JPH1034301A - 連続鋳造用初期モールドパウダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】連続鋳造用初期パウダーを提供する。 【解決手段】CaO 、SiO₂、Al₂O₃ 、Na₂OおよびMgO を主
成分とするプリメルト原料を60〜90質量％、金属発熱材
としてCa−Si、Al−MgおよびCa−Al合金のうちの１種以
上を５〜20質量％、助燃材として酸化鉄を５〜20質量％
含有するパウダー。 【効果】鋳造初期における鋳片表面のピンホールなどの
欠陥を抑制し、表面品質を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造用初
期モールドパウダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造用モールドパウダー（以
下、パウダーと記す）のタイプには、混合、プリメルト
およびセミプリメルトなどがある。

【０００３】混合タイプは、石灰質原料を主原料とし、
必要に応じて加えた塩基度調整のためのシリカ質原料、
さらに凝固点および粘度などの溶融特性調整材としての
フラックス原料（炭酸ナトリウム、蛍石など）ならびに
溶融速度調整材としての炭素質原料からなる。プリメル
トおよびセミプリメルトタイプは、炭素質原料を除く成
分の全部もしくは一部を溶融して粉砕したものである。

【０００４】形状的には、粉末原料を混合した粉末タイ
プと、さらに種々の方法で造粒した顆粒タイプとがあ
る。

【０００５】パウダーは、モールド内に注入された溶鋼
表面上に添加され、モールド内の溶鋼表面上でスラグ化
（滓化）し、モールド内の壁面と凝固シェルとの間の潤
滑作用、溶鋼表面の保温作用、溶鋼中から浮上する介在
物の吸収作用および溶鋼表面の酸化防止作用などの役割
を果たしながら消費される。

【０００６】パウダーには、その溶解速度、粘性および
融点などの多くの管理要因があり、鋼種、鋳造速度およ
び鋳片断面形状などによって最適パウダーが異なるた
め、その選択は極めて重要である。

【０００７】また、鋳造初期には、モールドパウダーを
溶鋼表面上に直接投入するため、溶鋼表面温度の低下お
よび温度低下による滓化不良などが生じる。このため、
初期鋳片表面の品質低下を引き起こす。

【０００８】鋳造初期以降は鋳造初期用パウダーが溶鋼
表面で溶融層を形成しているので、通常モールドパウダ
ーを使用しても上記問題点は発生しない。

【０００９】このような初期鋳片の品質低下、例えばデ
ィッケル（溶鋼の一部が半凝固して塊状化したもの）な
どの鋳造初期の鋳片欠陥を防ぐためには、特開平３−１
６９４６７号公報にあるように、パウダー中にＣａ−Ａ
ｌ合金やＣａ−Ｓｉ合金などを添加し、それらの酸化に
よる発熱を利用して溶鋼表面温度の低下を防止する。

【００１０】特開平４−１０５７５７号公報には、金属
発熱材による発熱によりモールド内に添加したパウダー
の溶融層を確保して、定常部で使用するパウダーによる
鋳片の浸炭などを抑制することができる極低炭素鋼用開
始パウダーが示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記の特開平３−１６
９４６７号公報の考え方に基づけば、鋳造初期の鋳片品
質低下を防ぐ目的で、パウダーに発熱性を具備させるた
めに金属発熱材を添加する。しかしこの場合、溶鋼表面
温度は上昇するが、パウダーの構成成分は融点が異なる
ものが混在するため、鋳造初期においては、パウダー内
での反応が十分進行しにくいので、滓化不良により鋳片
品質の向上は期待できない。

【００１２】前記の特開平４−１０５７５７号公報のパ
ウダーの場合も、上記と同様に、溶鋼表面温度は上昇す
るが、鋳造初期の短い時間では反応が十分に進行するこ
とは困難であるため、安定な鋳造開始が期待できない。

【００１３】上記のように、従来技術には未解決の課題
があり、鋳造初期の鋳片品質向上の効果を有していな
い。

【００１４】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、鋼の連続鋳造の鋳造初期において、鋳片表面欠
陥の少ない鋳片を得ることができる連続鋳造用初期パウ
ダーを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の連続
鋳造用初期パウダーにある。

【００１６】鋳造開始時に用いる連続鋳造用初期モール
ドパウダーであって、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、
Ｎａ₂ ＯおよびＭｇＯを主成分とするプリメルト原料を
６０〜９０質量％、金属発熱材としてＣａ−Ｓｉ、Ａｌ
−ＭｇおよびＣａ−Ａｌ合金のうちの１種以上を５〜２
０質量％、および助燃材として酸化鉄を５〜２０質量％
含有することを特徴とする連続鋳造用初期モールドパウ
ダー。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の連続鋳造用初期パウダー
は、プリメルトした原料を６０〜９０質量％で含有する
ものである。

