(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-03
(45)【発行日】2024-09-11
(54)【発明の名称】連続鋳造用モールドパウダー、および、鋼の連続鋳造方法
(51)【国際特許分類】
B22D 11/108 20060101AFI20240904BHJP
B22D 11/00 20060101ALI20240904BHJP
C21C 7/076 20060101ALI20240904BHJP
【ＦＩ】
B22D11/108 F
B22D11/00 A
C21C7/076 P
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020161919
(22)【出願日】2020-09-28
(65)【公開番号】P2022054733
(43)【公開日】2022-04-07
【審査請求日】2023-05-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼平 信幸
(72)【発明者】
【氏名】小端 洋平
(72)【発明者】
【氏名】敷田 達哉
(72)【発明者】
【氏名】角野 祐貴
【審査官】祢屋 健太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２２３５９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１５８１０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／０７８１７８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１１８１０６４６８（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００６－３１２２００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２７２７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－００５６５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１８６８１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１８９７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｄ １１／１０８
Ｂ２２Ｄ １１／００
Ｃ２１Ｃ ７／０７６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を連続鋳造する際に鋳型内に供給される連続鋳造用モールドパウダーであって、凝固点が１０００℃以上１２００℃以下の範囲内であり、ＣａＯとＳｉＯ２を主成分とし、
質量比で、骨材としてのＣを除いた成分を１００％とした場合において、
ＣａＯとＳｉＯ ２ の合計含有量が５０．０％以上、
ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が５．０％未満、
Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．０％未満、
Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が６．０％以上２０．０％以下、
Ｆの含有量が１０．０％以上２５．０％以下、
とされるとともに、
質量比で、Ｆの含有量を〔Ｆ〕、Ｌｉ２Ｏの含有量を〔Ｌｉ２Ｏ〕、Ｎａ２Ｏの含有量を〔Ｎａ２Ｏ〕、Ｋ２Ｏの含有量を〔Ｋ２Ｏ〕、トータルＣａＯ量を〔Ｔ．ＣａＯ〕、ＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕とした場合に、以下の（１）～（３）式によって、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を定義した場合において、
実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕とＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕の比〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．５０未満とされ、
〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度が１．００未満とされていることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー。
（１）式：〔Ｆ＊〕＝〔Ｆ〕－〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）－〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）－〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４），ただし、〔Ｆ〕＜〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）＋〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）＋〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４）の場合は、〔Ｆ＊〕＝０
（２）式：〔ＣａＦ２〕＝〔Ｆ＊〕×（７８／３８）
（３）式：〔ＣａＯ＊〕＝〔Ｔ．ＣａＯ〕－〔ＣａＦ２〕×（５６／７８）
【請求項2】
質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を連続鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、請求項１に記載の連続鋳造用モールドパウダーを鋳型内に供給することを特徴とす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、質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を連続鋳造する際に、鋳型内に供給される連続鋳造用モールドパウダー、および、この連続鋳造用モールドパウダーを用いた鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
鋼の連続鋳造を行う際には、鋳型内の溶鋼湯面上に連続鋳造用モールドパウダー（以下、「モールドパウダー」と記載する場合がある）が添加される。このモールドパウダーは、鋳型内の溶鋼表面において溶融して鋳型壁と凝固殻との間に流入する。そして、モールドパウダーは、鋳型壁と凝固殻との間で一部は冷却されてパウダーフィルムを形成し、また、残りは融体のまま鋳型壁と凝固殻の間で潤滑作用を奏する。
【0003】
ここで、連続鋳造時に、鋳片中にモールドパウダーが巻き込まれた場合には、その後の圧延工程等において表面疵等の欠陥の原因となる。このため、モールドパウダーの巻き込みを抑制する必要がある。
