鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び連続鋳造方法
【課題】本発明の目的は、充分な凝固シェル厚みを確保するために結晶種を制御することによって抜熱速度を制御し、パウダーフィルムの剥離性を向上させて２次冷却帯での冷却能を向上させて高速鋳造をより安定化させることができ、かつ残留するパウダーフィルムがなく、下工程でのパウダーフィルムによる欠陥を低減することができる鋼の連続鋳造用モールドパウダーを提供することにある。
【解決手段】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が０．９〜１．２であり、ＭｇＯ含有量が１０〜２０質量％、Ｆ含有量が１０〜２０質量％であることを特徴とする。
【解決手段】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が０．９〜１．２であり、ＭｇＯ含有量が１０〜２０質量％、Ｆ含有量が１０〜２０質量％であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造において、モールド内に添加され使用される鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び該モールドパウダーを使用する連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造において、モールドパウダーはモールド内に投入され、溶鋼からの受熱により滓化してモールドと凝固シェル間に流入して消費される一連の過程において、（１）モールド内の溶鋼表面の酸化防止；（２）モールド内の溶鋼表面の保温；（３）鋼中より浮上する非鉄介在物の除去；（４）モールドと凝固シェルの潤滑；（５）凝固シェルとモールド間の抜熱制御等の役割を果たす。
【０００３】
モールドパウダーは、一般的にＳｉＯ２、ＣａＯを母材とし、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｆ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｎＯ、Ｂ２Ｏ３及びＣ等の成分によって構成されており、その組成は、例えばＳｉＯ２：２０〜４５質量％、ＣａＯ：２０〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜１０質量％、ＭｇＯ：０．１〜８質量％、Ｎａ２Ｏ：１〜２０質量％、Ｆ：２〜１０質量％、Ｃ：１０質量％以下を有するものである。モールドパウダーを構成する主原料としては、ポルトランドセメント、合成珪酸カルシウム、ウォラストナイト、高炉スラグ、リンスラグ、ダイカルシウムシリケート等が用いられる。また、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比）や粉体特性を調整するために、珪石、珪藻土、ガラス粉のようなシリカ原料が使用される。更に、軟化点、粘度及び結晶化温度を調整する役割を果たすフラックス源として、蛍石、弗化ナトリウム、弗化リチウム、氷晶石、弗化マグネシウム等の弗化物、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸バリウム等の炭酸塩が添加されている。また、溶融速度を調整する目的で、カーボンブラック、コークス粉、黒鉛等の炭素質原料が添加されている。更に、必要に応じて、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等の金属酸化物を添加することもできる。また、モールドパウダーの形状は、粉末並びに押出顆粒、中空顆粒及び撹拌造粒顆粒等がある。なお、モールドパウダーの物性値は、１３００℃の粘度が０．１〜６ｐｏｉｓｅ、凝固温度が９５０〜１２５０℃の範囲内に設定されている。
【０００４】
更に、最近では、鋼の生産性を向上するため鋳造速度の高速化が指向されている。しかし、高速鋳造を指向すれば、凝固シェル厚みは薄くなり、ブレークアウトなどの操業トラブルが発生する。また、熱流速の増大により、鋳片の表面割れが発生し易くなり、割れ感受性の低い低炭素鋼や極低炭素鋼にも表面割れが発生し易くなる。一方、高速鋳造を指向すると、２次冷却帯で凝固シェルに付着したパウダーフィルムが影響してくるという新たな課題も生ずる。２次冷却域での滞在時間が短縮されることでパウダーフィルムの剥離が完了せず、付着した状態で連鋳機を通過し、未剥離のパウダーフィルムが２次冷却帯での凝固シェルの冷却能を低下させるだけでなく、未剥離のパウダーフィルムが圧延工程での欠陥に繋がることも判明している。
【０００５】
このような状況下で使用される鋼の連続鋳造用モールドパウダーとして、例えば、特許文献１には、ＣａＯ、ＳｉＯ２及びＭｇＯを主成分とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーであって、溶融凝固時の主結晶がＣａＭｇＳｉ２Ｏ６であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー（請求項１）；ＣａＯ、ＳｉＯ２及びＭｇＯを主成分とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーであって、ＣａＯ／ＳｉＯ２重量比が０．３５〜０．５５に、また、（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ２重量比が０．７５〜０．９５に調整されてなることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー（請求項２）；Ｆ含有量が２重量％未満であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の連続鋳造用モールドパウダー（請求項３）が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、溶融スラグの凝固時に、ゲーレナイト、アケルマナイト、あるいは両者の全率固溶体であるメリライトを、主な結晶組成として析出させることを特徴とする連続鋳造用パウダー（請求項１）；溶融スラグの化学組成としてＴｉＯ２を３〜１５質量％含有し、凝固時の結晶組成としてペロブスカイトを析出させることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用パウダー（請求項２）；溶融スラグの化学組成の内、総Ｃａ量をＣａＯ量に換算したＴ．ＣａＯ質量％とＳｉＯ２質量％の比、（％Ｔ．ＣａＯ）／（％ＳｉＯ２）の値が１．１〜１．６、フッ素（Ｆ）含有量が５質量％以下であり、凝固温度が１１００〜１２８０℃、１３００℃における粘度が０．３０〜１．８０Ｐａ・Ｓであることを特徴とする請求項１または２記載の連続鋳造用パウダー（請求項３）；アルカリ金属酸化物の合計が８質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項４）；溶鋼中の［ｓｏｌ．Ａｌ］の含有量が０．００３〜０．１００質量％の鋼を連続鋳造する際に、請求項３または４記載の連続鋳造用パウダーを使用することを特徴とする連続鋳造用方法（請求項５）が開示されている。また、特許文献２の［００２６］段落の例Ｃ及びＧには、析出結晶としてアケルマナイトとカスピダインを有するモールドパウダーが開示されている。
【０００７】
