JP3279184B2 - 連続鋳造用モールドパウダー - Google Patents
連続鋳造用モールドパウダーInfo
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Description
いられるモールドパウダー、特に炭素含有量が0.08
〜0.18wt%の中炭素鋼を高速度で連続鋳造するに
好適なモールドパウダーに関するものである。
上に添加されたモールドパウダーは、溶融して溶鋼を覆
い、溶鋼の酸化防止や保温、溶鋼中脱酸生成物の吸収、
又、モールドと凝固シェルとの間に流入し、モールドと
凝固シェルとの潤滑、及び凝固シェルの抜熱制御を行っ
ている。
O2 、Al2 O3 、MgO、MnO等の酸化物を基材と
し、これら基材に、基材の物性を調整する(以下、
「物性調整材」と記す)ための、Na2 O、K2 O、C
aF2 、MgF2 、Li2 CO3 、氷晶石、等のアルカ
リ金属又はアルカリ土類金属の酸化物や弗化物又は炭酸
化物と、基材の主成分であるCaO、SiO2 の成分
調整材である炭酸カルシウムや珪藻土と、溶融速度調
整材であるカーボンブラック、人造黒鉛等の炭素物質
と、が添加され構成されている。そして基材としては、
高炉滓、ガラス粉末、ポルトランドセメントや、天然の
玄武岩やシラス、又、電気炉、キュポラ等で溶解されて
製造される珪酸カルシウム等が使用される。
亜包晶から包晶領域の中炭素鋼と呼ばれる鋼において
は、凝固時のδ→γ変態による体積収縮が大きく、モー
ルド内で不均一凝固するため、鋳片に縦割れが多発す
る。そして、縦割れは鋳片引抜き速度が高速になるに従
い発生頻度が高くなる。
改善し、縦割れを防止するには、モールド内冷却を緩冷
却化する方法が有効であり、そのため、中炭素鋼の連続
鋳造に使用するモールドパウダーとして、凝固シェルと
モールド間の抜熱制御ができ、緩冷却化が可能な特性を
有するものが開発されている。
9),147〜152頁」(以下、「先行技術1」と記
す)において、中炭素鋼の高速鋳造用モールドパウダー
は低粘性で且つ緩冷却型であることが必要とし、そのた
め、モールドパウダーの塩基度(CaO/SiO2 )を
上げて結晶化温度を上昇させ、モールドと凝固シェルと
の間に存在するパウダー結晶層を厚くし、更に、この結
晶層中に多数のマイクロポアーを存在させて、パウダー
結晶層の熱伝導率を大幅に低下させ、モールド内で緩冷
却を図り、鋳片縦割れが防止できたとしている。
下、「先行技術2」と記す)では、鋳片引抜き速度が先
行技術1より更に高速である2.0m/min以上にお
ける中炭素鋼用モールドパウダーとして、先行技術1よ
り更に結晶化を促進し低粘性とするため、モールドパウ
ダーの凝固点を高くし、凝固時にガラス化を妨げて結晶
化させ、且つ粘性を低下する物質である、IIIA族及びIV
A 族の元素の酸化物の1種又は2種以上を合計で0.0
1〜15wt%、モールドパウダーに含有させることを
提案している。
て、メニスカス付近の冷却が鋳片縦割れに最も影響する
ので、メニスカス付近の緩冷却を図る必要がある。しか
し、メニスカス付近は、モールドと凝固シェルとの間の
モールドパウダー厚みが最も薄い部分であり、この部分
のモールドパウダー厚みは、鋳片引抜き速度によっても
異なるが、約800μmである。この800μmのう
ち、凝固シェル側の約600μmが溶融状態の液相(以
下、この液相を「フィルム層」と記す)で、モールド側
の約200μmが、モールドパウダーが凝固してモール
ドに固着した固相である。この固相は「固着層」と呼ば
れ、結晶化又はガラス化している。
は凝固点を高くして、固着層を厚く且つ結晶化させる方
法は、溶鋼からモールドへの熱伝達の制御を、モールド
と凝固シェルとの間に存在するモールドパウダーの厚み
の1/4程度に相当する約200μmの固着層における
熱伝導のみで、制御するものであり、残りのモールドパ
ウダー厚みの3/4に相当する約600μmを占めるフ
ィルム層については何ら対策が施されておらず、従っ