また、モールドパウダーの鋳型と凝固殻間への流入が阻害され、潤滑作用が損なわれた場合には、鋳型と凝固殻が焼き付き、鋳造後に鋳片表面の手入れが必要となる品質不良や最悪の場合にはブレークアウトの発生を招くおそれがあった。このため、モールドパウダーを鋳型壁と凝固殻の間に確実に流入させて、鋳型内において鋳片の凝固均一性を高めて、鋳型内での抜熱を安定的に制御することは非常に重要である。
また、モールドパウダーの鋳型と凝固殻間への流入が阻害され、潤滑作用が損なわれた場合には、鋳型と凝固殻が焼き付き、鋳造後に鋳片表面の手入れが必要となる品質不良や最悪の場合にはブレークアウトの発生を招くおそれがあった。このため、モールドパウダーを鋳型壁と凝固殻の間に確実に流入させて、鋳型内において鋳片の凝固均一性を高めて、鋳型内での抜熱を安定的に制御することは非常に重要である。
【0004】
また、Ａｌを含む鋼を連続鋳造する場合には、溶鋼中のＡｌによってモールドパウダーの主成分であるＳｉＯ２が還元され、モールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３の比率が増加するとともにＳｉＯ２の比率が減少し、鋳造中にモールドパウダーの粘度等の特性が変化してしまい、安定して鋳造を行うことができないといった問題があった。また、モールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３の比率が増加するとともにＳｉＯ２の比率が減少することにより、溶融したモールドパウダーが鋳型と凝固殻間へ流入してパウダーフィルムを形成した際に、パウダーフィルムの結晶層に高融点のゲーレナイト相（Ｃａ２Ａｌ２ＳｉＯ７）が生成し、モールドパウダーの鋳型と凝固殻間への流入および潤滑性が阻害され、抜熱が不安定となり、鋳片の割れが発生するおそれがあった。
そこで、例えば特許文献１－４に示すように、Ａｌ含有鋼を対象とした各種モールドパウダーが提案されている。
そこで、例えば特許文献１－４に示すように、Ａｌ含有鋼を対象とした各種モールドパウダーが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０００－０４２６９７号公報
【文献】特開２００９－０３９７４５号公報
【文献】特開２０１７－０１８９７８号公報
【文献】特開２０１７－１７０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、最近では、生産性向上の観点から、鋳造速度の高速化、および、鋳造時間の長時間化が図られており、モールドパウダーの流入性を確保し、凝固殻と鋳型との潤滑性を維持することが求められている。
ここで、上述の特許文献１－４に開示されたモールドパウダーを用いた場合には、長時間鋳造した際に、鋳型にモールドパウダーの凝固物が付着してスラグリムが肥大化したり、鋳片に深い表面割れが発生したりして、鋳造を長時間安定して行うことができないおそれがあった。
ここで、上述の特許文献１－４に開示されたモールドパウダーを用いた場合には、長時間鋳造した際に、鋳型にモールドパウダーの凝固物が付着してスラグリムが肥大化したり、鋳片に深い表面割れが発生したりして、鋳造を長時間安定して行うことができないおそれがあった。
【0007】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を長時間鋳造する場合であっても、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず安定して高品質な鋳片を得ることが可能な連続鋳造用モールドパウダー、および、鋼の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、溶融したモールドパウダー中においては、Ｃａの一部がＣａＦ２として存在しており、このＣａＦ２として存在するＣａを考慮して実質ＣａＯ量を規定し、この実質ＣａＯとＳｉＯ２との重量比を設定することで、Ａｌ含有鋼を連続鋳造して、モールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、凝固時に高融点のゲーレナイト相が生成することを抑制でき、モールドパウダーの流入性や潤滑性が安定して向上するとの知見を得た。
【0009】
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明に係る連続鋳造用モールドパウダーは、質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を連続鋳造する際に鋳型内に供給される連続鋳造用モールドパウダーであって、凝固点が１０００℃以上１２００℃以下の範囲内であり、ＣａＯとＳｉＯ２を主成分とし、質量比で、骨材としてのＣを除いた成分を１００％とした場合において、ＣａＯとＳｉＯ
２
の合計含有量が５０．０％以上、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が５．０％未満、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．０％未満、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が６．０％以上２０．０％以下、Ｆの含有量が１０．０％以上２５．０％以下、とされるとともに、質量比で、Ｆの含有量を〔Ｆ〕、Ｌｉ２Ｏの含有量を〔Ｌｉ２Ｏ〕、Ｎａ２Ｏの含有量を〔Ｎａ２Ｏ〕、Ｋ２Ｏの含有量を〔Ｋ２Ｏ〕、トータルＣａＯ量を〔Ｔ．ＣａＯ〕、ＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕とした場合に、以下の（１）～（３）式によって、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を定義した場合において、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕とＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕の比〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．５０未満とされ、
〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度が１．００未満とされていることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー。
（１）式：〔Ｆ＊〕＝〔Ｆ〕－〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）－〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）－〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４），ただし、〔Ｆ〕＜〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）＋〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）＋〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４）の場合は、〔Ｆ＊〕＝０
