JP2008238221A - 連続鋳造用パウダー - Google Patents

Abstract

【課題】パウダーの粘度が十分に高くパウダー巻き込みを低減することができ、パウダーと溶鋼成分との反応を防止して鋳造中におけるパウダー粘度の低下を防止し、さらに鋳造時に鋳型に埋め込んだ熱電対の温度変動を少なくすることのできる連続鋳造用パウダーを提供する。
【解決手段】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。
【選択図】なし

Description

本発明は、溶融金属の連続鋳造において鋳型内に添加する連続鋳造用パウダーに関するものである。

溶融金属の連続鋳造においては、鋳型内に注入された溶融金属の表面に連続鋳造用パウダー（以下単に「パウダー」ともいう。）を添加する。鋳型内に添加された連続鋳造用パウダーは、高温の溶融金属に加熱されて溶融し、鋳型と凝固シェルの間に流入する。連続鋳造用パウダーは主として、鋳型内の溶融金属表面の保温及び酸化防止、溶融金属中を浮上した非金属介在物の吸収、鋳型とシェル間に流入するパウダーフィルムによる潤滑作用、このフィルムによる鋳型よりの抜熱の制御を行う機能を発揮する。また、溶融パウダーが溶融金属中に巻き込まれると品質不良の原因となるので、パウダー巻き込みの少ない連続鋳造を行うことが必要である。

鋳型と凝固シェル間の潤滑特性は最も重要視され、鋳造品種や連続鋳造条件に応じて溶融物性を調整した多くのパウダー品種がつくられてきた。パウダー溶融物性のうち、１３００℃における粘度は潤滑性を制御する上で重要な指標であり、粘度の低いものほど鋳型と凝固シェル間への流入量が多く、高い潤滑効果が期待できる。一方、鋳型内に溶融金属を供給するために浸漬ノズルが用いられる。浸漬ノズルから吐出する溶融金属流により、鋳型内の溶融金属は攪拌されており、溶融金属のメニスカス部も攪拌の影響を受けている。連続鋳造用パウダーとして低粘度パウダーを使用すると、メニスカス部の溶融金属攪拌や浸漬ノズル近傍に生じる渦流によって溶融パウダーが溶融金属中に巻き込まれやすくなる性質があり、巻き込まれたパウダー起因の溶融スラグは鋳片内部に残存して介在物欠陥となる。そのため、鋳片内部欠陥に対して厳格な用途に使われることの多い極低炭素鋼用のパウダーについては、潤滑に支障のない範囲で高粘度化し、パウダー巻き込みを最低限に抑える試みがなされている。

特許文献１においては、１３００℃での粘度が１０ｐｏｉｓｅ以上１５０ｐｏｉｓｅ以下であり、かつ凝固時の固相率と温度の関係を規定したパウダーが開示されている。これにより、パウダー流入不良によるトラブルを防止しつつ、介在物やパウダーの巻き込みに起因する加工時の欠陥を防止できる。また特許文献２においては、ＣａＯ／ＳｉＯ₂が０．３〜０．８の範囲にあり、１３００℃における粘度が１０ｐｏｉｓｅ超５０ｐｏｉｓｅ以下とし、さらに凝固温度及び冷却後の結晶化率を規定したパウダーが開示されている。これにより、流入性を確保しつつパウダー巻き込みが少なく、かつ表面性状に優れた鋼材を製造することができる。

特許文献１、２に記載のパウダーは、１３００℃での粘度を１０ｐｏｉｓｅ以上の高粘度とするための手段として、パウダー中のＳｉＯ₂含有量を高い含有量とし、ＣａＯ含有量を低い含有量とし、ＣａＯ／ＳｉＯ₂の値を低くしている。

炭素濃度が０．０１質量％以下である極低炭素鋼は、脱酸等を目的としてＡｌやＴｉを含有している。鋳型内メニスカスにおいて、溶鋼と溶融パウダーが接しており、この界面において溶鋼中のＡｌやＴｉは溶融パウダー中のＳｉＯ₂と反応し、以下の反応が生成する。
４［Ａｌ］＋３（ＳｉＯ₂） → ２（Ａｌ₂Ｏ₃）＋３［Ｓｉ］ （１）
［Ｔｉ］＋（ＳｉＯ₂） → （ＴｉＯ₂）＋［Ｓｉ］ （２）
ここで［ ］は溶鋼中の成分、（ ）は溶融スラグ中の成分を意味している。

