鋼の連続鋳造用モールドパウダー
【課題】本発明の目的は、モールドパウダーの高粘度化と高塩基度化を両立させ、かつモールド内の潤滑性を維持しつつ、鋳片緩冷却を可能とす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１．１〜１．５、Ａｌ２Ｏ３が１０〜２５質量％、Ｎａ２Ｏが１２〜２０質量％、トータルカーボン量が１〜１５質量％の範囲内にあり、１３００℃における粘度が０．１〜１．０Ｐａ・ｓ、結晶化温度が９００℃〜１２４０℃で、溶融冷却した時に主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から構成される結晶を生成す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１．１〜１．５、Ａｌ２Ｏ３が１０〜２５質量％、Ｎａ２Ｏが１２〜２０質量％、トータルカーボン量が１〜１５質量％の範囲内にあり、１３００℃における粘度が０．１〜１．０Ｐａ・ｓ、結晶化温度が９００℃〜１２４０℃で、溶融冷却した時に主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から構成される結晶を生成す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、鋼の連続鋳造用モールドパウダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造プロセスにおいて、モールドパウダーは鋼と直接接触することから、その特性は鋼の品質に大きく影響する。モールドパウダーに求められる特性は、概ね（１）モールドパウダーの巻き込み低減；（２）溶鋼成分の酸化抑制；（３）高速鋳造への対応；（４）鋳片割れの低減、に分類される。
【０００３】
モールドパウダーの粘性が低い場合、溶鋼中にモールドパウダーが巻き込まれ鋼の品質低下を引き起こす。品質向上を目的に、モールドパウダーの高粘度化が指向されるが、高粘度化をＳｉＯ２増に依存すると、ＳｉＯ２による溶鋼成分の酸化が起こって鋼の品質を悪化させる。また、ＳｉＯ２増に依存した過度の高粘度化では、スラグフィルム中における結晶生成が不安定となり、特に、鋳片断面のアスペクト比が大きいスラブ鋳造においては緩冷却性が不足して不均一抜熱による鋳片割れ、鋳片凹みを発生する。更に、モールド温度ばらつきのため、ブレークアウト予知システム誤検知による鋳造速度の低下や、モールと凝固シェル間の潤滑性が損なわれて拘束性ブレークアウトを引き起こす場合がある。
【０００４】
モールドパウダーによる溶鋼成分の酸化を低減するために、高塩基度化（ＳｉＯ２減）が指向されている。一方、高塩基度化によって結晶化温度が上昇し、パウダーフィルム中の結晶層厚みが厚くなり、特に、凝固収縮の小さい低炭及び極低炭鋼の鋳造や高速鋳造では潤滑性を著しく損ねる問題がある。
【０００５】
このような状況下において、様々なモールドパウダーが提案されている。例えば、特許文献１には、質量％で、ＳｉＯ２：５．０〜３５．０％、Ａｌ２Ｏ３：５．０〜３５．０％、Ｔ．ＣａＯ：４０．０％以下、Ｎａ２Ｏ：３．０〜１５．０％、Ｆ：２．０〜１０．０％を含有し、ＭｇＯ含有量が２．５％以下であり、その他成分含有量が２０％以下であり、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．１５〜１．０５であり、１３００℃での粘度が６〜３０ｐｏｉｓｅ、凝固温度が１２６０℃以下であることを特徴とする連続鋳造用パウダー：ただしＴ．ＣａＯは、パウダー中のＣａがすべてＣａＯであるとして算出したＣａＯ含有量である、が開示されている。また、ＺｒＯ２を５．０％以下、Ｃを５．０％以下、ＳｒＯを５．０％以下の量で含有することができることも開示されている。このパウダーによれば、パウダーの巻き込みを低減でき、パウダーと溶鋼成分との反応を防止し、鋳型に埋め込んだ熱電対の温度変化を少なくできるとしている。
【０００６】
また、高塩基度と高粘性化を両立し、安定な結晶析出を同時に実現するために、例えば、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が開示されている。更に、特許文献３には、アケルマナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、ゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、あるいは両者の全率固溶体であるメリライトを、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が開示されている。
【０００７】
更に、溶鋼の汚染を防止すると共に優れた保温性を提供するために、例えば、特許文献４には、ＣａＯ及びＳｉＯ２を主成分とし、全Ｃａ濃度をＣａＯ含有率として、また全Ｓｉ濃度をＳｉＯ２含有率として各質量％で換算するとき、該ＣａＯ含有率を該ＳｉＯ２含有率で除した比であるＣａＯ／ＳｉＯ２の値が１．０〜１．９であり、質量％で、Ａｌ２Ｏ３含有率が２〜１８％、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２ＯおよびＦの合計含有率が２〜２５％であり、炭酸塩が炭素換算含有率で０．８〜３．５％で、硝酸ソーダが含有率１〜５％で、炭素が含有率０．１〜１０％で、Ｃａ−Ｓｉ合金及び／または金属Ｓｉが含有率２〜１０％でそれぞれ配合され、酸化鉄濃度がＦｅ２Ｏ３換算含有率で２％未満および酸化マンガン濃度がＭｎＯ換算含有率で３％未満であり、凝固温度が１０５０〜１２５０℃であり、そして１３００℃における粘度が０．０４〜０．８Ｐａ・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が開示されている。また、特許文献５には、ＣａＯ及びＳｉＯ２を主成分とし、全Ｃａ濃度をＣａＯ含有率として、また全Ｓｉ濃度をＳｉＯ２含有率として各質量％で換算するとき、該ＣａＯ含有率を該ＳｉＯ２含有率で除した比であるＣａＯ／ＳｉＯ２の値が０．９〜１．５であり、質量％で、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．５〜１５％、ＭｇＯ含有率が０．１〜１３％、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２ＯおよびＦの合計含有率が５〜２５％、炭酸塩含有率が炭素換算含有率で０．３〜３．５％、Ｃａ−Ｓｉ含有率が２〜７％、酸化鉄含有率がＦｅ２Ｏ３換算含有率で４％未満及び酸化マンガン含有率がＭｎＯ換算含有率で２％未満であり、さらに凝固温度が１０００〜１２３０℃であり、そして１３００℃における粘度が０．０５〜１．０Ｐａ・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が開示されている。更に、特許文献６には、ＣａＯ及びＳｉＯ２を主成分とし、全Ｃａ濃度をＣａＯ含有率として、また全Ｓｉ濃度をＳｉＯ２含有率として各質量％で換算するとき、該ＣａＯ含有率を該ＳｉＯ２含有率で除した比であるＣａＯ／ＳｉＯ２の値が１．０〜１．９であり、質量％で、Ａｌ２Ｏ３含有率が２〜１８％、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＦの合計含有率が２〜２５％であり、炭酸塩が炭素換算含有率２．５〜７．０％で、硝酸ソーダが含有率５．１〜８．０％で、炭素が含有率０〜５％で、Ｃａ−Ｓｉ合金及び／または金属Ｓｉが含有率７〜２０％でそれぞれ配合され、酸化鉄濃度がＦｅ２Ｏ３換算含有率で２．０％未満および酸化マンガン濃度がＭｎＯ換算含有率で３．０％未満であり、凝固温度が１０５０〜１２５０℃であり、そして１３００℃における粘度が０．０４〜１．５Ｐａ・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が開示されている。