（２）式：〔ＣａＦ２〕＝〔Ｆ＊〕×（７８／３８）
（３）式：〔ＣａＯ＊〕＝〔Ｔ．ＣａＯ〕－〔ＣａＦ２〕×（５６／７８）
〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度が１．００未満とされていることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダー。
（１）式：〔Ｆ＊〕＝〔Ｆ〕－〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）－〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）－〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４），ただし、〔Ｆ〕＜〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）＋〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）＋〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４）の場合は、〔Ｆ＊〕＝０
（２）式：〔ＣａＦ２〕＝〔Ｆ＊〕×（７８／３８）
（３）式：〔ＣａＯ＊〕＝〔Ｔ．ＣａＯ〕－〔ＣａＦ２〕×（５６／７８）
【0010】
本発明の連続鋳造用モールドパウダーにおける実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕は、上述の（１）～（３）式で定義されている。
この（１）～（３）式においては、モールドパウダー中のＦは、まず、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦとなるものとし、残部のＦがＣａＦ２を形成し、このＣａＦ２を形成するＣａ相当のＣａＯをトータルＣａＯから除去したものとされている。
そして、本発明の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、上述の実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕とＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕の比〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．５０未満とされているので、Ａｌ含有鋼を連続鋳造した際にモールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、凝固時に高融点のゲーレナイト相が生成することを抑制でき、流入性や潤滑性を安定して向上させることが可能となる。
この（１）～（３）式においては、モールドパウダー中のＦは、まず、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦとなるものとし、残部のＦがＣａＦ２を形成し、このＣａＦ２を形成するＣａ相当のＣａＯをトータルＣａＯから除去したものとされている。
そして、本発明の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、上述の実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕とＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕の比〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．５０未満とされているので、Ａｌ含有鋼を連続鋳造した際にモールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、凝固時に高融点のゲーレナイト相が生成することを抑制でき、流入性や潤滑性を安定して向上させることが可能となる。
【0011】
また、本発明の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、トータルＣａＯ量〔Ｔ．ＣａＯ〕とＳｉＯ２量〔ＳｉＯ２〕の質量比〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度が１．００未満とされ、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．０％未満とされているので、ＳｉＯ２量が十分に確保されており、モールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、高融点の結晶相が生成することを抑制することができる。
【0012】
さらに、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が６．０％以上２０．０％以下、Ｆの含有量が１０．０％以上２５．０％以下、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が５．０％未満とされているので、凝固点および粘性を適切に調整することができ、モールドパウダーの流入性を確保することができる。
【0013】
本発明に係る鋼の連続鋳造方法は、質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を連続鋳造する鋼の連続鋳造方法であって、上述の連続鋳造用モールドパウダーを鋳型内に供給することを特徴としている。
この構成の鋼の連続鋳造方法においては、上述の連続鋳造用モールドパウダーを鋳型内に供給しているので、長時間鋳造してモールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、ゲーレナイトが生成することを抑制でき、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず、長時間安定して鋳造を行うことができる。
この構成の鋼の連続鋳造方法においては、上述の連続鋳造用モールドパウダーを鋳型内に供給しているので、長時間鋳造してモールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、ゲーレナイトが生成することを抑制でき、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず、長時間安定して鋳造を行うことができる。
【発明の効果】
【0014】
上述のように、本発明によれば、質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を長時間鋳造する場合であっても、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず安定して高品質な鋳片を得ることが可能な連続鋳造用モールドパウダー、および、鋼の連続鋳造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３の３元状態図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に、本発明の実施形態である連続鋳造用モールドパウダー、および、鋼の連続鋳造方法について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【0017】