更に、特許文献３には、一旦溶融した後、凝固したパウダーフィルム中に析出する結晶の内、１種類の「主な結晶」の析出量が他種結晶の析出量の２倍以上であることを特徴とする連続鋳造用パウダー（請求項１）；一旦溶融した後、凝固したパウダーフィルム中に析出する結晶が３種類以下であることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用パウダー（請求項２）；一旦溶融した後、凝固したパウダーフィルム中に析出する結晶の内、少なくとも２種類の結晶組が全率固溶体を形成し実質的に１種類の「主な結晶」をなすことを特徴とする請求項１または２記載の連続鋳造用パウダー（請求項３）；「主な結晶」ではない結晶のうち、少なくとも１種類の結晶単体の融点が、「主な結晶」に比べて３００℃以上融点が高い高融点結晶であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項４）；高融点結晶がペロブスカイトであることを特徴とする請求項４記載の連続鋳造用パウダー（請求項５）；フッ素（Ｆ）含有量が４質量％以下であり、カスピダインは「主な結晶」ではないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項６）；「主な結晶」がアケルマナイト、ケーレナイト、ダイオプサイト、チタナイト、ＣａＯ・ＳｉＯ２組成のうちのいずれか１種であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項７）；凝固温度が１１００〜１２８０℃、１３００℃における粘度が１．８０Ｐａ・Ｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項８）；水分含有量が０．５％未満であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項９）が開示されている。また、特許文献３の［００１７］段落の例Ｄ及びＨには、析出結晶としてアケルマナイトとカスピダインを有するモールドパウダーが開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、溶融した後に凝固する際に、その凝固組織中にアケルマナイトが主たる結晶として析出することを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダ（請求項１）；Ｔ．ＣａＯ含有率（質量％）とＳｉＯ２含有率（質量％）との比Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．６〜１．４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（請求項２）；ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、アルカリ金属酸化物およびＦを基本組成とする鋼の連続鋳造用モールドパウダであって、質量％で、Ｔ．ＣａＯおよびＳｉＯ２の合計含有率が５０〜９０％、ＭｇＯ含有率が９〜２５％、アルカリ金属酸化物の合計含有率が０．５〜１５％、Ｆ含有率が５％以下であり、さらにＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｎＯおよびＢ２Ｏ３のうちの１種または２種以上を合計で０〜１０％含有し、鋳型内の溶鋼表面に添加され溶融した後に凝固する際に、その凝固したスラグフィルム中にアケルマナイトが主たる結晶として析出することを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダ（請求項３）が開示されている。
【０００９】
更に、特許文献５には、アケルマナイト（Akermanite：２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、ゲーレナイト（Gehlenite：２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、或いは、両者の全率固溶体であるメリライト（Melilite）を、溶融スラグ凝固時に主な結晶組成として析出し、ＣａＯ濃度とＳｉＯ２濃度との比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が１．０〜１．５、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯとの濃度合計が１５〜２７質量％、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏとの濃度合計が１〜１３質量％、Ｆ濃度が１〜５質量％、ＦｅＯとＭｎＯとの濃度合計が３質量％以下、Ｓ濃度が０．５質量％以下、凝固温度が１１００℃〜１２６０℃、１３００℃における粘度が０．２〜１．３Ｐａ・ｓ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ー（請求項１）；更にＴｉＯ２を１〜８質量％含有することを特徴とする請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー（請求項２）；骨材として膨張性黒鉛を１〜５質量％添加したことを特徴とする請求項１又は２記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー（請求項３）が開示されている。
【００１０】
また、特許文献６には、ＣａＯ％をＳｉＯ２％で除した比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が１．１〜１．５、Ｆの含有量が５％未満で、かつＦ−０．６１３×Ｎａ２Ｏ−１．２７×Ｌｉ２Ｏの式で表される、Ｆ、Ｎａ２ＯおよびＬｉ２Ｏの含有量が０〜１．８％、Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０〜２５％で、かつＡｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計の含有量が１５〜３０％、ＴｉＯ２の含有量が７％未満であって、一旦溶融した後に徐冷した場合に晶出もしくは析出する分子量が５００未満の主たる結晶が、ゲーレナイトまたはアケルマナイト、もしくはこれらの全率固溶体であるメリライトで、さらに２番目に晶出もしくは析出する結晶がカスピダインであり、凝固温度が１０５０℃〜１２２０℃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ー（請求項１）；鋳型内の溶鋼表面で溶融したモールドパウダーが鋳型内壁と凝固シェルの間隙に流入する際に凝固したパウダーフィルム中に生成する主たる結晶が、ゲーレナイトまたはアケルマナイト、もしくはこれらの全率固溶体であるメリライトであり、さらに２番目の結晶がカスピダインであることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用モールドパウダー（請求項２）が開示されている。即ち、特許文献６には、溶融、凝固後のスラグフィルムに、ＭｇＯ系結晶であるアケルマナイトと、Ｆ系結晶であるカスピダインが共存するモールドパウダーが開示されている。
【００１１】
また、特許文献７には、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏおよびフッ素化合物を基本成分とするモールドパウダであって、さらに、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのうちの１種以上、ならびにＡｌ２Ｏ３を含有し、フッ素化合物を構成するＦの含有率が４〜２５質量％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合計の含有率が１．５質量％以下であり、かつ、これらＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｆ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＡｌ２Ｏ３の含有率で表される、下記（イ）式、（ロ）式および（ハ）式によって規定される指標ａが０．４７〜０．７、指標ｂが０〜０．４、および指標ｃが０〜０．６であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダ：
ａ＝（％ＣａＯ）ｈ／｛（％ＣａＯ）ｈ＋（％ＳｉＯ２）ｈ＋（％Ａｌ２Ｏ３）ｈ｝（イ）
ｂ＝（％Ａｌ２Ｏ３）ｈ／｛（％ＣａＯ）ｈ＋（％ＳｉＯ２）ｈ＋（％Ａｌ２Ｏ３）ｈ｝（ロ）
ｃ＝（％ＣａＦ２）ｈ／｛（％ＣａＯ）ｈ＋（％ＳｉＯ２）ｈ＋（％ＣａＦ２）ｈ｝（ハ）
ここで、（％ＣａＯ）ｈ＝｛ＷＣａＯ−（％ＣａＦ２）ｈ×０．７１８｝ （ニ）
（％ＣａＦ２）ｈ＝（ＷＦ−ＷＬｉ２Ｏ×１．２７−ＷＮａ２Ｏ×０．６１３
−ＷＫ２Ｏ×０．４０４）×２．０５ （ホ）
（％ＳｉＯ２）ｈ＝ＷＳｉＯ２および（％Ａｌ２Ｏ３）ｈ＝ＷＡｌ２Ｏ３であり、また、ＷＣａＯ、ＷＳｉＯ２、ＷＬｉ２Ｏ、ＷＮａ２ＯおよびＷＫ２Ｏはモールドパウダ中に分析されるＣａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋが全てそれらの酸化物であるとして換算した含有率（質量％）であり、ＷＦは、分析されるＦの含有率（質量％）である
が開示されている。また、特許文献７の［００２１］段落には、モールドパウダーがＣａＯを３０〜６０％、ＳｉＯ２を１０〜３０％、Ｌｉ２Ｏを１〜１５％、Ｆを４〜２５％含むことが記載されている。更に、特許文献７の［００２６］段落には、モールドパウダーがＡｌ２Ｏ３を１０％以下含むことが記載されている。また、特許文献７の［００３１］段落には、モールドパウダーが更にＭｇＯを１〜２０％含んでいてもよいことが記載されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−９６１４６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７４４号公報
