JP4301112B2 - タンディッシュを熱間繰り返し使用する連続鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンディッシュを熱間で多数回繰り返し使用する鋼の連続鋳造方法に関し、特に、タンディッシュ内の残鋼の酸化に起因する溶鋼の汚染を防止することができる鋼の連続鋳造方法関する。

鋼の連続鋳造において、タンディッシュを熱間で多数回繰り返し使用すると、タンディッシュ内の残鋼の酸化に起因して、溶鋼が汚染されることが知られている。前記の汚染防止は、清浄な鋳片を鋳造するために極めて重要であり、そのための対策として、以下に示すとおり多くの技術が開示されている。

特許文献１〜３には、タンディッシュ内のスラグをＡｌなどの脱酸材により改質または脱酸し、ＦｅＯまたはＭｎＯなどの低級酸化物の含有率を低減する方法が、また、特許文献４〜６には、タンディッシュ内の残滓の排出を容易とするタンディッシュ用フラックスの成分組成およびその融点などを調整したフラックスや処理方法が、それぞれ開示されている。さらに、特許文献７および８には、タンディッシュ用フラックスに炭素を含有させることにより、保温性を高めるか、または発生するＣＯガスにより雰囲気の酸化度を緩和する方法が開示されている。

特許文献９には、タンディッシュ内スラグの融点および鋳造終了から排滓までの時間を適正に管理してスラグの排出率を高める方法が、特許文献１０には、タンディッシュを傾転した状態で酸素富化ガスバーナーを用いて強加熱し、残鋼および残滓の排出を促進する方法が、また、特許文献１１には、タンディッシュのガスバーナーによる予熱の時間を短縮し、タンディッシュ内の残鋼の酸化を抑制する方法が、それぞれ開示されている。

特許文献１２〜１４には、タンディッシュ加熱用バーナーに供給する酸素量を燃焼当量酸素量よりも低減することにより残鋼の酸化を抑制する方法が、特許文献１５には、プラズマトーチを利用したタンディッシュの無酸化加熱方法が、また、特許文献１６〜１８には、タンディッシュ内の残鋼の酸化を防止するために高温の不活性ガスもしくは還元性ガスまたは電気的加熱手段を用いてタンディッシュを予熱する方法が、それぞれ開示されている。

特許文献１９には、タンディッシュ内壁に炭素を付着させた後に、ガスバーナーで予熱し、発生するＣＯガスによりタンディッシュ内壁に付着した残鋼の酸化を抑制する方法が、そして、特許文献２０には、鋳造開始時にタンディッシュ内に長時間溶鋼を保持するとともに、スラグ脱酸または改質剤を投入して非金属介在物の浮上を促進する方法が、それぞれ開示されている。

しかしながら、特許文献１〜３に開示されたようにタンディッシュ内のスラグをＡｌなどの脱酸材により改質または脱酸してＦｅＯまたはＭｎＯといった低級酸化物の含有率を低減する方法は、タンディッシュ内壁に付着している低級酸化物にはその作用が及ばないことから、改質または脱酸の効果は不十分であった。また、特許文献４〜６に開示されたとおり、タンディッシュ用フラックスの成分組成や融点などを調整したり、特許文献９に開示されたように、タンディッシュ内のスラグの融点および鋳造終了から排滓までの時間を適正に管理することによりタンディッシュ内の残滓の排出を促進する方法は、一定の効果を有するものの、排滓後のタンディッシュの予熱時にガスバーナーを使用するため、その燃焼ガスにより残鋼が酸化し、ＦｅＯの生成を防止し得ないという問題があった。

タンディッシュ用フラックスに炭素を含有させる方法は、発生するＣＯガスによりタンディッシュ内雰囲気の酸化度を緩和するための一定の効果を有するものの、特許文献７に記載されたタンディッシュ添加用フラックスには、Ｎａ₂Ｏが多く含まれているため、タンディッシュ内への添加時に多量のガスを発生し、好ましくない。また、特許文献８に記載されたフラックスはＣａＦ₂の含有率が高すぎるので、投入量が多い場合にはタンディッシュ内壁耐火物の損傷が増大する。それゆえ、たとえ、フラックス中に炭素を多量に配合したとしても、フラックスの投入量を抑制せざるを得ず、したがって、炭素投入量には限界があった。

特許文献１０に開示されたように、タンディッシュを傾転した状態で酸素富化ガスバーナーを用いて強加熱し、残鋼および残滓の排出を促進する方法は、強加熱により耐火物が損傷しやすいという問題がある。また、特許文献１１に開示されたとおり、ガスバーナーによるタンディッシュの予熱時間を短縮したり、特許文献１２〜１４に開示されたように、ガスバーナーに供給する酸素量を燃焼当量酸素量よりも低下させる方法は、残鋼の酸化を抑制するための充分な効果を発揮することができなかった。

また、特許文献１５〜１８に開示されたように、プラズマトーチを利用したり、高温の不活性ガスもしくは還元性ガスまたは電気的加熱手段を用いてタンディッシュを予熱する方法は、残鋼の酸化防止には効果が認められるものの、予熱のための充分な熱量を確保するためには、大掛かりで高価な設備を必要とし、設備費用などに見合う効果を上げることは困難であった。