て、先行技術1及び2ではモールド内を緩冷却とするの
に限度があった。
で、その目的とするところは、フィルム層での熱伝達制
御を可能とし、鋼、特に中炭素鋼の連続鋳造において、
表面性状の優れた鋳片を得ることが可能なモールドパウ
ダーを提供するものである。
続鋳造用モールドパウダーは、珪酸カルシウムを主成分
とした基材から成るモールドパウダーであって、基材中
に分散して、粒径5μ m以下の共有結合物質の粉体の1
種又は2種以上を合計で0.001wt%から10wt
%含有することを特徴とするものである。
パウダーは、珪酸カルシウムを主成分とした基材を粉砕
し、粉砕した基材に共有結合物質又は金属結合物質の粉
体の1種又は2種以上を添加し、次いで、混合して顆粒
とし、この顆粒を粉砕して得られる基材から成るモール
ドパウダーであって、基材中に分散して、粒径5μm以
下の共有結合物質又は金属結合物質の粉体の1種又は2
種以上を合計で0.001wt%から10wt%含有す
ることを特徴とするものである。
シウムを主成分とする基材(珪酸カルシウム基材とも記
す)を用いる。珪酸カルシウム基材は、石灰、珪石等の
原料を電気炉等で溶解して製造されるので、その他の基
材に比較し、塩基度の調整のみならずAl 2 O 3 、Mg
O等の他成分の制御が可能で、成分のバラツキがなく、
且つ、均一に溶解した化合物となっているので、均一な
溶融特性を有している。従って、珪酸カルシウム基材を
用いたモールドパウダーは、厳しい溶融特性が要求され
る高速鋳造用として最適であるからである。
射伝熱、対流伝熱となり、これらが組合わさり熱伝達に
関与する。
に、固体、液体、気体の順に低下するので、モールドパ
ウダーもフィルム層の方が固着層より熱伝導率は低い。
しかしフィルム層温度は800℃以上の高温であり、8
00℃以上の高温においては、放射伝熱による熱伝達が
無視できなくなる。何故なら、放射伝熱は絶対温度の4
乗に比例して大きくなるからである。そして、特に溶融
状態のモールドパウダーのような透明な物体において、
放射伝熱の影響が大きくなる。
を生かすには、フィルム層における放射伝熱を遮断すれ
ばよく、そのためにはフィルム層における電磁波の透過
率を低下させればよい。これによりフィルム層を通過す
る熱を、フィルム層の熱伝導率のみによって制御するこ
とができる。
れている状態から起こりにくい環境下にあるので、本発
明では考慮していない。
視光線(波長0.36〜0.83μm)のうち、一部の
波長が選択的に吸収されると、モールドパウダーは着色
し、その色は吸収した波長の色の補色を帯びる。又、可
視光線以外では、電磁波が吸収されても直接視覚に訴え
ないが、熱伝達は吸収された波長領域の分だけ低下す
る。800℃を越える放射伝熱においては、可視光線領
域より波長の長い0.7〜3μmの近赤外線及び赤外線
領域の吸収が重要となる。
め、従来の中炭素鋼用モールドパウダーを溶融後、急冷
してガラス化し、このガラス化したもので各波長での電
磁波吸収率を測定した結果を示す。放射伝熱に重要な
1.0〜2.5μmの波長域にかけて、吸収率が低くな
っている。これは、中炭素鋼用に限らず、調査したどの
モールドパウダーにおいても同じ傾向を示した。従っ
て、フィルム層での放射伝熱を低減させるには、この波
長領域の電磁波を吸収させることが必要となる。
の方法がある。
えばBN、Si 3 N 4 、SiC、AlN、B 4 C、Al
4 C 3 等の粉末やその混合物、又は、5μm以下の金属
結合の物質、たとえばFe、Si、Al、Ca、Cr、
Ni、Co、Mo、Ti等の粉末やその混合物を、モー
ルドパウダー基材中に分散、添加し、溶融状態のモール
ドパウダー中に電磁波の障害物を設ける方法である。
が主体の物質である。
と、パウダー基材とを単純に混合したモールドパウダー
を溶融すると、共有結合の物質や金属結合の物質とは溶
け合わず、その比重差によって分離することとなり、共
有結合の物質や金属結合の物質は、電磁波の障害物とな
り得ない。
