JPH10314907A - 鋳型添加剤及び鋳型壁面塗布剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型内の溶鋼の徐冷性と潤滑性に優れ、ブレ
ークアウトを生じることなく鋼塊の鋳造ができ、表面の
割れやへこみのない鋼塊を得ることのできる鋳型添加剤
及び鋳型壁面塗布剤を提供する。 【解決手段】 本発明の鋳型添加剤は、該添加剤中に、
銅の酸化物、ニッケルの酸化物、コバルトの酸化物の２
種又は３種の混合物を０．２〜２重量％含有せしめたも
のである。また本発明の鋳型壁面塗布剤は、上記鋳型添
加剤と、該添加剤を分散させるバインダーと溶剤とから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳造時に鋼湯表面に添加
する鋳型添加剤及び、鋳型の壁面に塗布する鋳型壁面塗
布剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋳型に溶鋼を注入して鋼の鋳造を
行うに際し、鋼湯表面に鋳型添加剤を添加して鋳造す
る、所謂パウダーキャスティング法が広く採用されてい
る。鋳型添加剤は鋼湯面を覆って保温するとともに、鋼
湯表面に浮上してくる非金属介在物を吸収する。また、
溶鋼の熱で溶かされた添加剤のスラグは鋳型と鋳片との
間に入り、鋳型と鋳片との間の潤滑の作用を果たす。ま
た溶鋼表面をスラグが覆って鋼の酸化を防止するととも
に凝固シェルを徐冷し、これらの作用によって鋼塊表面
の欠陥発生が防止される。

【０００３】上記鋳型添加剤として、ＣａＯ、ＳｉＯ₂
等を母材とし、これに、ＮａＣＯ₃、ＮａＦ、Ｎａ₃ Ａ
ｌＦ₆ 、ＣａＦ₂ 、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ 等のフラックスや、コ
ークス、カーボンブラック等の骨材を添加したものが広
く用いられている。パウダーキャスティング法によって
鋳造される鋼塊表面の状態は、鋳型添加剤の性状に大き
く左右されるため、鋳型添加剤の配合組成について種々
の研究が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋳型に注入された溶鋼
は、鋳型壁面と接する面（実際には溶鋼と鋳型壁面との
間に溶融した鋳型添加剤のスラグ層が介在する。）が冷
却されて当該表面に凝固シェルを生じながら冷却される
が、溶鋼を急冷すると凝固シェル生成時の収縮によって
鋼塊表面に割れを生じるため、鋼塊表面の割れやへこみ
発生を防止する上からは溶鋼を徐冷することが必要とさ
れている。

【０００５】従来、溶鋼の冷却効率には、鋳型添加剤の
粘度の大小が大きく影響すると考えられていたが、近年
は鋳型添加剤の凝固温度が溶鋼の冷却効率に大きく影響
し、凝固温度の低い鋳型添加剤を用いると溶鋼が急冷さ
れ易く、鋼塊表面に割れやへこみが生じ易いというのが
一般的な知見である。このため近年は割れ等の感受性の
高い鋼種には、一般に凝固温度の高い鋳型添加剤が用い
られている。

【０００６】しかしながら使用する鋳型添加剤の凝固温
度が高くなる程、添加剤が溶融して生じたスラグが鋳型
壁面で再固化し易く、この結果、鋳型壁と凝固シェルと
の間に存在する液体スラグ層の厚みが薄くなって鋳型内
における潤滑性が低下し、この結果鋳造工程中で凝固シ
ェルが破断して未凝固状態にある溶鋼が凝固シェル表面
に流れ出る、所謂ブレーク・アウトが生じ易くなるとい
う問題があった。上記ブレーク・アウトは鋳型添加剤の
凝固温度が低くなるほど生じ難いが、凝固温度の低い鋳
型添加剤を用いた場合には、前記したように鋳型添加剤
の凝固温度を低くするほど鋼塊表面に割れやへこみを生
じ易くなるという問題があった。

【０００７】このように鋼塊表面の割れや、鋳造時のブ
レーク・アウトの発生を防止するため、鋳型添加剤には
溶鋼の徐冷作用と、潤滑作用の２つの要件が必要とされ
るが、鋳型添加剤の凝固温度にのみ着目してこれらの２
つの要件を満足することは不可能であった。