さらに、特許文献１９に開示されたように、タンディッシュ内壁に炭素を付着させた後にガスバーナーにより予熱し、発生するＣＯガスによりタンディッシュ内壁に付着した残鋼の酸化を抑制する方法は、一定の効果は認められるものの、下記の問題がある。すなわち、残鋼の酸化を完全に抑制するためには多くの炭素を必要とし、しかも、次の鋳造開始時までに、その炭素を完全に燃焼させないと、次の鋳造において溶鋼中に浸炭が生じる。逆に、炭素が予熱途中で燃焼し尽くすと、それ以降では残鋼が酸化してしまう。このような操業上の煩雑さのために、本方法のみで安定した効果を得ることは難しかった。

そして、特許文献２０に開示されたように、鋳造開始時にタンディッシュ内に長時間溶鋼を保持するとともにスラグ脱酸または改質剤を投入して非金属介在物の浮上を促進する方法は、タンディッシュ内の残鋼の酸化が顕著である場合には、生成した非金属介在物が浮上しきれないという問題があった。

上述のとおり、タンディッシュを熱間で多数回繰り返し使用するに際して、タンディッシュ内の残鋼の酸化に起因する溶鋼の汚染を防止するためには、なお、解決されねばならない問題が残されている。

特許第３２５７２６３号公報

特開平１０−３１４８９９号公報 特開２００３−２３６６４８号公報 特許第２８９４１９０号公報 特許第２９４６１５５号公報 特許第３２６５１８９号公報 特開平１１−７７２６０号公報 特開２００１−９６３４５号公報 特開平１０−２９１０５５号公報 特開２００１−３００７０３号公報 特開平９−９４６４１号公報 特開平４−２２５６７号公報 特開平４−２３８６５６号公報 特開平７−２９９５４８号公報 特開平９−４７８５０号公報 特開平８−１５９６６４号公報 特開平８−２５７７０８号公報 特開平９−２９５１１０号公報 特開２００２−３５９０１号公報 特開平８−１２８８号公報

前述のとおり、従来のタンディッシュの熱間繰り返し使用技術には下記の問題があった。すなわち、(1)タンディッシュ内のスラグを脱酸材により改質する方法では、内壁に付着した低級酸化物にまで改質効果が及ばず、また、フラックスの融点や排滓までの時間を管理する方法では、タンディッシュの予熱時に残鋼が酸化する。(2)フラックスに炭素を含有させる方法では、共存成分のＮａ₂Ｏなどによる耐火物の損傷が増大する。(3)タンディッシュをバーナーにより強加熱し、残鋼などを排出する方法は、耐火物が損傷しやすく、また、燃焼当量以下の酸素量でバーナー加熱する方法でも、残鋼の酸化を抑制できない。(4)プラズマトーチ、不活性ガス、還元性ガスまたは電気的加熱手段を用いてタンディッシュを予熱する方法は、高価な設備を必要とする。(5)タンディッシュ内壁に炭素を付着させた後にバーナーにより予熱して残鋼の酸化を抑制する方法は、多量の炭素を必要とし、残鋼の酸化を抑制するための炭素の燃焼制御が難しい。(6)溶鋼を長時間保持し、スラグ脱酸剤を投入して非金属介在物を浮上させる方法においては、介在物が浮上しきれない場合がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、タンディッシュを熱間繰り返し使用する連続鋳造において、タンディッシュ内の残鋼の酸化に起因する溶鋼の汚染を完全に防止し、介在物濃度規格の厳しい軸受鋼や肌焼鋼などの清浄鋼をも安定して鋳造できる連続鋳造方法を提供することにある。

本発明者は、上述の課題を解決するために、従来の問題点を踏まえて、タンディッシュを熱間繰り返し使用しながら清浄鋼を連続鋳造する方法を検討し、下記の（ａ）および（ｂ）の知見を得て、本発明を完成させた。

（ａ）熱間繰り返し使用するタンディッシュ内壁の耐火物稼働面および内壁表面に付着するスラグ中の低級酸化物の含有率を低レベルに維持することにより、高清浄度鋼を安定して連続鋳造することができる。

（ｂ）高清浄度鋼の鋳造直前のタンディッシュ繰り返し使用においては、残鋼および残滓排出後にタンディッシュの予熱を行わず、かつ、炭素を用いてタンディッシュ内の残鋼の酸化を抑制するとともに、残滓中の低級酸化物の還元を行い、前鋳造の終了以降短時間内に高清浄度鋼の鋳造を開始することが効果的である。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）〜（３）に示す連続鋳造方法にある。