上記（１）（２）式の反応によって溶融パウダー中のＳｉＯ₂含有量が低下すると、結果として溶融パウダーの１３００℃における粘度が低下する。そのため、パウダーが当初有していた高粘度という性質を失い、パウダー巻き込みを十分に防止することができなくなる。

溶鋼と溶融パウダーの界面における上記（１）（２）式の反応を防止するためには、溶融パウダー中のＳｉＯ₂活量を下げることが有効である。そのため、パウダー中のＳｉＯ₂含有量を低減する試みがなされている。例えば特許文献３においては、高粘度の高塩基度パウダーとして、１３００℃における粘度が３〜８ｐｏｉｓｅ、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）が１．３以上３．０未満である連続鋳造用パウダーが提案されているが、粘度が８ｐｏｉｓｅ以下であって決して高粘度ということはできない。

特許文献４においては、高塩基度パウダーの粘度上昇にはＡｌ₂Ｏ₃等の添加が有効であるが、高塩基度パウダーに単にＡｌ₂Ｏ₃等を添加すると形成するパウダーフィルム中への結晶析出が不安定になるとしている。そして同文献では、アケルマナイト、ゲーレナイト等を溶融スラグ凝固時に主な結晶組成として析出し、ＣａＯ／ＳｉＯ₂が１．０〜１．５であり、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Lｉ₂Ｏ等の成分範囲及び凝固温度を規定し、１３００℃における粘度が０．２〜１．３ｐｏｉｓｅであるパウダーが開示されている。同文献に記載のパウダーも、十分に高粘度であるということはできない。

特許文献５では、パウダーのＳｉＯ₂の活量を低下させることで、パウダーと溶鋼との反応が抑制されて、溶鋼とパウダーとの界面張力の低下を抑制し、あわせて粘度の低下も抑制し、溶鋼中へのパウダーの巻き込みを防止できるとしている。そして、パウダー中のＣａＯ／ＳｉＯ₂を０．６〜１．２、ＳｉＯ₂含有量を１０〜３５％とし、パウダーのＳｉＯ₂活量を低下させている。実施例によると、１３００℃における粘度が８〜２０ｐｏｉｓｅの例が示されている。

特許文献６に記載のものは、１３００℃におけるパウダー粘度が１２ｐｏｉｓｅ以下で、パウダー中のＳｉＯ₂含有量及びＮａ₂Ｏ等の含有量をパウダー粘度から定まる一定値よりも低い値とする発明である。これにより、パウダー溶融物と溶鋼中アルミニウムとの反応性が低減し、アルゴンガスの溶湯面での破泡時における溶鋼中へのパウダーの巻き込みが顕著に減少する。

連続鋳造鋳型内に熱電対を埋め込み、鋳造中の鋳型温度の変動を監視することにより、拘束性ブレークアウト（以下「ＢＯ」という。）の発生を予知することが行われている。メニスカス部よりも下方の鋳型温度を監視し、この部位の鋳型温度が非定常に上昇したときには、拘束によるシェルの破断部がこの部位まで下降してきたと認識し、鋳造速度を急減速する。これによりシェルの破断部を修復し、拘束性ＢＯ発生を防止することができる。パウダーの種類によって拘束性ＢＯ予知信号の発生頻度が異なり、発生頻度が少ないパウダーほど鋳造が安定しており好ましい。また、鋳型内熱電対の温度の時間変動が多い場合には、パウダーの流入状況が不安定であると認識することができる。

特開２００３−２９０８８８号公報 特開２００４−１６７５２７号公報 特許第２９９１０５７号公報 特開２００５−４０８３５号公報 特開２００６−１７５４７２号公報 特開２００６−１９２４４０号公報

特許文献３、４に記載のものは、高塩基度パウダーを用いることによってパウダー中ＳｉＯ₂成分と溶鋼中のＡｌ等との反応を低減しているものの、１３００℃における粘度が決して高粘度ということはできない。