【０００８】上記のような問題を解決し得る鋳型添加剤
として、鋳型添加剤の凝固温度と鋳造速度との間、及び
鋳型添加剤の粘度と鋳型振動のネガティブ速度率との間
に特定の関係を有し、且つ輻射熱を散乱させるためのジ
ルコニウム、チタン、クロムの酸化物の少なくとも一種
と、輻射エネルギーを吸収するためのマンガン、鉄、コ
バルトの酸化物の少なくとも一種とを特定割合で配合し
た鋳型添加剤が提案されている（特開平８−１８７５５
９号）。しかしながら特開平８−１８７５５９号に開示
されている技術は、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 添
加によって晶出した微細結晶による輻射の散乱効果と、
ＭｎＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＣｏＯ添加による液相中
での輻射エネルギー吸収効果の組み合わせによる輻射伝
熱の低減技術であり、散乱効果を利用するために添加さ
れているＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｃｒ₂ Ｏ₃ は、いずれも
溶融スラグ中では難溶性の化合物であり、ベースとなる
母材の凝固温度を低く保つ必要があり、且つまた、添加
剤製造上の観点からは工程管理が煩雑になるという問題
を有していた。

【０００９】本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究
した結果、鋳型添加剤中に、銅の酸化物、ニッケルの酸
化物、コバルトの酸化物の２種又は３種の混合物を特定
割合で含有せしめることにより、特定の赤外線波長帯の
輻射を吸収でき、吸収効果のみによって輻射伝熱を低減
されることが可能となり、溶鋼の徐冷効果と潤滑性が共
に優れたものとなることを見出し、かかる知見に基づい
て本発明を完成するに至った。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の鋳型添加
剤は鋳造時に鋼湯表面に添加する鋳型添加剤であって、
該添加剤は、銅の酸化物、ニッケルの酸化物、コバルト
の酸化物の２種又は３種の混合物を０．２〜２重量％含
有していることを特徴とする。また本発明の鋳型壁面塗
布剤は、上記鋳型添加剤と、該添加剤を分散するバイン
ダーと溶剤とからなることを特徴とする。

【００１１】本発明の鋳型添加剤は、母材、フラック
ス、骨材その他の添加物を含む通常の鋳型添加剤に、銅
の酸化物、ニッケルの酸化物、コバルトの酸化物の２種
又は３種の混合物を配合することにより得られる。母材
としてはＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ、ＢａＯ、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 等が用いられる。これら母材は粒径が１００μｍ以
下、特に１０〜５０μｍであることが好ましい。

【００１２】フラックスは、鋳型添加剤におけるナトリ
ウム成分源、フッ素成分源である。ナトリウム成分源、
フッ素成分源となり得るフラックスとしては、Ｃａ
Ｆ₂ 、ＬｉＦ、ＡｌＦ₃ 、ＮａＦ、Ｎａ₂ ＣＯ₃ 、Ｎａ
₃ ＡｌＦ₆ 、Ｎａ₂ ＳｉＦ₆ 等が挙げられる。また上記
フラックス以外に、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ 、Ｋ₂ ＣＯ₃ 等のフラ
ックスを含有していても良い。フラックスは、粒径１５
０μｍ以下、特に１０〜１００μｍであることが好まし
い。

【００１３】骨材としては、カーボンブラック、コーク
ス粉末、黒鉛粉等が挙げられる。骨材は粒径が０．０２
〜５０μｍであることが好ましい。本発明の鋳型添加剤
に配合することができる他の添加剤としては、ＮａＮＯ
₃ 、ＫＮＯ₃ 、ＭｎＯ₂ 、ＫＭｎＯ₄ 等が挙げられる。
これら各種添加剤は、粒径が５０〜１５０μｍであるこ
とが好ましい。

【００１４】本発明の鋳型添加剤に含有される銅の酸化
物としてはＣｕ₂ Ｏ、ＣｕＯ等が挙げられ、コバルトの
酸化物としてはＣｏＯ、Ｃｏ₂ Ｏ₃ 、ＣｏＯ₂ 、Ｃｏ₃
Ｏ₄等が挙げられる。またニッケルの酸化物としてはＮ
ｉＯが挙げられる。本発明の鋳型添加剤には、銅、コバ
ルト、ニッケルの酸化物より選ばれた２種又は３種の酸
化物が混合して含有されるが、特に銅の酸化物、コバル
トの酸化物、ニッケルの酸化物の３種の酸化物が含有さ
れていることが好ましい。これらの酸化物の混合物の、
鋳型添加剤中における含有率は、０．２〜２重量％であ
るが、特に０．２〜１．５重量％が好ましい。酸化物の
混合物の含有率が０．２重量％未満では、赤外線波長７
７０ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲での吸収率が３０％と低
く、徐冷効果が不十分となる。また酸化物の混合物の含
有率が１．３重量％程度で、赤外線波長７７０ｎｍ〜２
５００ｎｍの範囲での吸収率は略１００％となるため、
含有率が２重量％を超える量の酸化物の混合物を添加し
ても、得られる効果自体が殆ど変わらないばかりか、高
価な酸化物を必要以上に多量に添加することは経済的に
好ましくない。