【特許文献３】特開２００３−２６６１５８号公報
【特許文献４】特開２００３−３２６３４２号公報
【特許文献５】特開２００５−４０８３５号公報
【特許文献６】特開２００７−２０３３６４号公報
【特許文献７】特開２００２−３４６７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献１ないし６に記載されたモールドパウダーは、融点し凝固した時に、ＭｇＯ系結晶であるアケルマナイト、Ａｌ２Ｏ３系結晶であるゲーレナイト或いは両者の全率固溶体であるメリライトを主な結晶組成として晶出するものである。しかしながら、高速鋳造においては、モールドパウダーの消費量が低下するために、これらのモールドパウダーでは、結晶が過度に発達し易く、低凝固温度のモールドパウダーであってもスラグフィルム中の結晶層が成長し、高速域での鋳造安定性が損なわれ、高速鋳造と安定的な鋳造の両立は困難となり、ブレークアウト等の操業トラブルに繋がる可能性がある。更に、特許文献７に記載されたモールドパウダーは、Ｌｉ２Ｏを必須の構成成分として含有し、カスピダイン（３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）のようなＦを含む結晶を晶出させるものであるが、Ｆを含む結晶を晶出させてもパウダーフィルムを鋳片から剥離させるために充分な歪エネルギーを発生させることができない。
【００１４】
従って、本発明の目的は、充分な凝固シェル厚みを確保するために結晶種を制御することによって抜熱速度を制御し、パウダーフィルムの剥離性を向上させて２次冷却帯での冷却能を向上させて高速鋳造をより安定化させることができ、かつ残留するパウダーフィルムがなく、下工程でのパウダーフィルムによる欠陥を低減することができる鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び該モールドパウダーを使用する連続鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
即ち、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が０．９〜１．２であり、ＭｇＯ含有量が１０〜２０質量％、Ｆ含有量が１０〜２０質量％であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、鋼の連続鋳造用モールドパウダーを溶融・冷却後のパウダーフィルムにＭｇＯを含む結晶とＦを含む結晶の２相以上が生成することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＭｇＯを含む結晶が、モンチセライト、メルウィナイト及びフォルステライトからなる群から選択される１種または２種以上であり、Ｆを含む結晶が、カスピダインまたはフルオライトまたはそれら両者であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、Ａｌ２Ｏ３の含有量がゼロまたは８質量％以下であることを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、Ｎａ２Ｏ含有量がゼロまたは５質量％以下であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＭｎＯ、ＢａＯ及びＢ２Ｏ３からなる群から選択される１種または２種以上の含有量がゼロまたは５質量％以下であることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、トータルカーボン（Ｔ．Ｃ）量が、ゼロまたは１０質量％以下であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、１３００℃での粘度が４ｐｏｉｓｅ以下であることを特徴とする。
【００２３】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、結晶化温度が１１００℃以下であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の鋼の連続鋳造方法は、上記鋼の連続鋳造用モールドパウダーを用い、炭素含有量が１００ｐｐｍ未満の極低炭素鋼、炭素含有量が０．０１〜０．０８質量％の低炭素鋼または炭素含有量が０．１６〜０．２０質量％の中炭素鋼を１．４〜３．０ｍ／分の鋳造速度で鋳造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、安定した高速鋳造が可能な鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び該モールドパウダーを使用した鋼の連続鋳造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダー（以下、モールドパウダーと記載する）は、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比（塩基度）が０．９〜１．２の範囲内にあり、好ましくは０．９〜１．１４、更に好ましくは０．９〜１．１の範囲内にある。ここで、塩基度が０．９未満若しくは１．２を超える場合には、パウダーフィルムと鋳片上に生成したスケールとの反応性が高まり、パウダーフィルムとスケールの混合物が形成され、パウダーフィルムの剥離性が悪化し、鋳片の冷却効率の低下やパウダーフィルムの残留による疵が発生するために好ましくない。
【００２７】
本発明のモールドパウダーにおいて、ＭｇＯの含有量は、１０〜２０質量％、好ましくは１０〜１８質量％の範囲内である。また、本発明のモールドパウダーにおいて、Ｆの含有量は１０〜２０質量％、好ましくは１１〜２０質量％の範囲内である。
【００２８】
モールドパウダーの塩基度、ＭｇＯ含有量及びＦ含有量を上述の範囲内とすることにより、モールドパウダーを溶融し、冷却した後のパウダーフィルムにＭｇＯを含む結晶（以下、ＭｇＯ系結晶という）並びにＦを含む結晶（以下、Ｆ系結晶という）が生成する。この２種類の異なる結晶相がパウダーフィルム中に生成して体積変化を生じ、それによってパウダーフィルム中に歪としてエネルギーが残留し易くなり、冷却時、特に、２次冷却帯で水に接触した時に大きな歪エネルギーが発生してパウダーフィルムが鋳片から剥離する。
【００２９】
パウダーフィルム中にＭｇＯ系結晶とＦ系結晶を生成、共存させるためには、モールドパウダーのＭｇＯ含有量とＦ含有量を１０〜２０質量％の範囲内とする必要がある。ここで、ＭｇＯ含有量並びにＦ含有量が２０質量％を超えると、スラグベアーを生成するために好ましくない。また、ＭｇＯ含有量とＦ含有量が１０質量％未満であると、目的とする種類の結晶が生成しにくくなるために好ましくない。
【００３０】
なお、前記ＭｇＯ系結晶としては、例えばモンチセライト［Monticellite：ＣａＭｇＳｉＯ４または（Ｃａ，Ｍｇ）Ｏ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２］、メルウィナイト（Merwinite：３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Forsterite：２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）等を挙げることができる。また、Ｆ系結晶としては、例えばカスピダイン（Cuspidine：３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）、フルオライト（Fluorite：ＣａＦ２）等を挙げることができる。ここで、本発明のモールドパウダーにおいては、モールドパウダーを溶融し、冷却する際に形成されるパウダーフィルム中に、ＭｇＯ系結晶とＦ系結晶が共存していることが重要である。また、ＭｇＯ系結晶及びＦ系結晶以外の結晶が生成しても良いが、Ｘ線粉末回折などで同定される結晶相における主要鉱物相がＭｇＯ系結晶とＦ系結晶である。なお、ＭｇＯ系結晶とＦ系結晶の生成する温度は同一であっても、異なっていてもよい。
【００３１】
また、本発明のモールドパウダーにおいて、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、ゼロまたは８質量％以下、より好ましくは７質量％以下である。ここで、Ａｌ２Ｏ３の含有量が８質量％を超えると、モールドパウダーを溶融・冷却した後に生成される主要鉱物相がＭｇＯ系結晶及びＦ系結晶から他の鉱物相へ変化してパウダーフィルムの剥離性が低下するために好ましくない。
