JP2994718B2 - 連続鋳造用フラックス - Google Patents

連続鋳造用フラックス

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は鋼の連続鋳造において鋳型内の溶綱湯面上に
添加される連続鋳造用フラックスに関し、得にその溶融
特性を改善してフラックスに起因する鋳造欠陥を減少さ
せることができる連続鋳造用フラックスに関する。
[従来の技術] 連続鋳造用フラックスは、鋳型内の溶綱湯面上に投入
されて溶綱の大気との接触による再酸化を防止すると共
に、溶綱の湯面を保温する作用を有する。また、このフ
ラックスが溶綱の熱により溶融した後は、スラグを形成
し、このスラグが溶綱湯面に浮上してきたAl2O3等の介
在物を溶解吸収すると共に、鋳型と鋳片との間に介在し
て鋳片に潤滑性を付与したり、鋳型による鋳片の冷却を
均一化させる作用を有する。
従来、これらの作用を発揮する連続鋳造用フラックス
としてはCaO−SiO2−Al2O3系酸化物を基本成分とし、目
的に応じてLi2O、Na2O及びK2O等のアルカリ金属酸化
物、MgO及びBaO等のアルカリ土類金属酸化物、又はアル
カリ金属及びアルカリ土類金属の弗化物が添加されたも
のが使用されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、近時、鉄鋼生産における生産性の向上
及び高品質化が推進される中で、連続鋳造においては、
高速鋳造のため、及び鋳型振動のハイサイクル化による
表面品質改善のために、鋳込み技術の開発が積極的に進
められている。このような高速鋳造及び鋳型振動のハイ
サイクル化は、鋳型と鋳片との間の焼き付きによる鋳片
の拘束性ブレイクアウト等、致命的な操業トラブルを発
生しやすくする。このため、連続鋳造用フラックスとし
ては、その溶融特性の改善が要望されているが、従来の
連続鋳造用フラックスは、このような要望を十分に満足
させるには至っていない。
また、このフラックスの溶融速度等の溶融特性は、吹
き込みアルゴンガス流量、鋳型内での溶綱の流動に影響
を与える浸潰ノズル孔の吐出角度、又は磁気攪拌等の鋳
造条件によって著しい変動を受ける。
例えば、連続鋳造においては、浸潰のノズルの閉塞防
止のために、ノズルの上部からアルゴンガスを吹き込ん
でいるが、このガスが鋳型内を上昇して溶綱湯面から外
部に放出される際に、溶綱湯面上のフラックスに攪拌効
果を及ぼす。このため、ガス流量の多少により、フラッ
クスの溶融性が大きく影響を受ける。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、種々の鋳造条件下においても溶融特性のバラツキが
少なく、安定して優れた鋳片品質を得ることができる連
続鋳造用フラックスを提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る連続鋳造用フラックスは、 CaO/SiO2;0.5〜1.5、 CaO+SiO2;55〜80重量%、 Al2O3;10重量%以下、 Li2O、Na2O、K2Oの1種又は2種以上;総量で5〜1
7重量%、 F;4〜12重量%、 単体として添加される炭素;0.5〜6重量%、 の組成を有し、 且つ700乃至800℃で加熱焼成した原料粉末混合物を、連
続鋳造用フラックス全重量に対して50%以上含有し、 溶融点が900乃至1200℃であり、溶融収縮開始点に至る
温度域での線収縮率が0.5%以下であることを特徴とす
る。
[作用] 本発明においては、フラックスの組成を所定の範囲に
規定すると共に、溶融温度及び軟化収縮特性を所定の範
囲に規定することにより、フラックスの溶融特性の改善
を図っている。
フラックスの基本成分は、連続鋳造用フラックスとし
て、鋼種及び鋳造条件に応じてスラグの高温物性値(粘
度、凝固温度及び結晶化温度等)を適正な範囲に制御し
得る範囲のものとして規定した。
以下、本発明に係る連続鋳造用フラックスの組成限定
理由について説明する。
CaO,SiO2 CaOとSiO2は、フラックスが溶けて健全なスラグを形
成するためのベースとなる成分であり、スラグに鋳型と
鋳片との間の潤滑作用を具備させるために重要な成分で
ある。このように、健全なスラグを形成するためにはCa
Oと SiO2との含有量の合計が55重量%以上であることが必要
である。CaO+SiO2が55重量%に満たない場合には安定
した鋳造を維持できるスラグが得られない。一方、CaO
とSiO2とが合計で80重量%を超えると、相対的に他の成
分を添加する範囲が狭くなり、粘度等の物性値を調整す
ることが難しくなる。
また、CaO/SiO2の比は溶融スラグの冷却時の結晶析出
