CN102762320A - 钢水表面保温剂和钢水表面保温方法 - Google Patents

钢水表面保温剂和钢水表面保温方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钢水表面保温剂，其配置在具有规定的钢水表面温度的钢水表面，其中，所述钢水表面保温剂含有50质量%以上的熔点比所述钢水表面温度低的低熔点原料和低于50质量%的熔点比所述钢水表面温度高的高熔点原料，以合计为70质量%以上的量含有10～60质量%的CaO、10～70质量%的Al2O3、3～30质量%的MgO以及0～10质量%的SiO2，所述CaO和所述Al2O3之比CaO/Al2O3为0.5～2.0；所述钢水表面保温剂的熔点比所述钢水表面温度低，且70质量%以上是粒径为200～1000μm的粉末。

Description

钢水表面保温剂和钢水表面保温方法
技术领域
本发明涉及在通过浇包或连续铸造用中间包等移送钢水、或进行精炼处理时，以绝热和保温或防止空气氧化作为目的而覆盖钢水表面的钢水表面保温剂。
本申请基于2009年12月10日提出的日本专利申请特愿2009-280205号并主张其优先权，这里引用其内容。
背景技术
一直以来，在通过连续铸造用中间包或浇包等移送钢水、或进行精炼处理时，用钢水表面保温剂覆盖钢水表面，以防止钢水的热耗散和外界空气的侵入。作为钢水表面保温剂，广泛使用以SiO2和C为主要成分的焙烧谷壳（baked chaff）。在使用焙烧谷壳作为钢水表面保温剂的情况下，由于SiO2与钢水中的Al反应而生成Al2O3系夹杂物，因而存在产品的表面缺陷增大的问题。
于是，作为SiO2较少的保温剂，正如专利文献1所示的那样，开发了MgO系钢水表面保温剂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平3-48152号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，以MgO为主要成分的钢水表面保温剂由于熔点较高，在使用温度下主要为固相，因而不能均匀地覆盖钢水表面，因外界空气和钢水表面的反应而生成Al2O3系夹杂物。
本发明的目的在于提供一种钢水表面保温剂，它可以解决上述问题，在来源于钢水表面保温剂的成分的作用下，不会在钢水中生成氧化铝系夹杂物，而且在钢水表面的熔融速度较快，可以均匀地覆盖钢水表面。
用于解决课题的手段
为解决上述课题，本发明采用以下的构成和方法。
（1）本发明的第1方式涉及一种钢水表面保温剂，其配置在具有规定的钢水表面温度的钢水表面，其中，所述钢水表面保温剂含有50质量%以上的熔点比所述钢水表面温度低的低熔点原料和低于50质量%的熔点比所述钢水表面温度高的高熔点原料，作为平均组成，以合计为70质量%以上的量含有10～60质量%的CaO、10～70质量%的Al2O3、3～30质量%的MgO以及0～10质量%的SiO2，所述CaO和所述Al2O3之比CaO/Al2O3为0.5～2.0；所述钢水表面保温剂的熔点比所述钢水表面温度低，且70质量%以上是粒径为200～1000μm的粉末。
（2）本发明的第2方式涉及一种钢水表面保温方法，其中，将上述（1）所述的钢水表面保温剂以平均熔融层厚度为5～30mm的范围的方式配置在所述钢水表面。
发明的效果
根据上述（1）所述的构成，在钢水表面保温剂的成分的作用下，不会在钢水中生成氧化铝系夹杂物，钢水表面保温剂迅速地熔融且均匀地覆盖钢水表面，从而可以抑制因钢水和大气的接触而引起的氧化铝系夹杂物的生成。
根据上述（2）所述的方法，由于钢水表面保温剂迅速地熔融而均匀且切实地覆盖钢水表面，可以防止悬料（hanging）的发生，因而可以抑制因钢水和大气的接触而引起的氧化铝系夹杂物的生成。