【０００８】
また、Ｔｉ、Ａｌを含有する溶鋼の汚染を防止して表面欠陥のないスラブを連続鋳造するために、例えば、特許文献７には、少なくともＴｉ：０．０８〜３．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０２〜０．８ｗｔ％を含有する鋼の連続鋳造に用いるパウダーであって、このパウダーは、ＣａＯ：２５〜４０ｗｔ％、ＳｉＯ２：２５〜４０ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ：１０〜２０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：１０ｗｔ％以下、Ｆ：５〜１０ｗｔ％、Ｃを１〜５ｗｔ％含有してなる成分組成を有し、かつ、塩基度が０．７＜ＣａＯ／ＳｉＯ２＜１．８、１３００℃における粘度が１〜４ｐｏｉｓｅ、凝固温度が９００〜１３００℃で、鋳型と凝固シェルとの間に流入したときに鋳型に接する側に、パウダートータル厚み（０．５〜３ｍｍ）の１５〜７５％が、カスピダイン、ネフェリン、ペロブスカイトのうちいずれか１種または２種以上からなる結晶相を晶出するものであることを特徴とするＴｉ及びＡｌ含有鋼用連続鋳造パウダーが開示されている。
【０００９】
更に、熱伝導度を制御して伝熱量を増大されてブレークアウト発生を抑制するために、例えば、特許文献８には、連続鋳造用のモールドフラックスにおいて、ＣａＯ２０〜５０質量％、ＳｉＯ２２０〜５０質量％、Ａｌ２Ｏ３２０質量％以下、Ｎａ２Ｏ２０質量％以下、Ｌｉ２Ｏ１０質量％以下、Ｂ２Ｏ３２０質量％以下及びＭｇＯ１０質量％以下を含むことを特徴とするモールドフラックスが開示されている。
【００１０】
また、特許文献９には、ＣａＯ、ＳｉＯ２及びＮａ２Ｏを主成分とし、ＣａＯ含有率（質量％）をＳｉＯ２含有率で除した比であるＣａＯ／ＳｉＯ２の値が０．５〜０．９、Ｎａ２Ｏ含有率が１０〜３０質量％で、Ｆを含有しないか、または含有する場合でもその含有率が２質量％以下であって、溶融後の凝固時に析出もしくは晶出する主たる結晶がＮａ２Ｏ・２ＣａＯ・３ＳｉＯ２であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドフラックスが開示されている。
【００１１】
更に、特許文献１０には、質量比でＣａＯ及びＳｉＯ２をＣａＯ／ＳｉＯ２＝１．１〜２．０の範囲で含有する連続鋳造用パウダーにおいて、配合原料として天然鉱物のウォラストナイトを２０〜７０質量％使用し、さらにＣａＯ／ＳｉＯ２をウォラストナイトより大きくする配合原料を加えることによりＣａＯ／ＳｉＯ２を前記の範囲に調整するに際し、ポルトランドセメントを５質量％以下、炭酸カルシウムを１３質量％以下としたことを特徴とする連続鋳造用パウダーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２３８２２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７４４号公報
【特許文献３】特開２００５−４０８３５号公報
【特許文献４】特開２００７−１３０６８４号公報
【特許文献５】特開２００７−２１００１０号公報
【特許文献６】特開２００８−２６４８１７号公報
【特許文献７】特許第３５７４４２７号公報
【特許文献８】特開２００９−５４１０６０号公報
【特許文献９】特開２００７−１６７８６７号公報
【特許文献１０】特開２０１０−３６１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示されているパウダーは塩基度（Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．１５〜１．０５と低いため、溶鋼成分が酸化して鋳片品質欠陥が発生するという問題点がある。
【００１４】
また、特許文献２及び３に開示されたモールドパウダーでは、パウダーフィルム中の結晶生成量が多くなることから潤滑性が損なわれ、ブレークアウト等の操業トラブルにつながり易く、安定した高速鋳造が困難となる。また、溶融段階や凝固時にゲーレナイトが発生した場合はスラグベア発生やモールド熱電対温度変動を引き起こすことが多く、特にスラブ高速鋳造における操業安定性を確保することができない。
【００１５】
更に、特許文献４ないし６に開示されたモールドパウダーでは、結晶生成に重要な影響を及ぼす成分、特に、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＦ等が合計量として記載されているのみで、個々の成分についての詳細な検討がなされておらず、結晶生成による鋳片割れ抑制やメニスカス緩冷却についての検討が不充分であり、モールド内潤滑不足や緩冷却性不足のため鋳片割れを起こす可能性がある。
【００１６】
また、特許文献７に開示されたモールドパウダーは、Ａｌ２Ｏ３量が１０質量％以下と少なく、粘度が低いため、パウダー巻き込み抑制効果が不充分である。更に、特許文献８に開示されたモールドフラックスでは、結晶生成を抑制して伝熱量を大きくしているため、緩冷却性が不足し、鋳片割れを起こす可能性がある。また、特許文献９に開示されたモールドフラックスは、環境負荷軽減を目的としてＦ含有量を低減させた組成のものであるが、ＣａＯ／ＳｉＯ２比（塩基度）が０．５〜０．９と低く、鋳片品質欠陥の抑制は不充分である。更に、特許文献１０に開示されたパウダーは、原料としてウォラストナイトを使用する場合に、ノズル周りに閃光が発生するのを防止するものであり、特許文献１０の実施例に開示されているパウダーの組成は、Ａｌ２Ｏ３量８．８質量％以下、Ｎａ２Ｏ量１１質量％以下であり、この組成範囲で析出する結晶相はカスピダイン（Caspidine：３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）主体となる。カスピダインは緩冷却能の点では有用であるが、発達し過ぎると、モールド潤滑性を阻害し、拘束性ブレークアウトが発生するという問題点がある。
【００１７】
以上のように、これまでに開示されているモールドパウダーでは、モールドパウダーの溶融段階から鋳片抜熱、高速鋳造対応まで、求められる特性を完全に満足できる技術は確立されておらず、従って、本発明の目的は、モールドパウダーの高粘度化と高塩基度化を両立させ、かつモールド内の潤滑性を維持しつつ、鋳片緩冷却を可能とす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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋼の連続鋳造用モールドパウダーの組成について種々検討した結果、以下の知見を得て本発明を完成するに至った：