【００１５】本発明の鋳型添加剤は、凝固温度が９００
〜１３００℃、特に１０００〜１２００℃であることが
好ましい。

【００１６】本発明の鋳型壁面塗布剤は上記鋳型添加剤
と、該添加剤を分散するバインダーと溶剤とからなる。
バインダーとしてはケイ酸ナトリウム、ＣＭＣ、ポリビ
ニルブチラール等が用いられるが、ポリビニルブチラー
ルが好ましい。また溶剤としてはメチルアルコール、エ
チルアルコール等の低級アルコールが用いられるが、安
価なメチルアルコールが好ましい。塗布剤中におけるバ
インダーは０．５〜１．０重量％、溶剤は２０〜３０重
量％が好ましい。上記した本発明の鋳型添加剤は、溶鋼
の徐冷作用と、潤滑作用に優れているが、本発明の塗布
剤を鋳型壁面に塗布しておくと、本発明の鋳型添加剤を
用いて鋳造する際、初期の表面欠陥発生防止効果が更に
向上される。

【００１７】本発明の塗布剤を鋳型壁面に塗布するに
は、吹き付け、ハケ塗り等の方法が挙げられ、０．５〜
２ｍｍ厚に塗布することが好ましい。

【００１８】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。以下の実施例、比較例において使用した鋳型添
加剤の成分組成を表１に示す。尚、表１に示す各成分の
配合率は、必ずしも実際に配合した化合物の配合率を意
味するものではなく、鋳型添加剤の蛍光Ｘ線分析結果か
ら、対応する酸化物の量に換算したものである。また表
１に示す添加剤１〜７は実施例で用いる本発明添加剤で
あり、添加剤８〜１４は比較例で用いる従来の添加剤で
ある。

【００１９】

【表１】

【００２０】実施例１〜４、比較例１〜３ 垂直部２．４ｍ、湾曲部半径９．５ｍ、機長４９ｍの垂
直曲げ型連続鋳造機を用いて中炭素鋼を鋳造速度１．３
〜２．０ｍ／分で鋳造し、鋳造幅１１００ｍｍ、鋳造厚
み２４５ｍｍの鋳片を得た。鋳造に用いた鋳型添加剤の
種類、鋳造条件及び得られた鋳片の品質を表２に示す。
尚、鋳造に用いた中炭素鋼は、Ｃ：０．０８〜０．１２
重量％、Ｓｉ：０．３５重量％以下、Ｍｎ：０．３０〜
０．５０重量％、Ｐ：０．０２重量％以下、Ｓ：０．０
２３重量％以下のものである。

【００２１】

【表２】

【００２２】上記実施例１〜４で用いた添加剤１〜４
と、比較例１〜３で用いた添加剤８〜１０は、表１に示
すようにＣａＯ／ＳｉＯ₂ 比、粘度、凝固温度は略同等
であるにもかかわらず、本発明の添加剤を用いた実施例
１〜４では鋳造速度１．３ｍ／分〜２．０ｍ／分の広い
範囲にわたり鋳型抜熱が抑制でき、縦割れやデプレッシ
ョン等の中炭素鋼に見られる包晶凝固に起因した鋳片表
面の欠陥が防止されるとともに、初期凝固の爪形成も抑
制されることから、ノロカミやピンホール等の表層介在
物に起因した欠陥も低減できた。

【００２３】実施例５〜７、比較例４〜６ 実施例１〜４で用いたと同様の連続鋳造機により、低炭
素鋼又は極低炭素鋼を、鋳造速度１．８〜２．０ｍ／分
で連続鋳造し、鋳造幅１１５０ｍｍ、鋳造厚み２４５ｍ
ｍの鋳片を得た。鋳造に用いた鋼の種類、鋳型添加剤の
種類、鋳造条件及び得られた鋳片の品質を表３に示す。
尚、鋳造に用いた低炭素鋼は、Ｃ：０．０４重量％、Ｍ
ｎ：０．２５重量％、Ｓｉ：０．０２０重量％、Ｐ：
０．０１５重量％、Ｓ：０．０１３重量％、sol.Ａｌ：
０．０３５重量％の鋼であり、極低炭素鋼は、Ｃ：０．
００３重量％、Ｍｎ：０．１５重量％、Ｓｉ：０．０２
５重量％、Ｐ：０．０２０重量％、Ｓ：０．０１４重量
％、sol.Ａｌ：０．０３５重量％、Ｔｉ：０．０１５重
量％、Ｎｂ：０．０１５重量％の鋼である。

