JP2023011275A - モールドパウダー - Google Patents
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Abstract
Description
Fの含有量は0.5質量%以下(0.0質量%を含む)であり、
主成分としてCaOとSiO2を含み、CaOのSiO2に対する質量比(CaO/SiO2)は0.65~0.83であり、
B2O3の含有量は0.0~3.0質量%、Na2Oの含有量は10.0~30.0質量%、Li2Oの含有量は0.0~4.0質量%、MgOの含有量は0.0~2.0質量%、Al2O3の含有量は0.0~3.0質量%であることを特徴とするモールドパウダーに関する。
1300℃における粘度が0.1~0.5Pa・sであり、結晶化温度が1100~1250℃であることが好ましい。これにより、パウダースラグの巻き込み欠陥が抑制され、パウダースラグのモールドと凝固シェルの間への流入量が適度に維持される。また、緩冷却効果が促進され、鋳片縦割れやモールド銅板温度の変動によるBO予知の誤警報が抑制される。さらに、凝固シェルの破断によるBOが抑制される。結果として連続鋳造が安定し、鋼品質を向上させることができる。
スラグフィルム中に晶出する結晶が、主としてNa2O・2CaO・2SiO2からなり、カルシウムシリケート系結晶を含まないことを特徴とするモールドパウダーに関する。
Fの含有量は不可避不純物に起因するものを含めて0.5質量%以下であり、より好ましくは0.3質量%以下である(0.0質量%を含む)。これにより、スラグフィルム中にNa2O、CaO及びSiO2で構成される結晶の晶出が促進されるとともに、Fによる設備の腐食や環境への悪影響が抑制される。
モールドパウダーは主成分としてCaOとSiO2を含む。CaOのSiO2に対する質量比(CaO/SiO2)は好ましくは0.65~0.83であり、より好ましくは0.70~0.80である。質量比(CaO/SiO2)が0.65以上でスラグフィルム中に主としてNa2O・2CaO・2SiO2からなる結晶の晶出が促進され、高い緩冷却効果が得られる。一方、質量比(CaO/SiO2)が0.83以下でダイカルシウムシリケートやゲーレナイト等といった高融点のカルシウムシリケート系結晶の晶出が抑制される。
B2O3の含有量は0.0~3.0質量%であり、より好ましくは0.0~1.0質量%である。B2O3はモールドと凝固シェルの間へのパウダースラグの流入性を向上させ、モールドと凝固シェルの焼き付きを抑制する効果がある。また、スラグフィルム中の高融点のカルシウムシリケート系結晶の晶出が抑制され、潤滑性や緩冷却効果の均一性が適度に維持される。カルシウムシリケート系結晶の晶出が抑制される理由は必ずしも明らかではないが、B2O3がスラグフィルム中でネットワークを形成してカルシウムシリケート系結晶のガラス化を促進することが考えられる。一方、B2O3の含有量が3.0質量%以下で溶鋼への拡散による鋼特性の変化が抑制される。また、パウダースラグの表面張力が適度に高く維持され、パウダースラグの巻き込み欠陥が抑制される。B2O3の含有量が過剰な場合はスラグフィルムのガラス化が促進され、十分な緩冷却効果が得られない。B2O3原料としては、硼砂、コレマナイト、灰硼石、プリメルト処理した合成スラグ等を用いることができる。
Na2Oの含有量は、好ましくは10.0~30.0質量%であり、より好ましくは15.0~25.0質量%である。Na2Oの含有量が10.0質量%以上で、主としてNa2O・2CaO・2SiO2からなる結晶の晶出が促進され、高い緩冷却効果が得られる。一方、Na2Oの含有量が30.0質量%以下でパウダースラグの粘度が適度に維持され、パウダースラグの巻き込み欠陥や浸漬ノズルの溶損が抑制される。さらに、結晶化温度が適度に維持されるため、スラグフィルム中に主としてNa2O・2CaO・2SiO2からなる結晶の晶出が促進され、高い緩冷却効果が得られる。