特許文献５に記載のものは、パウダーのＳｉＯ₂活量を低下させてパウダーと溶鋼との反応を抑制し、同時に１３００℃における粘度が８〜２０ｐｏｉｓｅと高粘度を実現している。また特許文献６に記載のものは、１３００℃における粘度が１２ｐｏｉｓｅ以下で溶鋼成分との反応性の低いパウダーが開示されている。しかし特許文献５、６に記載のもののうち高粘度のパウダーを連続鋳造に用いると、鋳型内に埋め込んだ熱電対で測定する鋳型温度の変動が増加することが分かった。

本発明は、パウダーの粘度が十分に高くパウダー巻き込みを低減することができ、パウダーと溶鋼成分との反応を防止して鋳造中におけるパウダー粘度の低下を防止し、さらに鋳造時に鋳型に埋め込んだ熱電対の温度変動を少なくすることのできる連続鋳造用パウダーを提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）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。
（２）さらにＺｒＯ₂を１０質量％以下含有することを特徴とする上記（１）に記載の連続鋳造用パウダー。
（３）さらにＣを５．０％以下含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の連続鋳造用パウダー。
（４）さらにＳｒＯを５．０％以下含有することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の連続鋳造用パウダー。

本発明は、１３００℃での粘度を６ｐｏｉｓｅ以上と高粘度にすることによってパウダー巻き込みを防止し、ＳｉＯ₂含有量を３５．０％以下とすることによってパウダーと溶鋼との反応を防止して粘度の低下を防止し、ＭｇＯ含有量を２．５％以下とすると同時に塩基度を１．０５以下とすることによって鋳造時に鋳型に埋め込んだ熱電対の温度変動を少なくすることができ、極低炭素鋼鋳造時において安定してパウダー巻き込みを低減することができる。

本発明の連続鋳造用パウダーは、１３００℃での粘度を６〜３０ｐｏｉｓｅとする。粘度が６ｐｏｉｓｅ未満では、極低炭素鋼の鋳造においてパウダーの巻き込みを十分に低減することができない。一方、粘度が３０ｐｏｉｓｅを超えると、パウダーフィルムによる鋳型内潤滑機能を十分に得ることができなくなる。１３００℃での粘度は８〜２０ｐｏｉｓｅの範囲であるとより好ましい。粘度下限を１０ｐｏｉｓｅとするとさらに好ましく、粘度下限を１２ｐｏｉｓｅとするとより一層好ましい。

従来の高粘度連続鋳造用パウダーにおいては、粘度を高めるためにパウダー中のＳｉＯ₂含有量を高め（４０〜６０％）、ＣａＯ／ＳｉＯ₂の値も低い値としていた。本発明においては、パウダーのＳｉＯ₂活量を低下させて溶鋼中成分とパウダー中ＳｉＯ₂との反応を低減するために、パウダー中のＳｉＯ₂含有量を低い値とする。パウダー中ＳｉＯ₂含有量を３５質量％以下、好ましくは３０質量％以下とする。

ＳｉＯ₂含有量を減らしても高粘度を確保することが必要であり、またＳｉＯ₂含有量を低減した分だけ他の成分を補う必要がある。

パウダー中のＡｌ₂Ｏ₃含有量を増大すると粘度を上昇させることができる。そこで本発明においては、パウダー粘度を低下させずにＳｉＯ₂含有量を低減するため、第１にＡｌ₂Ｏ₃含有量の増大を図る。Ａｌ₂Ｏ₃含有量が５．０質量％以上であればパウダー粘度を６ｐｏｉｓｅ以上に確保することができるので、下限を５．０質量％とする。好ましくは下限を１５．０質量％とする。一方、Ａｌ₂Ｏ₃含有量が３５．０質量％を超えると正常な溶融状態が得られないので、上限を３５．０質量％とする。Ａｌ₂Ｏ₃含有量上限を２５．０質量％とすると好ましい。上限を２０．０質量％とするとより好ましい。好ましい範囲内でＡｌ₂Ｏ₃含有量を高くするほど、粘度を高く保つとともに、ＳｉＯ₂含有量を低減する際に補う他の成分を少なくすることができるので好ましい。