モールドパウダーを溶融冷却した時に析出／晶出する主な結晶種をＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２から構成される結晶になるよう、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比、Ａｌ２Ｏ３含有量、Ｎａ２Ｏ含有量並びにＭｇＯ含有量を調整することによって、高粘度化及び高塩基度化を両立させ、かつモールド内の潤滑性を維持しつつ、鋳片緩冷却を可能とすることを見出した。
【００１９】
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１．１〜１．５、Ａｌ２Ｏ３が１０〜２５質量％、Ｎａ２Ｏが１２〜２０質量％、トータルカーボン量が１〜１５質量％の範囲内にあり、１３００℃における粘度が０．１〜１．０Ｐａ・ｓ、結晶化温度が９００℃〜１２４０℃で、溶融冷却した時に主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から構成される結晶を生成す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、ＭｇＯを２．５質量％以下（ゼロを含まず）の量で含むことを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、Ｆを１０質量％以下（ゼロを含まず）の量で含むことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２を６．０質量％以下（ゼロを含まず）の量で含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、溶融冷却した時の主な析出・晶出結晶をＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から形成される結晶種となるようにＣａＯ／ＳｉＯ２質量比、Ａｌ２Ｏ３含有量、Ｎａ２Ｏ含有量及びＭｇＯ含有量を調整しているので、モールドパウダーの巻き込み、溶鋼成分の酸化が少なく、高粘度、高塩基度組成においても高速鋳造が可能で、鋳片割れの少ない鋼を得ることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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」という）は、高塩基度組成により溶鋼成分の酸化を抑制して鋼の品質を向上しつつ、安定な高速鋳造を達成するために、モールドパウダーを溶融冷却した時（パウダーフィルム中）に生成する結晶を主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２か構成される結晶としたものである。ここで、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から構成される結晶の主なものとしては、ＮａＡｌＳｉＯ４（Nepheline-a、Nepheline-b、Nepheline-c、carnegieite）、ＮａＡｌＳｉ２Ｏ６（Jadeite）、ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８（Albite-low、Albite-high）、２Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、３Ｎａ２Ｏ・２Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２等であり、構成各分子それぞれの係数は任意でよい。また、多形を示す鉱物の場合、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から形成される結晶種であればいずれでも良い。なお、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶は、１種類であっても、複数種が生成していてもよい。
【００２５】
ここで、「主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶」と記載しているのは、カスピダインのような付随結晶の生成を許容するものであるが、Ｘ線回折で同定される主要鉱物相は、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶であることが必須である。なお、ゲーレナイト（Ghelenite：２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）などのＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶が生成すると、高融点結晶を生成し、液相が不足するために潤滑性が損なわれるために好ましくない。
【００２６】
本発明のモールドパウダーは、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比（塩基度）が１．１〜１．５、好ましくは１．１〜１．４５の範囲内にある。ここで、塩基度が１．１未満の場合には、ＳｉＯ２の割合が高くなり過ぎ、溶鋼を再酸化させることがあるため好ましくなく、また、１．５を超えると、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶が生成しなくなるために好ましくない。
【００２７】
なお、本発明のモールドパウダーにおいて、ＳｉＯ２含有量は２０質量％以上２５質量％未満が好ましい。ここで、ＳｉＯ２含有量が２０質量％未満であると、Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２で構成される結晶が生成しにくくなるために好ましくない。また、２５質量％以上となると、溶鋼を再酸化させることがあるために好ましくない。なお、ＣａＯ含有量は２２〜３７質量％の範囲内であることが好ましい。
【００２８】
次に、本発明のモールドパウダーにおいて、Ａｌ２Ｏ３含有量は１０〜２５質量％、好ましくは１５質量％を超え２２質量％以下の範囲内にある。ここで、Ａｌ２Ｏ３含有量が１０質量％未満であると、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶が生成しなくなり、カスピダインの生成量が急激に多くなって、モールドの潤滑性を阻害するために好ましくない。また、２５質量％を超えると、融点やスラグ粘度が上昇するために好ましくない。
【００２９】
また、本発明のモールドパウダーにおいて、Ｎａ２Ｏ含有量は１２〜２０質量％、好ましくは１３〜２０質量％の範囲内にある。ここで、Ｎａ２Ｏ含有量が１２質量％未満であると、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶が生成しなくなり、カスピダインの生成が急激に多くなってモールドの潤滑性を阻害するために好ましくなく、また、２０質量％を超えると、過度の粘性低下が発生してパウダー巻き込みが発生するために好ましくない。
