JP2004136360A - 鋼の連続鋳造用モールドパウダー - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、上記事情を考慮して更なる鋳片品質を向上させるために、塩基度１．８以上の極めて高い領域でも安定且つスムースに溶融し、更に鋳片品質を向上する鋼の連続鋳造用モールドパウダーを提供することにある。
【解決手段】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下であり、且つＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が１．８以上であることを特徴とする。
【選択図】 なし
【解決手段】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下であり、且つＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が１．８以上であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造用モールドパウダーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造には、モールド内に鋼の連続鋳造用モールドパウダーが添加され、▲１▼溶鋼の保温及び酸化防止、▲２▼溶鋼中の介在物の吸収、▲３▼凝固シェルの潤滑性の確保、▲４▼抜熱の調整をすることによって、モールド内メニスカスでの凝固シェルを均一に生成して表面割れを防止することと、モールドと凝固シェルの焼き付きを防止することである。
【０００３】
鋼の連続鋳造用モールドパウダーにはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ等の酸化物を母材にして溶融調整剤としてＭｇＯやＮａ２Ｏ等のアルカリ、アルカリ土類金属酸化物が添加されている。溶融速度調整を目的に、炭素質原料、例えば、カーボンブラック、コークス粉、黒鉛等が添加されており、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの形状には、粉末と顆粒がある。
【０００４】
一般的な鋼の連続鋳造用モールドパウダーの化学成分は、ＳｉＯ２：２０〜４５質量％、ＣａＯ：２０〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜１０質量％、ＭｇＯ：１〜２０質量％、Ｎａ２Ｏ：１〜２０質量％、Ｆ：２〜１５質量％、Ｃ：１０質量％以下で構成され、必要に応じてＬｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｎＯ等の金属酸化物が添加されている。
【０００５】
また、物性値としては、１３００℃での粘度が０．１〜１０ポイズ、軟化点が８００〜１２００℃の範囲内にある鋼の連続鋳造用モールドパウダーが使用されている。
【０００６】
近年、特に鋼の品質に対する要求が一段と厳しくなっている。例えば、鋼中のカーボン量が０．０８〜０．１８質量％の中炭素鋼では、鋳片表面割れが発生し易く、表面割れを防止するために種々鋳造技術及び鋼の連続鋳造用モールドパウダーの改良がなされているが、品質規格の厳格化に対応できておらず、新しい鋼の連続鋳造用モールドパウダーの開発が求められている。
【０００７】
例えば、特許文献１では、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を主成分とする鋼の連続鋳造鋳型添加剤であって、ＣａＯ／ＳｉＯ２が１．１〜１．８で、ＣａＯ／Ｆがが９〜４０であることを特徴とする鋼の連続鋳造用鋳型添加剤が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．６〜１．８の範囲内であり、２〜１０ｗｔ．％（質量％）のフッ素、および、Ａｌ２Ｏ３を含有するケイ酸カルシウムの製造用原料と、アルカリ金属・アルカリ土類金属の炭酸塩とを、１２００〜１７００℃の範囲内で溶融し、炭酸ガスを分解除去した後、急冷し水砕しそして粉砕することによって調製されたモールドパウダー主原料が７０〜９５ｗｔ．％（質量％）の割合で配合され、そして、炭素分以外の原料中から混入する炭酸等のイグニッションロスの量が７ｗｔ．％（質量％）以下に限定されていることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーが開示されている。
【０００９】
更に、特許文献３には、ＣａＯ、ＳｉＯ２およびフッ素化合物を基本成分として、下記（Ｘ）式で表されるＣａＯ’／ＳｉＯ２が０．９〜２．８であり、下記（Ｙ）式で表されるＣａＦ２含有率が、下記条件（Ａ）または条件（Ｂ）のいずれかを満足し、さらにＮａ２Ｏを０〜２５重量％（質量％）、Ｃを０〜１０重量％（質量％）含有することを特徴する鋼の連続鋳造用モールドパウダが開示されている：
（Ａ）ＣａＯ’／ＳｉＯ２が０．９以上、１．９以下のときＣａＦ２含有率が１５〜６０重量％（質量％）
（Ｂ）ＣａＯ’／ＳｉＯ２が１．９を超えて２．８のときＣａＦ２含有率が５〜６０重量％（質量％）
ここで、ＣａＯ’＝Ｔ．ＣａＯ−Ｆ×（５６／３８）・・・（Ｘ）
ＣａＦ２＝Ｆ×（７８／３８）・・・（Ｙ）
Ｔ．ＣａＯ：パウダ中の全ＣａＯ含有率のＣａＯ換算量［重量％（質量％）］
Ｆ：パウダ中の全Ｆ含有率［重量％（質量％）］
【００１０】
また、特許文献４には、中炭素鋼の連続鋳造に用いられる連続鋳造用モールドパウダーであって、塩基度（ＣａＯ＊／ＳｉＯ２）が１．６〜２．５の範囲内にあり、周期律表ＩＡ属に属する元素の酸化物を２種類以上、以下の（１）式の範囲内で含有し、かつＦを５〜１５重量％（質量％）の範囲で含有し、鋳型側に固着した際にその固着層が周期律表ＩＡ族に属する元素の酸化物を含む結晶を有することを特徴とする連続鋳造用モールドパウダーが開示されている：
０．１３＜（ＩＡ族酸化物の合計のモル数）／（Ｃａのモル数）＜０．６・・・（１）ただし、塩基度のＣａＯ＊はパウダー中のＣａのモル数からＣａＯに換算した値である。
【００１１】
更に、特許文献５には、ＣａＯ、ＳｉＯ２およびフッ素化合物を基本成分とし、０〜１０質量％のＺｒＯ２を含み、かつ、下記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）式を満足することを特徴とする連続鋳造用モールドパウダが開示されている：
０．９≦ｆ（１）≦１．９ ・・・（ａ）
０≦ｆ（２）≦０．４ ・・・（ｂ）
０．０５≦ｆ（３）≦０．２５ ・・・（ｃ）
ｆ（１）＝（ＣａＯ）ｈ ／（ＳｉＯ２）ｈ ・・・（イ）
ｆ（２）＝（ＣａＦ２）ｈ／（（ＣａＯ）ｈ＋（ＳｉＯ２）ｈ ＋（ＣａＦ２）ｈ）・・・（ロ）
ｆ（３）＝（アルカリ金属の弗化物）ｈ ／（（ＣａＯ）ｈ ＋（ＳｉＯ２）ｈ＋（アルカリ金属の弗化物）ｈ）・・・（ハ）
（ＣａＯ）ｈ ＝（ＷＣａＯ−（ＣａＦ２）ｈ×０．７１８） ・・・（Ａ）
（ＳｉＯ２）ｈ＝ ＷＳｉＯ２・・・（Ｂ）
（ＣａＦ２）ｈ＝（ＷＦ−ＷＬｉ２Ｏ×１．２７−ＷＮａ２Ｏ×０．６１３ −ＷＫ２Ｏ×０．４０３）×２．０５・・・（Ｃ）
（アルカリ金属の弗化物）ｈ＝ＷＬｉ２Ｏ×１．７４＋ＷＮａ２Ｏ×１．３５＋ＷＫ２Ｏ×１．２３・・・（Ｄ）
ここで、ＷＣａＯ 、ＷＳｉＯ２、ＷＦ 、ＷＬｉ２Ｏ、ＷＮａ２ＯおよびＷＫ２Ｏ：モールドパウダ中のＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有率（質量％）。
【００１２】
また、特許文献６には、パウダー中の炭酸塩濃度がＣＯ２濃度に換算して４〜１５ｍａｓｓ％であって、１５７３Ｋにおける粘度が ０．１Ｐａ・ｓ未満、融点が１２７３Ｋ以上であり、下記の質量濃度比が０．９〜１．３ であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーが開示されている：
質量濃度比＝（ＣａＯ＋ＣａＦ２×０．７１８）／ＳｉＯ２
【００１３】
更に、特許文献７には、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびフッ素化合物を基本成分とし、下記（Ａ）式で表される（ＣａＯ）ｈ含有率［重量％（質量％）］とＳｉＯ２含有率［重量％（質量％）］との比（ＣａＯ）ｈ ／ＳｉＯ２が０．９〜１．９であり、下記（Ｂ）式で表されるＣａＦ２を５〜６０重量％（質量％）含み、かつＡｌ２Ｏ３を３〜４０重量％（質量％）、Ｎａ２Ｏを０〜１０重量％（質量％）、ＭｇＯを０〜１５重量％（質量％）含有し、１３００℃における粘度が１．５ｐｏｉｓｅ以上であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダが開示されている：