パウダー中のＳｉＯ₂含有量を低減する際に増量する対象としてＴ．ＣａＯが挙げられるが、Ｔ．ＣａＯ含有量を増やすと粘度が低減する。１３００℃での粘度を６ｐｏｉｓｅ以上とするため、Ｔ．ＣａＯ含有量の上限は４０．０質量％とする。Ｔ．ＣａＯ含有量の上限を３５．０質量％とすれば、粘度をより一層上昇させることができるので好ましい。一方、Ｔ．ＣａＯ含有量が２０質量未満となるとＳｉＯ₂含有量を３５質量％以下とすることが難しくなるので、Ｔ．ＣａＯ含有量の下限を２０質量％とすると好ましい。Ｔ．ＣａＯとは前述のとおり、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。

パウダーの溶融状態を好適に保つため、通常のパウダーにおいてＮａ₂Ｏを含有させていることが多い。パウダー中のＳｉＯ₂含有量を減らすためにＮａ₂Ｏ含有量を増大することができるが、Ｎａ₂Ｏ含有量が１５．０質量％を超えると１３００℃での粘度を６ｐｏｉｓｅ以上に保持することが困難となるので、Ｎａ₂Ｏ含有量の上限は１５．０質量％とする。好ましくはＮａ₂Ｏ含有量上限を１０．０質量％とする。一方、Ｎａ₂Ｏ含有量が少なすぎると正常なパウダー溶融を得ることが難しくなるので、下限を３．０質量％とする。下限が５．０質量％であるとより好ましい。

パウダーの溶融状態を好適に保つため、Ｆを通常のパウダーにおいて含有させている。パウダー中のＳｉＯ₂含有量を減らすためにＦ含有量を増大することができるが、Ｆ含有量が１０．０質量％を超えると１３００℃での粘度を６ｐｏｉｓｅ以上に保持することが困難となるので、Ｆ含有量の上限は１０．０質量％とする。好ましくはＦ含有量上限を８．０質量％とする。一方、Ｆ含有量が少なすぎると正常なパウダー溶融を得ることが難しくなるので、下限を２．０質量％とする。下限が４．０質量％であるとより好ましい。

パウダー中のＳｉＯ₂含有量を減らすために含有させるその他成分として、ＭｇＯは最も好まれて使用されている成分である。ところが、本発明において、パウダー中にＭｇＯを３％程度含有させると、溶融パウダーが凝固する際にパウダーフィルム中に等軸晶が生成し、分析の結果この結晶はわずかにアケルマナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ₂）を含むゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）であることが判明した。そしてゲーレナイトが生成することと関連して、鋳型内に埋め込んだ熱電対で連続鋳造中の鋳型内温度を測定したとき、メニスカス部よりも下方の部位において、連続鋳造中の鋳型内温度の変動が大きくなることが観察された。パウダー成分が低ＳｉＯ₂であって、さらに高Ａｌ₂Ｏ₃である場合に、特に上記ＭｇＯ含有によるゲーレナイトの生成が顕著である。

現在用いられている連続鋳造パウダーにおいてパウダーフィルム中に結晶が生成する場合、生成する結晶はそのほとんどがカスピダイン（３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・ＣａＦ₂）である。カスピダインはパウダーフィルム中に柱状晶としてフィルムの鋳型側に沿って層状に生成する。これに対し、パウダーフィルム中にゲーレナイトが生成する場合には、フィルム内で局所的に核生成および成長するため、結晶粒界での輻射伝熱を散乱させ、結果として局所的に鋳型抜熱を乱していると推測される。従って、パウダーフィルムを介しての鋳型伝熱を安定化させるためには、パウダーフィルムへのゲーレナイトの生成を防止することが必要である。

本発明においては、パウダー含有成分としてのＭｇＯ含有量を２．５質量％以下に限定することにより、パウダーフィルム中へのゲーレナイトの生成を防止することを可能とした。ＭｇＯ含有量は１．５質量％以下であるとより好ましい。本発明のように、パウダーの高粘度を保持しつつパウダー中のＳｉＯ₂含有量を低減する場合、代わりに添加する成分としてＭｇＯが最も好まれる成分である。特許文献５に記載のパウダーについても、１３００℃での粘度が８ｐｏｉｓｅ以上でかつＳｉＯ₂含有量を低く保持した実施例については、ＭｇＯ含有量が２．５％を超えていることが明らかである。本発明は、ＭｇＯ含有量の上限を２．５％と限定することにより、高粘度でかつＳｉＯ₂含有量を低減するに際し、ゲーレナイトの生成を防止し、安定した伝熱特性を確保することを可能にした。