【００１８】このプリメルトした原料は、基材とその他
に塩基度調整材および溶融特性調整材とを含んでいる。
基材は、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ およびＡｌ₂ Ｏ₃ を主成分と
し、その他に溶融特性調整材、塩基度調整材にＮａ₂
Ｏ、ＭｇＯおよびフッ化物を含むものである。プリメル
ト原料の組成は、鋼種および鋳造条件によりパウダーの
適正粘度および凝固点が異なるため、限定するものでは
ない。

【００１９】この基材の原料としては、ポルトランドセ
メント、ウォラストナイトおよび合成珪酸カルシウムな
どを挙げることができる。プリメルト原料中の基材の望
ましい含有量の範囲は７０〜８０質量％程度である。

【００２０】塩基度調整材は、珪砂などのシリカ質原
料、溶融特性調整材は炭酸ナトリウム、ほう砂および蛍
石などである。

【００２１】プリメルトするには、これらの原料を黒鉛
ルツボなどを用いて１４００℃で完全に溶融させる。こ
れを冷却して粉砕し、数１０〜数１００μｍ程度の粉末
に加工し、プリメルト原料とする。このプリメルト原料
の含有量の範囲が６０〜９０質量％である。

【００２２】さらに、金属発熱材としてＣａ−Ｓｉ、Ａ
ｌ−ＭｇおよびＣａ−Ａｌ合金のうちの１種以上を５〜
２０質量％、助燃材として酸化鉄を５〜２０質量％含有
させる。酸化鉄としては、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＦｅＯおよびこ
れらの混合物もしくは化合物などを用いることができ
る。金属発熱材からの選択および組み合わせも、鋼種お
よび鋳造条件により鋳造初期用パウダーの適正粘度およ
び凝固点が異なるため、限定するものではない。金属発
熱材および助燃材はいずれも数１０〜数１００μｍの粉
末のかたちで混合するのが望ましい。

【００２３】これらのプリメルト原料、金属発熱材およ
び助燃材をミキサーなどにより混合して本発明の鋳造初
期用パウダーとする。

【００２４】鋳造初期におけるモールド内の溶鋼表面温
度が低く、かつ反応するための時間が短いような場合に
おいては、鋳造初期用パウダーの均一滓化および溶
鋼表面温度低下の防止が重要である。

【００２５】まず、上記の均一滓化を達成するために
は、６０〜９０質量％を占める基材、塩基度調整材およ
び溶融特性調整材の部分をプリメルトしておくことが重
要である。プリメルトしておくことにより、鋳造初期用
パウダーの融点が均一化するため、その物性（粘度およ
び凝固点）の制御がしやすくなる。さらに、未滓化物が
鋳片に巻き込まれて欠陥になるなどの弊害を防ぐことが
できる。

【００２６】このように、本発明の鋳造初期用パウダー
においては、金属発熱材および助燃材を除いたものをす
べてプリメルトして使用する。

【００２７】次に、の溶鋼表面温度低下の防止を達成
するためには、金属発熱材および助燃材を添加し、酸化
反応による発熱により鋳造初期の溶鋼表面の温度低下を
防止する。これにより、鋳造初期に溶鋼表面に浮上して
きた気泡および介在物が鋳造初期用パウダーに吸収され
やすくなるため、初期鋳片表面の品質向上が期待でき
る。

【００２８】さらに、発熱により、このパウダー層の温
度が上昇して滓化が促進される。滓化の促進によりモー
ルド内の溶鋼表面上のパウダー溶融層が厚くなるため、
浮上してきた介在物の吸収能が上昇して初期鋳片表面の
品質が向上するとともに、初期鋳造速度の加速時におけ
る潤滑不良を防ぐことができる。

【００２９】まず、これら金属発熱材および助燃材の含
有量の限定理由について説明する。金属発熱材の含有量
が５質量％未満の場合では、溶鋼表面温度が上昇せず、
初期鋳片表面の品質は向上しない。一方、２０質量％を
超えると、未反応の金属発熱材が多くなるため鋳造初期
用パウダー物性の制御が難しくなる上、反応に伴う煙が
多くなって操業上不具合が生じるため、使用は困難であ
る。

【００３０】助燃材の含有量が５質量％未満の場合は、
金属発熱材を酸化するのに不十分なため溶鋼表面温度は
上昇せず、初期鋳片表面の品質は向上しない。一方、２
０質量％を超えると、鋳造初期用パウダーの物性の制御
が変化し、操業上使用できない。また、パウダーの燒結
程度が大きくなるため、操業上不具合が生ずる。