（ＣａＯ）ｈ ＝Ｔ．ＣａＯ−Ｆ×（５６／３８）・・・（Ａ）
ＣａＦ２＝Ｆ×（７８／３８） ・・・（Ｂ）
ここで、Ｔ．ＣａＯ：パウダ中の全Ｃａ含有率のＣａＯ換算量［重量％（質量％）］
Ｆ：パウダ中の全Ｆ含有率［重量％（質量％）］
【００１４】
また、特許文献８には、ＣａＯ、ＳｉＯ２およびフッ素化合物を基本成分とし、下記（Ａ）式で表される（ＣａＯ）ｈ［重量％（質量％）］と、ＳｉＯ２含有率［重量％（質量％）］との比（ＣａＯ）ｈ／ＳｉＯ２が、０．９〜１．９であり、さらに下記（Ｂ）式で表されるＣａＦ２を１５〜６０［重量％（質量％）］含み、かつＮａ２Ｏを０〜１５［重量％（質量％）］、ＭｇＯを１〜２０［重量％（質量％）］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が開示されている：
ここで、（ＣａＯ）ｈ＝Ｔ．ＣａＯ−Ｆ ×（５６／３８）・・・（Ａ）
ＣａＦ２＝Ｆ×（７８／３８） ・・・（Ｂ）
Ｔ．ＣａＯ：パウダ中の全Ｃａ含有率のＣａＯ換算量［重量％（質量％）］
Ｆ：パウダ中の全Ｆ含有率［重量％（質量％）］
【００１５】
更に、特許文献９には、ＣａＯ、ＳｉＯ２およびフッ素化合物を基本成分とするモールドパウダであって、Ｔ．ＣａＯのＳｉＯ２に対する質量％の比Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ２が１．３〜２．５であり、Ｆを４〜２０質量％およびアルカリ金属の酸化物を合計で４〜１２質量％含有し、アルカリ金属の酸化物の合計の質量％に対するＦの質量％の比が０．６〜２．５であり、１３００℃における粘度が２ｐｏｉｓｅ以下、凝固点が１１８０℃以上であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダか（請求項１）；及びＡｒ雰囲気下において１４００℃で溶融させた後、１〜５０℃／分の速度で室温まで冷却した場合、凝固組織中に最も多く析出する結晶が３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２の組成であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用モールドパウダ（請求項２）が開示されている。
【００１６】
上述のような鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、カスピダイン（３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）を初めとする結晶の生成量を高める技術であり、化学組成を調整するだけでは、安定操業と鋳片品質を両立するには困難である。即ち、適切な原料を組み合わせて配合することにより、良好な溶融性状を指向することが重要である。しかも、従来技術に開示されている化学成分で、その性能を発揮させるには、保温材は溶融するまでの特性、即ち、溶融特性が良好でなければ、結局、溶融スラグ層の化学成分が不均一になり、鋳片品質の向上や安定操業は達成されず、溶融特性の向上には原料の配合技術が極めて重要である。
【００１７】
また、セメントとオラステナイトを使用した鋼の連続鋳造用モールドパウダーについては、特許文献１０に、高温の鉱物化反応を経て水和反応が封じられた生成物である加熱処理合成物、ないしはこれと人工、または天然産鉱物類との混合物よりなり、ＣａＯ３９〜４６重量％（質量％）、ＳｉＯ２４５〜５６重量％（質量％）およびＡｌ２Ｏ３４〜１５重量％（質量％）を主要成分として含有する組成のスラグ基材を７０〜９０重量％（質量％）と、軟化点調整剤を３〜１５重量％（質量％）と、粘度調整材を２〜１０重量％（質量％）および溶解速度調整材を５重量％（質量％）以下との配合物の造粒成形顆粒から成り、全組成中のＣａＯ／ＳｉＯ２の値が０．８７±０．２で、かつＡｌ２Ｏ３含有量が２．８〜１３．５重量％（質量％）であり、しかも上記加熱処理合成物が全組成中に５０〜９０重量％（質量％）を占めることを特徴とする鋼の鋳造用顆粒状フラックスが開示されている。しかしながら、ＣａＯ／ＳｉＯ２の値が１．０７を超えると、フラックス（鋼の連続鋳造用モールドパウダー）の軟化点が急激に高くなるとしている。
【００１８】
更に、特許文献１１には、（ａ）トライ・カルシウム・アルミネートが低含有量のセメント・クリンカーおよびウオラストナイトのうちの１種または２種の混合物・・・４５〜７０重量％（質量％） （ｂ）シリカ・・・１０〜３０重量％（質量％） （ｃ）カーボン・・・２〜８重量％（質量％） （ｄ）フラックスとしてアルカリ金属の炭酸塩、硫酸塩、弗化物などの塩類のうちの１種または２種以上・・・１０〜２５重量％（質量％）、上記（ａ）〜（ｄ）を含有することを特徴とする連続鋳造アルミキルド鋼用鋳型添加剤が開示されている。この連続鋳造アルミキルド鋼用鋳型添加剤は、ＣａＯ／ＳｉＯ２を０．８〜１．２の範囲となるように適宜組み合わせることによって溶融特性及びアルミナ吸収能の効果を上がるとしているが、該公報ではＣａＯ／ＳｉＯ２が１．０７または１．２以下と低いために、結晶化特性を向上させることが困難である。また、シリカ原料が１０質量％以上であると、連続鋳造アルミキルド鋼用鋳型添加剤のかさ比重が低くなり、溶融制御が困難であり、またモールド上での飛散、発塵が多くなるために好ましくない。更に、粘性や融点を調整するフラックス、アルカリ金属の炭酸塩、硫酸塩、弗化物などの塩類のうち１種または２種以上を１５〜２５質量％使用しており、まだ満足する溶融性状を確保することができない。
【００１９】
【特許文献１】
特開平５−２６９５６０号公報 特許請求の範囲
【特許文献２】
特許第３１１９９９９号公報 特許請求の範囲
【特許文献３】
特開平１１−３２００５８号公報 特許請求の範囲
【特許文献４】
特許第３１７９３５８号公報 特許請求の範囲
【特許文献５】
特開２００１−１７９４０８号公報 特許請求の範囲
【特許文献６】
特許第２６７１６４４号公報 特許請求の範囲
【特許文献７】
特開２０００−２１８３４８号公報 特許請求の範囲
【特許文献８】
特開２０００−１５８１０５号公報 特許請求の範囲
【特許文献９】
特開２００２−２３９６９３号公報 特許請求の範囲
【特許文献１０】
特公昭５６−１７４０３号公報 特許請求の範囲
【特許文献１１】
特開昭５０−６１３２７号公報 特許請求の範囲
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述に記載した従来の技術における鋼の連続鋳造用モールドパウダー（鋳型添加剤）は、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの結晶化特性を考慮したものである。鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、溶鋼表面に添加され、溶鋼からの熱を受けて溶融し溶融スラグ層を形成した後、モールドと凝固シェル間に流入し、モールドによって冷却され、結晶が晶出する。即ち、実際には、鋼の連続鋳造用モールドパウダーが結晶化する前に、溶融する過程を経過しなければならず、いくら結晶化を考慮しても溶融する過程で均一な溶融をしなければ均一成分から構成されず均一な溶融スラグ層が形成されない。従って、溶融層の成分が不均一であれば、自ずから結晶化特性が変化、変動してしまい、その結果、抜熱特性が変動してしまい鋳片品質を劣化してしまう。上述の開示されている技術は結晶化を考慮したものであり、従来の技術だけではその溶融特性を制御することが困難であり、鋳片品質を向上させるには不十分で、溶融特性の優れた鋼の連続鋳造用モールドパウダーが必要である。
【００２１】
特に、従来技術の高塩基度、高結晶化温度の特性を有した鋼の連続鋳造用モールドパウダーでは、溶鋼表面に添加した時に、焼結が発生し、鋼の連続鋳造用モールドパウダーがごわついた状態となり、スムースに溶融せず、溶融層厚みが薄くなり、モールド内で溶融層がばらつく現象が発生し、ブレークアウトや溶融スラグの不均一流入によって鋳片品質が逆に悪くなる欠点を有していた。また、従来技術の高塩基度、高結晶化温度の特性を有する鋼の連続鋳造用モールドパウダーでは、スラグベアーが生成しやすく、安定操業と鋳片品質の向上の双方を満足できず、安定した溶融特性を有することが重要である。
【００２２】