本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーは、ＣａＯとＳｉＯ２を主成分としており、質量比で、骨材としてのＣを除いた成分を１００％とした場合において、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が５．０％未満、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．０％未満、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が６．０％以上２０．０％以下、Ｆの含有量が１０．０％以上２５．０％以下、とされている。
なお、本実施形態においては、ＣａＯとＳｉＯ２の合計含有量が、質量比で、骨材としてのＣを除いた成分を１００％とした場合において、５０．０％以上とされている。
また、不可避不純物としてＳやＦｅＯ等を含むことがある。これら不可避不純物は質量比で１．５％以下に制限することが好ましい。
なお、本実施形態においては、ＣａＯとＳｉＯ２の合計含有量が、質量比で、骨材としてのＣを除いた成分を１００％とした場合において、５０．０％以上とされている。
また、不可避不純物としてＳやＦｅＯ等を含むことがある。これら不可避不純物は質量比で１．５％以下に制限することが好ましい。
【0018】
そして、質量比で、Ｆの含有量を〔Ｆ〕、Ｌｉ２Ｏの含有量を〔Ｌｉ２Ｏ〕、Ｎａ２Ｏの含有量を〔Ｎａ２Ｏ〕、Ｋ２Ｏの含有量を〔Ｋ２Ｏ〕、トータルＣａＯ量を〔Ｔ．ＣａＯ〕、ＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕とした場合に、以下の（１）～（３）式によって、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を定義した場合において、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕とＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕の比〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．５０未満とされている。
（１）式：〔Ｆ＊〕＝〔Ｆ〕－〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）－〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）－〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４），ただし、〔Ｆ〕＜〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）＋〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）＋〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４）の場合は、〔Ｆ＊〕＝０
（２）式：〔ＣａＦ２〕＝〔Ｆ＊〕×（７８／３８）
（３）式：〔ＣａＯ＊〕＝〔Ｔ．ＣａＯ〕－〔ＣａＦ２〕×（５６／７８）
また、トータルＣａＯ量〔Ｔ．ＣａＯ〕とＳｉＯ２量〔ＳｉＯ２〕の質量比〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度が１．００未満とされている。
（１）式：〔Ｆ＊〕＝〔Ｆ〕－〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）－〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）－〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４），ただし、〔Ｆ〕＜〔Ｌｉ２Ｏ〕×（３８／３０）＋〔Ｎａ２Ｏ〕×（３８／６２）＋〔Ｋ２Ｏ〕×（３８／９４）の場合は、〔Ｆ＊〕＝０
（２）式：〔ＣａＦ２〕＝〔Ｆ＊〕×（７８／３８）
（３）式：〔ＣａＯ＊〕＝〔Ｔ．ＣａＯ〕－〔ＣａＦ２〕×（５６／７８）
また、トータルＣａＯ量〔Ｔ．ＣａＯ〕とＳｉＯ２量〔ＳｉＯ２〕の質量比〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度が１．００未満とされている。
【0019】
なお、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、凝固点が１０００℃以上１２００℃以下とされていることが好ましい。
また、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、１３００℃における粘度が０．５ｐｏｉｓｅ以上５．０ｐｏｉｓｅ以下の範囲内とされていることが好ましい。
また、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、１３００℃における粘度が０．５ｐｏｉｓｅ以上５．０ｐｏｉｓｅ以下の範囲内とされていることが好ましい。
【0020】
以下に、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーの組成等について、上述のように規定した理由について説明する。
【0021】
＜実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕＞
まず、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕について説明する。この実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕は、溶融したモールドパウダー中においてＣａＦ２として存在するＣａを考慮したＣａＯ量である。
モールドパウダー中に含まれるＦは、まず、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦを生成する。そこで、上述の（１）式においては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦを形成するために消費されたＦを除いた残部のＦ量〔Ｆ＊〕を算出している。
次に、残部のＦ量〔Ｆ＊〕がＣａと反応することによりＣａＦ２が生成する。そこで、上述の（２）式においては、残部のＦ量〔Ｆ＊〕によって生成するＣａＦ２量〔ＣａＦ２〕を算出している。
そして、上述の（３）式においては、トータルＣａＯからＣａＦ２量〔ＣａＦ２〕に相当するＣａＯを除去して、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を算出している。