【００２４】

【表３】

【００２５】低炭素鋼や極低炭素鋼の場合には、凝固形
態が包晶反応を伴わないため、従来の添加剤を用いた比
較例４〜６の場合でも、縦割れやデプレッションの問題
はないが、鋳片表層部に捕捉された介在物や起泡に起因
した欠陥であるノロカミやピンホールが生じ、これらは
鋳片無手入れや熱延直送化の大きな障害となり製造コス
トや物流上の大きな問題となるものである。これに対し
て本発明の添加剤を用いた実施例５〜７の場合には、メ
ニスカス近傍の鋳型抜熱が抑えられるため、初期凝固部
の爪形成が大幅に抑えられるので、ノロカミやピンホー
ルなどの表層介在物に起因した欠陥も低減でき、鋳片無
手入れ化を大幅に向上できる。

【００２６】実施例８〜９、比較例７ 垂直型連続鋳造機を用い、鋳造速度１．０ｍ／分でステ
ンレス鋼を連続鋳造した。このステンレス鋼は、Ｃ：
０．０５重量％、Ｍｎ：１．５重量％、Ｓｉ：０．５重
量％、Ｎｉ：９重量％、Ｃｒ：１９重量％の鋼である。
鋳造に用いた添加剤の種類、鋳造条件及び得られた鋳片
の品質及びこの鋳片を圧延した製品表面の光沢ムラ指数
を表４に示す。尚、実施例１５の場合には、鋳造時に添
加剤７を用いるとともに、添加剤７を７４重量％、ポリ
ビニルブチラールを１．０重量％、メチルアルコールを
２５重量％の割合で混合して得た塗布剤を、鋳造開始前
に予め鋳型壁面にハケ塗り法で塗布してから鋳造を行っ
た。

【００２７】

【表４】 ※ 光沢ムラ指数のＢ部は圧延製品の鋳片の底部に相当する部分、Ｍ部は圧延製 品の鋳片の中央部に相当する部分を示す。

【００２８】比較例７の鋳片は表面のオッシレーション
マークの谷部に、Ｎｉ、Ｐ、Ｍｎ等の元素が富化して偏
析が生じており、この偏析に起因して鋳片表層部部分が
異常組織となり、鋳片を圧延した製品表面に光沢ムラが
生じる問題が散発し、作業工程の増加やコスト上昇の原
因となる表面手入れの必要が生じた。一方、実施例８の
鋳片の場合には、メニスカス緩冷却効果により、初期凝
固部での偏析が軽減され、鋳片を圧延した製品表面に光
沢ムラを生じなかった。また、図１に示すように、鋳造
時に本発明の鋳型添加剤を用いるとともに、鋳型壁面に
本発明の添加剤を用いた塗布剤を塗布しておいた実施例
９の場合には、鋳造安定期のみならず、鋳造初期近傍の
鋳造速度が変化している非定常な部分でも、偏析に起因
する圧延製品の光沢ムラは観察されず、製品の歩留りを
大幅に改善できることがわかった。

【００２９】

【発明の効果】本発明の鋳型添加剤は、特定の金属酸化
物を特定割合で含有することにより、溶鋼の連続鋳造に
用いた場合に鋳型内の溶鋼や凝固シェルが充分に徐冷さ
れ、鋳造片の表面欠陥の発生を防止することができる。
更に本発明の鋳型添加剤は、凝固温度を高くすることに
よって溶鋼の徐冷効果を高める従来の鋳型添加剤に比べ
て溶鋼の潤滑性にも優れているため、ブレーク・アウト
の発生も防止される等の優れた効果を有するものであ
る。また本発明の鋳型壁面塗布剤を鋳型壁面に塗布して
おくことにより、本発明の鋳型添加剤と併用するとブレ
ーク・アウト発生防止効果が更に向上され、鋳造速度が
変化している、非定常な鋳造初期近傍においても偏析に
よる、圧延製品表面の光沢ムラの発生が防止され、製品
の歩留りを大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ステンレス鋼の連続鋳造を行って得た
鋳片を圧延した製品表面の光沢ムラ指数の、鋳造位置の
違いによる変化を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大尻 滋 神奈川県藤沢市善行坂２−１−16 日本サ ーモケミカル株式会社藤沢工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造時に鋼湯表面に添加する鋳型添加剤
   であって、銅の酸化物、ニッケルの酸化物、コバルトの
   酸化物より選ばれた２種又は３種の酸化物の混合物を
   ０．２〜２重量％含有していることを特徴とする鋳型添
   加剤。
2. 【請求項２】 請求項１記載の銅の酸化物、ニッケルの
   酸化物、コバルトの酸化物より選ばれた２種又は３種の
   酸化物の混合物を０．２〜２重量％含有する鋳型添加剤
   と、該添加剤を分散するバインダーと溶剤とからなるこ
   とを特徴とする鋳型壁面塗布剤。