一方、従来技術では、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比）１．８以上の高塩基度組成に鋼の連続鋳造用モールドパウダーを設計する場合、使用できる主原料は、塩基度３前後のポルトランドセメントか、高塩基度合成ケイ酸カルシウム及び石灰石（ＣａＣＯ３）、またはリンスラグに限られる。現在既存の合成ケイ酸カルシウムはその塩基度は１．５前後が製造上の理由から上限である。従って、塩基度１．８以上の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを設計する場合、粉体特性を調整するＳｉＯ２系原料の添加量を少なくせざるを得ないか、または全く使用しない配合となり、溶融特性が著しく悪化し、且つかさ比重も大きくなるために安定した溶融特性が得られない。また、かさ比重の高くなることでモールド内での粉体流動性も低下して焼結が進行しやすくなる。リンスラグも塩基度が約１．３程度であり、塩基度１．８以上の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを設計する際、合成ケイ酸カルシウムと同様な欠点を有している。
【００２３】
また、石灰石を配合することにより塩基度１．８以上の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを設計することは可能であるが、石灰石の熱分解時の吸熱反応とその時多量に発生するＣＯ２ガスによる発塵によって、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの効果を低下さ、作業環境を悪化するため、主原料として石灰石を配合することは困難である。
【００２４】
更に、従来技術品では、化学成分上、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃を超える広範なために溶融時に固液共存領域が発生するために、その過程で結晶化され焼結を引き起こし、溶融性状が悪くなる等の欠点があった。
【００２５】
一方、ポルトランドセメントを主原料にすると、ポルトランドセメントの高融点と、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの粘性調整に使用するフラックス原料、例えばＮａ２ＣＯ３、ＮａＦ、氷晶石、Ｌｉ２ＣＯ３、ＭｇＯなどとの融点のギャップが大きくなり安定した溶融特性が得られず、溶融不良、スラグベアーの生成が大きく、十分な結晶化特性が得られない。
【００２６】
従って、本発明の目的は、上記事情を考慮して更なる鋳片品質を向上させるために、塩基度１．８以上の極めて高い領域でも安定且つスムースに溶融し、更に鋳片品質を向上する鋼の連続鋳造用モールドパウダーを提供することにある。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下であり、且つＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が１．８以上であることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメント及びオラステナイトを含有することを特徴とする。
【００２９】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメント、オラステナイト、ホタル石及びＳｉＯ２原料を含有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメント及びオラステナイトの合計量が３５質量％以上、ホタル石が１５質量％以上、且つＳｉＯ２原料が１０質量％以下の配合を有することを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメント、オラステナイト、ホタル石及び熱間膨脹原料を含有することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量が３５質量％以上で、ホタル石が１５質量％以上、且つ熱間膨脹原料が０．１質量％以上の配合を有することを特徴とする。
【００３３】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、融点が１１００℃以上、結晶化温度が１１００℃以上であることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、高周波誘導炉でＭｇＯ−Ｃ系耐火物ルツボ中で銑鉄を溶解し、溶銑温度を１５００〜１５５０℃に安定させた後、炉体を１０〜３０ｒｐｍで偏心させながら、鋼の連続鋳造用モールドパウダー３００ｇを溶銑上に投入して完全に滓化溶融するまでの時間が３分以下であることを特徴とする。
【００３５】
更に、本発明の鋼の連続鋳造方法は、上記鋼の連続鋳造用モールドパウダーを鋳造速度０．８ｍ／分以上で使用しながら鋳造することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下であり、且つＣａＯ／ＳｉＯ２質量比（塩基度）が１．８以上であることを特徴とするものである。ここで、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃を超えると、固液共存層が広く発生し溶融不良が引き起こり好ましくない。なお、軟化着地温度と軟化開始温度の差は、７５℃以下にあることが更に好ましい。
【００３７】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が１．８未満であると、高結晶化特性が得られないために好ましくない。なお、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比は、１．８〜４．０の範囲内にあることが更に好ましい。
【００３８】
次に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを配合するに際して、原料として、高塩基度（３前後）であるポルトランドセメントと、低塩基度（０．９前後）であるオラステナイトを組み合わせて設計することが好ましい。これは、両原料が共に結晶質原料であることと、両原料の融点が共に１３００℃以上の高融点であるために、溶融時に溶融ギャップが減少するために、塩基度１．８以上でも、ＪＩＳ Ｒ２２０４における軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下で、スラグベアーが生成せず、且つ焼結せずにスムースに溶融する極めて溶融特性に優れる鋼の連続鋳造用モールドパウダーを提供することができるためである。
【００３９】
ここで、ポルトランドセメントとオラステナイトを併用する場合、ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量は、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの３５質量％以上が好ましく、より好ましくは３５〜７０質量％の範囲内である。なお、ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量が７０質量％を超えると鋼の連続鋳造用モールドパウダーの溶融性状が悪くなることがあるために好ましくない。また、ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量が３５質量％未満となると、他の原料の影響を強く受けるために、安定した溶融性状が得難くなるために好ましくない。
【００４０】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、ホタル石を１５質量％以上の量で含有させることで、前記ポルトランドセメント及びオラステナイトを併用する場合よりも更に鋼の連続鋳造用モールドパウダーの溶融がスムースになるために好ましい。なお、ホタル石の配合量は、１５質量％以上が好ましく、より好ましくは１５〜４０質量％の範囲内である。ホタル石の配合量が、１５質量％未満では、その添加効果が発現しないために好ましくなく、また、４０質量％を超えると、ポルトランドセメントとオラステナイトによる溶融の安定化効果が得られなくなり、焼結も助長するために好ましくない。
【００４１】
次に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、ＳｉＯ２原料を１０質量％以下の量で配合することが好ましい。ポルトランドセメント及びオラステナイトを併用し、更に、ＳｉＯ２原料を使用することで、従来の高塩基度モールドパウダーより低かさ比重になり、溶鋼表面で鋼の連続鋳造用モールドパウダーに流動性が発現し、溶融性状がさらに向上する。ＳｉＯ２原料には、ケイ藻土、フライアッシュ、ケイ石等のような慣用・公知のシリカ系原料のいずれをも使用することができ、シリカ系原料は結晶質であっても、非晶質のものであっても良く、結晶質の場合、その結晶鉱物はクオーツ、クリストバライト等であることができる。ＳｉＯ２原料の添加量は１０質量％以下が好ましく、より好ましくは０．５〜１０質量％の範囲内である。ＳｉＯ２質原料が、１０質量％を超えると、かさ比重が小さくなりすぎ発塵が発生したり、カーボンの赤熱等が発生し好ましくない。