本発明においては、パウダーフィルム中へのゲーレナイト生成を防止するためには、ＭｇＯ含有量の上限を規定することに加え、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂を１．０５以下に限定する。本発明のパウダー成分範囲内においてＴ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂が増大すると、パウダー組成がゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）に近づくのでパウダーフィルム中へのゲーレナイトが生成しやすくなるが、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂を１．０５以下に限定することにより、パウダーフィルム中へのゲーレナイト生成を抑制することが可能となる。一方、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂が０．１５未満となるとＳｉＯ₂含有量を３５％以下とすることが難しくなるので、Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂の下限を０．１５とする。Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ₂の下限を０．５５とするとより好ましい。

本発明の連続鋳造用パウダーは、１３００℃での粘度を高粘度とすることにより、パウダー巻き込みの少ない連続鋳造を可能にする。一方、１３００℃での粘度が高くなることに引きずられて凝固温度が高くなりすぎると、鋳型と凝固シェル間へ流入したパウダーフィルムの凝固が早すぎ、パウダーフィルムの流入潤滑特性が悪化することとなる。本発明においては、パウダーの凝固温度を１２６０℃以下とすることにより、パウダーの流入潤滑特性を良好に保持することができる。

従来の高粘度パウダーは、ＳｉＯ₂含有量を高くすることによって高粘度を実現しており、鋳造中に溶鋼成分とパウダー中ＳｉＯ₂が反応するため、反応の結果生じるパウダー成分変化によってパウダーの凝固温度が低下する現象が見られた。そのため、使用前パウダーの特性としての凝固温度が比較的に高い温度であっても、実際にはパウダー流入潤滑特性が良好に保たれる傾向があった。それに対して本発明のパウダーは、ＳｉＯ₂含有量を低く抑えた結果として鋳造中におけるパウダー成分変化が少なくなり、鋳造中における凝固温度の低下が抑制されることとなった。そのため、従来の高ＳｉＯ₂含有量パウダーに比較し、使用前パウダーの特性としての凝固温度をより低い温度とした方が好ましい結果が得られることがわかった。具体的には、パウダーの凝固温度を１１６０℃以下とすることにより、パウダーの好ましい流入潤滑特性を実現することができる。凝固温度を１１２０℃以下とするとより好ましい。

パウダー中のＺｒＯ₂含有量を増大すると粘度を上昇させることができる。そこで本発明においては、１３００℃での粘度をより一層高い値として好ましい特性を得ようとする場合には、ＺｒＯ₂を含有させると好ましい。一方、ＺｒＯ₂を含有させると、パウダーの凝固温度を上昇させることとなるので、ＺｒＯ₂含有量を１０質量％以下とする。ＺｒＯ₂を含有させて１３００℃での粘度を上昇させつつ、同時にパウダーの凝固温度を１１２０℃以下に保持するためには、ＺｒＯ₂含有量を３．０質量％以下に保つと良い。また、ＺｒＯ₂含有量１．０質量％以上においてＺｒＯ₂含有の効果を発揮することができる。

パウダーの凝固温度を下げる機能を有する成分として、ＭｇＯが知られている。しかし上述のとおり、本発明のパウダー中にＭｇＯを含有させると、パウダー凝固時に有害なゲーレナイトが生成するので、ＭｇＯを含有させることによって凝固温度を下げることはできない。

パウダー中のＮａ₂Ｏ含有量を増大させると、パウダーの凝固温度を下げることができる。通常のパウダー成分設計において、Ｎａ₂Ｏ含有量は３〜４％とすることが多い。本発明においては、パウダーの凝固温度を低減することを目的として、許容範囲（上限１５．０％、好ましくは上限１０．０％）においてＮａ₂Ｏ含有量を増やすことができる。