や金属結合物質を、スプレードライヤー等の手法でパウ
ダー基材中に添加・分散させたものを溶融すると、イオ
ン結合体の融体中に、微細な共有結合物質や金属結合物
質が均一に分散された固体−液体混合物又は液体−液体
混合物が生じる。これは、波長0.7〜3μm域を含
む、全領域の電磁波の吸収を増加させ、モールド内を緩
冷却とし、鋳片縦割れ低減に寄与する。
合物の添加量は、0.001〜10wt%が最適であ
る。0.001wt%未満では、電磁波の吸収効果が発
揮できず、10wt%を越えると、パウダーの潤滑性や
溶融特性に悪影響を及ぼす。又、共有結合物質及び金属
結合物の粒径が5μmを越えると、浮力が無視できなく
なり、溶融状態のパウダーから浮上分離するので、不適
当である。
酸カルシウムを主成分とする基材を用いる。珪酸カルシ
ウム基材は電気炉、キュポラ等にて石灰、珪石等の原料
を溶解し、十分に脱ガスさせた後、水砕し、乾燥して製
造する。
は、CaO;20〜50wt%、SiO2 ;20〜45
wt%、Al2 O3 ;0.5〜10wt%、MgO;0
〜20wt%、Na2 O;1〜20wt%、F;2〜2
0wt%の範囲とすることが望ましい。
囲に近い程望ましく、石灰、珪石の他に、必要に応じて
ボーキサイト、マグネシア、蛍石を原料として用い、溶
解する。
ルシウム基材に、物性調整材、主成分(CaOとSiO
2 )の成分調整材、及び溶融速度調整材を添加・混合し
て製造されるが、基材の溶融特性を発揮させるために、
基材の量はモールドパウダー重量に対し60wt%以上
が望ましい。
2 、MgF2 、Li2 CO3 等のアルカリ金属又はアル
カリ土類金属の酸化物、弗化物、炭酸化物を、又、主成
分の成分調整用としては、CaO源として炭酸カルシウ
ム、蛍石等、SiO2 源としてガラス粉、珪藻土等を、
モールドパウダーの目標とする組成となるように使用す
る。又、溶融速度調整材であるカーボンブラック、人造
黒鉛等の炭素物質は、モールドパウダー重量に対し0.
5〜7wt%とすることが望ましい。
加する5μm以下の共有結合の物質、たとえばBN、S
i3 N4 、SiC、AlN、B4 C、Al4 C3 等の粉
末やその混合物、又は、5μm以下の金属結合の物質、
たとえばFe、Si、Al、Ca、Cr、Ni、Co、
Mo、Ti等の粉末やその混合物は、モールドパウダー
基材中に分散し、添加する必要がある。
方法は、例えば、溶解し、水砕して製造した珪酸カルシ
ウム基材を、10μm以下に微粉砕し、これに5μm以
下の微細な共有結合物質や金属結合物質を添加し、湿式
混合し、スプレードライヤーにより平均外径100μm
の顆粒とし、更にこの顆粒を再度粉砕する工程から製造
することが可能で、微細な共有結合物質や金属結合物質
の物質が均一に分散した珪酸カルシウム基材を製造する
ことができる。
は金属結合物の含有量は、基材重量に対し0.001〜
10wt%が最適である。0.001wt%未満では、
光吸収効果が発揮できず、10wt%を越えるとモール
ドパウダーの潤滑性や溶融特性に悪影響を及ぼす。
物質を基材中に分散・添加する方法は、上記の方法に限
るものではなく、その他の方法であっても、均一に分
散、添加する方法であれば、本発明の効果を十分に発揮
できる。
製し、モールドサイズが厚み220mm、幅2000m
mのスラブ連続鋳造機にて、鋳片引抜き速度が1.4m
/minの実機試験を行い、鋳片の縦割れ発生状況を調
査した。又、モールドに熱電対を埋め込み、モールド内
の熱流束を測定した。比較として、従来パウダーでの鋳
造も行い、鋳片縦割れ、モールド内熱流束を測定した。
うに、炭素含有量が0.10wt%である縦割れ感受性
の強い中炭素鋼とした。
の工程で作製した。先ず、塩基度が1.3になるように
所定量の石灰、珪石、ボーキサイト、マグネシア、蛍石
を電気炉にて溶解し、十分に脱ガスさせた後、水砕し、
乾燥して珪酸カルシウムが主成分の基材を製造した。
0μm以下に微粉砕した。共有結合物質として、開発品
1では5μm以下のSi 3 N 4 を基材重量に対して0.