【００４２】
なお、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、かさ比重は１．０以下が好ましく、より好ましくは０．９５〜０．５の範囲内である。かさ比重が、０．５未満となると、発塵が多くなり、作業環境が悪化することがあるために好ましくない。また、かさ比重が１．０を超えると、モールド内でのパウダー流動が悪くなるために好ましくない。
【００４３】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、カーボン量は１質量％以上が好ましく、より好ましくは２〜１０質量％である。更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーには、その他の原料由来の不可避微量カーボンも存在するために、トータルカーボン量は、２．５質量％以上が好ましく、より好ましくは３．０質量％以上であり、更に好ましくは３．０〜８質量％である。なお、トータルカーボン量が８質量％を超えると火炎が大きくなり操業に支障を与えることがあるために好ましくない。
【００４４】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーには、フラックス原料を使用することが好適である。フラックス原料としては、例えばフッ化ソーダ、氷晶石、ソーダ灰、炭酸リチウム、炭酸マンガン、酸化マンガン等を使用することができるが、フラックス原料の合計量は１５質量％以下、より好ましくは１〜１４質量％の範囲内である。フラックス原料の合計量が１５質量％を超えると鋼の連続鋳造用モールドパウダーの融点を１１００℃以上に設定することができないために好ましくない。
【００４５】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーには、熱間膨脹原料を配合することもできる。熱間膨脹原料を配合すると、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの焼結抑制効果を高くすることができる。熱間膨脹原料としては、受熱時の結晶相変態に伴って膨脹する材質を利用することができ、例えばケイ石、スポジュメン等を例示することができる。また、シリカ質原料を発泡させた、所謂、バルーン形状の合成原料は、加熱時に内部が膨脹し、その結果、原料自体も膨脹する特殊原料を熱間膨張原料として使用することもできる。更に、熱間膨脹力を有するカーボン、所謂、熱膨脹性黒鉛を使用することもできる。なお、熱間膨張原料の配合量は、熱間膨張効果を発現させるに０．１質量％以上配合することが好ましく、より好ましくは０．２〜４質量％の範囲内である。ここで、熱間膨張原料の配合量が、４質量％を超えると、カーボン原料の赤熱が発生するために好ましくない。また、熱間膨張原料として熱膨張性黒鉛を配合する場合、その配合量が４質量％を超えると、発塵が発生することがあるために好ましくない。なお、上記熱膨張性原料のうち、シリカ質のものは、上記のＳｉＯ２原料の一部または全部として、熱膨張性黒鉛は、上記のカーボン原料の一部または全部として使用することができる。
【００４６】
なお、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーの融点は１１００℃以上で、結晶化温度は１１００℃以上が好ましく、好ましくは融点が１１００〜１２５０℃、結晶化温度は１１００〜１２５０℃である。この範囲を外れると溶融が不安定となり、高塩基度のポルトランドセメント及び低塩基度のオラステナイトを併用して塩基度を１．８以上としても良好な溶融性状が得られないことがあるために好ましくない。
【００４７】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、高周波誘導炉装置で、ＭｇＯ−Ｃ系ルツボを使用して銑鉄を溶解して、１５００〜１５５０℃の間で温度を安定化させた後、炉体を１０〜３０ｒｐｍで偏心させて湯面変動を付与した条件で鋼の連続鋳造用モールドパウダーを３００ｇ投入した後の鋼の連続鋳造用保温材の完全に滓化溶融するために要する時間は３分以内であることが好ましく、更に好ましくは０．８〜２．９分の範囲内である。完全に滓化溶融するために要する時間が３分を超えると、実際の溶鋼表面で、溶融不良を起すことがあるために好ましくない。
【００４８】
なお、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、その形状に限定されるものではなく、例えば、粉末タイプや押し出し顆粒、中空スプレー顆粒、攪拌造粒顆粒、押し出し顆粒などの形状を目的に応じて適宜選択して使用することができる。
【００４９】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、鋳造速度０．８ｍ／分以上、好ましくは１．０ｍ／分以上、更に好ましくは１．２ｍ／分以上で使用することが好ましい。鋳造速度が０．８ｍ／分未満となると、モールド内メニスカス温度が低く、安定した溶融が確保され難いために好ましくない。
【００５０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを更に説明する。
実施例
以下の表１及び２に記載する原料の配合割合にて本発明品及び比較品の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを製造した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】
表中、合成ケイ酸カルシウムは、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比＝１．５のものである。
また、形状の欄において、粉末は、原料配合物をミキサーにて混合することによって得たものであり、顆粒１は、原料配合物をスラリー状にしてスプレードライヤーにより成形し、乾燥した得られたスプレー顆粒であり、顆粒２は、原料配合物をミキサーで混合する際、バインダーを添加して造粒することにより得られた撹拌造粒顆粒であり、顆粒３は、原料配合物にバインダーを添加して押出造粒機により成形することにより得られた押出顆粒である。
【００５６】
使用結果は、本発明品及び比較品の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを用い、溶鋼温度１５３０〜１５７０℃の溶鋼を表に記載の鋳造速度で連続鋳造することによって得られた結果である。ここで、焼結性は、モールド内のモールドパウダー状況を目視により観察したものであり、○は、モールド内に焼結塊が発生せずを、△は、モールド内に小さな焼結塊が発生を、×は、モールド内に大きな焼結塊が発生をそれぞれ示す。また、溶融性状は、プール厚を測定したものであり、○は、プール厚７〜２０ｍｍを、△は、プール厚５〜７ｍｍ未満を、×は、プール厚５ｍｍ未満をそれぞれ示す。更に、スラグベアーは、モールド内のモールドパウダー状況を目視により観察したものであり、○は、定常部及び非定常部共に発生せずを、△は、非定常部に若干発生を、×は、定常部及び非定常部で発生をそれぞれ示す。発塵状況は、モールド内のモールドパウダー状況を目視により観察したものであり、○は、発塵がほとんど認められずを、△は、モールドパウダー投入時に若干発塵が発生するを、×は、常に発塵が認められるをそれぞれ示す。鋳片品質は、鋳造後鋳片を目視により観察したものであり、○は、鋳片１枚当たりの割れ長さの合計が１０ｍｍ未満のものを、△は、割れ長さの合計が１０ｍｍ以上２０ｍｍ未満のものを、×は、割れ長さの合計が２０ｍｍ以上のものをそれぞれ示す。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、塩基度１．８以上の極めて高い領域でも安定且つスムースに溶融し、鋳片品質を向上することができるという効果を奏するものである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造用モールドパウダーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造には、モールド内に鋼の連続鋳造用モールドパウダーが添加され、▲１▼溶鋼の保温及び酸化防止、▲２▼溶鋼中の介在物の吸収、▲３▼凝固シェルの潤滑性の確保、▲４▼抜熱の調整をすることによって、モールド内メニスカスでの凝固シェルを均一に生成して表面割れを防止することと、モールドと凝固シェルの焼き付きを防止することである。
【０００３】