パウダーの溶融速度調整剤として、パウダー中にＣを含有させても良い。Ｃを含有させることにより、パウダーの溶融速度を抑えることができる。Ｃ含有量を０．４質量％以上とすればこの効果を発揮することができる。一方、極低炭素鋼の連続鋳造に用いるパウダーにおいては、パウダーから溶鋼への加炭が問題となるので、Ｃ含有量上限を５．０質量％とする。

本発明においては、ＳｉＯ₂以外の成分含有量を所定範囲に抑えた上でＳｉＯ₂含有量を減らすために、さらにその他の成分を含有させる必要が生じるときがある。また、原料からの不可避不純物としてその他の成分を含有する。その他の成分として、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Lｉ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏなどを挙げることができる。本発明においては、これらのその他成分の合計含有量を極力少なくすることにより、目標とするパウダーの品質を保持することができる。その他成分の合計含有量は２０質量％以下とすると好ましい。その他成分の合計含有量は１５質量％以下とするとより好ましい。１０質量％以下とするとさらに好ましい。

その他成分のうち、ＳｒＯについては炭酸塩であるＳｒＣＯ₃を原料としてパウダーに添加されることがある。パウダー中に炭酸塩を含有すると、鋳型内で酸化物と二酸化炭素とに分解し、発生した二酸化炭素が未溶融パウダーを攪拌し、パウダー中のＣの燃焼が促進されてパウダーの溶融特性が変化する可能性がある。ＳｒＯ含有量を２．５質量％以下に制限することにより、このような現象の発生を抑えることができる。

本発明の連続鋳造用パウダーは、ＳｉＯ₂含有量を３５質量％以下、さらに好ましい３０質量％以下としつつ、１３００℃での粘度を６ｐｏｉｓｅ以上、好ましくは８ｐｏｉｓｅ以上、さらに好ましくは１０ｐｏｉｓｅ以上、より好ましくは１２ｐｏｉｓｅ以上とすることができる。同時にパウダーの凝固温度を１２６０℃以下、好ましくは１１６０℃以下、さらに好ましくは１１２０℃以下とすることができる。パウダーの１３００℃での粘度をより高い粘度とするためには、まずＳｉＯ₂含有量を目標とする上限値の近傍の値とする。ＣａＯ含有量は低い方が高い粘度を実現することができるが、ＳｉＯ₂含有量を減らすために含有する他の成分として欠かすことはできず、Ｔ．ＣａＯ含有量を３０質量％前後とすると好ましい。ＳｉＯ₂含有量を減らしつつ粘度を高い値に保持するために、Ａｌ₂Ｏ₃含有量は好ましい範囲でできるだけ高い値とする。Ｎａ₂Ｏ含有量は好ましい範囲内で含有量を減らすほど粘度を高くすることができる。高粘度化と凝固温度の低下を合わせて実現する場合には、Ｎａ₂Ｏ含有量を下げすぎず、６％前後とすると好ましい。Ｆ含有量についても好ましい範囲内において含有量を低くするほど高粘度を実現することができる。さらにＺｒＯ₂を含有し、含有量を好ましい範囲内で増大するほど粘度を高くすることができる。Ｚｒ含有量を３％以下に抑えることにより、粘度を高くしつつ凝固温度を１１２０℃以下に保持することが可能となる。

即ち、本発明の成分範囲内において１３００℃での粘度を６ｐｏｉｓｅ以上とすることができ、さらに上述の指針に従って各成分の含有量を調整することにより、１３００℃での粘度をさらに高めることができる。ＳｉＯ₂含有量を３０％程度とし、Ａｌ₂Ｏ₃含有量を２０％前後、Ｔ．ＣａＯ含有量を３０％弱、Ｎａ₂Ｏ含有量を６％程度、Ｆ含有量を４％強、ＺｒＯ₂含有量を３％程度とすることにより、低ＳｉＯ₂含有量にもかかわらず、１３００℃での粘度を１２ｐｏｉｓｅ程度の高い値とし、凝固温度を１１００℃程度の良好な温度範囲とすることができる。ＳｉＯ₂含有量が低いので溶鋼と溶融パウダーとの反応を抑えることができ、パウダー溶融後のパウダーの特性変化を最小限に抑え、パウダー巻き込みの少ない鋳造を可能とする。さらに凝固温度が低いとともに、パウダーフィルム中へのゲーレナイト結晶の生成を防止するので、パウダーフィルムを通じての鋳片の抜熱挙動を安定化させることができる。