（１）連続鋳造に用いた直後のタンディッシュを熱間状態のままで次の連続鋳造に繰り返し用いる連続鋳造方法であって、粒径が０．５〜５ｍｍの炭素質粒子を５〜３０質量％含み、溶融温度が１２００〜１５００℃のフラックスを、前鋳造における最終の取鍋からタンディッシュ内に注入された溶鋼の表面に２０〜２００ｋｇ投入した後に前鋳造を終了し、その後、タンディッシュ内の残鋼および残滓を排出し、タンディッシュ内の上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズル内を酸素を含むガスにより洗浄した後、タンディッシュ内を予熱せずに、前鋳造の終了から４５分以内に次の鋳造を開始することを特徴とする連続鋳造方法（以下、「第１発明」とも称する）。

（２）前記（１）に記載の連続鋳造方法において、フラックスが、前記の炭素質粒子に加えて、質量％にて、Ａｌ₂Ｏ₃を１５％未満、ＭｇＯを１０％未満およびＦを５〜２５％含有し、さらにＮａ₂Ｏ、Ｌｉ₂ＯおよびＫ₂Ｏを合計で５％未満含み、かつ、化学成分組成が下記（１）式で表される関係を満たす連続鋳造方法（以下、「第２発明」とも称する）。

５≦（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂≦２０ ・・・・（１）
ここで、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＳｉＯ₂は、それぞれ各成分の質量含有率（％）を表す。

（３）前記（１）または（２）に記載の連続鋳造方法において、前鋳造を終了した後のタンディッシュ内の残鋼および残滓を排出する際に、タンディッシュを傾転させることにより残鋼および残滓を排出する連続鋳造方法（以下、「第３発明」とも称する）。

本発明において、「熱間状態のままで」とは、タンディッシュ内を冷却手段を用いて冷却することなく、耐火物の表面温度を３００℃以上に保ったままの状態で、次に使用することをいう。

「前鋳造」とは、次の鋳造の直前に行われる一連の鋳造であって、１または２以上の取鍋の溶鋼を連続して鋳造する鋳造操作を意味する。

「次の鋳造」とは、前鋳造の直後に行われる一連の鋳造であって、１または２以上の取鍋の溶鋼を連続して鋳造する鋳造操作を意味する。なお、以下では、各取鍋毎の溶鋼の鋳造を「チャージ」とも称する。

また、「前鋳造を終了する」とは、タンディッシュから鋳型への注湯を終了することをいい、「次の鋳造を開始する」とは、次の鋳造において鋳型から鋳片の引き抜きを開始することを意味する。

「炭素質粒子」とは、炭素含有率が７５〜９０質量％の粒子を意味し、例えば、コークス粒子、石炭粒子、木炭粒子などがこれに該当する。

本発明の連続鋳造方法によれば、従来、清浄鋼の鋳造には不利とされてきた熱間繰り返し使用のタンディッシュを用いながら、タンディッシュ内の残鋼の酸化に起因する溶鋼の汚染を完全に防止し、特に、介在物濃度規格の厳しい軸受鋼や肌焼鋼などの清浄鋼をも安定して鋳造することができる。

本発明の連続鋳造方法の内容、ならびに、本発明の範囲を前記のとおり規定した理由および好ましい範囲について、以下にさらに詳細に説明する。

（Ａ）第１発明
第１発明は、主として、前述の知見（ｂ）を具体化する方法である。すなわち、前記のとおり、連続鋳造に用いた直後のタンディッシュを熱間状態のままで次の連続鋳造に繰り返し用いる連続鋳造方法であって、粒径が０．５〜５ｍｍの炭素質粒子を５〜３０質量％含み、溶融温度が１２００〜１５００℃のフラックスを、前鋳造における最終の取鍋からタンディッシュ内に注入された溶鋼の表面に２０〜２００ｋｇ投入した後に前鋳造を終了し、その後、タンディッシュ内の残鋼および残滓を排出し、タンディッシュ内の上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズル内を酸素を含むガスにより洗浄した後、タンディッシュ内を予熱せずに、前鋳造の終了から４５分以内に次の鋳造を開始する連続鋳造方法である。

１）フラックスの投入
フラックスを最終の取鍋溶鋼（チャージ）にて投入するのは、残滓の排出を促進するためである。

フラックスに炭素質粒子を５〜３０質量％含有させるのは、下記の理由による。すなわち、炭素質粒子の含有率が５質量％未満では、炭素によるタンディッシュ内残鋼の酸化抑制および残滓中の低級酸化物の還元作用が不十分であり、また、一方、含有率が３０質量％を超えて高くなると、フラックス中の炭素が溶鋼に移行し、溶鋼の成分組成が変動する危険性が高まるからである。炭素質粒子の含有率の好ましい範囲は１０〜２０質量％である。

なお、炭素質粒子とは、前記のとおり、炭素含有率が７５〜９０質量％の粒子を意味し、例えば、コークス粒子、石炭粒子、木炭粒子などが該当する。

また、炭素質粒子の粒径を０．５〜５ｍｍとしたのは、粒径が０．５ｍｍ未満では、溶鋼への投入後に短時間で焼失し、残鋼の酸化抑制効果や残滓中の低級酸化物の還元効果が持続しないからであり、一方、粒径が５ｍｍを超えて大きくなると、燃焼時間が長くなって次のチャージの開始時まで炭素質粒子が残留し、溶鋼の成分組成を変動させる危険性が高まるからである。