6wt%、開発品2では5μm以下のBNを2.4wt
%、開発品3では5μm以下のSiCを0.0012w
t%、又、開発品4では金属結合物質として5μm以下
の金属鉄を1.2wt%、10μm以下に微粉砕した基
材に添加し、湿式混合し、スプレードライヤーにより平
均外径100μmの顆粒とした。この顆粒を再度粉砕
し、微細な共有結合物質や金属結合物質の物質が均一に
分散した珪酸カルシウム基材を作製した。そして、この
珪酸カルシウム基材と、物性調整材及び主成分調整材で
ある炭酸ソーダ、炭酸カルシウム、珪藻土、及び弗化ナ
トリウムと、溶融速度調整材であるカーボンブラック、
人造黒鉛粉の炭素質粉との配合率を、85:12:3の
比率で配合し、これらを混合して、開発品1〜4を製造
した。
る共有結合物質又は金属結合物質の最終的な含有量は、
開発品1ではSi 3 N 4 が0.5wt%、開発品2では
BNが2.0wt%、開発品3ではSiCが0.001
wt%、又、開発品4では金属鉄が1.0wt%とな
る。
又は金属結合物質を添加しないもので、その他は開発品
と全く同じ原料を用い、同じ製造工程で作製したもので
ある。表2に開発品1〜4と、従来品の組成を示す。
収率を、液体状態をシミュレートするため、モールドパ
ウダーを溶融後、急冷してガラス化し、このガラス化し
たもので測定した。図2は開発品1における結果を示す
図である。
のSi3 N4 を基材中に0.6wt%添加することで、
波長0.7〜3μm域を含む、全領域の電磁波の吸収を
増加させることが判る。
要な、0.7〜3μm域の電磁波の吸収率を高くするこ
とができる。
ーチェックにより調査し、鋳片単位長さ当たりの縦割れ
長さを求め、従来品における縦割れ発生率を100とし
て指数化して評価した縦割れ発生状況と、モールド銅板
の2点を測温し、測温結果から求めたモールド内の熱流
束の調査結果とを併記した。
により、モールド内の熱流束を従来品に比較して5〜1
0%低減することができ、又、鋳片の縦割れ指数を60
%低減し、40以下とすることができた。
パウダーのフィルム層において0.7〜3μm域の電磁
波を吸収して、モールド内の熱流束を低減し、鋳片の縦
割れを減少させることが可能となる。
波長での電磁波吸収率を測定した結果を示す図である。
おける各波長での電磁波吸収率を測定した結果を示す図
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 珪酸カルシウムを主成分とした基材から
成るモールドパウダーであって、基材中に分散して、粒
径5μm以下の共有結合物質の粉体の1種又は2種以上
を合計で0.001wt%から10wt%含有すること
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】 珪酸カルシウムを主成分とした基材を粉
砕し、粉砕した基材に共有結合物質又は金属結合物質の
粉体の1種又は2種以上を添加し、次いで、混合して顆
粒とし、この顆粒を粉砕して得られる基材から成るモー
ルドパウダーであって、基材中に分散して、粒径5μm
以下の共有結合物質又は金属結合物質の粉体の1種又は
2種以上を合計で0.001wt%から10wt%含有
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17780996A JP3279184B2 (ja) | 1996-07-08 | 1996-07-08 | 連続鋳造用モールドパウダー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17780996A JP3279184B2 (ja) | 1996-07-08 | 1996-07-08 | 連続鋳造用モールドパウダー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1024352A JPH1024352A (ja) | 1998-01-27 |
JP3279184B2 true JP3279184B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=16037474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17780996A Expired - Fee Related JP3279184B2 (ja) | 1996-07-08 | 1996-07-08 | 連続鋳造用モールドパウダー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3279184B2 (ja) |
-
1996
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JPH1024352A (ja) | 1998-01-27 |
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