【００３０】
また、本発明のモールドパウダーにおいて、トータルカーボン量（Ｔ．Ｃ）は、１〜１５質量％、好ましくは２〜１３質量％の範囲内である。Ｔ．Ｃが１５質量％を超えると、滓化速度が著しく低下し、溶融層厚みが薄くなるために好ましくない。また、Ｔ．Ｃが１質量％未満ではスラグベアの発生率が著しく高くなり、操業トラブルが発生するために好ましくない。
【００３１】
更に、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶の生成を促進するために、ＭｇＯの含有量は２．５質量％以下（ゼロを含まず）、好ましくは１．５質量％以下（ゼロを含まず）の範囲内であることが好ましい。ここで、２．５質量％を超えると、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶の生成が阻害され、ゲーレナイト等の高融点結晶が生成し、液相が不足して潤滑性が損なわれるために好ましくない。
【００３２】
また、本発明のモールドパウダーは、Ｆを１０質量％以下（ゼロを含まず）、好ましくは９質量％以下（ゼロを含まず）の量で含有することができる。なお、Ｆ含有量が１０質量％を超えると、カスピダイン生成が促進されてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶の生成が阻害されるために好ましくない。
【００３３】
更に、本発明のモールドパウダーは、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２の合計含有量を６質量％以下（ゼロを含まず）、好ましくは５質量％以下（ゼロを含まず）の量で含有することができる。なお、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２の合計含有量が６質量％を超えると、スラグフィルム中の結晶層厚みが過度に厚くなり、潤滑性が著しく損なわれるために好ましくない。
【００３４】
なお、本発明のモールドパウダーには、粘度及び融点を調整するために、Ｌｉ２Ｏ、ＭｎＯ、ＳｒＯ及びＢ２Ｏ３等の金属酸化物を適宜含有することもできる。
【００３５】
本発明のモールドパウダーにおいて、１３００℃における粘度は０．１Ｐａ・ｓ〜１．０Ｐａ・ｓ、好ましくは０．１１Ｐａ・ｓ〜０．９Ｐａ・ｓの範囲内である。粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満であると、パウダー巻き込みが大きくなり、鋳片品質を悪化させるために好ましくない。また、１．０Ｐａ・ｓを超えると、高速鋳造において拘束性ブレークアウトを引き起こす可能性が高くなり好ましくない。
【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９００℃〜１２４０℃、好ましくは９３０℃〜１２００℃の範囲内にある。結晶化温度が１２４０℃を超えると、潤滑性が著しく低下し、拘束性ブレークアウトの発生確率が高くなるために好ましくない。また、９００℃未満になると、鋳片緩冷却性が著しく低下して鋳片割れを引き起こすために好ましくない。
【００３７】
本発明のモールドパウダーは、上記の成分配合及び特性範囲を満たす限り、使用する原料は限定されず、フライアッシュ、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、アルミナ粉末等を適量使用することが可能である。また、滓化溶融調整の目的で、カーボンブラック、コークス粉、黒鉛等のカーボン原料を適量使用可能である。また、プリメルトタイプの原料を使用することも可能である。
【００３８】
また、本発明のモールドパウダーの形状は限定されるものではなく、例えば、原料混合粉末や押し出し造粒法、中空スプレー造粒法、攪拌造粒法で製造された顆粒等、目的に応じた形状にて使用できる。
【００３９】
更に、カーボン原料を除く原料を一旦完全に溶融した後に水冷または空冷し、所定の粒度に粉砕したプリメルトタイプのモールドパウダーとして使用することもできる。プリメルトタイプのモールドパウダーも粉末ないし顆粒の任意の形状で使用できる。
【実施例】
【００４０】
以下、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。
表１に本発明品、表２に比較品のモールドパウダーの化学組成、生成結晶、物性値と実機鋳造結果を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
表中、生成結晶調査は、１５０ｇのモールドパウダーを１３００℃で溶解して安定な状態とした後、４℃／分の冷却速度で電気炉内、酸化雰囲気で冷却した時に生成するスラグを粉砕してＸ線回折を行った結果を示すものである。４段階の「＋」記号は、数が多いほど、結晶生成量が多いことを、「−」は、結晶が生成していないことをそれぞれ示す。
また、「ＵＬＣ」は極低炭素鋼を示し、鋼中のカーボン濃度は１００ｐｐｍ以下であり、「ＬＣ」は低炭素鋼を示し、鋼中のカーボン濃度は０．０１〜０．０８質量％であり、「ＭＣ」は中炭素鋼を示し、鋼中のカーボン濃度は０．０８〜０．２０質量％である。いずれもモールド厚み２００ｍｍ以上且つモールド幅１０００ｍｍ以上のスラブで行った結果である。
鋳片評価は、モールドパウダーを使用した時の製品検査結果より評価したものであり、介在物欠陥（パウダー起因、アルミナ起因）についての評価は、◎：非常に良好、○：良好、△：やや不良、×：不良により示す。
鋳片割れについての評価は、◎：非常に良好、○：良好、△：微細割れ発生、×：鋳片割れ発生をそれぞれ示す。
操業性については、ブレークアウト（ＢＯ）や溶融不良などの発生した問題を示した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のモールドパウダーは、高塩基度及び高粘度特性により、連続鋳造において、パウダー巻き込みや溶鋼汚染を低減して鋳片品質を向上させると共に、ブレークアウトやブレークアウト予知システムの誤動作を抑制することができ、高速鋳造に適用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造用モールドパウダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造プロセスにおいて、モールドパウダーは鋼と直接接触することから、その特性は鋼の品質に大きく影響する。モールドパウダーに求められる特性は、概ね（１）モールドパウダーの巻き込み低減；（２）溶鋼成分の酸化抑制；（３）高速鋳造への対応；（４）鋳片割れの低減、に分類される。
【０００３】
モールドパウダーの粘性が低い場合、溶鋼中にモールドパウダーが巻き込まれ鋼の品質低下を引き起こす。品質向上を目的に、モールドパウダーの高粘度化が指向されるが、高粘度化をＳｉＯ２増に依存すると、ＳｉＯ２による溶鋼成分の酸化が起こって鋼の品質を悪化させる。また、ＳｉＯ２増に依存した過度の高粘度化では、スラグフィルム中における結晶生成が不安定となり、特に、鋳片断面のアスペクト比が大きいスラブ鋳造においては緩冷却性が不足して不均一抜熱による鋳片割れ、鋳片凹みを発生する。更に、モールド温度ばらつきのため、ブレークアウト予知システム誤検知による鋳造速度の低下や、モールと凝固シェル間の潤滑性が損なわれて拘束性ブレークアウトを引き起こす場合がある。