フラックスの溶融温度を１２００〜１５００℃としたのは、溶融温度が１２００℃未満では、タンディッシュ耐火物の溶損が大きく、また、溶融温度が１５００℃を超えて高くなると、フラックスを完全に溶融させることが難しくなるからである。

タンディッシュ内の溶鋼へのフラックスの投入量を２０〜２００ｋｇとしたのは、投入量が２０ｋｇ未満では、フラックスがタンディッシュ内に充分には広がらずにフラックス投入の効果が得られず、また、投入量が２００ｋｇを超えて多すぎると、フラックスの溶融不良が生じやすくなるからである。なお、フラックス投入量の好ましい範囲は、４０〜１６０ｋｇである。

２）タンディッシュの洗浄および次の鋳造までの時間
タンディッシュ内の残鋼および残滓を排出した後には、上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズル内を酸素を含むガスによりで洗浄することが必要である。これは、前鋳造中において、これらの耐火物の内面に付着したＡｌ₂Ｏ₃などの非金属介在物を洗い流すためである。

洗浄に用いる酸素を含むガスは、純酸素であってもよいし、空気であってもよい。このようにして耐火物の内面を洗浄した後、浸漬ノズルはそのまま再使用してもよいし、予熱した新品に交換しても構わない。上ノズルおよびスライディングゲートは、次の鋳造の開始までの短時間の間に交換することが困難なため、通常はそのまま再使用する。

その後、次の鋳造の開始までの間にタンディッシュ内を予熱しない理由は、下記の理由による。すなわち、ガスバーナーを用いてタンディッシュ内を予熱すると、その燃焼ガスに含まれ、高温において酸化力を有するＣＯ₂またはＨ₂Ｏにより、タンディッシュ内面に付着している残鋼（地金）が酸化されてＦｅＯを生成し、そのＦｅＯが次の鋳造において溶鋼を汚染するからである。なお、上記のＣＯ₂またはＨ₂Ｏによる酸化は、バーナーの空燃比（化学量論的に必要な燃焼空気量に対する供給空気量の比）を酸素不足となるように調整したとしても、過度の煤を発生させない現実的な操作条件の範囲内においては、防止することが難しい。

前鋳造の終了から４５分以内に次の鋳造を開始するのは、タンディッシュ耐火物の温度降下を最小限に止め、次の鋳造の開始時における溶鋼の温度低下を防止し、溶鋼中の非金属介在物の浮上を促進するためである。前鋳造の終了から次の鋳造を開始するまでの時間が４５分を超えて長くなると、次の鋳造の初期における溶鋼中の介在物含有率が上昇する傾向がある。前鋳造の終了から次の鋳造を開始するまでの時間が３０分以内であれば、さらに良好な結果が得られる。

（Ｂ）第２発明
第２発明は、前記の知見（ｂ）を具体化するためのタンディッシュ投入用フラックスの組成を規定したものである。すなわち、前記の第１発明におけるフラックスが、炭素質粒子に加えて、質量％にて、Ａｌ₂Ｏ₃を１５％未満、ＭｇＯを１０％未満およびＦを５〜２５％含有し、さらにＮａ₂Ｏ、Ｌｉ₂ＯおよびＫ₂Ｏを合計で５％未満含み、かつ、化学成分組成が下記（１）式で表される関係を満たす連続鋳造方法である。

５≦（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂≦２０ ・・・・（１）
塩基度（（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂）の値の好ましい範囲は５〜２０である。前記の塩基度が５未満では、ＳｉＯ₂含有率が高くなって溶鋼を汚染するので好ましくなく、また、塩基度が２０を超えて高くなると、フラックスの溶融温度（融点）が過度に高くなり、好ましくないからである。なお、前記の塩基度のより好ましい範囲は５〜１０である。

Ａｌ₂Ｏ₃は、含有しても含有しなくてもよいが、フラックスの融点を低下させるときは、含有させることが好ましい。含有率の好ましい範囲は１５質量％未満である。Ａｌ₂Ｏ₃含有率が１５質量％以上では、フラックスの粘度が過度に高くなるので、好ましくない。Ａｌ₂Ｏ₃含有率が５質量％以上であれば融点が適度に低下するので、一層好ましい。

ＭｇＯは、含有しても含有しなくてもよいが、含有させるときは、含有率が１０質量％未満の範囲内で含有させると、ＭｇＯ耐火物の溶損抑制効果が得られるので好ましい。しかし、ＭｇＯ含有率が１０質量％以上になると、フラックスの融点が過度に高くなるので、好ましくない。なお、ＭｇＯ含有率は５質量％未満の範囲で含有させることが、より好ましい。

Ｆ含有率の好ましい範囲は５〜２５質量％である。Ｆ含有率が５質量％未満では、フラックスの融点および粘度が過度に高くなるからであり、また、含有率が２５質量％を超えて高くなると、耐火物の溶損が進み、好ましくないからである。なお、Ｆ含有率のさらに好ましい範囲は、５〜１５質量％である。