まず、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕について説明する。この実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕は、溶融したモールドパウダー中においてＣａＦ２として存在するＣａを考慮したＣａＯ量である。
モールドパウダー中に含まれるＦは、まず、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦを生成する。そこで、上述の（１）式においては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦを形成するために消費されたＦを除いた残部のＦ量〔Ｆ＊〕を算出している。
次に、残部のＦ量〔Ｆ＊〕がＣａと反応することによりＣａＦ２が生成する。そこで、上述の（２）式においては、残部のＦ量〔Ｆ＊〕によって生成するＣａＦ２量〔ＣａＦ２〕を算出している。
そして、上述の（３）式においては、トータルＣａＯからＣａＦ２量〔ＣａＦ２〕に相当するＣａＯを除去して、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を算出している。
【0022】
＜〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕＞
本実施形態においては、上述のようにして算出された実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を用いて、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕とＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕の比〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕を０．５０未満に設定している。
ここで、図１に示す三元状態図において、ＣａＯとして上述の実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を適用し、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕を０．５０未満とすることで、ＳｉＯ２量が減少してＡｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、高融点のゲーレナイト相（図１においてＣ２ＡＳ）が生成することを抑制することが可能となる。
なお、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕の上限は、０．４４以下とすることが好ましい。また、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕の下限に特に制限はないが、０．１５以上とすることが好ましい。
本実施形態においては、上述のようにして算出された実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を用いて、実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕とＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕の比〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕を０．５０未満に設定している。
ここで、図１に示す三元状態図において、ＣａＯとして上述の実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕を適用し、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕を０．５０未満とすることで、ＳｉＯ２量が減少してＡｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、高融点のゲーレナイト相（図１においてＣ２ＡＳ）が生成することを抑制することが可能となる。
なお、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕の上限は、０．４４以下とすることが好ましい。また、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕の下限に特に制限はないが、０．１５以上とすることが好ましい。
【0023】
＜〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕＞
本実施形態の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、トータルＣａＯ量〔Ｔ．ＣａＯ〕とＳｉＯ２量〔ＳｉＯ２〕の質量比〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度を１．００未満に設定している。
ここで、本実施形態においては、塩基度：〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕を１．００未満とし、ＳｉＯ２量を確保している。これにより、モールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３の比率が増加するとともにＳｉＯ２の比率が減少した場合であっても、高融点の結晶が生成することを抑制できる。
なお、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕の上限は、０．９４以下とすることが好ましい。また、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕の下限に特に制限はないが、０．４０以上とすることが好ましい。
本実施形態の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、トータルＣａＯ量〔Ｔ．ＣａＯ〕とＳｉＯ２量〔ＳｉＯ２〕の質量比〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度を１．００未満に設定している。
ここで、本実施形態においては、塩基度：〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕を１．００未満とし、ＳｉＯ２量を確保している。これにより、モールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３の比率が増加するとともにＳｉＯ２の比率が減少した場合であっても、高融点の結晶が生成することを抑制できる。
なお、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕の上限は、０．９４以下とすることが好ましい。また、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕の下限に特に制限はないが、０．４０以上とすることが好ましい。
【0024】
＜ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量＞
ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの含有量が多くなると、凝固時にメリライトが生成しやすくなる。メリライトは、ゲーレナイトとアケルマナイトとの全率固溶体であることから、組成によっては高融点のゲーレナイトが生成してしまい、モールドパウダーの流入性および潤滑性が低下するおそれがある。
そこで、本実施形態では、モールドパウダー中のＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量の上限を、質量比で５．０％未満としている。
なお、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量の上限は、３．０％以下とすることが好ましい。
ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの含有量が多くなると、凝固時にメリライトが生成しやすくなる。メリライトは、ゲーレナイトとアケルマナイトとの全率固溶体であることから、組成によっては高融点のゲーレナイトが生成してしまい、モールドパウダーの流入性および潤滑性が低下するおそれがある。
そこで、本実施形態では、モールドパウダー中のＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量の上限を、質量比で５．０％未満としている。
なお、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量の上限は、３．０％以下とすることが好ましい。
【0025】
＜Ａｌ２Ｏ３の含有量＞
Ａｌ含有鋼を鋳造する場合、モールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３の含有量が増加することになる。
そこで、本実施形態では、鋳造時に供給するモールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３の含有量を、質量比で３．０％以下とすることにより、鋳造時におけるモールドパウダー内のＡｌ２Ｏ３の含有量が必要以上に上昇することを抑制している。
なお、Ａｌ２Ｏ３の含有量の上限は、２．５％以下とすることが好ましい。
Ａｌ含有鋼を鋳造する場合、モールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３の含有量が増加することになる。
そこで、本実施形態では、鋳造時に供給するモールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３の含有量を、質量比で３．０％以下とすることにより、鋳造時におけるモールドパウダー内のＡｌ２Ｏ３の含有量が必要以上に上昇することを抑制している。
なお、Ａｌ２Ｏ３の含有量の上限は、２．５％以下とすることが好ましい。
【0026】
＜Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量＞
モールドパウダーに含有されるＮａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏが少ない場合には、モールドパウダーの粘度が上昇してしまい、流入性および潤滑性が低下してしまうおそれがある。一方、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏは、蒸発しやすい物質であるため、鋳造中に、モールドパウダーの組成が変化したり、蒸発時に伴って白煙が上がったりして、鋳造を安定して行うことができないおそれがある。
そこで、本実施形態では、モールドパウダー中のＮａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量を、質量比で６．０％以上２０．０％以下としている。
なお、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量の上限は、１５．０％以下とすることが好ましい。また、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量の下限は、７．０％以上とすることが好ましい。
モールドパウダーに含有されるＮａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏが少ない場合には、モールドパウダーの粘度が上昇してしまい、流入性および潤滑性が低下してしまうおそれがある。一方、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏは、蒸発しやすい物質であるため、鋳造中に、モールドパウダーの組成が変化したり、蒸発時に伴って白煙が上がったりして、鋳造を安定して行うことができないおそれがある。
そこで、本実施形態では、モールドパウダー中のＮａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量を、質量比で６．０％以上２０．０％以下としている。
なお、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量の上限は、１５．０％以下とすることが好ましい。また、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量の下限は、７．０％以上とすることが好ましい。
【0027】
＜Ｆの含有量＞
モールドパウダーに含まれるＦ量によって粘度を調整することが可能となる。また、低融点のＣａＦ２が生成することで、凝固点が低くなりすぎることを抑制できる。
そこで、本実施形態では、モールドパウダー中のＦの含有量を１０．０％以上２５．０％以下としている。
なお、Ｆの含有量の上限は、２４．０％以下とすることが好ましい。また、Ｆの含有量の下限は、１２．０％以上とすることが好ましい。
モールドパウダーに含まれるＦ量によって粘度を調整することが可能となる。また、低融点のＣａＦ２が生成することで、凝固点が低くなりすぎることを抑制できる。
そこで、本実施形態では、モールドパウダー中のＦの含有量を１０．０％以上２５．０％以下としている。
なお、Ｆの含有量の上限は、２４．０％以下とすることが好ましい。また、Ｆの含有量の下限は、１２．０％以上とすることが好ましい。
【0028】
＜凝固点＞
本実施形態の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、凝固点が１０００℃以上１２００℃以下である場合には、鋳造時においてモールドパウダーが凝固することを抑制でき、スラグリムの発生やモールドパウダーの結晶化を抑制でき、モールドパウダーの流入性を確保することが可能となる。
本実施形態の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、凝固点が１０００℃以上１２００℃以下である場合には、鋳造時においてモールドパウダーが凝固することを抑制でき、スラグリムの発生やモールドパウダーの結晶化を抑制でき、モールドパウダーの流入性を確保することが可能となる。
【0029】
＜粘度＞