鋼の連続鋳造用モールドパウダーにはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ等の酸化物を母材にして溶融調整剤としてＭｇＯやＮａ２Ｏ等のアルカリ、アルカリ土類金属酸化物が添加されている。溶融速度調整を目的に、炭素質原料、例えば、カーボンブラック、コークス粉、黒鉛等が添加されており、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの形状には、粉末と顆粒がある。
【０００４】
一般的な鋼の連続鋳造用モールドパウダーの化学成分は、ＳｉＯ２：２０〜４５質量％、ＣａＯ：２０〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３：０．５〜１０質量％、ＭｇＯ：１〜２０質量％、Ｎａ２Ｏ：１〜２０質量％、Ｆ：２〜１５質量％、Ｃ：１０質量％以下で構成され、必要に応じてＬｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｎＯ等の金属酸化物が添加されている。
【０００５】
また、物性値としては、１３００℃での粘度が０．１〜１０ポイズ、軟化点が８００〜１２００℃の範囲内にある鋼の連続鋳造用モールドパウダーが使用されている。
【０００６】
近年、特に鋼の品質に対する要求が一段と厳しくなっている。例えば、鋼中のカーボン量が０．０８〜０．１８質量％の中炭素鋼では、鋳片表面割れが発生し易く、表面割れを防止するために種々鋳造技術及び鋼の連続鋳造用モールドパウダーの改良がなされているが、品質規格の厳格化に対応できておらず、新しい鋼の連続鋳造用モールドパウダーの開発が求められている。
【０００７】
例えば、特許文献１では、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を主成分とする鋼の連続鋳造鋳型添加剤であって、ＣａＯ／ＳｉＯ２が１．１〜１．８で、ＣａＯ／Ｆがが９〜４０であることを特徴とする鋼の連続鋳造用鋳型添加剤が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．６〜１．８の範囲内であり、２〜１０ｗｔ．％（質量％）のフッ素、および、Ａｌ２Ｏ３を含有するケイ酸カルシウムの製造用原料と、アルカリ金属・アルカリ土類金属の炭酸塩とを、１２００〜１７００℃の範囲内で溶融し、炭酸ガスを分解除去した後、急冷し水砕しそして粉砕することによって調製されたモールドパウダー主原料が７０〜９５ｗｔ．％（質量％）の割合で配合され、そして、炭素分以外の原料中から混入する炭酸等のイグニッションロスの量が７ｗｔ．％（質量％）以下に限定されていることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーが開示されている。
【０００９】
更に、特許文献３には、ＣａＯ、ＳｉＯ２およびフッ素化合物を基本成分として、下記（Ｘ）式で表されるＣａＯ’／ＳｉＯ２が０．９〜２．８であり、下記（Ｙ）式で表されるＣａＦ２含有率が、下記条件（Ａ）または条件（Ｂ）のいずれかを満足し、さらにＮａ２Ｏを０〜２５重量％（質量％）、Ｃを０〜１０重量％（質量％）含有することを特徴する鋼の連続鋳造用モールドパウダが開示されている：
（Ａ）ＣａＯ’／ＳｉＯ２が０．９以上、１．９以下のときＣａＦ２含有率が１５〜６０重量％（質量％）
（Ｂ）ＣａＯ’／ＳｉＯ２が１．９を超えて２．８のときＣａＦ２含有率が５〜６０重量％（質量％）
ここで、ＣａＯ’＝Ｔ．ＣａＯ−Ｆ×（５６／３８）・・・（Ｘ）
ＣａＦ２＝Ｆ×（７８／３８）・・・（Ｙ）
Ｔ．ＣａＯ：パウダ中の全ＣａＯ含有率のＣａＯ換算量［重量％（質量％）］
Ｆ：パウダ中の全Ｆ含有率［重量％（質量％）］
【００１０】
また、特許文献４には、中炭素鋼の連続鋳造に用いられる連続鋳造用モールドパウダーであって、塩基度（ＣａＯ＊／ＳｉＯ２）が１．６〜２．５の範囲内にあり、周期律表ＩＡ属に属する元素の酸化物を２種類以上、以下の（１）式の範囲内で含有し、かつＦを５〜１５重量％（質量％）の範囲で含有し、鋳型側に固着した際にその固着層が周期律表ＩＡ族に属する元素の酸化物を含む結晶を有することを特徴とする連続鋳造用モールドパウダーが開示されている：
０．１３＜（ＩＡ族酸化物の合計のモル数）／（Ｃａのモル数）＜０．６・・・（１）ただし、塩基度のＣａＯ＊はパウダー中のＣａのモル数からＣａＯに換算した値である。
【００１１】
更に、特許文献５には、ＣａＯ、ＳｉＯ２およびフッ素化合物を基本成分とし、０〜１０質量％のＺｒＯ２を含み、かつ、下記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）式を満足することを特徴とする連続鋳造用モールドパウダが開示されている：
０．９≦ｆ（１）≦１．９ ・・・（ａ）
０≦ｆ（２）≦０．４ ・・・（ｂ）
０．０５≦ｆ（３）≦０．２５ ・・・（ｃ）
ｆ（１）＝（ＣａＯ）ｈ ／（ＳｉＯ２）ｈ ・・・（イ）
ｆ（２）＝（ＣａＦ２）ｈ／（（ＣａＯ）ｈ＋（ＳｉＯ２）ｈ ＋（ＣａＦ２）ｈ）・・・（ロ）
ｆ（３）＝（アルカリ金属の弗化物）ｈ ／（（ＣａＯ）ｈ ＋（ＳｉＯ２）ｈ＋（アルカリ金属の弗化物）ｈ）・・・（ハ）
（ＣａＯ）ｈ ＝（ＷＣａＯ−（ＣａＦ２）ｈ×０．７１８） ・・・（Ａ）
（ＳｉＯ２）ｈ＝ ＷＳｉＯ２・・・（Ｂ）
（ＣａＦ２）ｈ＝（ＷＦ−ＷＬｉ２Ｏ×１．２７−ＷＮａ２Ｏ×０．６１３ −ＷＫ２Ｏ×０．４０３）×２．０５・・・（Ｃ）
（アルカリ金属の弗化物）ｈ＝ＷＬｉ２Ｏ×１．７４＋ＷＮａ２Ｏ×１．３５＋ＷＫ２Ｏ×１．２３・・・（Ｄ）
ここで、ＷＣａＯ 、ＷＳｉＯ２、ＷＦ 、ＷＬｉ２Ｏ、ＷＮａ２ＯおよびＷＫ２Ｏ：モールドパウダ中のＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有率（質量％）。
【００１２】
また、特許文献６には、パウダー中の炭酸塩濃度がＣＯ２濃度に換算して４〜１５ｍａｓｓ％であって、１５７３Ｋにおける粘度が ０．１Ｐａ・ｓ未満、融点が１２７３Ｋ以上であり、下記の質量濃度比が０．９〜１．３ であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダーが開示されている：
質量濃度比＝（ＣａＯ＋ＣａＦ２×０．７１８）／ＳｉＯ２
【００１３】
更に、特許文献７には、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびフッ素化合物を基本成分とし、下記（Ａ）式で表される（ＣａＯ）ｈ含有率［重量％（質量％）］とＳｉＯ２含有率［重量％（質量％）］との比（ＣａＯ）ｈ ／ＳｉＯ２が０．９〜１．９であり、下記（Ｂ）式で表されるＣａＦ２を５〜６０重量％（質量％）含み、かつＡｌ２Ｏ３を３〜４０重量％（質量％）、Ｎａ２Ｏを０〜１０重量％（質量％）、ＭｇＯを０〜１５重量％（質量％）含有し、１３００℃における粘度が１．５ｐｏｉｓｅ以上であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダが開示されている：
（ＣａＯ）ｈ ＝Ｔ．ＣａＯ−Ｆ×（５６／３８）・・・（Ａ）
ＣａＦ２＝Ｆ×（７８／３８） ・・・（Ｂ）
ここで、Ｔ．ＣａＯ：パウダ中の全Ｃａ含有率のＣａＯ換算量［重量％（質量％）］
Ｆ：パウダ中の全Ｆ含有率［重量％（質量％）］
【００１４】
また、特許文献８には、ＣａＯ、ＳｉＯ２およびフッ素化合物を基本成分とし、下記（Ａ）式で表される（ＣａＯ）ｈ［重量％（質量％）］と、ＳｉＯ２含有率［重量％（質量％）］との比（ＣａＯ）ｈ／ＳｉＯ２が、０．９〜１．９であり、さらに下記（Ｂ）式で表されるＣａＦ２を１５〜６０［重量％（質量％）］含み、かつＮａ２Ｏを０〜１５［重量％（質量％）］、ＭｇＯを１〜２０［重量％（質量％）］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が開示されている：
ここで、（ＣａＯ）ｈ＝Ｔ．ＣａＯ−Ｆ ×（５６／３８）・・・（Ａ）
ＣａＦ２＝Ｆ×（７８／３８） ・・・（Ｂ）
Ｔ．ＣａＯ：パウダ中の全Ｃａ含有率のＣａＯ換算量［重量％（質量％）］
Ｆ：パウダ中の全Ｆ含有率［重量％（質量％）］
【００１５】
更に、特許文献９には、ＣａＯ、ＳｉＯ２およびフッ素化合物を基本成分とするモールドパウダであって、Ｔ．ＣａＯのＳｉＯ２に対する質量％の比Ｔ．ＣａＯ／ＳｉＯ２が１．３〜２．５であり、Ｆを４〜２０質量％およびアルカリ金属の酸化物を合計で４〜１２質量％含有し、アルカリ金属の酸化物の合計の質量％に対するＦの質量％の比が０．６〜２．５であり、１３００℃における粘度が２ｐｏｉｓｅ以下、凝固点が１１８０℃以上であることを特徴とする連続鋳造用モールドパウダか（請求項１）；及びＡｒ雰囲気下において１４００℃で溶融させた後、１〜５０℃／分の速度で室温まで冷却した場合、凝固組織中に最も多く析出する結晶が３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２の組成であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用モールドパウダ（請求項２）が開示されている。