【０００４】
モールドパウダーによる溶鋼成分の酸化を低減するために、高塩基度化（ＳｉＯ２減）が指向されている。一方、高塩基度化によって結晶化温度が上昇し、パウダーフィルム中の結晶層厚みが厚くなり、特に、凝固収縮の小さい低炭及び極低炭鋼の鋳造や高速鋳造では潤滑性を著しく損ねる問題がある。
【０００５】
このような状況下において、様々なモールドパウダーが提案されている。例えば、特許文献１には、質量％で、ＳｉＯ２：５．０〜３５．０％、Ａｌ２Ｏ３：５．０〜３５．０％、Ｔ．ＣａＯ：４０．０％以下、Ｎａ２Ｏ：３．０〜１５．０％、Ｆ：２．０〜１０．０％を含有し、ＭｇＯ含有量が２．５％以下であり、その他成分含有量が２０％以下であり、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．１５〜１．０５であり、１３００℃での粘度が６〜３０ｐｏｉｓｅ、凝固温度が１２６０℃以下であることを特徴とする連続鋳造用パウダー：ただしＴ．ＣａＯは、パウダー中のＣａがすべてＣａＯであるとして算出したＣａＯ含有量である、が開示されている。また、ＺｒＯ２を５．０％以下、Ｃを５．０％以下、ＳｒＯを５．０％以下の量で含有することができることも開示されている。このパウダーによれば、パウダーの巻き込みを低減でき、パウダーと溶鋼成分との反応を防止し、鋳型に埋め込んだ熱電対の温度変化を少なくできるとしている。
【０００６】
また、高塩基度と高粘性化を両立し、安定な結晶析出を同時に実現するために、例えば、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が開示されている。更に、特許文献３には、アケルマナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、ゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、あるいは両者の全率固溶体であるメリライトを、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が開示されている。
【０００７】
更に、溶鋼の汚染を防止すると共に優れた保温性を提供するために、例えば、特許文献４には、ＣａＯ及びＳｉＯ２を主成分とし、全Ｃａ濃度をＣａＯ含有率として、また全Ｓｉ濃度をＳｉＯ２含有率として各質量％で換算するとき、該ＣａＯ含有率を該ＳｉＯ２含有率で除した比であるＣａＯ／ＳｉＯ２の値が１．０〜１．９であり、質量％で、Ａｌ２Ｏ３含有率が２〜１８％、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２ＯおよびＦの合計含有率が２〜２５％であり、炭酸塩が炭素換算含有率で０．８〜３．５％で、硝酸ソーダが含有率１〜５％で、炭素が含有率０．１〜１０％で、Ｃａ−Ｓｉ合金及び／または金属Ｓｉが含有率２〜１０％でそれぞれ配合され、酸化鉄濃度がＦｅ２Ｏ３換算含有率で２％未満および酸化マンガン濃度がＭｎＯ換算含有率で３％未満であり、凝固温度が１０５０〜１２５０℃であり、そして１３００℃における粘度が０．０４〜０．８Ｐａ・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が開示されている。また、特許文献５には、ＣａＯ及びＳｉＯ２を主成分とし、全Ｃａ濃度をＣａＯ含有率として、また全Ｓｉ濃度をＳｉＯ２含有率として各質量％で換算するとき、該ＣａＯ含有率を該ＳｉＯ２含有率で除した比であるＣａＯ／ＳｉＯ２の値が０．９〜１．５であり、質量％で、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．５〜１５％、ＭｇＯ含有率が０．１〜１３％、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２ＯおよびＦの合計含有率が５〜２５％、炭酸塩含有率が炭素換算含有率で０．３〜３．５％、Ｃａ−Ｓｉ含有率が２〜７％、酸化鉄含有率がＦｅ２Ｏ３換算含有率で４％未満及び酸化マンガン含有率がＭｎＯ換算含有率で２％未満であり、さらに凝固温度が１０００〜１２３０℃であり、そして１３００℃における粘度が０．０５〜１．０Ｐａ・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が開示されている。更に、特許文献６には、ＣａＯ及びＳｉＯ２を主成分とし、全Ｃａ濃度をＣａＯ含有率として、また全Ｓｉ濃度をＳｉＯ２含有率として各質量％で換算するとき、該ＣａＯ含有率を該ＳｉＯ２含有率で除した比であるＣａＯ／ＳｉＯ２の値が１．０〜１．９であり、質量％で、Ａｌ２Ｏ３含有率が２〜１８％、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＦの合計含有率が２〜２５％であり、炭酸塩が炭素換算含有率２．５〜７．０％で、硝酸ソーダが含有率５．１〜８．０％で、炭素が含有率０〜５％で、Ｃａ−Ｓｉ合金及び／または金属Ｓｉが含有率７〜２０％でそれぞれ配合され、酸化鉄濃度がＦｅ２Ｏ３換算含有率で２．０％未満および酸化マンガン濃度がＭｎＯ換算含有率で３．０％未満であり、凝固温度が１０５０〜１２５０℃であり、そして１３００℃における粘度が０．０４〜１．５Ｐａ・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が開示されている。
【０００８】
また、Ｔｉ、Ａｌを含有する溶鋼の汚染を防止して表面欠陥のないスラブを連続鋳造するために、例えば、特許文献７には、少なくともＴｉ：０．０８〜３．０ｗｔ％、Ａｌ：０．０２〜０．８ｗｔ％を含有する鋼の連続鋳造に用いるパウダーであって、このパウダーは、ＣａＯ：２５〜４０ｗｔ％、ＳｉＯ２：２５〜４０ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ：１０〜２０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：１０ｗｔ％以下、Ｆ：５〜１０ｗｔ％、Ｃを１〜５ｗｔ％含有してなる成分組成を有し、かつ、塩基度が０．７＜ＣａＯ／ＳｉＯ２＜１．８、１３００℃における粘度が１〜４ｐｏｉｓｅ、凝固温度が９００〜１３００℃で、鋳型と凝固シェルとの間に流入したときに鋳型に接する側に、パウダートータル厚み（０．５〜３ｍｍ）の１５〜７５％が、カスピダイン、ネフェリン、ペロブスカイトのうちいずれか１種または２種以上からなる結晶相を晶出するものであることを特徴とするＴｉ及びＡｌ含有鋼用連続鋳造パウダーが開示されている。
【０００９】
更に、熱伝導度を制御して伝熱量を増大されてブレークアウト発生を抑制するために、例えば、特許文献８には、連続鋳造用のモールドフラックスにおいて、ＣａＯ２０〜５０質量％、ＳｉＯ２２０〜５０質量％、Ａｌ２Ｏ３２０質量％以下、Ｎａ２Ｏ２０質量％以下、Ｌｉ２Ｏ１０質量％以下、Ｂ２Ｏ３２０質量％以下及びＭｇＯ１０質量％以下を含むことを特徴とするモールドフラックスが開示されている。
