ2：４２．９％、Ａｌ2Ｏ3：６．０％、ＣａＯ：２９．３％、ＭｇＯ：３．５％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：１０．４％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．３．０％との混合物からなり、粘度０．４Ｐａ・ｓ、凝固温度１１１０℃、スラグ化率７０％）８ｋｇをモールドに投入して鋳造を開始した。この発明例２のフロントパウダーは、スラグ化率が７０％であるのでフロントパウダーに必要な滓化性を有するための条件であるスラグ化率４０〜９０％を満足しており、また、質量％でパウダー基材１００％と混合するＦ．Ｃ．が３．０％であるのでフロントパウダーに必要な燃焼発熱による保温性を有するための条件であるＦ．Ｃ．２〜８％を満足しており、さらに、粘度が０．４Ｐａ・ｓであるのでフロントパウダーに必要な潤滑性を有するための条件である粘度０．１〜５．０Ｐａ・ｓを満足している。上記の発明例２の連々鋳の開始の後、連々鋳が定常化すると、本発明におけるフロントパウダーに代えて、Ｓ１５Ｃ鋼用の定常時用のモールドパウダーである本体パウダー４（Ｆで示すＦ化合物：７．８％と、ＳｉＯ2：４２．９％、Ａｌ2Ｏ3：６．０％、ＣａＯ：２９．３％、ＭｇＯ：３．５％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：１０．４％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．：５．０％、粘度０．４Ｐａ・ｓ、凝固温度１１１０℃、スラグ化率３２％）を用いて鋳造を継続し、鋳片を得た。これらの鋳片は連々鋳初期の鋳片においても表面性状は◎で優れたもので、連々鋳が定常化してから得られた鋳片と変わることの無い表面性状の優れたものであった。なお、表２において、鋳片表面性状は、鋳造後放出して冷塊とした鋳片を対象に、磁粉探傷およびグラインダー研削によって鋳片疵の程度を評価した。
【実施例３】
【００３９】
ＪＩＳに規定するＳＣｒ４２０鋼の連々鋳の開始時の鋳造初期に、図１に模式的に示すフリーカーボン２とパウダー基材３の混合物であるフロントパウダー１、すなわち表１の発明例３に示すフロントパウダー（Ｆで示すＦ化合物：３．３％と、ＳｉＯ2：４８．６％、Ａｌ2Ｏ3：１３．２％、ＣａＯ：２８．６％、ＭｇＯ：１．２％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：５．１％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．３．５％との混合物からなり、粘度２．３Ｐａ・ｓ、凝固温度１１００℃、スラグ化率７６％）８ｋｇをモールドに投入して鋳造を開始した。この発明例３のフロントパウダーは、スラグ化率が７６％であるのでフロントパウダーに必要な滓化性を有するための条件であるスラグ化率４０〜９０％を満足しており、また、質量％でパウダー基材１００％と混合するＦ．Ｃ．が３．５％であるのでフロントパウダーに必要な燃焼発熱による保温性を有するための条件であるＦ．Ｃ．２〜８％を満足しており、さらに、粘度が２．３Ｐａ・ｓであるので、フロントパウダーに必要な潤滑性を有するための条件である粘度０．１〜５．０Ｐａ・ｓを満足している。上記の発明例３の連々鋳の開始の後、連々鋳が定常化すると、本発明におけるフロントパウダーに代えて、ＳＣｒ４２０鋼用の定常時用のモールドパウダーである本体パウダー４（Ｆで示すＦ化合物：３．３％、と、ＳｉＯ2：４８．６％、Ａｌ2Ｏ3：１３．２％、ＣａＯ：２８．６％、ＭｇＯ：１．２％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ：５．１％の酸化物からなるパウダー基材と、質量％でパウダー基材１００％に対して混合するＦ．Ｃ．：７．０％、粘度２．３Ｐａ・ｓ、凝固温度１１００℃、スラグ化率１５％）を用いて鋳造を継続し、鋳片を得た。これらの鋳片は連々鋳初期の鋳片においても表面性状は◎で優れたもので、連々鋳が定常化してから得られた鋳片と変わることの無い表面性状の優れたものであった。なお、表３において、鋳片表面性状は、鋳造後放出して冷塊とした鋳片を対象に、磁粉探傷およびグラインダー研削によって鋳片疵の程度を評価した。
【符号の説明】
【００４０】
１ フロントパウダー