【００３２】
更に、本発明のモールドパウダーは、Ｎａ２Ｏを含有することができる。Ｎａ２Ｏの含有量は、ゼロまたは５質量％以下、好ましくは４質量％以下である。ここで、Ｎａ２Ｏの含有量が５質量％を超えると、モールドパウダーのガラス化が促進され、ＭｇＯ系結晶とＦ系結晶が生成する時にも歪エネルギーが発生しにくくなり、パウダーフィルムの剥離性が低下するために好ましくない。なお、本発明のモールドパウダーにおいては、パウダーフィルムの剥離性を充分に確保するために、Ｌｉ２Ｏを含まないことが肝要である。
【００３３】
更に、本発明のモールドパウダーは、ＭｎＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３等の成分を含有していても良いが、これらの含有量は合計で５質量％以下、好ましくは４質量％以下である。これらの含有量が５質量％を超えると、パウダーフィルムの剥離性が低下するために好ましくない。
【００３４】
また、本発明のモールドパウダーのトータルカーボン（Ｔ．Ｃ）量は、ゼロまたは１０質量％以下、好ましくは８質量％以下の範囲内である。Ｔ．Ｃが１０質量％を超えると、滓化速度が著しく低下するために好ましくない。なお、カーボン成分は滓化速度調整材として作用する。
【００３５】
更に、本発明のモールドパウダーにおいて、１３００℃での粘度は、４．０ｐｏｉｓｅ以下、好ましくは３．５ｐｏｉｓｅ以下であることが好ましい。１３００℃での粘度が４．０ｐｏｉｓｅを超えると、流入性の低下に加え、結晶の生成も増大して、流入性が低下して潤滑不足となり、拘束性ブレークアウトが発生する可能性が高くなるために好ましくない。
【００３６】
また、本発明のモールドパウダーにおいて、結晶化温度は、１１００℃以下、好ましくは９００〜１０８５℃、より好ましくは９００〜１０５０℃の範囲内である。ここで、結晶化温度が９００℃未満では、鋳片が過度に強冷却され、割れが発生する可能性が高くなるために好ましくない。また、１１００℃を超えると、鋳片が緩冷却され、凝固シェル厚みが薄くなり、ブレークアウトが発生する可能性が高くなり、また、スラグベアーの生成や成長を促進するために好ましくない。
【００３７】
本発明のモールドパウダーは、上記組成を有するものであれば、その原料配合は特に限定されるものではないが、例えばポルトランドセメント、合成珪酸カルシウム、ウォラストナイト、高炉スラグ、リンスラグ、ダイカルシウムシリケート等を主原料とし、珪石、珪藻土、ガラス粉等のシリカ原料、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩または弗化物等や、カーボンブラック、コークス粉、黒鉛等のカーボン原料を配合することができる。
【００３８】
なお、カーボン原料を除く原料を配合して事前に溶解、水冷若しくは空冷して所定の粒度へ粉砕した後、必要に応じてカーボン原料を配合する、いわゆるプリメルトタイプのモールドパウダーとしても良い。
【００３９】
また、本発明のモールドパウダーは、その形状を限定されるものではなく、例えば、粉末タイプや押出顆粒、中空スプレー顆粒、撹拌造粒顆粒等、目的に応じた形状にて使用することができる。
【００４０】
本発明のモールドパウダーは、炭素含有量が１００ｐｐｍ未満の極低炭素鋼、炭素含有量が０．０１〜０．０８質量％の低炭素鋼及び炭素含有量が０．１６〜０．２０質量％の中炭素鋼の鋼種の連続鋳造に好ましく使用することができる。なお、炭素含有量が０．０８を超え０．１６質量％未満の割れ感受性の高い中炭素鋼に使用すると、表面割れが発生するために好ましくない。
【００４１】
本発明のモールドパウダーを使用する連続鋳造操作において、鋳造速度は１．４〜３．０ｍ／分、好ましくは１．６〜３．０ｍ／分、より好ましくは１．８〜３．０ｍ／分の範囲内である。鋳造速度が１．４ｍ／分未満であると、溶融スラグ層が５ｍｍ以下になり、安定した操業を確保することができないために好ましくない。なお、本発明のモールドパウダーをより好ましい状態で使用するためには、１．８〜３．０ｍ／分の範囲内の条件で使用することが好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下に実施例を挙げて本発明のモールドパウダーを更に説明する。
実施例
表１に記載する化学組成を有するモールドパウダーについて、以下に記載する操作にて溶融、冷却後に生成される結晶について調査した結果を表１に記載する。
また、モールドパウダーをスラブ連鋳機にて使用した結果を表１に併記する。
【００４３】
【表１】
【００４４】
結晶調査は、１５０ｇのモールドパウダーを１３００℃で溶解、安定後、４℃／分の冷却速度で炉冷することにより、パウダーフィルムを得、得られたパウダーフィルムを粉砕してＸ線粉末回折することによって行われた。なお、生成結晶について、”＋”記号の数が多い程、結晶生成量が多いことを示す。
また、鋳造操作は、スラブ連鋳機にて、５〜５０ｈｅａｔ行ったものである。なお、鋼種の欄の「ＵＬＣ」は極低炭素鋼を、「ＬＣ」は低炭素鋼をそれぞれ示す。
また、使用結果において、操業性は使用中のベアーの生成状況、ＢＯ予知（熱電対）の安全性を示すもので、○は極めて安全、△はまずまず、×は不安定をそれぞれ表す。また、フィルム剥離性は、２次冷却帯位置にカメラを設置してフィルムの剥離状況を観察した結果であり、○は剥離良好、×は剥離悪いをそれぞれ表す。更に、鋳片品質は鋳片を観察して評価したものであり、○はノロカミ、割れなし、△はノロカミ、割れ少、×はノロカミ、割れ多いをそれぞれ表す。また、コイル品質はコイル中のモールドパウダー性欠陥による不良率を示すもので、○はリジェクト無し、×はリジェクト多数発生をそれぞれ示す。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、炭素含有量が１００ｐｐｍ以下の極低炭素鋼、炭素含有量０．０１〜０．０８質量％の低炭素鋼または炭素含有量０．１６〜０．２０質量％の中炭素鋼を１．４〜３．０ｍ／分の鋳造速度で鋳造する際に好適に使用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造において、モールド内に添加され使用される鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び該モールドパウダーを使用する連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造において、モールドパウダーはモールド内に投入され、溶鋼からの受熱により滓化してモールドと凝固シェル間に流入して消費される一連の過程において、（１）モールド内の溶鋼表面の酸化防止；（２）モールド内の溶鋼表面の保温；（３）鋼中より浮上する非鉄介在物の除去；（４）モールドと凝固シェルの潤滑；（５）凝固シェルとモールド間の抜熱制御等の役割を果たす。
【０００３】
モールドパウダーは、一般的にＳｉＯ２、ＣａＯを母材とし、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｆ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｎＯ、Ｂ２Ｏ３及びＣ等の成分によって構成されており、その組成は、例えばＳｉＯ２：２０〜４５質量％、ＣａＯ：２０〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜１０質量％、ＭｇＯ：０．１〜８質量％、Ｎａ２Ｏ：１〜２０質量％、Ｆ：２〜１０質量％、Ｃ：１０質量％以下を有するものである。モールドパウダーを構成する主原料としては、ポルトランドセメント、合成珪酸カルシウム、ウォラストナイト、高炉スラグ、リンスラグ、ダイカルシウムシリケート等が用いられる。また、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比）や粉体特性を調整するために、珪石、珪藻土、ガラス粉のようなシリカ原料が使用される。更に、軟化点、粘度及び結晶化温度を調整する役割を果たすフラックス源として、蛍石、弗化ナトリウム、弗化リチウム、氷晶石、弗化マグネシウム等の弗化物、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸バリウム等の炭酸塩が添加されている。また、溶融速度を調整する目的で、カーボンブラック、コークス粉、黒鉛等の炭素質原料が添加されている。更に、必要に応じて、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等の金属酸化物を添加することもできる。また、モールドパウダーの形状は、粉末並びに押出顆粒、中空顆粒及び撹拌造粒顆粒等がある。なお、モールドパウダーの物性値は、１３００℃の粘度が０．１〜６ｐｏｉｓｅ、凝固温度が９５０〜１２５０℃の範囲内に設定されている。