【００３１】本発明の鋳造初期用パウダーを配合する手
順としては、プリメルト原料が前述の作用効果を持つも
のであるから、まず上記の金属発熱材および助燃材の作
用効果を考慮した上でそれらの含有量を決定した後、プ
リメルト原料の含有量を決定するのが望ましい。プリメ
ルト原料の含有量が６０質量％未満では、他の構成成分
が金属発熱材および酸化鉄以外のプリメルトしていない
原料で構成されている場合は、未滓化パウダーにより鋳
片の表面欠陥が増大する。一方、９０質量％を超える
と、金属発熱材もしくは酸化鉄の添加量が５質量％以下
とならないため十分な発熱による効果は得られない。本
発明の鋳造初期用パウダーは、鋳片の厚みを問わず、通
常厚みの鋳片または薄鋳片などに有効である。

【００３２】

【実施例】プリメルト原料として、表１に示すＣａＯ、
ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ ＯおよびＭｇＯを主成分
とする粉状のものを用い、表２に示す配合の鋳造初期用
パウダーを製造した。ただし、比較例４のみでは、プリ
メルト原料および非プリメルト原料の両方を用いた。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】鋳造試験では、上記のパウダーおよび湾曲
半径１０ｍの１点矯正型連続鋳造機を用い、表３に示す
化学組成の溶鋼を、立ち上げ鋳造速度０．３ｍ／ｍｉ
ｎ、鋳造加速度０．３ｍ／ｍｉｎ² および定常鋳造速度
１．５ｍ／ｍｉｎで鋳造し、幅１３００ｍｍ、厚さ２０
０ｍｍのスラブとした。

【００３６】

【表３】

【００３７】その後、得られたスラブの表面欠陥を調査
した。調査方法では、トップから鋳造長さ１〜４ｍまで
のスラブ表面をスカーフィングした後、表面に観察され
るピンホールなどの欠陥の個数を数えた。表面欠陥の評
価判定基準は、１０個以下を○、１１個以上を×とし
た。表２に判定結果を併せて示す。以下、％は質量％を
意味する。

【００３８】比較例１では、金属発熱材の含有量が下限
値よりも少なく発熱による効果が得られず、初期鋳片表
面の品質向上は認められなかった。

【００３９】本発明例１は、金属発熱材としてＣａ−Ｓ
ｉが５％、助燃材が８％およびプリメルト原料が８７％
で構成される鋳造初期用パウダーの場合である。この場
合、ピンホールの発生が減少し、初期鋳片表面の品質向
上が確認された。

【００４０】本発明例２は、金属発熱材としてＡｌ−Ｍ
ｇが６％、助燃材が９％およびプリメルト原料が８５％
で構成される鋳造初期用パウダーの場合である。本発明
例３は、金属発熱材としてＣａ−Ｓｉが３％、Ａｌ−Ｍ
ｇが２％およびＣａ−Ａｌが１％、助燃材が９％ならび
にプリメルト原料が８５％で構成される鋳造初期用パウ
ダーの場合である。いずれの場合も、初期鋳片表面の品
質向上が確認された。比較例２では、金属発熱材の合計
含有量が上限値を超え、かつプリメルト原料の含有量が
下限値以下であるために、初期鋳片表面の品質向上は認
められなかった。また、パウダーから生ずるフレームお
よび煙が多くなり、操業上使用が困難であった。

【００４１】本発明例４は、金属発熱材としてＣａ−Ｓ
ｉが１５％、助燃材が１５％およびプリメルト原料が７
０％で構成される鋳造初期用パウダーの場合である。こ
の場合、初期鋳片表面の品質向上が確認され、かつ助燃
材含有量の増加による操業上の不具合もなかった。

【００４２】比較例３では、助燃材の含有量が２５％と
上限値を超えるため、初期鋳片品質の向上は認められ
ず、またパウダー中のベアの発達が大きくなってパウダ
ーの流入などが悪化し、操業が困難になった。

【００４３】比較例４は、金属発熱材としてＣａ−Ｓｉ
が１０％、助燃材が１０％、プリメルト原料が５０％お
よび非プリメルト原料（プリメルトする前の原料）３０
％で構成される鋳造初期用パウダーの場合である。この
場合、パウダーの滓化不良により、初期鋳片表面の品質
向上は認められなかった。

【００４４】

【発明の効果】本発明の鋳造初期用パウダーを用いるこ
とにより、鋳造初期における鋳片表面のピンホールなど
の欠陥を抑制し、表面品質を向上させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊倉 誠治 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳造開始時に用いる連続鋳造用初期モール
   ドパウダーであって、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、
   Ｎａ₂ ＯおよびＭｇＯを主成分とするプリメルト原料を
   ６０〜９０質量％、金属発熱材としてＣａ−Ｓｉ、Ａｌ
   −ＭｇおよびＣａ−Ａｌ合金のうちの１種以上を５〜２
   ０質量％、および助燃材として酸化鉄を５〜２０質量％
   含有することを特徴とする連続鋳造用初期モールドパウ
   ダー。