２ フリーカーボン
３ パウダー基材
４ 本体パウダー
５ 金属発熱材や低級酸化物酸化剤
６ 従来技術におけるフロントパウダー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有量が、質量％で、０．１〜１．５％の鋼を連続鋳造する方法において、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物およびＦ化合物からなるパウダー基材とフリーカーボンの混合物からなり、このフリーカーボンは、質量％で、パウダー基材を１００％とするとき、このパウダー基材と混合するフリーカーボンの質量をパウダー基材１００％に対する２〜８％とする混合体で、１３００℃における粘度０．１〜５．０Ｐａ・ｓであるフロントパウダーの使用による連々鋳の鋳込み開始時の鋳込み方法を特徴とする鋼の連々鋳による連続鋳造方法。
【請求項２】
フロントパウダーの使用による連々鋳の鋳込み開始時の鋳込み方法は、フロントパウダーを１３００℃のモールド内に投入した際、下記の（１）式に示すスラグ化率４０％〜９０％のフロントパウダーを使用する鋳込み方法を特徴とする請求項１に記載の鋼の連々鋳による連続鋳造方法。
スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（加熱後の滓化したフロントパウダーと未滓化のモールドパウダーとの混合物の質量）｝×１００・・・（１）
【請求項３】
（１）式に示すスラグ化率４０％〜９０％のフロントパウダーを使用する鋳込み方法は、連々鋳の定常状態で使用する本体パウダーとフリーカーボンの含有量だけが相違し、定常状態で使用する本体パウダーのパウダー基材と同一組成からなる本体パウダーを使用して連々鋳の開始時の鋳込みを行い、続いてフロントパウダーとフリーカーボンの含有量だけが相違し、パウダー基材の組成は同一であるモールドパウダーを使用して定常時の鋳込みを継続する方法を特徴とする請求項２に記載の鋼の連々鋳による連続鋳造方法。
【請求項１】
炭素含有量が、質量％で、０．１〜１．５％の鋼を連続鋳造する方法において、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｌｉの酸化物系化合物およびＦ化合物からなるパウダー基材とフリーカーボンの混合物からなり、このフリーカーボンは、質量％で、パウダー基材を１００％とするとき、このパウダー基材と混合するフリーカーボンの質量をパウダー基材１００％に対する２〜８％とする混合体で、１３００℃における粘度０．１〜５．０Ｐａ・ｓであるフロントパウダーの使用による連々鋳の鋳込み開始時の鋳込み方法を特徴とする鋼の連々鋳による連続鋳造方法。
【請求項２】
フロントパウダーの使用による連々鋳の鋳込み開始時の鋳込み方法は、フロントパウダーを１３００℃のモールド内に投入した際、下記の（１）式に示すスラグ化率４０％〜９０％のフロントパウダーを使用する鋳込み方法を特徴とする請求項１に記載の鋼の連々鋳による連続鋳造方法。
スラグ化率（％）＝｛（滓化したフロントパウダーの質量）／（加熱後の滓化したフロントパウダーと未滓化のモールドパウダーとの混合物の質量）｝×１００・・・（１）
【請求項３】
（１）式に示すスラグ化率４０％〜９０％のフロントパウダーを使用する鋳込み方法は、連々鋳の定常状態で使用する本体パウダーとフリーカーボンの含有量だけが相違し、定常状態で使用する本体パウダーのパウダー基材と同一組成からなる本体パウダーを使用して連々鋳の開始時の鋳込みを行い、続いてフロントパウダーとフリーカーボンの含有量だけが相違し、パウダー基材の組成は同一であるモールドパウダーを使用して定常時の鋳込みを継続する方法を特徴とする請求項２に記載の鋼の連々鋳による連続鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−３０２４８（Ｐ２０１２−３０２４８Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７１１８１（Ｐ２０１０−１７１１８１）
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００１８００７０）山陽特殊製鋼株式会社 (601)
【Ｆターム（参考）】
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