挙動に大きな影響を及ぼし、この比が1.5を超えると結
晶が析出しやすくなり、凝固点が高くなる。その結果、
鋳型と鋳片との間の潤滑性を損ない、ブレークアウトが
発生しやすくなるため、操業トラブルの原因となる。逆
に、前記比が0.5未満の場合にはSiO2含有量が相対的に
多くなり、粘度が著しく高くなるため、実用的でない。
Al2O3 Al2O3は粘度調整のために、10重量%以下の範囲で含
有される。しかし、Al2O3の含有量が10重量%を超える
と、粘度が高くなり過ぎると共に、溶綱中のAl2O3介在
物の吸収能が低下し、連鋳フラックス本来の機能を発揮
できない。
LiO2,Na2O,K2O LiO2,Na2O,K2Oのアルカリ金属酸化物は粘度を低下さ
せる調整剤として単独で、又は2種以上の複合体として
添加されるが、これらのアルカリ金属酸化物の含有量が
5重量%未満の場合はその効果がなく、17重量%を超え
て添加されるとフラックスが焼結しやすくなる。このた
め、本発明の目的とする特性を十分に発揮できなくな
る。従って、Li2O,Na2O及びK2Oは総量で5乃至17重量%
とする。
F Fも粘度調整剤として極めて有効な成分であるが、そ
の含有量が4重量%未満では十分な効果が得られない。
一方、Fの添加量が増すと、これが鋳型直下の冷却水に
溶け出して水質を強い酸性とするため、ロール等の連鋳
機を腐食することとなり好ましくない。このため、Fは
4乃至12重量%とする。
MgO,BaO MgO及びBaOは塩基性成分であって、結晶析出を抑制す
ると共に、凝固点を低下させる作用を有する。このた
め、このMgO及びBaOは必要に応じてフラミックスに添加
される。但し、MgOの場合は、15重量%を超えて添加す
ると、フラミックスの溶融温度が上昇するため、溶融性
が損なわれるため、上限を15重量%とした。また、BaO
の場合は、原料が高価であり、10重量%を超えて添加し
てもその効果が飽和するため、10重量%を上限とした。
C 単体のカーボン(フリーカーボン)は、溶綱熱により
このCが燃えて消耗するので、フラックスの溶融性を制
御するために添加される。しかし、Cの添加量が0.5重
量%未満ではその効果がなく、6重量%を超えると溶融
時に過剰なカーボンが溶融スラグ上に多量に浮遊し、フ
ラックスの溶融が円滑に進行せず、また、溶綱への浸炭
量が顕著となって、成分外れなどの不具合が多くなる。
次に、フラックスの溶融温度(溶融点)及び加熱過程
の焼結現象に伴うフラックスの収縮特性について説明す
る。
溶融点 先ず、フラックスの溶融性を高めるためにはフラック
スの溶融点が低いことが必要である。即ち、溶融点が12
00℃を超えると、フラックスの溶融性が劣化し、特に高
速鋳造等のように高溶融速度を要求される場合には、フ
ラックスの滓化不良によるブレイクアウトが発生しやす
い。一方、溶融点が低すぎると、フラックスの溶融速度
が速くなりすぎ、溶綱湯面上に粉末状態で存在するフラ
ックス量が減少するため、溶綱に対する保温性が低下し
てしまう。溶融速度はフラックス中に添加されるカーボ
ンの量によっても調整できるが、溶融点が900℃未満で
ある場合には、カーボンを添加してもフラックスの溶融
速度を調整することができなくなる。従って、フラック
スの溶融点を900乃至1200℃とする。
線収縮率 次に、例えば400℃から、溶融収縮開始点に達するま
でのフラックスの昇温過程において、フラックスが軟化
収縮しにくいことがスラグベアの発生を防止する上で必
要である。このため、この軟化収縮時における線収縮率
を0.5%以下と限定する。この線収縮率が0.5%を超える
場合には、スラグベアが発生し、良好な滓化性を示さな
い。
但し、このフラックスの軟化収縮特性は大気雰囲気中
において20℃/分の昇温速度にてフラックスを加熱し、
その膨張及び収縮挙動を経時的に測定することにより求
めたものである。
なお、400℃からの昇温過程としたのは、それ未満の
低温では焼結現象が認められないためである。
[実施例] 次に、本発明の実施例及び比較列に係る種々の組成の
連続鋳造用フラックスを製造し、各フラックスの熱特性
を測定すると共に、各フラックスを使用して連続鋳造を
した場合の焼結体の発生等のフラックスの溶融状況及び
鋳片の品質を調査した結果について説明する。
フラックスは、先ず、珪石、石灰、珪灰石、蛍石、炭
酸ソーダ、弗化ソーダ、マグネシアクリンカー、炭酸リ
チウム、炭酸バリウム、アルミナ、珪酸カルシウム系ガ
ラス等からなる原料粉末混合物を700〜800℃で加熱焼成
し、溶融点及び軟化収縮特性を改善した後、これを主原
料として50%以上使用し、更に成分調整用として珪石、
石灰、蛍石、ポルトランドセメント、アルミナ、マグネ