附图说明
图1是在连续连铸的1～2浇包的中间包出口侧钢水中的总氧量相对于中间包入口侧钢水中的总氧量的变化量。
图2是由在每1卷冷轧钢板卷材中存在的氧化物系夹杂物引起的表面缺陷的平均个数，其中冷轧钢板卷材是从由连续连铸的1～2浇包所制作的钢坯而得到的。
具体实施方式
本发明人为了用钢水表面保温剂均匀地覆盖钢水表面，研究了用于加速钢水表面保温剂的熔融速度的方法。结果发现：在使用通过混合50质量%以上的熔点比所述钢水表面温度低的低熔点原料和低于50质量%的熔点比钢水表面温度高的高熔点原料所制造的、且熔点比钢水表面温度低的钢水表面保温剂的情况下，在钢水表面保温剂的熔融初期便生成熔液，从而使钢水表面保温剂的迅速熔融成为可能。下面就基于上述发现的本发明的实施方式的钢水表面保温剂进行详细的说明。此外，所谓钢水表面保温材料的熔点，是指在使物质的温度上升时开始熔融的温度，在多元系物质的情况下，是指相当于固相线温度的平均组成的熔点。
连续铸造用中间包和浇包等中的钢水表面温度为1550℃～1650℃。液相的钢水表面保温剂由于均匀地覆盖钢水表面，从而可以防止因钢水表面与外界空气接触而引起的Al2O3系夹杂物的生成。
低熔点原料在初期生成熔液，高熔点的原料与该熔液接触，由此所具有的效果是促进高熔点原料在所述熔液中的扩散，从而使高熔点原料的熔融速度加快。此外，如果低熔点原料的比例低于50质量%，则不能充分促进高熔点原料的扩散，熔融速度不会提高，高熔点原料长时间不溶解的状态得以持续，从而钢水表面与外界空气的隔绝变得并不充分。因此，在本实施方式的钢水表面保温剂中，将低熔点原料的比例规定为50质量%以上。关于上限，也可以是90质量%、80质量%或者80質量%。
再者，在本实施方式的钢水表面保温剂中，通过将钢水表面保温剂的70质量%以上设定成粒径为200～1000μm的粉末，可以使低熔点原料迅速熔解，而且使高熔点原料迅速地向所述熔液中扩散。更优选的是钢水表面保温剂的70质量%以上是粒径为300～900μm的粉末，进一步优选的是钢水表面保温剂的70质量%以上是粒径为500～800μm的粉末。此外，这里的粒径是筛子的网眼的尺寸，是可以通过上述规定的网眼尺寸的筛子的尺寸。另外，如果钢水表面保温剂的70质量%以上是粒径大于1000μm的粉末，则由于低熔点原料不会迅速地熔化，进而高熔点原料在所述熔液中的扩散速度降低，因而钢水表面与外界空气接触，从而生成Al2O3系夹杂物。另一方面，如果将钢水表面保温剂的70质量%以上设定成粒径为200μm以下的粉末，则细化原料的成本变得巨大。另外，在粒径为200～1000μm的粉末只占少于钢水表面保温剂的70质量%的比例的情况下，也由于熔液的生成量并不充分，而且高熔点原料在所述熔液中的扩散速度降低，因而钢水表面与外界空气接触。
钢水表面保温剂能够以低熔点原料和高熔点原料均匀混合的状态放入到袋子中。可以将处于被放入到该袋子中的状态的钢水表面保温剂连同袋子投入钢水表面。在低熔点原料和高熔点原料的粒径大为不同的情况下，例如在混合本实施方式的钢水表面保温剂的200～1000μm的原料、和低于200μm、或者超过1000μm的原料的情况下，低熔点原料和高熔点原料不均匀地分布于袋内，而在高熔点原料最初与钢水表面接触的情况下，在钢水表面不会迅速地生成熔液，从而钢水表面与外界空气接触。
在钢水表面保温剂的熔点（平均组成的熔点）比钢水表面温度高的情况下，钢水表面保温剂不会达到完全的熔融状态，在钢水表面的铺展性恶化，从而钢水表面与外界空气接触。为此，本实施方式的钢水表面保温剂的熔点设定为比钢水表面温度低。