【００１０】
また、特許文献９には、ＣａＯ、ＳｉＯ２及びＮａ２Ｏを主成分とし、ＣａＯ含有率（質量％）をＳｉＯ２含有率で除した比であるＣａＯ／ＳｉＯ２の値が０．５〜０．９、Ｎａ２Ｏ含有率が１０〜３０質量％で、Ｆを含有しないか、または含有する場合でもその含有率が２質量％以下であって、溶融後の凝固時に析出もしくは晶出する主たる結晶がＮａ２Ｏ・２ＣａＯ・３ＳｉＯ２であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドフラックスが開示されている。
【００１１】
更に、特許文献１０には、質量比でＣａＯ及びＳｉＯ２をＣａＯ／ＳｉＯ２＝１．１〜２．０の範囲で含有する連続鋳造用パウダーにおいて、配合原料として天然鉱物のウォラストナイトを２０〜７０質量％使用し、さらにＣａＯ／ＳｉＯ２をウォラストナイトより大きくする配合原料を加えることによりＣａＯ／ＳｉＯ２を前記の範囲に調整するに際し、ポルトランドセメントを５質量％以下、炭酸カルシウムを１３質量％以下としたことを特徴とする連続鋳造用パウダーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２３８２２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７４４号公報
【特許文献３】特開２００５−４０８３５号公報
【特許文献４】特開２００７−１３０６８４号公報
【特許文献５】特開２００７−２１００１０号公報
【特許文献６】特開２００８−２６４８１７号公報
【特許文献７】特許第３５７４４２７号公報
【特許文献８】特開２００９−５４１０６０号公報
【特許文献９】特開２００７−１６７８６７号公報
【特許文献１０】特開２０１０−３６１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示されているパウダーは塩基度（Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．１５〜１．０５と低いため、溶鋼成分が酸化して鋳片品質欠陥が発生するという問題点がある。
【００１４】
また、特許文献２及び３に開示されたモールドパウダーでは、パウダーフィルム中の結晶生成量が多くなることから潤滑性が損なわれ、ブレークアウト等の操業トラブルにつながり易く、安定した高速鋳造が困難となる。また、溶融段階や凝固時にゲーレナイトが発生した場合はスラグベア発生やモールド熱電対温度変動を引き起こすことが多く、特にスラブ高速鋳造における操業安定性を確保することができない。
【００１５】
更に、特許文献４ないし６に開示されたモールドパウダーでは、結晶生成に重要な影響を及ぼす成分、特に、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＦ等が合計量として記載されているのみで、個々の成分についての詳細な検討がなされておらず、結晶生成による鋳片割れ抑制やメニスカス緩冷却についての検討が不充分であり、モールド内潤滑不足や緩冷却性不足のため鋳片割れを起こす可能性がある。
【００１６】
また、特許文献７に開示されたモールドパウダーは、Ａｌ２Ｏ３量が１０質量％以下と少なく、粘度が低いため、パウダー巻き込み抑制効果が不充分である。更に、特許文献８に開示されたモールドフラックスでは、結晶生成を抑制して伝熱量を大きくしているため、緩冷却性が不足し、鋳片割れを起こす可能性がある。また、特許文献９に開示されたモールドフラックスは、環境負荷軽減を目的としてＦ含有量を低減させた組成のものであるが、ＣａＯ／ＳｉＯ２比（塩基度）が０．５〜０．９と低く、鋳片品質欠陥の抑制は不充分である。更に、特許文献１０に開示されたパウダーは、原料としてウォラストナイトを使用する場合に、ノズル周りに閃光が発生するのを防止するものであり、特許文献１０の実施例に開示されているパウダーの組成は、Ａｌ２Ｏ３量８．８質量％以下、Ｎａ２Ｏ量１１質量％以下であり、この組成範囲で析出する結晶相はカスピダイン（Caspidine：３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）主体となる。カスピダインは緩冷却能の点では有用であるが、発達し過ぎると、モールド潤滑性を阻害し、拘束性ブレークアウトが発生するという問題点がある。
【００１７】
以上のように、これまでに開示されているモールドパウダーでは、モールドパウダーの溶融段階から鋳片抜熱、高速鋳造対応まで、求められる特性を完全に満足できる技術は確立されておらず、従って、本発明の目的は、モールドパウダーの高粘度化と高塩基度化を両立させ、かつモールド内の潤滑性を維持しつつ、鋳片緩冷却を可能とす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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋼の連続鋳造用モールドパウダーの組成について種々検討した結果、以下の知見を得て本発明を完成するに至った：
モールドパウダーを溶融冷却した時に析出／晶出する主な結晶種をＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２から構成される結晶になるよう、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比、Ａｌ２Ｏ３含有量、Ｎａ２Ｏ含有量並びにＭｇＯ含有量を調整することによって、高粘度化及び高塩基度化を両立させ、かつモールド内の潤滑性を維持しつつ、鋳片緩冷却を可能とすることを見出した。
【００１９】
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１．１〜１．５、Ａｌ２Ｏ３が１０〜２５質量％、Ｎａ２Ｏが１２〜２０質量％、トータルカーボン量が１〜１５質量％の範囲内にあり、１３００℃における粘度が０．１〜１．０Ｐａ・ｓ、結晶化温度が９００℃〜１２４０℃で、溶融冷却した時に主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から構成される結晶を生成す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、ＭｇＯを２．５質量％以下（ゼロを含まず）の量で含むことを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、Ｆを１０質量％以下（ゼロを含まず）の量で含むことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２を６．