【００１６】
上述のような鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、カスピダイン（３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）を初めとする結晶の生成量を高める技術であり、化学組成を調整するだけでは、安定操業と鋳片品質を両立するには困難である。即ち、適切な原料を組み合わせて配合することにより、良好な溶融性状を指向することが重要である。しかも、従来技術に開示されている化学成分で、その性能を発揮させるには、保温材は溶融するまでの特性、即ち、溶融特性が良好でなければ、結局、溶融スラグ層の化学成分が不均一になり、鋳片品質の向上や安定操業は達成されず、溶融特性の向上には原料の配合技術が極めて重要である。
【００１７】
また、セメントとオラステナイトを使用した鋼の連続鋳造用モールドパウダーについては、特許文献１０に、高温の鉱物化反応を経て水和反応が封じられた生成物である加熱処理合成物、ないしはこれと人工、または天然産鉱物類との混合物よりなり、ＣａＯ３９〜４６重量％（質量％）、ＳｉＯ２４５〜５６重量％（質量％）およびＡｌ２Ｏ３４〜１５重量％（質量％）を主要成分として含有する組成のスラグ基材を７０〜９０重量％（質量％）と、軟化点調整剤を３〜１５重量％（質量％）と、粘度調整材を２〜１０重量％（質量％）および溶解速度調整材を５重量％（質量％）以下との配合物の造粒成形顆粒から成り、全組成中のＣａＯ／ＳｉＯ２の値が０．８７±０．２で、かつＡｌ２Ｏ３含有量が２．８〜１３．５重量％（質量％）であり、しかも上記加熱処理合成物が全組成中に５０〜９０重量％（質量％）を占めることを特徴とする鋼の鋳造用顆粒状フラックスが開示されている。しかしながら、ＣａＯ／ＳｉＯ２の値が１．０７を超えると、フラックス（鋼の連続鋳造用モールドパウダー）の軟化点が急激に高くなるとしている。
【００１８】
更に、特許文献１１には、（ａ）トライ・カルシウム・アルミネートが低含有量のセメント・クリンカーおよびウオラストナイトのうちの１種または２種の混合物・・・４５〜７０重量％（質量％） （ｂ）シリカ・・・１０〜３０重量％（質量％） （ｃ）カーボン・・・２〜８重量％（質量％） （ｄ）フラックスとしてアルカリ金属の炭酸塩、硫酸塩、弗化物などの塩類のうちの１種または２種以上・・・１０〜２５重量％（質量％）、上記（ａ）〜（ｄ）を含有することを特徴とする連続鋳造アルミキルド鋼用鋳型添加剤が開示されている。この連続鋳造アルミキルド鋼用鋳型添加剤は、ＣａＯ／ＳｉＯ２を０．８〜１．２の範囲となるように適宜組み合わせることによって溶融特性及びアルミナ吸収能の効果を上がるとしているが、該公報ではＣａＯ／ＳｉＯ２が１．０７または１．２以下と低いために、結晶化特性を向上させることが困難である。また、シリカ原料が１０質量％以上であると、連続鋳造アルミキルド鋼用鋳型添加剤のかさ比重が低くなり、溶融制御が困難であり、またモールド上での飛散、発塵が多くなるために好ましくない。更に、粘性や融点を調整するフラックス、アルカリ金属の炭酸塩、硫酸塩、弗化物などの塩類のうち１種または２種以上を１５〜２５質量％使用しており、まだ満足する溶融性状を確保することができない。
【００１９】
【特許文献１】
特開平５−２６９５６０号公報 特許請求の範囲
【特許文献２】
特許第３１１９９９９号公報 特許請求の範囲
【特許文献３】
特開平１１−３２００５８号公報 特許請求の範囲
【特許文献４】
特許第３１７９３５８号公報 特許請求の範囲
【特許文献５】
特開２００１−１７９４０８号公報 特許請求の範囲
【特許文献６】
特許第２６７１６４４号公報 特許請求の範囲
【特許文献７】
特開２０００−２１８３４８号公報 特許請求の範囲
【特許文献８】
特開２０００−１５８１０５号公報 特許請求の範囲
【特許文献９】
特開２００２−２３９６９３号公報 特許請求の範囲
【特許文献１０】
特公昭５６−１７４０３号公報 特許請求の範囲
【特許文献１１】
特開昭５０−６１３２７号公報 特許請求の範囲
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述に記載した従来の技術における鋼の連続鋳造用モールドパウダー（鋳型添加剤）は、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの結晶化特性を考慮したものである。鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、溶鋼表面に添加され、溶鋼からの熱を受けて溶融し溶融スラグ層を形成した後、モールドと凝固シェル間に流入し、モールドによって冷却され、結晶が晶出する。即ち、実際には、鋼の連続鋳造用モールドパウダーが結晶化する前に、溶融する過程を経過しなければならず、いくら結晶化を考慮しても溶融する過程で均一な溶融をしなければ均一成分から構成されず均一な溶融スラグ層が形成されない。従って、溶融層の成分が不均一であれば、自ずから結晶化特性が変化、変動してしまい、その結果、抜熱特性が変動してしまい鋳片品質を劣化してしまう。上述の開示されている技術は結晶化を考慮したものであり、従来の技術だけではその溶融特性を制御することが困難であり、鋳片品質を向上させるには不十分で、溶融特性の優れた鋼の連続鋳造用モールドパウダーが必要である。
【００２１】
特に、従来技術の高塩基度、高結晶化温度の特性を有した鋼の連続鋳造用モールドパウダーでは、溶鋼表面に添加した時に、焼結が発生し、鋼の連続鋳造用モールドパウダーがごわついた状態となり、スムースに溶融せず、溶融層厚みが薄くなり、モールド内で溶融層がばらつく現象が発生し、ブレークアウトや溶融スラグの不均一流入によって鋳片品質が逆に悪くなる欠点を有していた。また、従来技術の高塩基度、高結晶化温度の特性を有する鋼の連続鋳造用モールドパウダーでは、スラグベアーが生成しやすく、安定操業と鋳片品質の向上の双方を満足できず、安定した溶融特性を有することが重要である。
【００２２】
一方、従来技術では、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比）１．８以上の高塩基度組成に鋼の連続鋳造用モールドパウダーを設計する場合、使用できる主原料は、塩基度３前後のポルトランドセメントか、高塩基度合成ケイ酸カルシウム及び石灰石（ＣａＣＯ３）、またはリンスラグに限られる。現在既存の合成ケイ酸カルシウムはその塩基度は１．５前後が製造上の理由から上限である。従って、塩基度１．８以上の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを設計する場合、粉体特性を調整するＳｉＯ２系原料の添加量を少なくせざるを得ないか、または全く使用しない配合となり、溶融特性が著しく悪化し、且つかさ比重も大きくなるために安定した溶融特性が得られない。また、かさ比重の高くなることでモールド内での粉体流動性も低下して焼結が進行しやすくなる。リンスラグも塩基度が約１．３程度であり、塩基度１．８以上の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを設計する際、合成ケイ酸カルシウムと同様な欠点を有している。
【００２３】
また、石灰石を配合することにより塩基度１．８以上の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを設計することは可能であるが、石灰石の熱分解時の吸熱反応とその時多量に発生するＣＯ２ガスによる発塵によって、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの効果を低下さ、作業環境を悪化するため、主原料として石灰石を配合することは困難である。
【００２４】
更に、従来技術品では、化学成分上、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃を超える広範なために溶融時に固液共存領域が発生するために、その過程で結晶化され焼結を引き起こし、溶融性状が悪くなる等の欠点があった。
【００２５】
一方、ポルトランドセメントを主原料にすると、ポルトランドセメントの高融点と、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの粘性調整に使用するフラックス原料、例えばＮａ２ＣＯ３、ＮａＦ、氷晶石、Ｌｉ２ＣＯ３、ＭｇＯなどとの融点のギャップが大きくなり安定した溶融特性が得られず、溶融不良、スラグベアーの生成が大きく、十分な結晶化特性が得られない。