Ｎａ₂Ｏ、Ｌｉ₂ＯおよびＫ₂Ｏは含有しなくてもよいが、含有させる場合は、それらの含有率の合計が５質量％未満の範囲で含有させると、フラックスの融点を低下させる効果が得られるので好ましい。しかし、これらのアルカリ金属酸化物が合計で５質量％以上含有されると、フラックスの溶融時にガスを多量に発生し、操作性が悪化するので好ましくない。なお、これらのアルカリ金属酸化物を含有させる場合に、３質量％以上の範囲で含有させると、適度な融点低下作用が得られるので、さらに好ましい。

表１に、後述する実施例において使用したフラックスの化学成分組成の例を示した。

同表において、フラックス番号１は、溶融温度が１２００〜１５００℃の範囲内であり、また、第１発明および第２発明で規定するフラックスの条件を全て満足するフラックスである。フラックス番号２は、溶融温度が１２００℃未満であり、また、第１発明および第２発明で規定するフラックスの条件を満たさないフラックスである。

（Ｃ）第３発明
第３発明は、前記の知見（ｂ）を具体化するための残鋼および残滓の排出方法を規定したものである。すなわち、前鋳造を終了した後のタンディッシュ内の残鋼および残滓を排出する際に、タンディッシュを傾転させることにより残鋼および残滓を排出する連続鋳造方法である。

タンディッシュ内の残鋼および残滓は、タンディッシュを傾転させることにより効率良く排出することができるので、タンディッシュを傾転させることが好ましい。特に、タンディッシュ投入用フラックスを４０ｋｇ以上投入する場合には、タンディッシュを傾転させることにより、残鋼および残滓の排出効果がさらに一層高まるので、好ましい。

本発明の連続鋳造方法の効果を確認するため、下記のタンディッシュ熱間繰り返し使用による鋳造試験を行い、その結果を評価した。

鋳造する鋳片は、丸ビレットおよびスラブとし、丸ビレットの鋳造には湾曲型連続鋳造機を用い、スラブの鋳造には３ｍの垂直部を有する垂直曲げ型連続鋳造機を用いた。また、本発明例および比較例の試験における清浄鋼の成分組成は、質量％で、Ｃ：０．２〜１．０％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：０．３〜０．８％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３〜０．０４％、Ｃｒ：０．５〜１．５％およびＭｏ：０〜０．５％の範囲の低合金鋼を対象とした。

表２および表３には、各試験条件の詳細、および試験結果としての鋳片の清浄度を比較して示した。

表２および表３において、「フラックス」とは、タンディッシュ内溶鋼への投入用フラックスを意味し、「ノズル内洗浄」とは、タンディッシュの上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズルの内部を洗浄することを意味する。

鋼の清浄度の欄に記載された「Ｔ．［Ｏ］」（全酸素含有率）とは、鋼中の溶存酸素および酸化物中に含まれる酸素の合計含有率（質量％）をいう。なお、Ｔ．［Ｏ］の分析は、丸ビレットの場合には、ビレットの天側の（１／２）Ｒの位置（Ｒはビレットの半径）、スラブの場合は、スラブの天側で（１／２）幅かつ（１／４）厚さの位置からサンプルを削り出して行った。

試験番号Ａ〜Ｄは、溶融温度がいずれも１２００〜１５００℃の範囲内のフラックスを用いた本発明例についての試験である。一方、試験番号ＥおよびＦは、第１発明で規定する条件であるフラックス中の炭素粒子、溶融温度、前鋳造の終了から次の鋳造の開始までの時間の少なくとも１つを満足しない比較例についての試験である。

（試験番号Ａの試験）
試験番号Ａは、横断面内径が３６０ｍｍφの鋳型を備えた丸ビレット連続鋳造機のタンディッシュを、熱間にて１０１チャージの鋳造に使用した後に、１０２チャージ目において清浄鋼を鋳造するに際して、本発明法を適用した試験である。試験番号Ａにおいては、該当チャージ以前の１０１チャージの鋳造において、ガスバーナーによって予熱するタンディッシュの再使用を１８回行い、毎回のガスバーナーによる予熱前には炭素系吹付剤を予熱時間に応じて、すなわち、予熱時間が長いほど多く吹き付ける方法で、４０〜１００ｋｇの範囲でタンディッシュ内壁に吹き付けた。

吹き付けには、耐火物の吹付け機を改造した吹付け装置を用い、炭素系吹付剤の質量の２０％に相当する水を混合して吹き付けた。また、３連鋳である前鋳造の最終チャージ（３チャージ目）の定常部において、コークス粒子を含有し、表１中のフラックス番号１で示される化学成分組成を有したフラックスをタンディッシュ内の溶鋼に８０ｋｇ投入し、フラックスが溶融してタンディッシュ内に広がるのを利用してコークス粒子を分散させた。

