JPH0673730B2 - 連続鋳造用発熱型モールドパウダー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鋼の連続鋳造用発熱型モールドパウダー、特
に、浸炭が少なく、且つ介在物、ピンホール等の表面欠
陥を低減できるモールドパウダーに関する。

［従来の技術］ 鋼の連続鋳造用モールドパウダーには、ポルトランドセ
メント、黄リンスラグ、ダイカルシウムシリケート（2C
aO・SiO₂）、ウォラストナイト、合成珪酸カルシウムな
どを主原料基材として、必要に応じて塩基度や嵩比重等
の粉体特性調整のためシリカ質原料を加え、更に、炭酸
ナトリウム、硼砂、氷晶石、ホタル石等軟化点、粘度等
の溶融特性調整材としてのフラックス原料、溶融速度調
整材としての炭素質原料からなる混合タイプや、炭素質
原料を除く成分の全部を予め溶融水砕したプリメルトタ
イプ、一部を予め溶解水砕したセミプリメルトタイプ等
がある。また、形状的には、粉末原料を混合した粉末タ
イプと、更に種々の方法で造粒した顆粒タイプがある。

モールドパウダーはモールド内へ注入された溶鋼表面上
へ添加され、溶鋼からの受熱により溶鋼表面より溶融ス
ラグ層、焼結層及び未溶融の原パウダー層の層状構造を
形成し、漸次種々の役割を果たしながら消費される。主
な役割としては、モールドと凝固シェル間の潤滑作
用、溶鋼中から浮上する介在物の溶解、吸収作用、
溶鋼の保温作用が挙げられる。

近年、鋼の連続鋳造技術の進歩は目覚ましく、鋳片品質
や操業安定度に影響するモールドパウダーに対する要求
も一段と厳しいものがあり、モールドパウダーは各種鋼
成分、各種鋳造条件に適合するように品質設計がなされ
ている。

上述のパウダーの役割のうち、及びは軟化点、粘度
などの特性を調整することが最重要であり、化学組成の
選定が重要である。

一方、の溶鋼の保温については、炭素質原料によって
調整される溶融速度や嵩比重、拡がり性などの粉体特性
が重要である。

更に最近、を一歩進めてモールド内メニスカス位置で
の溶鋼温度を確保し、鋳片品質を改善するために、Ca−
Si、Al等の金属発熱材をパウダー中に含有させ、モール
ド内で酸化による発熱反応を生じさせて溶鋼に熱を供給
し、反応後はすみやかに溶融し、溶融後は通常のパウダ
ーと同じ挙動を示し、且つ溶鋼への浸炭を生じない発熱
型パウダーが望まれている。

しかしながら、発熱型パウダーは単に発熱反応による熱
が得られるだけでなく、発熱反応後は上述のパウダー本
来の役割を果たす必要があるため品質設計上種々の問題
が残っており、加えて浸炭の問題もないような実用的な
完成品はないのが現状である。

［発明が解決しようとする課題］ 近年、生産量が増大しつつある炭素濃度の低い、いわゆ
る極低炭素鋼は溶鋼粘度が高いため、モールド内メニス
カスへの熱供給が不十分になり易く、不健全な凝固シェ
ルの形成により溶鋼中から浮上する介在物やガスが捕捉
され易い。捕捉された介在物やガスはピンホール、ブロ
ーホール、ノロカミ等の鋳片欠陥として残るため、スカ
ーフィングが必要となり、Hot Charge Rolling（以
下、HCRと略す）、Hor Direct Polling（以下、HDRと
略す）が難しいだけでなく、後工程の塑性加工の際の障
害となる。

従って、介在物を捕捉しない健全な初期凝固シェルを形
成させるためにはモールド内メニスカスの温度低下抑制
が必要不可欠であり、モールドパウダーの保温作用は従
来の低炭アルミキルド鋼以上に重要となる。

更に、極低炭素鋼では、RH処理以降のプロセスにおい
て、浸炭を抑えることが必要であり、パウダーによる浸
炭を極力抑える必要がある。従って、パウダーとしては
炭素含有量が少ないことが望ましいが、単純に炭素含有
量を低下させただけでは多くの問題を引き起こす。炭素
質原料はパウダーの滓化溶融速度調整材として、溶融ス
ラグ層厚をコントロールするだけでなく、未溶融の原パ
ウダー層においては、種々の原料相互の焼結抑制材とし
て寄与し、低熱伝導の層を維持すると共に酸化時の発熱
反応により保温性に果たす役割大である。よって、単純
に炭素含有量を低減させれば、浸炭抑制には寄与するけ
れども、保温性が低下し、鋳片品質を劣化させるだけで
なく、滓化溶融速度の調整が困難となり、溶融スラグ層
厚みが過大となり、操業トラブルの原因となる場合があ
る。