在使用完全熔融的钢水表面保温剂的情况下，浇包和中间包等耐火材料的溶损成为问题。于是，在本实施方式的钢水表面保温剂中，通过使用含有在浇包和中间包的涂层材料中采用的氧化镁（MgO）的原料，防止了中间包的溶损。在含有的氧化镁的量少于3质量%的情况下，浇包和中间包的涂层材料的溶损速度加快，从而给操作上带来障碍。另一方面，在含有的氧化镁的量高于30质量%的情况下，由于熔点上升，因而变得不能均匀覆盖钢水。于是，在本实施方式的钢水表面保温剂中，将氧化镁的含有率规定为3～30质量%。更优选的是5～30质量%，进一步优选的是7～25质量%。
在本实施方式的钢水表面保温剂中，混合后组成（平均组成）以10～60质量%、优选为15～55质量%、更优选为25～50质量%的CaO，10～70质量%、优选20～65质量%、更优选40～60质量%的Al2O3，3～30质量%的MgO，0～10质量%以下的SiO2作为主要成分。其中，设定CaO/Al2O3=0.5～2.0。这是因为在CaO/Al2O3=0.5～2.0的范围内，钢水表面保温剂的熔点（平均组成的熔点）达到极小。另外，SiO2在钢水表面保温剂中所占的质量如果超过10质量%，则通过与钢水中的Al的反应而生成Al2O3系夹杂物，从而产品表面缺陷增大。关于MgO的含量，则如上述那样。此外，所谓“作为主要成分”，是指相应的成分占整体的70质量%以上的情况。在本实施方式的钢水表面保温剂中，上述的成分的合计也可以是整体的80质量%或90质量%以上。
作为上述的低熔点原料，可以使用熔点在钢水表面温度以下的B2O3、Li2O、Na2O、CaO-Al2O3、CaO-SiO2、SrO-SiO2、Al2O3-CaO-MgO、Al2O3-CaO-SiO2、Al2O3-CaO-ZrO2、Al2O3-MgO-SiO2、CaF2等复合氧化物。作为该复合氧化物，可以使用在将生石灰和氧化铝预熔融后进行粉碎而得到的物质、或者在将生石灰和铁铝氧石预熔融后进行粉碎而得到的高铝水泥等由任意多元系熔体凝固而成的固体。另外，作为上述的高熔点原料，可以使用烧结菱镁矿而制造的MgO、电熔制品MgO、或者CaO、Al2O3、SiO2、SrO、ZrO2、Al2O3-MgO、CaO-MgO。此外，构成钢水表面保温剂的具体的低熔点原料和高熔点原料的组成、低熔点原料和高熔点原料的组合和配比在后面以实施例的方式表示。
作为钢水表面保温方法，将上述说明过的钢水表面保温剂以平均熔融厚度为5～30mm的范围的方式配置在钢水的表面。这是因为在平均熔融厚度低于5mm的情况下，与钢水表面的外界空气的隔绝变得不充分。另外，还因为在平均熔融厚度超过30mm的情况下，通过使处于远离作为热源的钢水的位置的钢水表面保温剂的上层冷却，钢水表面保温剂凝固并附着在温度比钢水更低的浇包和中间包的耐火材料表面，从而在钢水和钢水表面保温剂之间形成间隙。这叫做悬料。如果发生悬料，则由于在钢水和钢水表面保温剂之间形成间隙，因而钢水表面与外界空气接触。也可以将钢水表面保温剂以平均熔融厚度为7～25mm或9～20mm的范围的方式配置在钢水表面。
实施例
下面基于实施例就本发明进行说明，但实施例的条件是为了确认本发明的实施可能性以及效果而采用的一个条件例，本发明并不局限于这些条件例。
本发明只要不脱离本发明的宗旨，可以实现本发明的目的，就可以采用各种条件乃至条件的组合。
对1次装填量为280t的钢水进行铁液预处理、转炉脱炭、采用RH的真空脱气处理，以熔炼极低碳钢。使用容量为60t的中间包，通过连续铸造法将其制作铸坯。对15次装填量的钢水进行连续铸造。钢水表面温度设定为1560～1580℃。本发明或比较例的钢水表面保温剂从铸造初期开始便用于中间包内的钢水的保温。钢水表面保温剂在实施例、比较例的情况下相对于中间包都是连同袋子添加500kg。一块铸坯的厚度为250mm、长度为7000mm、宽度为1500mm。铸坯经过通常使用的热轧、冷轧工序而成为厚度0.7mm、宽度1500mm的冷轧钢板。此外，在表1～表4中表示了实施例和比较例的数据。为了布局的方便，分为4个表，但表2是表1的续表，表3是表2的续表，表4是表3的续表。