【０００４】
更に、最近では、鋼の生産性を向上するため鋳造速度の高速化が指向されている。しかし、高速鋳造を指向すれば、凝固シェル厚みは薄くなり、ブレークアウトなどの操業トラブルが発生する。また、熱流速の増大により、鋳片の表面割れが発生し易くなり、割れ感受性の低い低炭素鋼や極低炭素鋼にも表面割れが発生し易くなる。一方、高速鋳造を指向すると、２次冷却帯で凝固シェルに付着したパウダーフィルムが影響してくるという新たな課題も生ずる。２次冷却域での滞在時間が短縮されることでパウダーフィルムの剥離が完了せず、付着した状態で連鋳機を通過し、未剥離のパウダーフィルムが２次冷却帯での凝固シェルの冷却能を低下させるだけでなく、未剥離のパウダーフィルムが圧延工程での欠陥に繋がることも判明している。
【０００５】
このような状況下で使用される鋼の連続鋳造用モールドパウダーとして、例えば、特許文献１には、ＣａＯ、ＳｉＯ２及びＭｇＯを主成分とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーであって、溶融凝固時の主結晶がＣａＭｇＳｉ２Ｏ６であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー（請求項１）；ＣａＯ、ＳｉＯ２及びＭｇＯを主成分とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーであって、ＣａＯ／ＳｉＯ２重量比が０．３５〜０．５５に、また、（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ２重量比が０．７５〜０．９５に調整されてなることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー（請求項２）；Ｆ含有量が２重量％未満であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の連続鋳造用モールドパウダー（請求項３）が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、溶融スラグの凝固時に、ゲーレナイト、アケルマナイト、あるいは両者の全率固溶体であるメリライトを、主な結晶組成として析出させることを特徴とする連続鋳造用パウダー（請求項１）；溶融スラグの化学組成としてＴｉＯ２を３〜１５質量％含有し、凝固時の結晶組成としてペロブスカイトを析出させることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用パウダー（請求項２）；溶融スラグの化学組成の内、総Ｃａ量をＣａＯ量に換算したＴ．ＣａＯ質量％とＳｉＯ２質量％の比、（％Ｔ．ＣａＯ）／（％ＳｉＯ２）の値が１．１〜１．６、フッ素（Ｆ）含有量が５質量％以下であり、凝固温度が１１００〜１２８０℃、１３００℃における粘度が０．３０〜１．８０Ｐａ・Ｓであることを特徴とする請求項１または２記載の連続鋳造用パウダー（請求項３）；アルカリ金属酸化物の合計が８質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項４）；溶鋼中の［ｓｏｌ．Ａｌ］の含有量が０．００３〜０．１００質量％の鋼を連続鋳造する際に、請求項３または４記載の連続鋳造用パウダーを使用することを特徴とする連続鋳造用方法（請求項５）が開示されている。また、特許文献２の［００２６］段落の例Ｃ及びＧには、析出結晶としてアケルマナイトとカスピダインを有するモールドパウダーが開示されている。
【０００７】
更に、特許文献３には、一旦溶融した後、凝固したパウダーフィルム中に析出する結晶の内、１種類の「主な結晶」の析出量が他種結晶の析出量の２倍以上であることを特徴とする連続鋳造用パウダー（請求項１）；一旦溶融した後、凝固したパウダーフィルム中に析出する結晶が３種類以下であることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用パウダー（請求項２）；一旦溶融した後、凝固したパウダーフィルム中に析出する結晶の内、少なくとも２種類の結晶組が全率固溶体を形成し実質的に１種類の「主な結晶」をなすことを特徴とする請求項１または２記載の連続鋳造用パウダー（請求項３）；「主な結晶」ではない結晶のうち、少なくとも１種類の結晶単体の融点が、「主な結晶」に比べて３００℃以上融点が高い高融点結晶であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項４）；高融点結晶がペロブスカイトであることを特徴とする請求項４記載の連続鋳造用パウダー（請求項５）；フッ素（Ｆ）含有量が４質量％以下であり、カスピダインは「主な結晶」ではないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項６）；「主な結晶」がアケルマナイト、ケーレナイト、ダイオプサイト、チタナイト、ＣａＯ・ＳｉＯ２組成のうちのいずれか１種であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項７）；凝固温度が１１００〜１２８０℃、１３００℃における粘度が１．８０Ｐａ・Ｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項８）；水分含有量が０．５％未満であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の連続鋳造用パウダー（請求項９）が開示されている。また、特許文献３の［００１７］段落の例Ｄ及びＨには、析出結晶としてアケルマナイトとカスピダインを有するモールドパウダーが開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、溶融した後に凝固する際に、その凝固組織中にアケルマナイトが主たる結晶として析出することを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダ（請求項１）；Ｔ．ＣａＯ含有率（質量％）とＳｉＯ２含有率（質量％）との比Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．６〜１．４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（請求項２）；ＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、アルカリ金属酸化物およびＦを基本組成とする鋼の連続鋳造用モールドパウダであって、質量％で、Ｔ．ＣａＯおよびＳｉＯ２の合計含有率が５０〜９０％、ＭｇＯ含有率が９〜２５％、アルカリ金属酸化物の合計含有率が０．５〜１５％、Ｆ含有率が５％以下であり、さらにＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｎＯおよびＢ２Ｏ３のうちの１種または２種以上を合計で０〜１０％含有し、鋳型内の溶鋼表面に添加され溶融した後に凝固する際に、その凝固したスラグフィルム中にアケルマナイトが主たる結晶として析出することを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダ（請求項３）が開示されている。
【０００９】
更に、特許文献５には、アケルマナイト（Akermanite：２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、ゲーレナイト（Gehlenite：２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、或いは、両者の全率固溶体であるメリライト（Melilite）を、溶融スラグ凝固時に主な結晶組成として析出し、ＣａＯ濃度とＳｉＯ２濃度との比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が１．０〜１．５、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯとの濃度合計が１５〜２７質量％、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏとの濃度合計が１〜１３質量％、Ｆ濃度が１〜５質量％、ＦｅＯとＭｎＯとの濃度合計が３質量％以下、Ｓ濃度が０．５質量％以下、凝固温度が１１００℃〜１２６０℃、１３００℃における粘度が０．２〜１．３Ｐａ・ｓ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ー（請求項１）；更にＴｉＯ２を１〜８質量％含有することを特徴とする請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー（請求項２）；骨材として膨張性黒鉛を１〜５質量％添加したことを特徴とする請求項１又は２記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー（請求項３）が開示されている。