前鋳造の終了後は、直ちにタンディッシュを整備位置に移動させて傾転し、残鋼および残滓を排出した。約３０秒間傾転させた後、タンディッシュを正立させ、タンディッシュ内にコークス粒子を６０ｋｇ散布し、タンディッシュの上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズル内を酸素により洗浄した。

その後、浸漬ノズルを交換し、直ちに鋳造位置に移動させて、前鋳造終了の２５分後に次の鋳造を開始した。タンディッシュを正立させてから鋳造開始までの間は、タンディッシュ内に６０Ｎｍ³／ｈのＡｒガスを継続して吹き込み、鋼の大気による酸化の防止に努めた。

このようにして、全酸素含有率（Ｔ．［Ｏ］）の目標基準が９ｐｐｍ以下の１％炭素含有鋼を鋳造した結果、鋳造初期の規定クロップ量の１３トン（ｔ）を切断した後の本体鋳片は、全て目標基準に合格する品質の鋳片であった。

（試験番号Ｂの試験）
試験番号Ｂは、横断面内径が３１０ｍｍφの鋳型を備えた丸ビレット連続鋳造機のタンディッシュを、熱間で８５チャージの鋳造に使用した後に、８６チャージ目において清浄鋼を鋳造するに際し、本発明の方法を適用した試験である。試験番号Ｂにおいては、該当チャージ以前の８５チャージの鋳造において、ガスバーナーによって予熱するタンディッシュの再使用を１３回行っているが、ガスバーナーによる予熱前において炭素系吹付剤は使用しなかった。

また、５連鋳である前鋳造の最終チャージ（５チャージ目）の定常部において、タンディッシュ内の溶鋼にコークス粒子を含有したフラックス番号１のフラックスを１２０ｋｇ投入し、フラックスが溶融してタンディッシュ内に広がるのを利用してコークス粒を分散させた。

前鋳造の終了後は、直ちにタンディッシュを整備位置に移動させて傾転し、残鋼および残滓を排出した。約１分間傾転させた後、タンディッシュを正立させ、タンディッシュ内にコークス粒子を４０ｋｇおよびＣａ−Ａｌ合金１５ｋｇを散布し、タンディッシュの上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズルの内部を酸素により洗浄した。

その後、浸漬ノズルは交換せずに、直ちに鋳造位置に移動させて、次の鋳造を前鋳造終了の２６分後に開始した。タンディッシュを正立させてから鋳造開始までの間は、タンディッシュ内に６０Ｎｍ³／ｈのＡｒガスを継続して吹き込み、鋼の大気酸化の防止に努めた。

このようにして、Ｔ．［Ｏ］の目標基準が２０ｐｐｍ以下の０．２％炭素含有鋼を鋳造した結果、鋳造初期の規定クロップ量１０ｔを切断して後の本体鋳片は、全て目標基準に合格する品質であった。

なお、試験番号Ｂにおいては、タンディッシュ内壁表面の残滓中のＦｅＯ含有率が高く、これが溶鋼中のＡｌによって還元されてＡｌ₂Ｏ₃を生成し、鋳造中の溶鋼を汚染したことから、二次精錬後よりも鋳片中の介在物含有率が増加してＴ．［Ｏ］の値がやや高くなるという、試験番号Ａには見られなかった現象が確認された。しかしながら、目標基準を満足する溶鋼汚染防止効果は充分に得られた。

（試験番号Ｃの試験）
試験番号Ｃは、横断面の内寸法が２３０ｍｍ×１２５０ｍｍの鋳型を備えたスラブ連続鋳造機のタンディッシュを、熱間にて１１チャージの鋳造に使用した後に、１２チャージ目において清浄鋼を鋳造するに際して、本発明の方法を適用した試験である。試験番号Ｃにおいては、該当チャージ以前の１１チャージの鋳造において、ガスバーナーによる予熱を行わないタンディッシュの再使用を３回実施した。また、単鋳（１チャージの連続鋳造）である前鋳造チャージの定常部において、タンディッシュ内の溶鋼にコークス粒子を含有するフラックスを６０ｋｇ投入し、フラックスが溶融しタンディッシュ内へ広がるのを利用してコークス粒子を分散させた。

前鋳造の終了後は、直ちにタンディッシュを整備位置に移動させて正立のまま上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズルの内部を酸素により洗浄しつつ、残鋼および残滓を排出した。その後、浸漬ノズルは交換せず、直ちに鋳造位置に移動させて、次の鋳造を前鋳造終了の２１分後に開始した。前鋳造の終了から次の鋳造の開始までの間、タンディッシュ内に１００Ｎｍ³／ｈのＡｒガスを継続して吹き込み、鋼の大気酸化の防止に努めた。

上記の方法により、Ｔ．［Ｏ］の目標基準が１５ｐｐｍ以下の０．２％炭素含有鋼を鋳造した結果、鋳造初期の規定クロップ量の１１ｔを切断した後の本体鋳片は、全て目標基準に合格した。

