JP2020142262A - 連続鋳造用モールドパウダーの製造方法及び鋼の連続鋳造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の連続鋳造用モールドパウダーの製造方法は、モールドパウダーの原料を、酸素含有雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下、800℃以上且つ前記原料の融点未満の温度で、15分以上加熱する工程を備えている。
モールドパウダーの原料としては一般的な原料をいずれも採用可能である。目的とするモールドパウダーの化学組成に応じて、原料の種類や配合量を決定すればよい。原料の形状としては、原料全体を適切に加熱可能な形状であればよく、粉末状、顆粒状、塊状等、種々の形状を採用できる。以下、好ましい原料について説明する。
本開示の製造方法においては、原料を加熱する際の雰囲気を酸素含有雰囲気又は不活性ガス雰囲気とする。すなわち、酸化物が安定して存在できる雰囲気にて加熱を行う。酸素含有雰囲気の具体例としては大気雰囲気や純酸素雰囲気が挙げられる。不活性ガス雰囲気としてはアルゴン雰囲気が挙げられる。コスト等を考慮すると、大気雰囲気が好ましい。
本開示の製造方法においては、原料を加熱する際の温度を800℃以上且つ原料の融点未満の温度とする。本発明者の新たな知見によれば、上記の原料を800℃以上に加熱することで、原料を完全に溶融させずとも、原料中の元素拡散を進行させることができる。また、上記の原料を融点未満の温度で加熱することで、揮発による組成ズレや耐火物容器から原料への不純物の溶出等を抑制することができる。上述したような、Na2Oを10質量%以上含むモールドパウダーを製造対象とする場合は、原料の加熱温度の上限を、例えば、900℃以下とすることができる。また、1200℃以上の融点を有するモールドパウダーを製造対象とする場合は、原料の加熱温度の上限を、例えば、1150℃以下とすることができる。
本開示の製造方法においては、原料を加熱する際の時間(800℃以上融点未満の温度での加熱保持時間)を15分以上とする。本発明者の新たな知見によれば、原料を800℃以上の温度で加熱する場合、加熱時間を15分以上とすることで、原料を完全に溶融させずとも、原料中の元素拡散による成分均一化の効果が得られる。特に加熱時間を30分以上とすることで、その効果が一層大きくなる。加熱時間の上限は特に限定されるものではないが、コストを考慮すると、例えば、5時間以下とすることが好ましい。
本開示の製造方法において、原料を加熱する際の昇温速度や降温速度は特に限定されるものではない。例えば、昇温時は昇温速度を5℃/分以上としてもよく、降温時は自然放冷により冷却してもよい。また、本開示の製造方法において、原料を加熱する際の圧力は特に限定されるものではない。例えば、大気圧程度とすることができる。また、本開示の製造方法において、モールドパウダーの原料を加熱するための手段としては、公知の加熱手段をいずれも採用可能である。例えば、一般的な加熱炉(電気炉等)を用いて原料を加熱すればよい。本開示の製造方法は、加熱手段の規模によって、大ロット生産にも小ロット生産にも対応可能である。
本開示のモールドパウダーを使用することで、鋼の連続鋳造を行うことができる。鋼の連続鋳造時の鋳型へのモールドパウダーの供給条件等は、当業者にとって自明な事項であることから、ここでは説明を省略する。鋼種についても特に制限はなく、連続鋳造可能な鋼種のいずれも採用可能である。鋼種に応じてモールドパウダーの組成等を決定すればよい。鋼の連続鋳造において本開示のモールドパウダーを使用することで、スラグリムの成長を抑制しつつ、高品質な鋼片を高速に製造することができる。
成分系1においては、Na2Oが10質量%以上含まれるようにモールドパウダーを設計した。
下記表1に示す組成を有する原料を、大気雰囲気下、昇温速度5℃/minで室温から800℃まで昇温させ、50分間加熱保持した。加熱保持後、大気雰囲気下で自然放冷した。成分の調整を目的として、加熱後の原料と加熱前の原料(後述の比較例3に係るモールドパウダー)とを、質量比で、加熱後:加熱前=94.2:5.8となるように混合して、実施例1に係るモールドパウダーを得た。得られたモールドパウダーを用いて上記の評価を行った。評価結果を下記表1及び図1(A)に示す。
加熱温度を900℃、加熱時間を20分とし、加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を83.3:16.7としたこと以外は、実施例1と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表1及び図1(A)に示す。
加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を71.4:28.6としたこと以外は、実施例2と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表1に示す。
加熱温度を900℃、加熱時間を5分とし、加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を81.5:18.5としたこと以外は、実施例1と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表1及び図1(A)に示す。
加熱温度を700℃、加熱時間を150分とし、加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を92.3:7.7としたこと以外は、実施例1と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表1及び図1(A)に示す。
原料の加熱を行わず、当該原料そのものをモールドパウダーとして用いた。評価結果を下記表1及び図1(A)に示す。
成分系2においては、融点が1200℃以上となるようにモールドパウダーを設計した。
下記表2に示す組成を有する原料を、大気雰囲気下、昇温速度5℃/minで室温から800℃まで昇温させ、80分間加熱保持した。加熱保持後、大気雰囲気下で自然放冷した。成分の調整を目的として、加熱後の原料と加熱前の原料(後述の比較例6に係るモールドパウダー)とを、質量比で、加熱後:加熱前=96.7:3.3となるように混合して、実施例3に係るモールドパウダーを得た。得られたモールドパウダーを用いて上記の評価を行った。評価結果を下記表2及び図1(B)に示す。
加熱温度を1000℃、加熱時間を30分とし、加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を98.3:1.7としたこと以外は、実施例4と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表2及び図1(B)に示す。
加熱温度を1150℃、加熱時間を40分とし、加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を86.5:13.5としたこと以外は、実施例4と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表2及び図1(B)に示す。
加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を73.5:26.5としたこと以外は、実施例5と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表2に示す。
加熱温度を1100℃、加熱時間を10分とし、加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を87.7:12.3としたこと以外は、実施例4と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表2及び図1(B)に示す。
加熱温度を700℃、加熱時間を200分とし、加熱後の原料と加熱前の原料との混合比を86.3:13.7としたこと以外は、実施例4と同様にしてモールドパウダーの製造及び評価を行った。評価結果を下記表2及び図1(B)に示す。
原料の加熱を行わず、当該原料そのものをモールドパウダーとして用いた。評価結果を下記表2及び図1(B)に示す。
上記の実施例では、モールドパウダーの成分の調整を目的として、モールドパウダーの一部に未加熱の原料を混合した例について説明した。しかしながら、本開示の技術はこれに限定されるものではない。モールドパウダーとして加熱後の原料のみを用いて鋼の連続鋳造を行ってもよい。
上記の実施例から、モールドパウダーの組成によらず、モールドパウダーの原料を、酸素含有雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下、800℃以上且つ前記原料の融点未満の温度で、15分以上加熱することで、鋼の連続鋳造においてスラグリムの成長を顕著に抑制可能なモールドパウダーを製造することができるといえる。
Claims (3)
- モールドパウダーの原料を、酸素含有雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下、800℃以上且つ前記原料の融点未満の温度で、15分以上加熱する工程を備える、
連続鋳造用モールドパウダーの製造方法。 - 全モールドパウダーに占める前記加熱後の前記原料の割合を80質量%以上とする、
請求項1に記載の連続鋳造用モールドパウダーの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の製造方法により製造されたモールドパウダーを用いる、
鋼の連続鋳造方法。
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