高速鋳造等によりパウダースラグに高い流入性が要求される場合、Na2O以外のアルカリ金属酸化物のLi2Oを添加してもよいが、その含有量は0.0~4.0質量%であり、好ましくは0.0~2.0質量%である。Li2Oの含有量が4.0質量%以下でパウダースラグの粘度や表面張力が適度に維持され、パウダースラグの巻き込み欠陥が抑制される。
MgOの含有量は好ましくは0.0~2.0質量%であり、より好ましくは0.0~1.0質量%である。MgOの含有量が2.0質量%以下でMgO含有結晶の晶出が抑制される。さらに、鋼中のAl2O3との反応によるスピネルの形成が抑制され、鋼中介在物の吸収能が適度に維持される。
Al2O3の含有量は好ましくは0.0~3.0質量%であり、より好ましくは0.0~2.0質量%である。Al2O3の含有量が3.0質量%以下で高融点のゲーレナイトの晶出が抑制され、Na2O、CaO及びSiO2で構成される結晶の晶出が促進されるため、溶融性や緩冷却効果の均一性が適度に維持される。
MnOの含有量は好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下である(0.0質量%を含む)。MnOの含有量が1.0質量%以下で溶鋼との還元反応が抑制され、溶鋼へのドロップが抑制される。さらに、還元反応に伴う溶鋼への酸素供給が抑制され、溶鋼の表面張力が適度に維持される。
モールドパウダーの滓化速度を調整するために炭素を添加してもよい。炭素の含有量は好ましくは10.0質量%以下である。炭素添加量が多すぎると、モールドパウダーの溶融が遅くなり、溶融スラグ層厚みが確保できず、溶鋼とモールドが直接接触することによって拘束性BOの原因になるため好ましくない。炭素原料としては、グラファイト、カーボンブラックコークス粉、黒鉛等を用いることができる。
その他の成分として、軟化点、粘度及び結晶化温度を調整するためにフラックスを添加してもよい。フラックスとしては、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩を用いることができる。また、不可避不純物として微量のFe2O3、TiO2、Cr2O3、P2O5、S等を含んでもよい。
1300℃におけるモールドパウダー(パウダースラグ)の粘度は好ましくは0.1~0.5Pa・sであり、より好ましくは0.1~0.3Pa・sである。粘度が0.1Pa・s以上でパウダースラグの巻き込み欠陥が抑制される。また、粘度低減のためのLi2O、Na2Oの添加を抑えることができるため、Na2O・2CaO・2SiO2からなる結晶が晶出しやすくなる。一方、粘度が0.5Pa・s以下でパウダースラグのモールドと凝固シェルの間への流入量が適度に維持され、潤滑が適切に維持され、焼き付き等操業面での重大なトラブルを防止することができる。
モールドパウダーの結晶化温度は好ましくは1100~1250℃であり、より好ましくは1140℃~1230℃である。結晶化温度が1100℃以上で結晶化が促進され、緩冷却効果が促進されるため、鋳片縦割れやモールド銅板温度の変動が抑制される。結晶化温度が1250℃以下で結晶層の厚さが適度に維持されるため、パウダースラグの流入量が適度に維持され、凝固シェルの破断によるBOが抑制される。