【００１０】
また、特許文献６には、ＣａＯ％をＳｉＯ２％で除した比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が１．１〜１．５、Ｆの含有量が５％未満で、かつＦ−０．６１３×Ｎａ２Ｏ−１．２７×Ｌｉ２Ｏの式で表される、Ｆ、Ｎａ２ＯおよびＬｉ２Ｏの含有量が０〜１．８％、Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０〜２５％で、かつＡｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計の含有量が１５〜３０％、ＴｉＯ２の含有量が７％未満であって、一旦溶融した後に徐冷した場合に晶出もしくは析出する分子量が５００未満の主たる結晶が、ゲーレナイトまたはアケルマナイト、もしくはこれらの全率固溶体であるメリライトで、さらに２番目に晶出もしくは析出する結晶がカスピダインであり、凝固温度が１０５０℃〜１２２０℃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ー（請求項１）；鋳型内の溶鋼表面で溶融したモールドパウダーが鋳型内壁と凝固シェルの間隙に流入する際に凝固したパウダーフィルム中に生成する主たる結晶が、ゲーレナイトまたはアケルマナイト、もしくはこれらの全率固溶体であるメリライトであり、さらに２番目の結晶がカスピダインであることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用モールドパウダー（請求項２）が開示されている。即ち、特許文献６には、溶融、凝固後のスラグフィルムに、ＭｇＯ系結晶であるアケルマナイトと、Ｆ系結晶であるカスピダインが共存するモールドパウダーが開示されている。
【００１１】
また、特許文献７には、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏおよびフッ素化合物を基本成分とするモールドパウダであって、さらに、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのうちの１種以上、ならびにＡｌ２Ｏ３を含有し、フッ素化合物を構成するＦの含有率が４〜２５質量％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合計の含有率が１．５質量％以下であり、かつ、これらＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｆ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＡｌ２Ｏ３の含有率で表される、下記（イ）式、（ロ）式および（ハ）式によって規定される指標ａが０．４７〜０．７、指標ｂが０〜０．４、および指標ｃが０〜０．６であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダ：
ａ＝（％ＣａＯ）ｈ／｛（％ＣａＯ）ｈ＋（％ＳｉＯ２）ｈ＋（％Ａｌ２Ｏ３）ｈ｝（イ）
ｂ＝（％Ａｌ２Ｏ３）ｈ／｛（％ＣａＯ）ｈ＋（％ＳｉＯ２）ｈ＋（％Ａｌ２Ｏ３）ｈ｝（ロ）
ｃ＝（％ＣａＦ２）ｈ／｛（％ＣａＯ）ｈ＋（％ＳｉＯ２）ｈ＋（％ＣａＦ２）ｈ｝（ハ）
ここで、（％ＣａＯ）ｈ＝｛ＷＣａＯ−（％ＣａＦ２）ｈ×０．７１８｝ （ニ）
（％ＣａＦ２）ｈ＝（ＷＦ−ＷＬｉ２Ｏ×１．２７−ＷＮａ２Ｏ×０．６１３
−ＷＫ２Ｏ×０．４０４）×２．０５ （ホ）
（％ＳｉＯ２）ｈ＝ＷＳｉＯ２および（％Ａｌ２Ｏ３）ｈ＝ＷＡｌ２Ｏ３であり、また、ＷＣａＯ、ＷＳｉＯ２、ＷＬｉ２Ｏ、ＷＮａ２ＯおよびＷＫ２Ｏはモールドパウダ中に分析されるＣａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋが全てそれらの酸化物であるとして換算した含有率（質量％）であり、ＷＦは、分析されるＦの含有率（質量％）である
が開示されている。また、特許文献７の［００２１］段落には、モールドパウダーがＣａＯを３０〜６０％、ＳｉＯ２を１０〜３０％、Ｌｉ２Ｏを１〜１５％、Ｆを４〜２５％含むことが記載されている。更に、特許文献７の［００２６］段落には、モールドパウダーがＡｌ２Ｏ３を１０％以下含むことが記載されている。また、特許文献７の［００３１］段落には、モールドパウダーが更にＭｇＯを１〜２０％含んでいてもよいことが記載されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−９６１４６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７４４号公報
【特許文献３】特開２００３−２６６１５８号公報
【特許文献４】特開２００３−３２６３４２号公報
【特許文献５】特開２００５−４０８３５号公報
【特許文献６】特開２００７−２０３３６４号公報
【特許文献７】特開２００２−３４６７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献１ないし６に記載されたモールドパウダーは、融点し凝固した時に、ＭｇＯ系結晶であるアケルマナイト、Ａｌ２Ｏ３系結晶であるゲーレナイト或いは両者の全率固溶体であるメリライトを主な結晶組成として晶出するものである。しかしながら、高速鋳造においては、モールドパウダーの消費量が低下するために、これらのモールドパウダーでは、結晶が過度に発達し易く、低凝固温度のモールドパウダーであってもスラグフィルム中の結晶層が成長し、高速域での鋳造安定性が損なわれ、高速鋳造と安定的な鋳造の両立は困難となり、ブレークアウト等の操業トラブルに繋がる可能性がある。更に、特許文献７に記載されたモールドパウダーは、Ｌｉ２Ｏを必須の構成成分として含有し、カスピダイン（３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）のようなＦを含む結晶を晶出させるものであるが、Ｆを含む結晶を晶出させてもパウダーフィルムを鋳片から剥離させるために充分な歪エネルギーを発生させることができない。
【００１４】
従って、本発明の目的は、充分な凝固シェル厚みを確保するために結晶種を制御することによって抜熱速度を制御し、パウダーフィルムの剥離性を向上させて２次冷却帯での冷却能を向上させて高速鋳造をより安定化させることができ、かつ残留するパウダーフィルムがなく、下工程でのパウダーフィルムによる欠陥を低減することができる鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び該モールドパウダーを使用する連続鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
即ち、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が０．９〜１．２であり、ＭｇＯ含有量が１０〜２０質量％、Ｆ含有量が１０〜２０質量％であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、鋼の連続鋳造用モールドパウダーを溶融・冷却後のパウダーフィルムにＭｇＯを含む結晶とＦを含む結晶の２相以上が生成することを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＭｇＯを含む結晶が、モンチセライト、メルウィナイト及びフォルステライトからなる群から選択される１種または２種以上であり、Ｆを含む結晶が、カスピダインまたはフルオライトまたはそれら両者であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、Ａｌ２Ｏ３の含有量がゼロまたは８質量％以下であることを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、Ｎａ２Ｏ含有量がゼロまたは５質量％以下であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＭｎＯ、ＢａＯ及びＢ２Ｏ３からなる群から選択される１種または２種以上の含有量がゼロまたは５質量％以下であることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、トータルカーボン（Ｔ．Ｃ）量が、ゼロまたは１０質量％以下であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、１３００℃での粘度が４ｐｏｉｓｅ以下であることを特徴とする。