０質量％以下（ゼロを含まず）の量で含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、溶融冷却した時の主な析出・晶出結晶をＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から形成される結晶種となるようにＣａＯ／ＳｉＯ２質量比、Ａｌ２Ｏ３含有量、Ｎａ２Ｏ含有量及びＭｇＯ含有量を調整しているので、モールドパウダーの巻き込み、溶鋼成分の酸化が少なく、高粘度、高塩基度組成においても高速鋳造が可能で、鋳片割れの少ない鋼を得ることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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」という）は、高塩基度組成により溶鋼成分の酸化を抑制して鋼の品質を向上しつつ、安定な高速鋳造を達成するために、モールドパウダーを溶融冷却した時（パウダーフィルム中）に生成する結晶を主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２か構成される結晶としたものである。ここで、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から構成される結晶の主なものとしては、ＮａＡｌＳｉＯ４（Nepheline-a、Nepheline-b、Nepheline-c、carnegieite）、ＮａＡｌＳｉ２Ｏ６（Jadeite）、ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８（Albite-low、Albite-high）、２Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、３Ｎａ２Ｏ・２Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２等であり、構成各分子それぞれの係数は任意でよい。また、多形を示す鉱物の場合、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から形成される結晶種であればいずれでも良い。なお、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶は、１種類であっても、複数種が生成していてもよい。
【００２５】
ここで、「主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶」と記載しているのは、カスピダインのような付随結晶の生成を許容するものであるが、Ｘ線回折で同定される主要鉱物相は、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶であることが必須である。なお、ゲーレナイト（Ghelenite：２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）などのＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶が生成すると、高融点結晶を生成し、液相が不足するために潤滑性が損なわれるために好ましくない。
【００２６】
本発明のモールドパウダーは、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比（塩基度）が１．１〜１．５、好ましくは１．１〜１．４５の範囲内にある。ここで、塩基度が１．１未満の場合には、ＳｉＯ２の割合が高くなり過ぎ、溶鋼を再酸化させることがあるため好ましくなく、また、１．５を超えると、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶が生成しなくなるために好ましくない。
【００２７】
なお、本発明のモールドパウダーにおいて、ＳｉＯ２含有量は２０質量％以上２５質量％未満が好ましい。ここで、ＳｉＯ２含有量が２０質量％未満であると、Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２で構成される結晶が生成しにくくなるために好ましくない。また、２５質量％以上となると、溶鋼を再酸化させることがあるために好ましくない。なお、ＣａＯ含有量は２２〜３７質量％の範囲内であることが好ましい。
【００２８】
次に、本発明のモールドパウダーにおいて、Ａｌ２Ｏ３含有量は１０〜２５質量％、好ましくは１５質量％を超え２２質量％以下の範囲内にある。ここで、Ａｌ２Ｏ３含有量が１０質量％未満であると、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶が生成しなくなり、カスピダインの生成量が急激に多くなって、モールドの潤滑性を阻害するために好ましくない。また、２５質量％を超えると、融点やスラグ粘度が上昇するために好ましくない。
【００２９】
また、本発明のモールドパウダーにおいて、Ｎａ２Ｏ含有量は１２〜２０質量％、好ましくは１３〜２０質量％の範囲内にある。ここで、Ｎａ２Ｏ含有量が１２質量％未満であると、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶が生成しなくなり、カスピダインの生成が急激に多くなってモールドの潤滑性を阻害するために好ましくなく、また、２０質量％を超えると、過度の粘性低下が発生してパウダー巻き込みが発生するために好ましくない。
【００３０】
また、本発明のモールドパウダーにおいて、トータルカーボン量（Ｔ．Ｃ）は、１〜１５質量％、好ましくは２〜１３質量％の範囲内である。Ｔ．Ｃが１５質量％を超えると、滓化速度が著しく低下し、溶融層厚みが薄くなるために好ましくない。また、Ｔ．Ｃが１質量％未満ではスラグベアの発生率が著しく高くなり、操業トラブルが発生するために好ましくない。
【００３１】
更に、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶の生成を促進するために、ＭｇＯの含有量は２．５質量％以下（ゼロを含まず）、好ましくは１．５質量％以下（ゼロを含まず）の範囲内であることが好ましい。ここで、２．５質量％を超えると、Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶の生成が阻害され、ゲーレナイト等の高融点結晶が生成し、液相が不足して潤滑性が損なわれるために好ましくない。
【００３２】
また、本発明のモールドパウダーは、Ｆを１０質量％以下（ゼロを含まず）、好ましくは９質量％以下（ゼロを含まず）の量で含有することができる。なお、Ｆ含有量が１０質量％を超えると、カスピダイン生成が促進されてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２で構成される結晶の生成が阻害されるために好ましくない。
【００３３】
更に、本発明のモールドパウダーは、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２の合計含有量を６質量％以下（ゼロを含まず）、好ましくは５質量％以下（ゼロを含まず）の量で含有することができる。なお、ＺｒＯ２及びＴｉＯ２の合計含有量が６質量％を超えると、スラグフィルム中の結晶層厚みが過度に厚くなり、潤滑性が著しく損なわれるために好ましくない。
【００３４】
なお、本発明のモールドパウダーには、粘度及び融点を調整するために、Ｌｉ２Ｏ、ＭｎＯ、ＳｒＯ及びＢ２Ｏ３等の金属酸化物を適宜含有することもできる。
【００３５】