以上の如く、極低炭素鋼用パウダーとしては、浸炭を起
こさず、且つ保温性に優れることが必要不可欠である。
しかしながら、実用的な完成品はまだないのが現状であ
る。

例えば、特開昭64−66056号公報には、炭素含有量を１
％未満にするために金属等の強還元物質を使用すること
が開示されている。しかしながら、添加する強還元物質
の酸化発熱反応が大気酸化に依存し、且つそれによって
滓化速度を調整しているため、連続鋳造用耐火物からの
ガス吹きが常識化した現在では、アルゴンガスがモール
ド内に侵入し、浮上するため、強還元物質の酸化速度が
安定し難い。従って、発熱反応が安定して得られず、ま
た、未反応の添加物が残存して溶融パウダースラグ中や
溶鋼中へ巻き込まれ易く、パウダースラグフィルムの潤
滑性を阻害したり、未反応物質の鋼中への汚染を生じた
り、介在物の起源となる等、鋳片品質劣化の原因となる
ため実用的でない。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記課題を解消するために種々検討を重ね
た結果、上述の如き従来のモールドパウダーの欠点を全
て克服できることを見出した。

すなわち、本発明は、基材原料30〜90重量％、SiO₂含有
量50重量％以上のシリカ原料０〜15重量％、フラックス
原料０〜20重量％、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ム及び硝酸ナトリウムからなる群から選択された１種ま
たは２種以上及び／または炭酸カリウム、炭酸水素カリ
ウム及び硝酸カリウムからなる群から選択された１種ま
たは２種以上並びに炭酸リチウムよりなる発熱材２〜30
重量％、還元材として炭素質原料0.5〜５重量％及びシ
リコンまたはシリコン合金またはそれら両者１〜20重量
％を含有してなることを特徴とする連続鋳造用発熱型モ
ールドパウダーに係る。

［作 用］ 本発明では、添加金属原料及び炭素質原料の酸化速度を
制御することにより、滓化を円滑に進めると共に浸炭を
生じ難くするために、新たに発熱システムを見出した。

すなわち、この発熱システムは発熱材として炭酸リチウ
ムと、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び硝酸ナ
トリウムからなる群から選択された１種または２種以上
及び／または炭酸カリウム、炭酸水素カリウム及び硝酸
カリウムからなる群から選択された１種または２種以上
とを併用し、還元材として炭素とシリコンまたはシリコ
ン合金またはそれら両者を使用するものである。

連続鋳造用発熱難モールドパウダーをモールド内に投入
したときに、上記発熱材は上記還元材と速やかに反応し
て還元材の酸化による発熱反応熱が得られるのに加え、
発熱材の還元によりアルカリ金属ガスを生成させ、更
に、このアルカリ金属ガスを大気中の酸素と反応させて
速やかに大きな燃焼熱を得ることができる。

ここで、炭素質原料も還元材として作用し、発熱材と反
応し、酸化する一方で、原パウダー層、焼結層の酸素分
圧を下げる役割を果たす。すなわち、原パウダー層、焼
結層の酸素分圧が低いことによりシリコンまたはシリコ
ン合金の酸化過程において、表面にSiO₂の酸化層が形成
されず、SiOガスを生成するため、常に表面に新鮮な金
属面を露出し、酸化反応が円滑に、速やかに進む。

以上の如く、本発明のモールドパウダーの発熱システム
では、発熱材と還元材との反応が著しく速く、また、ア
ルカリ金属ガスの酸化反応が気体対気体反応であるた
め、反応速度が速く且つ安定して得られるため、滓化が
円滑に進行する。また、炭素質原料が還元材として速や
かに反応してガス化するため、溶鋼と固体接触を起こさ
ず、浸炭が非常に起こり難くなる。

発熱材の添加量は２〜30重量％が望ましい。添加量が２
重量％未満では反応熱が小さく、効果がない。また、30
重量％を超えると発熱量が大きくなり過ぎ、火災発生が
大きく、好ましくない。また、発熱材としては、炭酸リ
チウムと、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び硝
酸ナトリウムからなる群から選択された１種または２種
以上及び／または炭酸カリウム、炭酸水素カリウム及び
硝酸カリウムからなる群から選択された１種または２種
以上とを併用することができる。また、発熱材は発熱反
応完了後は溶融フラックスとしての役割を果たす。

還元材のうち、シリコンまたはシリコン合金またはそれ
ら両者の添加量は１〜20重量％が望ましい。添加量が１
重量％未満では反応熱は小さく効果がない。また、20重
量％を超えると火炎が大きく好ましくない。