スラグフィルム中に晶出する結晶は、主としてNa2O・2CaO・2SiO2からなる結晶であり、カルシウムシリケート系結晶を含まない。カスピダインの融点が約1407℃であるのに対し、Na2O・2CaO・3SiO2の融点は1280℃と低い。低融点のNa2O・2CaO・3SiO2はスラグフィルム中の晶出が遅いため、緩冷却効果が得られにくく、鋳片縦割れを十分抑制できないと考えられる。さらに、偏析しやすく、Na2O・2CaO・3SiO2晶出の残部でカルシウムシリケート系結晶が晶出しやすくなると考えられる。一方、Na2O・2CaO・2SiO2は融点が1470℃とカスピダインの融点に近く、スラグフィルム中の晶出が速いため、偏析しにくく、Na2O・2CaO・2SiO2晶出の残部でカルシウムシリケート系結晶が晶出しにくくなると考えられる。その結果、スラグフィルム中に晶出する結晶が、主としてNa2O・2CaO・2SiO2からなり、カルシウムシリケート系結晶を含まないモールドパウダーは、潤滑性を損なうことなく、カスピダインを晶出するモールドパウダーと同等の均一な緩冷却効果が得られ、鋳片縦割れが起きにくく、優れた鋼品質と操業安定性が得られると考えられる。
モールドパウダーの原料は、既述のものを含め、一般にモールドパウダーに用いられ、かつ、上記の組成や特性を満足するものであれば特に制限はなない。モールドパウダーの形態は、一般にモールドパウダーに用いられる形態であれば特に制限はなく、例えば、粉末、押し出し成形顆粒、中空スプレー顆粒、撹拌造粒等を用いることができる。また、本実施形態のモールドパウダーは、連続鋳造中に鋳片表面に縦割れが発生しやすい、溶鋼中のC濃度が0.08~0.18%の中炭素鋼用として特に好適である。
モールド内の溶鋼の表面にモールドパウダーを投入し、連続鋳造を行った。いずれの試験もスラブモールド(モールドサイズ160×2155mm)を用いた連続鋳造設備で行った。鋼種はC:0.11%、Si:0.05%、Mn:0.75%、P:0.01%、S:0.01%、鋳造速度は0.90~1.10m/minとした。モールドパウダーの組成を表1に示す。組成の単位は質量%であるが、質量比(CaO/SiO2)はCaOのSiO2に対する質量比であり、他の質量%表示と区別するためにカッコ書きとした。
モールドパウダーの粘度は球引き上げ法により測定した。即ち、1300℃のパウダースラグ中に直径10mmの白金球を吊り下げ、0.85cm/sの速度で引き上げた時の荷重から粘度を求めた。
モールドパウダーの結晶化温度は示差熱法により測定した。即ち、約150gのモールドパウダーを加熱して溶融した後、4℃/minで降温しながらパウダースラグの温度を測定し、発熱開始時の温度を結晶化温度とした。
鋳片表面に縦割れが発生しなかった場合を良(〇)、長さ5cm未満の鋳片縦割れが発生した場合を可(△)、長さ5cm以上の鋳片縦割れが発生した場合を不可(×)と評価した。
モールド銅板温度が安定し、BO予知警報の発生率が1%未満の場合を良(〇)、銅板温度変動が大きく、BO予知警報の発生率が1%以上3%未満の場合を可(△)、3%超の場合を不可(×)と評価した。
Claims (4)
- Fの含有量は0.5質量%以下(0.0質量%を含む)であり、
主成分としてCaOとSiO2を含み、CaOのSiO2に対する質量比(CaO/SiO2)は0.65~0.83であり、
B2O3の含有量は0.0~3.0質量%、Na2Oの含有量は10.0~30.0質量%、Li2Oの含有量は0.0~4.0質量%、MgOの含有量は0.0~2.0質量%、Al2O3の含有量は0.0~3.0質量%であることを特徴とするモールドパウダー。 - 請求項1に記載のモールドパウダーにおいて、
1300℃における粘度が0.1~0.5Pa・sであり、結晶化温度が1100~1250℃であることを特徴とするモールドパウダー。 - 請求項1又は2に記載のモールドパウダーが、C濃度が0.08~0.18%の中炭素鋼用であることを特徴とするモールドパウダー。
- スラグフィルム中に晶出する結晶が、主としてNa2O・2CaO・2SiO2からなり、カルシウムシリケート系結晶を含まないことを特徴とするモールドパウダー。
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