試験番号Ｃにおいては、該当チャージまでに実施されたタンディッシュ熱間繰り返し使用回数が比較的少ない。したがって、タンディッシュ内のスラグ量が、タンディッシュを傾転しなくとも浸漬ノズルから残鋼とともに排出できる程度の少ない量であったことから、タンディッシュを正立させたまま残鋼および残滓を排出した。また、タンディッシュを傾転しなかったので、前鋳造のチャージにおいてフラックスを用いてタンディッシュ内に分散させたコークス粒子が多く残留していた。それゆえ、残鋼および残滓の排出後に新たな炭素粒子を散布しなくても、コークス粒子の効果が持続した。

このように、タンディッシュの繰り返し使用の状況によっては、第３発明で規定する条件を満足しない場合であっても、必要な効果を得ることができる。

（試験番号Ｄの試験）
試験番号Ｄは、横断面内径が３６０ｍｍφの鋳型を備えた丸ビレット連続鋳造機のタンディッシュを、熱間にて６８チャージの鋳造に使用した後に、６９チャージ目において清浄鋼を鋳造するに際して、本発明の方法を適用した試験である。試験番号Ｄにおいては、該当チャージ以前の６８チャージの鋳造においてガスバーナーによって予熱するタンディッシュの再使用を１１回行った。そのうち、前鋳造に先立って最も直近に行われたガスバーナー予熱前には、炭素系吹付剤８０ｋｇをタンディッシュ内壁に吹き付けた後、３時間予熱して内壁のＦｅＯを還元し、タンディッシュ内壁の低級酸化物を低減した。

吹き付けには耐火物吹付け機を改造した吹付け装置を用い、炭素系吹付剤の質量の２０％に相当する水を混合して吹き付けた。また、２連鋳である前鋳造の最終チャージ（２チャージ目）の定常部において、タンディッシュ内の溶鋼にコークス粒子を含有するフラックス６０ｋｇを投入し、フラックスが溶融してタンディッシュ内へ広がるのを利用してコークス粒子を分散させた。ただし、フラックスの塩基度（（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂）が２と低く、第２発明において規定する条件を満たしていないので、溶鋼の清浄化にはやや不利であった。

前鋳造の終了後は、直ちにタンディッシュを整備位置に移動させて傾転し、残鋼および残滓を排出した。約３０秒間傾転させた後に、タンディッシュを正立させ、タンディッシュ内にコークス粒子を５０ｋｇ散布し、上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズル内を酸素により洗浄した。

その後、浸漬ノズルは交換せずに、直ちに鋳造位置に移動させて、次の鋳造を前鋳造終了の２５分後に開始した。タンディッシュを正立させてから鋳造を開始するまでの間は、タンディッシュ内に６０Ｎｍ³／ｈのＡｒガスを継続して吹き込み、鋼の大気酸化の防止に努めた。

このようにして、Ｔ．［Ｏ］の目標基準が２０ｐｐｍ以下の０．６％炭素含有鋼を鋳造した結果、鋳造初期の規定クロップ量の１３ｔを切断した後の本体鋳片は全て目標基準に合格した。上記のとおり、試験番号Ｄは、第２発明で規定する条件を満たしていないので、溶鋼の清浄化にはやや不利であったものの、Ｔ．［Ｏ］の目標基準が２０ｐｐｍ以下という比較的緩い目標基準の清浄鋼鋳造に対しては、充分な効果が得られた。

（試験番号Ｅの試験）
試験番号Ｅは、横断面内径が３６０ｍｍφの鋳型を備えた丸ビレット連続鋳造機のタンディッシュを、熱間で１１２チャージの鋳造に使用した後に、１１３チャージ目において清浄鋼を鋳造するに際して、本発明の方法を適用しなかった比較例についての試験である。試験番号Ｅにおいては、該当チャージ以前の１１２チャージの鋳造において、ガスバーナーによって予熱するタンディッシュ再使用を１８回行ったが、炭素系吹付剤は使用しなかった。それゆえ、タンディッシュ内壁には多くの低級酸化物が蓄積されていた。

また、３連鋳である前鋳造の最終チャージ（３チャージ目）の定常部において、表１中のフラックス番号２で示される化学成分組成を有するフラックス６０ｋｇをタンディッシュ内の溶鋼に投入した。しかし、フラックスには炭素質粒子が含有されていないので、炭素によるスラグ中低級酸化物の還元、およびタンディッシュ内雰囲気の酸素ポテンシャルの低減効果は得られなかった。また、フラックスの塩基度（（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂）が１．５と低いことから、溶鋼の清浄化効果は低下した。さらに、フラックスの溶融温度が１２００℃未満と低かったために、タンディッシュ耐火物の溶損が大きく進行した。

前鋳造の終了後は、直ちにタンディッシュを整備位置に移動させて傾転し、残鋼および残滓を排出した。約３０秒間の傾転後、タンディッシュを正立させ、上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズル内を酸素により洗浄した。

タンディッシュの傾転による残鋼および残滓の排出後は、タンディッシュ内に炭素質粒子などの還元剤を添加しなかったので、炭素によるスラグ中の低級酸化物の還元やタンディッシュ内雰囲気の酸素ポテンシャルの低減効果は得られなかった。