本発明のモールドパウダーにおいて、１３００℃における粘度は０．１Ｐａ・ｓ〜１．０Ｐａ・ｓ、好ましくは０．１１Ｐａ・ｓ〜０．９Ｐａ・ｓの範囲内である。粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満であると、パウダー巻き込みが大きくなり、鋳片品質を悪化させるために好ましくない。また、１．０Ｐａ・ｓを超えると、高速鋳造において拘束性ブレークアウトを引き起こす可能性が高くなり好ましくない。
【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９００℃〜１２４０℃、好ましくは９３０℃〜１２００℃の範囲内にある。結晶化温度が１２４０℃を超えると、潤滑性が著しく低下し、拘束性ブレークアウトの発生確率が高くなるために好ましくない。また、９００℃未満になると、鋳片緩冷却性が著しく低下して鋳片割れを引き起こすために好ましくない。
【００３７】
本発明のモールドパウダーは、上記の成分配合及び特性範囲を満たす限り、使用する原料は限定されず、フライアッシュ、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、アルミナ粉末等を適量使用することが可能である。また、滓化溶融調整の目的で、カーボンブラック、コークス粉、黒鉛等のカーボン原料を適量使用可能である。また、プリメルトタイプの原料を使用することも可能である。
【００３８】
また、本発明のモールドパウダーの形状は限定されるものではなく、例えば、原料混合粉末や押し出し造粒法、中空スプレー造粒法、攪拌造粒法で製造された顆粒等、目的に応じた形状にて使用できる。
【００３９】
更に、カーボン原料を除く原料を一旦完全に溶融した後に水冷または空冷し、所定の粒度に粉砕したプリメルトタイプのモールドパウダーとして使用することもできる。プリメルトタイプのモールドパウダーも粉末ないし顆粒の任意の形状で使用できる。
【実施例】
【００４０】
以下、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。
表１に本発明品、表２に比較品のモールドパウダーの化学組成、生成結晶、物性値と実機鋳造結果を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
表中、生成結晶調査は、１５０ｇのモールドパウダーを１３００℃で溶解して安定な状態とした後、４℃／分の冷却速度で電気炉内、酸化雰囲気で冷却した時に生成するスラグを粉砕してＸ線回折を行った結果を示すものである。４段階の「＋」記号は、数が多いほど、結晶生成量が多いことを、「−」は、結晶が生成していないことをそれぞれ示す。
また、「ＵＬＣ」は極低炭素鋼を示し、鋼中のカーボン濃度は１００ｐｐｍ以下であり、「ＬＣ」は低炭素鋼を示し、鋼中のカーボン濃度は０．０１〜０．０８質量％であり、「ＭＣ」は中炭素鋼を示し、鋼中のカーボン濃度は０．０８〜０．２０質量％である。いずれもモールド厚み２００ｍｍ以上且つモールド幅１０００ｍｍ以上のスラブで行った結果である。
鋳片評価は、モールドパウダーを使用した時の製品検査結果より評価したものであり、介在物欠陥（パウダー起因、アルミナ起因）についての評価は、◎：非常に良好、○：良好、△：やや不良、×：不良により示す。
鋳片割れについての評価は、◎：非常に良好、○：良好、△：微細割れ発生、×：鋳片割れ発生をそれぞれ示す。
操業性については、ブレークアウト（ＢＯ）や溶融不良などの発生した問題を示した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のモールドパウダーは、高塩基度及び高粘度特性により、連続鋳造において、パウダー巻き込みや溶鋼汚染を低減して鋳片品質を向上させると共に、ブレークアウトやブレークアウト予知システムの誤動作を抑制することができ、高速鋳造に適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１．１〜１．５、Ａｌ２Ｏ３が１０〜２５質量％、Ｎａ２Ｏが１２〜２０質量％、トータルカーボン量が１〜１５質量％の範囲内にあり、１３００℃における粘度が０．１〜１．０Ｐａ・ｓ、結晶化温度が９００℃〜１２４０℃で、溶融冷却した時に主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から構成される結晶を生成す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】
ＭｇＯを２．５質量％以下（ゼロを含まず）の量で含む、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】
Ｆを１０質量％以下（ゼロを含まず）の量で含む、請求項１または２記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項４】
ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２を６．０質量％以下（ゼロを含まず）の量で含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項１】
ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が１．１〜１．５、Ａｌ２Ｏ３が１０〜２５質量％、Ｎａ２Ｏが１２〜２０質量％、トータルカーボン量が１〜１５質量％の範囲内にあり、１３００℃における粘度が０．１〜１．０Ｐａ・ｓ、結晶化温度が９００℃〜１２４０℃で、溶融冷却した時に主としてＮａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２から構成される結晶を生成す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】
ＭｇＯを２．５質量％以下（ゼロを含まず）の量で含む、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】
Ｆを１０質量％以下（ゼロを含まず）の量で含む、請求項１または２記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項４】
ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２を６．０質量％以下（ゼロを含まず）の量で含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【公開番号】特開２０１２−６６３０４（Ｐ２０１２−６６３０４Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１５４２９（Ｐ２０１０−２１５４２９）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【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２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【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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