【００２３】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、結晶化温度が１１００℃以下であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の鋼の連続鋳造方法は、上記鋼の連続鋳造用モールドパウダーを用い、炭素含有量が１００ｐｐｍ未満の極低炭素鋼、炭素含有量が０．０１〜０．０８質量％の低炭素鋼または炭素含有量が０．１６〜０．２０質量％の中炭素鋼を１．４〜３．０ｍ／分の鋳造速度で鋳造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、安定した高速鋳造が可能な鋼の連続鋳造用モールドパウダー及び該モールドパウダーを使用した鋼の連続鋳造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダー（以下、モールドパウダーと記載する）は、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比（塩基度）が０．９〜１．２の範囲内にあり、好ましくは０．９〜１．１４、更に好ましくは０．９〜１．１の範囲内にある。ここで、塩基度が０．９未満若しくは１．２を超える場合には、パウダーフィルムと鋳片上に生成したスケールとの反応性が高まり、パウダーフィルムとスケールの混合物が形成され、パウダーフィルムの剥離性が悪化し、鋳片の冷却効率の低下やパウダーフィルムの残留による疵が発生するために好ましくない。
【００２７】
本発明のモールドパウダーにおいて、ＭｇＯの含有量は、１０〜２０質量％、好ましくは１０〜１８質量％の範囲内である。また、本発明のモールドパウダーにおいて、Ｆの含有量は１０〜２０質量％、好ましくは１１〜２０質量％の範囲内である。
【００２８】
モールドパウダーの塩基度、ＭｇＯ含有量及びＦ含有量を上述の範囲内とすることにより、モールドパウダーを溶融し、冷却した後のパウダーフィルムにＭｇＯを含む結晶（以下、ＭｇＯ系結晶という）並びにＦを含む結晶（以下、Ｆ系結晶という）が生成する。この２種類の異なる結晶相がパウダーフィルム中に生成して体積変化を生じ、それによってパウダーフィルム中に歪としてエネルギーが残留し易くなり、冷却時、特に、２次冷却帯で水に接触した時に大きな歪エネルギーが発生してパウダーフィルムが鋳片から剥離する。
【００２９】
パウダーフィルム中にＭｇＯ系結晶とＦ系結晶を生成、共存させるためには、モールドパウダーのＭｇＯ含有量とＦ含有量を１０〜２０質量％の範囲内とする必要がある。ここで、ＭｇＯ含有量並びにＦ含有量が２０質量％を超えると、スラグベアーを生成するために好ましくない。また、ＭｇＯ含有量とＦ含有量が１０質量％未満であると、目的とする種類の結晶が生成しにくくなるために好ましくない。
【００３０】
なお、前記ＭｇＯ系結晶としては、例えばモンチセライト［Monticellite：ＣａＭｇＳｉＯ４または（Ｃａ，Ｍｇ）Ｏ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２］、メルウィナイト（Merwinite：３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Forsterite：２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）等を挙げることができる。また、Ｆ系結晶としては、例えばカスピダイン（Cuspidine：３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）、フルオライト（Fluorite：ＣａＦ２）等を挙げることができる。ここで、本発明のモールドパウダーにおいては、モールドパウダーを溶融し、冷却する際に形成されるパウダーフィルム中に、ＭｇＯ系結晶とＦ系結晶が共存していることが重要である。また、ＭｇＯ系結晶及びＦ系結晶以外の結晶が生成しても良いが、Ｘ線粉末回折などで同定される結晶相における主要鉱物相がＭｇＯ系結晶とＦ系結晶である。なお、ＭｇＯ系結晶とＦ系結晶の生成する温度は同一であっても、異なっていてもよい。
【００３１】
また、本発明のモールドパウダーにおいて、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、ゼロまたは８質量％以下、より好ましくは７質量％以下である。ここで、Ａｌ２Ｏ３の含有量が８質量％を超えると、モールドパウダーを溶融・冷却した後に生成される主要鉱物相がＭｇＯ系結晶及びＦ系結晶から他の鉱物相へ変化してパウダーフィルムの剥離性が低下するために好ましくない。
【００３２】
更に、本発明のモールドパウダーは、Ｎａ２Ｏを含有することができる。Ｎａ２Ｏの含有量は、ゼロまたは５質量％以下、好ましくは４質量％以下である。ここで、Ｎａ２Ｏの含有量が５質量％を超えると、モールドパウダーのガラス化が促進され、ＭｇＯ系結晶とＦ系結晶が生成する時にも歪エネルギーが発生しにくくなり、パウダーフィルムの剥離性が低下するために好ましくない。なお、本発明のモールドパウダーにおいては、パウダーフィルムの剥離性を充分に確保するために、Ｌｉ２Ｏを含まないことが肝要である。
【００３３】
更に、本発明のモールドパウダーは、ＭｎＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３等の成分を含有していても良いが、これらの含有量は合計で５質量％以下、好ましくは４質量％以下である。これらの含有量が５質量％を超えると、パウダーフィルムの剥離性が低下するために好ましくない。
【００３４】
また、本発明のモールドパウダーのトータルカーボン（Ｔ．Ｃ）量は、ゼロまたは１０質量％以下、好ましくは８質量％以下の範囲内である。Ｔ．Ｃが１０質量％を超えると、滓化速度が著しく低下するために好ましくない。なお、カーボン成分は滓化速度調整材として作用する。
【００３５】
更に、本発明のモールドパウダーにおいて、１３００℃での粘度は、４．０ｐｏｉｓｅ以下、好ましくは３．５ｐｏｉｓｅ以下であることが好ましい。１３００℃での粘度が４．０ｐｏｉｓｅを超えると、流入性の低下に加え、結晶の生成も増大して、流入性が低下して潤滑不足となり、拘束性ブレークアウトが発生する可能性が高くなるために好ましくない。
【００３６】
また、本発明のモールドパウダーにおいて、結晶化温度は、１１００℃以下、好ましくは９００〜１０８５℃、より好ましくは９００〜１０５０℃の範囲内である。ここで、結晶化温度が９００℃未満では、鋳片が過度に強冷却され、割れが発生する可能性が高くなるために好ましくない。また、１１００℃を超えると、鋳片が緩冷却され、凝固シェル厚みが薄くなり、ブレークアウトが発生する可能性が高くなり、また、スラグベアーの生成や成長を促進するために好ましくない。
【００３７】
本発明のモールドパウダーは、上記組成を有するものであれば、その原料配合は特に限定されるものではないが、例えばポルトランドセメント、合成珪酸カルシウム、ウォラストナイト、高炉スラグ、リンスラグ、ダイカルシウムシリケート等を主原料とし、珪石、珪藻土、ガラス粉等のシリカ原料、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩または弗化物等や、カーボンブラック、コークス粉、黒鉛等のカーボン原料を配合することができる。
【００３８】
なお、カーボン原料を除く原料を配合して事前に溶解、水冷若しくは空冷して所定の粒度へ粉砕した後、必要に応じてカーボン原料を配合する、いわゆるプリメルトタイプのモールドパウダーとしても良い。
【００３９】
また、本発明のモールドパウダーは、その形状を限定されるものではなく、例えば、粉末タイプや押出顆粒、中空スプレー顆粒、撹拌造粒顆粒等、目的に応じた形状にて使用することができる。
【００４０】