本実施形態の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、１３００℃における粘度が０．５ｐｏｉｓｅ以上の場合には、溶鋼湯面とモールドパウダーの溶融層との界面でのモールドパウダーの巻き込みを抑制することが可能となる。一方、１３００℃における粘度が５．０ｐｏｉｓｅ以下の場合には、モールドパウダーの流入性や潤滑性を十分に確保することができる。
このため、本実施形態においては、１３００℃における粘度を０．５ｐｏｉｓｅ以上５．０ｐｏｉｓｅ以下の範囲内とすることが好ましい。
本実施形態の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、１３００℃における粘度が０．５ｐｏｉｓｅ以上の場合には、溶鋼湯面とモールドパウダーの溶融層との界面でのモールドパウダーの巻き込みを抑制することが可能となる。一方、１３００℃における粘度が５．０ｐｏｉｓｅ以下の場合には、モールドパウダーの流入性や潤滑性を十分に確保することができる。
このため、本実施形態においては、１３００℃における粘度を０．５ｐｏｉｓｅ以上５．０ｐｏｉｓｅ以下の範囲内とすることが好ましい。
【0030】
そして、本実施形態である鋼の連続鋳造方法においては、質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有するＡｌ含有鋼を対象とし、上述した本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーを用いる。
このとき、鋳型内の溶鋼の上に形成されるモールドパウダーの溶融層厚さが５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内となるように、モールドパウダーを添加する。
このとき、鋳型内の溶鋼の上に形成されるモールドパウダーの溶融層厚さが５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内となるように、モールドパウダーを添加する。
【0031】
以上のような構成とされた本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーによれば、上述の（１）～（３）式で算出される実質ＣａＯ量〔ＣａＯ＊〕とＳｉＯ２の含有量〔ＳｉＯ２〕の比〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．５０未満とされているので、Ａｌ含有鋼を連続鋳造した際にモールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、凝固時に高融点のゲーレナイト相が生成することを抑制でき、流入性や潤滑性を安定して向上させることが可能となる。
【0032】
また、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、トータルＣａＯ量〔Ｔ．ＣａＯ〕とＳｉＯ２量〔ＳｉＯ２〕の質量比〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度が１．００未満とされ、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．０％未満とされているので、ＳｉＯ２量が十分に確保されており、モールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、高融点の結晶相が生成することを抑制することができる。
【0033】
さらに、本実施形態である連続鋳造用モールドパウダーにおいては、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が６．０％以上２０．０％以下、Ｆの含有量が１０．０％以上２５．０％以下、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が５．０％未満とされているので、凝固点および粘性を適切に調整することができ、モールドパウダーの流入性を確保することができる。
【0034】
そして、本実施形態である鋼の連続鋳造方法においては、質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を連続鋳造する際に、上述の連続鋳造用モールドパウダーを用いているので、モールドパウダー中のＳｉＯ２量が減少し、Ａｌ２Ｏ３量が増加した場合であっても、凝固時に高融点のゲーレナイト相が生成することを抑制でき、流入性や潤滑性を安定して向上させることが可能となる。
【0035】
以上、本発明の実施形態である連続鋳造用モールドパウダー、および、鋼の連続鋳造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【実施例】
【0036】
（実施例）
以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
連続鋳造設備を用いて、表１に示す組成の鋼の連続鋳造を行った。なお、鋳造条件としては、鋳片厚さ２５０ｍｍ、鋳片幅１２００ｍｍ、定常鋳造速度を１．２ｍ／ｍｉｎとした。
このとき、鋳型内に添加する連続鋳造用モールドパウダーとして、表２に記載されたモールドパウダーを用いた。なお、本実施例では、表２に示す組成のモールドパウダー１００％に対して、溶解速度調整用の骨材カーボンを質量比で３．０％添加した。
以下に、本発明の効果を確認すべく、実施した実験結果について説明する。
連続鋳造設備を用いて、表１に示す組成の鋼の連続鋳造を行った。なお、鋳造条件としては、鋳片厚さ２５０ｍｍ、鋳片幅１２００ｍｍ、定常鋳造速度を１．２ｍ／ｍｉｎとした。
このとき、鋳型内に添加する連続鋳造用モールドパウダーとして、表２に記載されたモールドパウダーを用いた。なお、本実施例では、表２に示す組成のモールドパウダー１００％に対して、溶解速度調整用の骨材カーボンを質量比で３．０％添加した。
【0037】
鋳造を最長４時間実施し、鋳片の表面欠陥（割れ）の有無を目視で確認した。評価結果を表２に示す。なお、表２においては、割れが確認されなかったものを「無し」、割れが確認されたがスカーフで除去可能な場合を「微小」、割れが確認されたがスカーフで除去できない場合を「有り」と表記した。
【0038】
なお、各種連続鋳造用モールドパウダーの凝固点、および、１３００℃での粘度は、以下のように測定した。
連続鋳造用モールドパウダーの１３００℃での粘度は、回転円筒法を用いて測定した。測定対象の連続鋳造用モールドパウダーを坩堝に挿入し１４００℃にて１０～１５分間予備溶解した後に、縦型管状炉（発熱体はＳｉＣ）に入れ、Ｅ型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型粘度計は事前に標準粘度液にて校正しておくことが重要である。
また、連続鋳造用モールドパウダー凝固点は、回転粘度計にてパウダーを溶融した後の冷却過程で、５℃おきに粘度を測定し、粘度が大きく上昇した温度とした。
連続鋳造用モールドパウダーの１３００℃での粘度は、回転円筒法を用いて測定した。測定対象の連続鋳造用モールドパウダーを坩堝に挿入し１４００℃にて１０～１５分間予備溶解した後に、縦型管状炉（発熱体はＳｉＣ）に入れ、Ｅ型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型粘度計は事前に標準粘度液にて校正しておくことが重要である。