還元材のうち、炭素質原料の添加量は0.5〜５重量％が
望ましい。0.5重量％未満では、未溶融層、焼結層の酸
素分圧が低下せず、シリコン、シリコン合金の酸化が円
滑に進み難しく、好ましくない。５重量％を超えると炭
素過剰となり、未反応の固体状炭素が焼結層、溶融スラ
グ層界面に残り易く、浸炭の原因となる可能性があるた
めに好ましくない。

本発明のモールドパウダーは鋳造条件等の使用条件に応
じて上述の発熱材と還元材からなる発熱システムに加
え、基材原料、シリカ原料、フラックス原料、その他の
組み合わせにより構成される。

基材原料としては、ポルトランドセメント、ウォラスト
ナイト、ダイカルシウムシリケート（2CaO・SiO₂）、黄
リンスラグ、高炉スラグ、合成珪酸カルシウム、石灰
石、苦灰石、マグネシア、アルミナ、チタニア等が使用
可能であり、特に石灰石、苦灰石の如きCO₂ガスを含む
ために分解時の吸熱反応により従来余り使用されなかっ
た原料も使用可能である。

基材原料の添加量は30〜90重量％の範囲内である。この
添加量が30重量％未満であると、相対的に他の原料の添
加量が多くなり過ぎ、潤滑作用、介在物の吸収作用等モ
ールドパウダー本来の役割を果たすことができないため
に好ましくない。また、90重量％を超えると相対的に他
の原料の添加量が少なくなり、発熱性が小さくなる他、
嵩比重、拡がり性等の粉体特性が調整し難くなるために
好ましくない。

シリカ原料はモールドパウダーの嵩比重、酸化物換算で
のパウダーのCaO/SiO₂重量比を調整するために使用する
ものであり、パーライト、フライアッシュ、珪砂、長
石、珪石粉、珪藻土、珪酸ソーダ、珪酸カリウム、ガラ
ス粉、シリカフラワー等が使用できる。なお、シリカ原
料の添加量は通常０〜15重量％の範囲内である。

フラックス原料はモールドパウダーの溶融特性を調整す
るために使用するものであり、フッ化ナトリウム、氷晶
石、ホタル石、炭酸バリウム、硼酸、硼砂、コレマナイ
ト、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化アル
ミニウム、マンガン酸化物等通常のモールドパウダーに
使用されるフラックス原料が使用可能である。

フラックス原料の添加量は０〜20重量％の範囲内であ
る。この添加量が20重量％を超えると、溶融時に蒸発に
よる組成変化を生じたり、溶鋼をモールド内に注入する
浸漬ノズルを激しく損傷するために好ましくない。

また、本発明の連続鋳造用発熱型モールドパウダーは前
述の粉末原料を混合した粉末状または押出造粒、攪拌造
粒、流動造粒、転動造粒、噴霧造粒等の方法で造粒した
顆粒状にて使用することができる。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明の連続鋳造用発熱型モール
ドパウダーを更に説明する。

実施例 以下の第１表に本発明品及び比較品の配合及び実機での
使用結果を記載する。第１表中、本発明品No.2は粉末原
料混合物を加水混練し、押出造粒機によって柱状に造粒
した顆粒品であり、その他は粉末配合物をＶ型ミキサー
にて混合した粉末品である。

［発明の効果］ 本発明の連続鋳造用発熱型モールドパウダーは発熱材と
して炭酸リチウムと、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリ
ウム及び硝酸ナトリウムからなる群から選択された１種
または２種以上及び／または炭酸カリウム、炭酸水素カ
リウム及び硝酸カリウムからなる群から選択された１種
または２種以上とを併用し、また、還元材として炭素質
原料並びにシリコンまたはシリコン合金またはそられ両
者を添加・配合してなるものであり、それによって浸炭
を起こさず、保温性に優れ、且つ未反応物質による鋼の
汚染等を生ずることのないモールドパウダーを提供する
ことができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材原料30〜90重量％、SiO₂含有量50重量
   ％以上のシリカ原料０〜15重量％、フラックス原料０〜
   20重量％、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び硝
   酸ナトリウムからなる群から選択された１種または２種
   以上及び／または炭酸カリウム、炭酸水素カリウム及び
   硝酸カリウムからなる群から選択された１種または２種
   以上並びに炭酸リチウムよりなる発熱材２〜30重量％、
   還元材として炭素質原料0.5〜５重量％及びシリコンま
   たはシリコン合金またはそれら両者１〜20重量％を含有
   してなることを特徴とする連続鋳造用発熱型モールドパ
   ウダー。