本発明のモールドパウダーは、炭素含有量が１００ｐｐｍ未満の極低炭素鋼、炭素含有量が０．０１〜０．０８質量％の低炭素鋼及び炭素含有量が０．１６〜０．２０質量％の中炭素鋼の鋼種の連続鋳造に好ましく使用することができる。なお、炭素含有量が０．０８を超え０．１６質量％未満の割れ感受性の高い中炭素鋼に使用すると、表面割れが発生するために好ましくない。
【００４１】
本発明のモールドパウダーを使用する連続鋳造操作において、鋳造速度は１．４〜３．０ｍ／分、好ましくは１．６〜３．０ｍ／分、より好ましくは１．８〜３．０ｍ／分の範囲内である。鋳造速度が１．４ｍ／分未満であると、溶融スラグ層が５ｍｍ以下になり、安定した操業を確保することができないために好ましくない。なお、本発明のモールドパウダーをより好ましい状態で使用するためには、１．８〜３．０ｍ／分の範囲内の条件で使用することが好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下に実施例を挙げて本発明のモールドパウダーを更に説明する。
実施例
表１に記載する化学組成を有するモールドパウダーについて、以下に記載する操作にて溶融、冷却後に生成される結晶について調査した結果を表１に記載する。
また、モールドパウダーをスラブ連鋳機にて使用した結果を表１に併記する。
【００４３】
【表１】
【００４４】
結晶調査は、１５０ｇのモールドパウダーを１３００℃で溶解、安定後、４℃／分の冷却速度で炉冷することにより、パウダーフィルムを得、得られたパウダーフィルムを粉砕してＸ線粉末回折することによって行われた。なお、生成結晶について、”＋”記号の数が多い程、結晶生成量が多いことを示す。
また、鋳造操作は、スラブ連鋳機にて、５〜５０ｈｅａｔ行ったものである。なお、鋼種の欄の「ＵＬＣ」は極低炭素鋼を、「ＬＣ」は低炭素鋼をそれぞれ示す。
また、使用結果において、操業性は使用中のベアーの生成状況、ＢＯ予知（熱電対）の安全性を示すもので、○は極めて安全、△はまずまず、×は不安定をそれぞれ表す。また、フィルム剥離性は、２次冷却帯位置にカメラを設置してフィルムの剥離状況を観察した結果であり、○は剥離良好、×は剥離悪いをそれぞれ表す。更に、鋳片品質は鋳片を観察して評価したものであり、○はノロカミ、割れなし、△はノロカミ、割れ少、×はノロカミ、割れ多いをそれぞれ表す。また、コイル品質はコイル中のモールドパウダー性欠陥による不良率を示すもので、○はリジェクト無し、×はリジェクト多数発生をそれぞれ示す。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、炭素含有量が１００ｐｐｍ以下の極低炭素鋼、炭素含有量０．０１〜０．０８質量％の低炭素鋼または炭素含有量０．１６〜０．２０質量％の中炭素鋼を１．４〜３．０ｍ／分の鋳造速度で鋳造する際に好適に使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が０．９〜１．２であり、ＭｇＯ含有量が１０〜２０質量％、Ｆ含有量が１０〜２０質量％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ー。
【請求項２】
鋼の連続鋳造用モールドパウダーを溶融・冷却後のパウダーフィルムにＭｇＯを含む結晶とＦを含む結晶の２相以上が生成する、請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項３】
ＭｇＯを含む結晶が、モンチセライト、メルウィナイト及びフォルステライトからなる群から選択される１種または２種以上であり、Ｆを含む結晶が、カスピダインまたはフルオライトまたはそれら両者である、請求項２記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項４】
Ａｌ２Ｏ３の含有量がゼロまたは８質量％以下である、請求項１ないし３のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項５】
Ｎａ２Ｏ含有量がゼロまたは５質量％以下である、請求項１ないし４のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項６】
ＭｎＯ、ＢａＯ及びＢ２Ｏ３からなる群から選択される１種または２種以上の含有量がゼロまたは５質量％以下である、請求項１ないし５のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項７】
トータルカーボン量が、ゼロまたは１０質量％以下である、請求項１ないし６のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項８】
１３００℃での粘度が４ｐｏｉｓｅ以下である、請求項１ないし７のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項９】
結晶化温度が１１００℃以下である、請求項１ないし８のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項１０】
鋼の連続鋳造方法において、請求項１ないし９のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを用い、炭素含有量が１００ｐｐｍ未満の極低炭素鋼、炭素含有量０．０１〜０．０８質量％の低炭素鋼または炭素含有量０．１６〜０．２０質量％の中炭素鋼を１．４〜３．０ｍ／分の鋳造速度で鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【請求項１】
ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が０．９〜１．２であり、ＭｇＯ含有量が１０〜２０質量％、Ｆ含有量が１０〜２０質量％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ー。
【請求項２】
鋼の連続鋳造用モールドパウダーを溶融・冷却後のパウダーフィルムにＭｇＯを含む結晶とＦを含む結晶の２相以上が生成する、請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項３】
ＭｇＯを含む結晶が、モンチセライト、メルウィナイト及びフォルステライトからなる群から選択される１種または２種以上であり、Ｆを含む結晶が、カスピダインまたはフルオライトまたはそれら両者である、請求項２記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項４】
Ａｌ２Ｏ３の含有量がゼロまたは８質量％以下である、請求項１ないし３のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項５】
Ｎａ２Ｏ含有量がゼロまたは５質量％以下である、請求項１ないし４のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項６】
ＭｎＯ、ＢａＯ及びＢ２Ｏ３からなる群から選択される１種または２種以上の含有量がゼロまたは５質量％以下である、請求項１ないし５のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項７】
トータルカーボン量が、ゼロまたは１０質量％以下である、請求項１ないし６のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項８】
１３００℃での粘度が４ｐｏｉｓｅ以下である、請求項１ないし７のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項９】
結晶化温度が１１００℃以下である、請求項１ないし８のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項１０】
鋼の連続鋳造方法において、請求項１ないし９のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを用い、炭素含有量が１００ｐｐｍ未満の極低炭素鋼、炭素含有量０．０１〜０．０８質量％の低炭素鋼または炭素含有量０．１６〜０．２０質量％の中炭素鋼を１．４〜３．０ｍ／分の鋳造速度で鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【公開番号】特開２０１０−５６５７（Ｐ２０１０−５６５７Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６７４８３（Ｐ２００８−１６７４８３）
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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