【００２６】
従って、本発明の目的は、上記事情を考慮して更なる鋳片品質を向上させるために、塩基度１．８以上の極めて高い領域でも安定且つスムースに溶融し、更に鋳片品質を向上する鋼の連続鋳造用モールドパウダーを提供することにある。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下であり、且つＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が１．８以上であることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメント及びオラステナイトを含有することを特徴とする。
【００２９】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメント、オラステナイト、ホタル石及びＳｉＯ２原料を含有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメント及びオラステナイトの合計量が３５質量％以上、ホタル石が１５質量％以上、且つＳｉＯ２原料が１０質量％以下の配合を有することを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメント、オラステナイト、ホタル石及び熱間膨脹原料を含有することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量が３５質量％以上で、ホタル石が１５質量％以上、且つ熱間膨脹原料が０．１質量％以上の配合を有することを特徴とする。
【００３３】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、融点が１１００℃以上、結晶化温度が１１００℃以上であることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、高周波誘導炉でＭｇＯ−Ｃ系耐火物ルツボ中で銑鉄を溶解し、溶銑温度を１５００〜１５５０℃に安定させた後、炉体を１０〜３０ｒｐｍで偏心させながら、鋼の連続鋳造用モールドパウダー３００ｇを溶銑上に投入して完全に滓化溶融するまでの時間が３分以下であることを特徴とする。
【００３５】
更に、本発明の鋼の連続鋳造方法は、上記鋼の連続鋳造用モールドパウダーを鋳造速度０．８ｍ／分以上で使用しながら鋳造することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下であり、且つＣａＯ／ＳｉＯ２質量比（塩基度）が１．８以上であることを特徴とするものである。ここで、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃を超えると、固液共存層が広く発生し溶融不良が引き起こり好ましくない。なお、軟化着地温度と軟化開始温度の差は、７５℃以下にあることが更に好ましい。
【００３７】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が１．８未満であると、高結晶化特性が得られないために好ましくない。なお、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比は、１．８〜４．０の範囲内にあることが更に好ましい。
【００３８】
次に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを配合するに際して、原料として、高塩基度（３前後）であるポルトランドセメントと、低塩基度（０．９前後）であるオラステナイトを組み合わせて設計することが好ましい。これは、両原料が共に結晶質原料であることと、両原料の融点が共に１３００℃以上の高融点であるために、溶融時に溶融ギャップが減少するために、塩基度１．８以上でも、ＪＩＳ Ｒ２２０４における軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下で、スラグベアーが生成せず、且つ焼結せずにスムースに溶融する極めて溶融特性に優れる鋼の連続鋳造用モールドパウダーを提供することができるためである。
【００３９】
ここで、ポルトランドセメントとオラステナイトを併用する場合、ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量は、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの３５質量％以上が好ましく、より好ましくは３５〜７０質量％の範囲内である。なお、ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量が７０質量％を超えると鋼の連続鋳造用モールドパウダーの溶融性状が悪くなることがあるために好ましくない。また、ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量が３５質量％未満となると、他の原料の影響を強く受けるために、安定した溶融性状が得難くなるために好ましくない。
【００４０】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、ホタル石を１５質量％以上の量で含有させることで、前記ポルトランドセメント及びオラステナイトを併用する場合よりも更に鋼の連続鋳造用モールドパウダーの溶融がスムースになるために好ましい。なお、ホタル石の配合量は、１５質量％以上が好ましく、より好ましくは１５〜４０質量％の範囲内である。ホタル石の配合量が、１５質量％未満では、その添加効果が発現しないために好ましくなく、また、４０質量％を超えると、ポルトランドセメントとオラステナイトによる溶融の安定化効果が得られなくなり、焼結も助長するために好ましくない。
【００４１】
次に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいては、ＳｉＯ２原料を１０質量％以下の量で配合することが好ましい。ポルトランドセメント及びオラステナイトを併用し、更に、ＳｉＯ２原料を使用することで、従来の高塩基度モールドパウダーより低かさ比重になり、溶鋼表面で鋼の連続鋳造用モールドパウダーに流動性が発現し、溶融性状がさらに向上する。ＳｉＯ２原料には、ケイ藻土、フライアッシュ、ケイ石等のような慣用・公知のシリカ系原料のいずれをも使用することができ、シリカ系原料は結晶質であっても、非晶質のものであっても良く、結晶質の場合、その結晶鉱物はクオーツ、クリストバライト等であることができる。ＳｉＯ２原料の添加量は１０質量％以下が好ましく、より好ましくは０．５〜１０質量％の範囲内である。ＳｉＯ２質原料が、１０質量％を超えると、かさ比重が小さくなりすぎ発塵が発生したり、カーボンの赤熱等が発生し好ましくない。
【００４２】
なお、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、かさ比重は１．０以下が好ましく、より好ましくは０．９５〜０．５の範囲内である。かさ比重が、０．５未満となると、発塵が多くなり、作業環境が悪化することがあるために好ましくない。また、かさ比重が１．０を超えると、モールド内でのパウダー流動が悪くなるために好ましくない。
【００４３】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、カーボン量は１質量％以上が好ましく、より好ましくは２〜１０質量％である。更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーには、その他の原料由来の不可避微量カーボンも存在するために、トータルカーボン量は、２．５質量％以上が好ましく、より好ましくは３．０質量％以上であり、更に好ましくは３．０〜８質量％である。なお、トータルカーボン量が８質量％を超えると火炎が大きくなり操業に支障を与えることがあるために好ましくない。
【００４４】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーには、フラックス原料を使用することが好適である。フラックス原料としては、例えばフッ化ソーダ、氷晶石、ソーダ灰、炭酸リチウム、炭酸マンガン、酸化マンガン等を使用することができるが、フラックス原料の合計量は１５質量％以下、より好ましくは１〜１４質量％の範囲内である。フラックス原料の合計量が１５質量％を超えると鋼の連続鋳造用モールドパウダーの融点を１１００℃以上に設定することができないために好ましくない。