その後、浸漬ノズルは交換せずに、直ちに鋳造位置に移動させて、前鋳造終了の２１分後に次の鋳造を開始した。タンディッシュを正立させてから鋳造開始までの間は、タンディッシュ内に８０Ｎｍ³／ｈのＡｒガスを継続して吹き込み、鋼の大気酸化の防止に努めた。

上記の方法により、Ｔ．［Ｏ］の目標基準が２０ｐｐｍ以下の０．６％炭素含有鋼を鋳造したが、鋳造初期の規定クロップ量１３ｔを切断しても、本体鋳片の初期の酸素含有率は目標基準の２０ｐｐｍを超えて高い値となり、目標基準に不合格となった。このように、試験番号Ｅは、本発明で規定する条件をいずれも満足しなかったので、Ｔ．［Ｏ］の目標基準が２０ｐｐｍ以下という較的緩い目標基準の清浄鋼の鋳造にも、不適切であった。

（試験番号Ｆの試験）
試験番号Ｆは、横断面の内寸法が２３０ｍｍ×１２５０ｍｍの鋳型を備えたスラブ連続鋳造機のタンディッシュを、熱間にて９チャージの鋳造に使用した後に、１０チャージ目において清浄鋼を鋳造するに際して、本発明の方法を適用しなかった比較例についての試験である。試験番号Ｆにおいては、該当チャージ以前の９チャージの鋳造においては、ガスバーナーによる予熱を行わないタンディッシュの再使用を２回実施した。また、単鋳（１チャージの連続鋳造）である前鋳造チャージの定常部において、タンディッシュ内の溶鋼にコークス粒子を含有するフラックスを６０ｋｇ投入し、フラックスが溶融しタンディッシュ内に広がるのを利用してコークス粒子を分散させた。

前鋳造の終了後は、直ちにタンディッシュを整備位置に移動させて、正立のまま上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズル内を酸素により洗浄しつつ、残鋼および残滓を排出した。その後、浸漬ノズルを交換し、鋳造位置に移動させて、前鋳造終了の６５分後に次の鋳造を開始した。前鋳造の終了から次の鋳造の開始までの間は、タンディッシュ内に６０Ｎｍ³／ｈのＡｒガスを継続して吹き込み、鋼の大気酸化の防止に努めた。

このようにして、Ｔ．［Ｏ］の目標基準が１５ｐｐｍ以下の０．２％炭素含有鋼を鋳造したが、鋳造初期の規定クロップ量の１１ｔを切断しても、本体の鋳片初期の酸素含有率は規格の１５ｐｐｍを超えて高くなり、目標基準に不合格となった。このように、試験番号Ｆにおいては、試験番号Ｃの場合と同様の条件で操業したにもかかわらず、前鋳造の終了から次の鋳造の開始までの時間が６５分と長く、第１発明で規定する条件を満足しなかったことから、鋳造初期において鋼の清浄化作用が損なわれ、上記のように目標基準に不合格となる結果を招いた。

本発明の連続鋳造方法によれば、従来、清浄鋼の鋳造には不利とされてきた熱間繰り返し使用のタンディッシュを用いながら、タンディッシュ内の残鋼の酸化に起因する溶鋼の汚染を完全に防止し、特に、介在物濃度規格の厳しい軸受鋼や肌焼鋼などの清浄鋼をも安定して鋳造することができる。したがって、本発明の方法は、省エネルギーおよび工程簡素化のもとに清浄度の極めて高い鋳片の製造を求められる連続鋳造分野において、広範に適用できる鋳造方法である。

Claims (3)

1. 連続鋳造に用いた直後のタンディッシュを熱間状態のままで次の連続鋳造に繰り返し用いる連続鋳造方法であって、粒径が０．５〜５ｍｍの炭素質粒子を５〜３０質量％含み、溶融温度が１２００〜１５００℃のフラックスを、前鋳造における最終の取鍋からタンディッシュ内に注入された溶鋼に２０〜２００ｋｇ投入した後に前鋳造を終了し、その後、タンディッシュ内の残鋼および残滓を排出し、タンディッシュ内の上ノズル、スライディングゲートおよび浸漬ノズル内を酸素を含むガスにより洗浄した後、タンディッシュ内を予熱せずに、前鋳造の終了から４５分以内に次の鋳造を開始することを特徴とする連続鋳造方法。
2. 前記フラックスが、前記の炭素質粒子に加えて、質量％にて、Ａｌ₂Ｏ₃を１５％未満、ＭｇＯを１０％未満およびＦを５〜２５％含有し、さらにＮａ₂Ｏ、Ｌｉ₂ＯおよびＫ₂Ｏを合計で５％未満含み、かつ、化学成分組成が下記（１）式で表される関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。
   ５≦（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂≦２０ ・・・・（１）
   ここで、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＳｉＯ₂は、それぞれ各成分の質量含有率（％）を表す。
3. 前鋳造を終了した後のタンディッシュ内の残鋼および残滓を排出する際に、タンディッシュを傾転させることにより残鋼および残滓を排出することを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造方法。