Figure BDA00001735815000071
Figure BDA00001735815000081
Figure BDA00001735815000091
Figure BDA00001735815000101
表1中的*1在CaO-Al2O3中，CaO为50质量%，Al2O3为50质量%。
表1中的*2在CaO-SiO2中，CaO为55质量%，CaO-SiO2为45质量%。
表1中的*3在SrO-SiO2中，SrO为50质量%，SiO2为50质量%。
表1中的*4在Al2O3-CaO-MgO中，Al2O3为50质量%，CaO为45质量%，MgO为5质量%。
表1中的*5在Al2O3-CaO-SiO2中，Al2O3为50质量%，CaO为45质量%，SiO2为5质量%。
表1中的*6在Al2O3-CaO-ZrO2中，Al2O3为50质量%，CaO为45质量%，ZrO2为5质量%。
表1中的*7在Al2O3-MgO-SiO2中，Al2O3为25质量%，MgO为25质量%，SiO2为50质量%。
表2中的*8在Al2O3-MgO中，Al2O3为75质量%，MgO为25质量%。
表2中的*9在CaO-MgO中，CaO为70质量%，MgOs为30质量%。
表4中的*10熔融层厚度是使铁棒浸渍于钢水中，以附着的钢水表面保温剂的厚度为熔融层厚度。
表4中的*11 ΔT.O是在连续连铸的1～2浇包的中间包钢水中的总氧量相对于RH处理后（真空脱气处理后）的钢水中的总氧量的变化量。
表4中的*12缺陷发生个数是由在每1卷冷轧钢板卷材中存在的氧化物系夹杂物引起的表面缺陷的平均个数，其中冷轧钢板卷材是从由连续连铸的1～2浇包所制作的钢坯而得到的。
如图1所示，在实施例中，在连续连铸的1～2浇包的中间包钢水中的总氧量相对于RH处理后（真空脱气处理后）的钢水中的总氧量减少。这是因为：钢水表面保温剂迅速地熔融而均匀地覆盖中间包表面，因而可以抑制因钢水和大气的接触所引起的氧化铝系夹杂物的生成，同时钢水中的氧化铝系夹杂物上浮，从而可以从钢水中除去。
另外，如图2所示，在实施例中，由在每1卷冷轧钢板卷材中存在的氧化物系夹杂物引起的表面缺陷的平均个数与以往的比较例相比大幅度地减少，其中冷轧钢板卷材是从由连续连铸的1～2浇包所制作的钢坯而得到的。这也是因为：钢水表面保温剂迅速地熔融而均匀地覆盖中间包表面，因而可以抑制因钢水和大气的接触所引起的氧化铝系夹杂物的生成。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供一种钢水表面保温剂，其在来源于钢水表面保温剂的成分的作用下，不会在钢水中生成氧化铝系夹杂物，而且在钢水表面的熔融速度快，可以均匀地覆盖钢水表面。

Claims (2)

1.一种钢水表面保温剂，其配置在具有规定的钢水表面温度的钢水表面，其特征在于：
所述钢水表面保温剂含有50质量%以上的熔点比所述钢水表面温度低的低熔点原料和低于50质量%的熔点比所述钢水表面温度高的高熔点原料，
以合计为70质量%以上的量含有10～60质量%的CaO、10～70质量%的Al2O3、3～30质量%的MgO以及0～10质量%的SiO2，
所述CaO和所述Al2O3之比CaO/Al2O3为0.5～2.0；
所述钢水表面保温剂的熔点比所述钢水表面温度低，且70质量%以上是粒径为200～1000μm的粉末。
2.一种钢水表面保温方法，其特征在于：将权利要求1所述的钢水表面保温剂以平均熔融层厚度为5～30mm的范围的方式配置在所述钢水表面。
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