【００４５】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーには、熱間膨脹原料を配合することもできる。熱間膨脹原料を配合すると、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの焼結抑制効果を高くすることができる。熱間膨脹原料としては、受熱時の結晶相変態に伴って膨脹する材質を利用することができ、例えばケイ石、スポジュメン等を例示することができる。また、シリカ質原料を発泡させた、所謂、バルーン形状の合成原料は、加熱時に内部が膨脹し、その結果、原料自体も膨脹する特殊原料を熱間膨張原料として使用することもできる。更に、熱間膨脹力を有するカーボン、所謂、熱膨脹性黒鉛を使用することもできる。なお、熱間膨張原料の配合量は、熱間膨張効果を発現させるに０．１質量％以上配合することが好ましく、より好ましくは０．２〜４質量％の範囲内である。ここで、熱間膨張原料の配合量が、４質量％を超えると、カーボン原料の赤熱が発生するために好ましくない。また、熱間膨張原料として熱膨張性黒鉛を配合する場合、その配合量が４質量％を超えると、発塵が発生することがあるために好ましくない。なお、上記熱膨張性原料のうち、シリカ質のものは、上記のＳｉＯ２原料の一部または全部として、熱膨張性黒鉛は、上記のカーボン原料の一部または全部として使用することができる。
【００４６】
なお、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーの融点は１１００℃以上で、結晶化温度は１１００℃以上が好ましく、好ましくは融点が１１００〜１２５０℃、結晶化温度は１１００〜１２５０℃である。この範囲を外れると溶融が不安定となり、高塩基度のポルトランドセメント及び低塩基度のオラステナイトを併用して塩基度を１．８以上としても良好な溶融性状が得られないことがあるために好ましくない。
【００４７】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、高周波誘導炉装置で、ＭｇＯ−Ｃ系ルツボを使用して銑鉄を溶解して、１５００〜１５５０℃の間で温度を安定化させた後、炉体を１０〜３０ｒｐｍで偏心させて湯面変動を付与した条件で鋼の連続鋳造用モールドパウダーを３００ｇ投入した後の鋼の連続鋳造用保温材の完全に滓化溶融するために要する時間は３分以内であることが好ましく、更に好ましくは０．８〜２．９分の範囲内である。完全に滓化溶融するために要する時間が３分を超えると、実際の溶鋼表面で、溶融不良を起すことがあるために好ましくない。
【００４８】
なお、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、その形状に限定されるものではなく、例えば、粉末タイプや押し出し顆粒、中空スプレー顆粒、攪拌造粒顆粒、押し出し顆粒などの形状を目的に応じて適宜選択して使用することができる。
【００４９】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、鋳造速度０．８ｍ／分以上、好ましくは１．０ｍ／分以上、更に好ましくは１．２ｍ／分以上で使用することが好ましい。鋳造速度が０．８ｍ／分未満となると、モールド内メニスカス温度が低く、安定した溶融が確保され難いために好ましくない。
【００５０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを更に説明する。
実施例
以下の表１及び２に記載する原料の配合割合にて本発明品及び比較品の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを製造した。
【００５１】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
表中、合成ケイ酸カルシウムは、ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比＝１．５のものである。
また、形状の欄において、粉末は、原料配合物をミキサーにて混合することによって得たものであり、顆粒１は、原料配合物をスラリー状にしてスプレードライヤーにより成形し、乾燥した得られたスプレー顆粒であり、顆粒２は、原料配合物をミキサーで混合する際、バインダーを添加して造粒することにより得られた撹拌造粒顆粒であり、顆粒３は、原料配合物にバインダーを添加して押出造粒機により成形することにより得られた押出顆粒である。
【００５６】
使用結果は、本発明品及び比較品の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを用い、溶鋼温度１５３０〜１５７０℃の溶鋼を表に記載の鋳造速度で連続鋳造することによって得られた結果である。ここで、焼結性は、モールド内のモールドパウダー状況を目視により観察したものであり、○は、モールド内に焼結塊が発生せずを、△は、モールド内に小さな焼結塊が発生を、×は、モールド内に大きな焼結塊が発生をそれぞれ示す。また、溶融性状は、プール厚を測定したものであり、○は、プール厚７〜２０ｍｍを、△は、プール厚５〜７ｍｍ未満を、×は、プール厚５ｍｍ未満をそれぞれ示す。更に、スラグベアーは、モールド内のモールドパウダー状況を目視により観察したものであり、○は、定常部及び非定常部共に発生せずを、△は、非定常部に若干発生を、×は、定常部及び非定常部で発生をそれぞれ示す。発塵状況は、モールド内のモールドパウダー状況を目視により観察したものであり、○は、発塵がほとんど認められずを、△は、モールドパウダー投入時に若干発塵が発生するを、×は、常に発塵が認められるをそれぞれ示す。鋳片品質は、鋳造後鋳片を目視により観察したものであり、○は、鋳片１枚当たりの割れ長さの合計が１０ｍｍ未満のものを、△は、割れ長さの合計が１０ｍｍ以上２０ｍｍ未満のものを、×は、割れ長さの合計が２０ｍｍ以上のものをそれぞれ示す。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、塩基度１．８以上の極めて高い領域でも安定且つスムースに溶融し、鋳片品質を向上することができるという効果を奏するものである。
Claims (9)
- 鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、ＪＩＳ Ｒ８１０１に示されるゼーゲルコーンをＪＩＳ Ｒ２２０４に示す方法で試験用受台に設置し、５℃／分で昇温した時の軟化着地温度と軟化開始温度の差が８０℃以下であり、且つＣａＯ／ＳｉＯ２質量比が１．８以上であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- ポルトランドセメント及びオラステナイトを含有する、請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- ポルトランドセメント、オラステナイト、ホタル石及びＳｉＯ２原料を含有する、請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- ポルトランドセメント及びオラステナイトの合計量が３５質量％以上、ホタル石が１５質量％以上、且つＳｉＯ２原料が１０質量％以下の配合を有する、請求項３記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- ポルトランドセメント、オラステナイト、ホタル石及び熱間膨脹原料を含有する、請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- ポルトランドセメントとオラステナイトの合計量が３５質量％以上で、ホタル石が１５質量％以上、且つ熱間膨脹原料が０．１質量％以上の配合を有する、請求項５記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- 融点が１１００℃以上、結晶化温度が１１００℃以上である、請求項１ないし６のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- 高周波誘導炉でＭｇＯ−Ｃ系耐火物ルツボ中で銑鉄を溶解し、溶銑温度を１５００〜１５５０℃に安定させた後、炉体を１０〜３０ｒｐｍで偏心させながら、鋼の連続鋳造用モールドパウダー３００ｇを溶銑上に投入して完全に滓化溶融するまでの時間が３分以下である、請求項１ないし７のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
- 請求項１ないし８のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダーを鋳造速度０．８ｍ／分以上で使用しながら鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
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