本発明において、パウダーの粘度の測定方法として、回転円筒法を用いると好ましい。測定対象の連続鋳造用パウダーをルツボに装入し１４００℃で完全に溶融させた後に縦型環状炉（エレマ炉）に入れ、Ｅ形粘度計のローターを溶融パウダー中に浸漬し、１３００℃で３０分間安定させた後、ローターを回転させ粘性抵抗によるトルクを測定し、粘度を求める。なおＥ形粘度計は事前に標準粘度計にて較正しておく。

パウダーの凝固温度の測定方法としては、前述の粘度測定用縦型環状炉において、１３００℃の粘度を測定後、炉の温度を徐々に下げながら粘度を連続測定する。このとき粘度は、温度降下に従って漸次大きくなっていく。この粘度が急激に大きくなる温度を凝固温度とする。

転炉にて溶製した溶鋼３００ｔｏｎを、ＲＨにて所定の成分濃度に調整した極低炭素鋼の溶鋼を、タンディッシュ、浸漬ノズルを介して垂直曲げ型の連続鋳造機で、厚み２４０ｍｍ、幅１６００ｍｍの鋳片に鋳造した。溶鋼成分範囲を表１に示す。

表２に示す成分・特性を有する連続鋳造用パウダーを準備し、連続鋳造において鋳型内に添加した。鋳造速度は１．８ｍ／ｍｉｎ程度とした。連続鋳造用パウダーの１３００℃における粘度、凝固温度については、前述の方法を用いて測定を行った。

鋳片へのパウダー巻き込み状況については、鋳片を冷延した後のコイル表面欠陥発生率を比較することにより評価し、比較例Ｎｏ．６の発生指数を１．０として標準化した。また鋳型伝熱特性については、鋳型内メニスカス部から４０〜４００ｍｍ下方に埋め込んだ熱電対による鋳型温度測定を行い、ＢＯ予知信号の発生頻度により評価した。

表２の本発明例Ｎｏ．１は本発明の好ましいパウダー成分系の条件を全て満たしており、良好な結果を得ることができた。本発明例Ｎｏ．２は請求項１の範囲内であり、良好な結果を得ることができたが、ＳｒＯ含有量が好適範囲から外れ、溶融スラグ肥大化が見られるとともに、凝固温度が好適範囲よりは高めであり、ＢＯ予知発生頻度の上昇が若干見られた。本発明例Ｎｏ．３は請求項１の範囲内であり、良好な結果を得ることができたが、凝固温度が好適範囲よりは高めであり、ＢＯ予知発生頻度の上昇が若干見られた。

比較例Ｎｏ．４はＭｇＯ含有量が本発明範囲を外れ、パウダーフィルム中にゲーレナイトが発生しており、ＢＯ予知発生頻度の上昇が顕著になった。比較例Ｎｏ．５はＣａＯ／ＳｉＯ₂が本発明範囲を上限に外れ、パウダーフィルム中にゲーレナイトが発生しており、ＢＯ予知発生頻度増大が顕著になった。

比較例Ｎｏ．６はＳｉＯ₂含有量が本発明範囲を上限に外れており、鋳造中にＳｉＯ₂含有量が４０．０％前後まで下がり、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂含有量が増大した。鋳型内から溶融パウダーを採取し、１３００℃での粘度と凝固温度を測定したところ粘度は８ｐｏｉｓｅ、凝固温度は１１００℃まで下がっていた。凝固温度の低下によって鋳造伝熱特性は良好であったが、パウダー巻き込みによる表面欠陥発生指数が１．０と不良であった。比較例Ｎｏ．７も同様であった。

比較例Ｎｏ．８は、もともと粘度が低くさらにＳｉＯ₂濃度が上限外れであるため、表面欠陥発生指数が不良であった。

Claims (4)

1. 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。
2. さらにＺｒＯ₂を１０質量％以下含有することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用パウダー。
3. さらにＣを５．０％以下含有す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パウダー。
4. さらにＳｒＯを５．０％以下含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の連続鋳造用パウダー。