また、連続鋳造用モールドパウダー凝固点は、回転粘度計にてパウダーを溶融した後の冷却過程で、５℃おきに粘度を測定し、粘度が大きく上昇した温度とした。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】
【0041】
比較例１においては、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕が１．０５、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．５５と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、鋳造中にスラグリムが肥大化したため、鋳造を中断した。
比較例２においては、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕が１．０５、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が１．０５、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．２％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、鋳造中にスラグリムが肥大化したため、鋳造を中断した。
比較例２においては、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕が１．０５、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が１．０５、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．２％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、鋳造中にスラグリムが肥大化したため、鋳造を中断した。
【0042】
比較例３においては、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕が１．９１、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が１．９１、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．９％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
比較例４においては、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．８２、Ａｌ２Ｏ３の含有量が４．５％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
比較例４においては、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．８２、Ａｌ２Ｏ３の含有量が４．５％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
【0043】
比較例５においては、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．６２、Ａｌ２Ｏ３の含有量が５．０％、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が２５．７％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
比較例６においては、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕が１．３５、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が１．１１、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．２％、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が６．０％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
比較例６においては、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕が１．３５、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が１．１１、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．２％、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が６．０％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
【0044】
比較例７においては、Ａｌ２Ｏ３の含有量が５．０％、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が８．０％、Ｆの含有量が７．５％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
比較例８においては、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．２％、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が５．０％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
比較例８においては、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．２％、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が５．０％と、いずれも本発明の範囲を外れたモールドパウダーを使用したが、スカーフで除去できない割れが発生した。
【0045】
これに対して、〔Ｔ．ＣａＯ〕／〔ＳｉＯ２〕である塩基度が１．００未満、〔ＣａＯ＊〕／〔ＳｉＯ２〕が０．５０未満、ＭｇＯとＳｒＯとＢａＯの合計含有量が５．０％未満、Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．０％未満、Ｎａ２ＯとＬｉ２ＯとＫ２Ｏの合計含有量が６．０％以上２０．０％以下、Ｆの含有量が１０．０％以上２５．０％以下、とされた本発明例１－９においては、割れの発生が抑制されており、安定して鋳造を行うことができた。特に、本発明例１－５においては、割れの発生を防止することができた。
【0046】
以上のことから、本発明例によれば、質量比で、Ｓｉを２．０％未満、Ａｌを０．２％以上含有する鋼を長時間鋳造する場合であっても、モールドパウダーの流入性や潤滑性が阻害されず安定して高品質な鋳片を得ることが可能な連続鋳造用モールドパウダー、および、鋼の連続鋳造方法を提供可能であることが確認された。
【図1】