シアクリンカー等を加えると共に、カーボンブラック等
の単体のカーボンを溶融調整剤として添加し、下記第1
表に示す成分となるようにしてフラックスを製造した。
第1表には、これらフラックスの組成と共に示差熱分析
及び熱機械分析(以下、TMAという)を使用して測定し
た熱特性値も示した。
なお、溶融点は示差熱分析によるフラックスの溶融吸
熱ピーク温度として測定した。また、TMAでは、溶融に
ともない、収縮開始温度(以下、溶融収縮開始温度とい
う)に至る過程で生じる収縮挙動をとらえ、この線収縮
率を測定した。
第1図は横軸に時間をとり、縦軸に膨張量及び温度を
とって、フラックスの温度に対する軟化収縮特性の一例
を示すグラフ図である。この図に示すように、20℃/分
の昇温速度でフラックスを加熱したときに、例えば563
℃で軟化収縮を開始し、ΔLだけ収縮した後膨張に転
じ、その後865℃で溶融に伴う大きな収縮挙動が認めら
れる。
第1表に示す線収縮率は、溶解時の収縮とは異なる軟
化時の収縮における収縮量ΔLを初期の試料の高さL0
対する比で表したものである。
第1表に示すフラックスを使用して、150×150mmサイ
ズのビレット連鋳の場合は鋳造速度1.6〜2.2m/分で、ま
た、250×(900〜1500)mmサイズのスラブ連鋳の場合は
鋳造速度1.0〜2.0m/分で鋳造テストを実施した。
第1表に示す実施例A〜Cのフラックスは、ビレット
連鋳に使用した。いずれも、フラックス消費量が0.3〜
0.6kg/m2であり、ブレークアウト等の操業トラブルもな
く、またフラックスの著しい焼結体も発生せず、溶融性
が良好で、且つ鋳片の品質も良好なものであった。
実施例D,Eのフラックスは、スラグ連鋳に適用した。
いずれも、フラックス消費量が0.3〜0.5kg/m2と適正で
あり、スラグベアの発生もほとんどなく、溶融性が良好
であり、操業上何ら問題はなかった。また、鋳片品質に
関しても、連続鋳造から圧延へ鋳片を直送するHCR操業
の実施上、何ら支障はなく、製品も良好であった。
比較例F〜Hはいずれもフラックス成分が本発明の規
定範囲から外れるものである。比較例Fではフラックス
の溶融性が極めて悪く、安定した鋳造を維持するための
溶融スラグ量が確保できない。また比較例G及びHでは
スラグの粘度が著しく高くなり、スラグが鋳型と鋳片と
の間へ安定して流入されず、鋳造不能となった。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、フラックスが加
熱される際に生じる焼結現象が抑制されるために、フラ
ックスの溶融性が極めて優れている。また、種々の鋳造
条件下で、フラックスの溶融性がより安定的に良好なも
のとなり、本発明は操業の安定及び優れた品質の鋳片製
造に多大なる効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は線収縮率の測定方法を示すグラフ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/10 370

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CaO/SiO2;0.5〜1.5、 CaO+SiO2;55〜80重量%、 Al2O3;10重量%以下、 Li2O、Na2O、K2Oの1種又は2種以上;総量で5〜17重
    量%、 F;4〜12重量%、 単体として添加される炭素;0.5〜6重量%、 の組成を有し、 且つ700乃至800℃で加熱焼成した原料粉末混合物を、連
    続鋳造用フラックス全重量に対して50%以上含有し、 溶融点が900乃至1200℃であり、溶融収縮開始点に至る
    温度域での線収縮率が0.5%以下であることを特徴とす
    る連続鋳造用フラックス。
  2. 【請求項2】CaO/SiO2;0.5〜1.5、 CaO+SiO2;55〜80重量%、 Al2O3;10重量%以下、 Li2O、Na2O、K2Oの1種又は2種以上;総量で5〜17重
    量%、 F;4〜12重量%、 単体として添加される炭素;0.5〜6重量%、を含有し、 更に、MgO;15重量%以下及びBaO;10重量%以下からなる
    群から選択された少なくとも1種を含有する組成を有
    し、 且つ700乃至800℃で加熱焼成した原料粉末混合物を、連
    続鋳造用フラックス全重量に対して50%以上含有し、 溶融点が900乃至1200℃であり、溶融収縮開始点に至る
    温度域での線収縮率が0.5%以下であることを特徴とす
    る連続鋳造用フラックス。
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