JP3519992B2

JP3519992B2 - 連続鋳造用フラックス

Info

Publication number: JP3519992B2
Application number: JP18988999A
Authority: JP
Inventors: 晶松尾; 良隆堀田
Original assignee: 日鐵建材工業株式会社
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2004-04-19
Anticipated expiration: 2019-07-05
Also published as: JP2001018038A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造の際
に発生する鋳型内での焼結塊生成またはスラグベアの発
生を防止し、安定な鋳造を確保するとともに、鋳片の表
面欠陥発生を防止するために、適切な溶融特性を有する
鋼の連続鋳造用フラックスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造時に鋳型内に添加するフラ
ックスは、種々の役割を担い下記の働きが課せられてい
る。すなわち、溶鋼上面を溶鋼の熱により溶融したフラックス層
と、その上の未溶融フラックス層とで完全に被覆して、
大気による溶鋼の酸化を防止するとともに、保温効果を
持たせること。溶融したフラックスは溶鋼中より浮上した非金属酸
化物を溶解、吸収することにより、非金属酸化物が鋳片
の表面ノロカミ、表皮下介在物、内部介在物となること
を防止すること。鋳型と鋳片間に流入したフラックスフィルムは、鋳
型、鋳片間の潤滑作用を行うとともに、フィルムを通し
て鋳片から鋳型への抜熱を均一化し、緩冷却化すること
により鋳片の凝固シェルを均一に発達せしめ、表面欠陥
のない鋳片を得ることなどである。

【０００３】フラックスのこれらの作用によって鋳片の
表面欠陥をなくし、美麗な鋳肌を形成できる効果を有
し、特に連続鋳造操業の鋳込作業の安定性の確保と鋳片
鋳造歩留り向上を図るためには必要不可欠なものであ
る。

【０００４】フラックスは、通常粉体あるいは顆粒状で
あり、その成分は一般にＣａＯ、ＳｉＯ₂ を主成分と
し、他にＡｌ₂ Ｏ₃ 、アルカリ土類金属およびアルカリ
金属の化合物（酸化物、炭酸塩、弗化物等で主成分であ
るＣａＯを除く）を加えてなるものであり、溶融温度、
粘度等を調整し、さらに、溶融速度を調整するためにカ
ーボンを添加してフラックス組成が構成されており、顆
粒状の場合は、有機、無機質のバインダー等が用いられ
一定の形状を保持している。

【０００５】近年、生産性の向上が要望されてきてお
り、その要望に対処するため連続鋳造速度を早める方策
が執られ、単位時間当たりの鋳造量の増大が図られてい
る。鋼の高速鋳造においては、フラックスの溶融過程で
の焼結性を防止することは重要な事項である。

【０００６】従来、骨材（カーボン）添加量の増加また
は、添加法の改良（外面コートの採用）さらには、有機
物質物の添加等によりその対策が講じられ、焼結性を極
力回避していたが、特に、小断面サイズの高速鋳造およ
び／あるいは高塩基度、高凝固温度フラックス使用時に
はその対応が充分でなく、フラックスが有する焼結性に
より鋳型上部内面に焼結塊による溶融不良現象が発生
し、スラグベアの異常発達を惹起し、また、火炎の発生
等により鋳造操業に支障をきたしていた。

【０００７】しかして、高速鋳造を実施した場合には、
フラックスの使用量が鋳造速度に比例して増していかな
ければならないが、従来の高速鋳造用フラックスでは、
溶融速度が遅いため溶鋼の湯面に溶融フラックス層を必
要量確保することができず、鋳片と鋳型との間に適量の
溶融フラックスが供給されないためフラックスフィルム
が薄く、また不均一流入となり、したがって、鋳片から
の抜熱度が非常に大きくなっていたため、上記現象の発
生を増長し、鋳片の表面品位については、種々の表面割
れが発生し、圧延時に表面疵の原因となり、品質を劣化
させていた。

【０００８】このように、鋳片の表面品位については、
充分に満足する成品を得るには多くの困難を伴ってい
た。また、溶融フラックスの流入が不足して潤滑不良を
起こしブレークアウトに至ることもあった。このような
現象を克服するためには、前記したようにフラックスの
溶融速度を調整している骨材のカーボン量を少なくし、
フラックスの溶融速度を早め、鋳造速度に見合ったフラ
ックスフィルム膜厚を保持するための溶融フラックス量
を湯面上に確保してやればよいが、この骨材を減少させ
るとフラックスの溶融過程で焼結性が増加し、前記現象
を誘発する結果、これが原因となってフラックスの溶融
速度が逆に遅くなり、前記したフラックスフィルム膜厚
が薄くなることを助長することになる。

【０００９】従来からフラックス中におけるカーボン質
原料は、滓化溶融速度調整材としての役割を果たすだけ
でなく、未溶融のフラックス層内においては、前述した
如く種々の原料相互の焼結抑制材として寄与し、低熱伝
導層を維持するとともに、酸化時の発熱反応により溶鋼
の保温性に果たす役割が大きく、したがって、湯面保護
材においては骨材としてのカーボンは必要不可欠の組成
であるとの認識が一般化されていた。

【００１０】このような観点から、溶融速度調整剤とし
てカーボンを用いた発明は多数あるが、例えば特開平２
−１１３４６号ではその技術として「金属酸化物を主と
してなり、このほかにアルカリ金属およびアルカリ土類
金属の弗化物、アルカリ金属の酸化物および炭酸塩のう
ち１種以上を含有してなる鋼の連続鋳造用鋳型添加剤の
基材に、溶融速度調整剤として１００メッシュ以下の炭
素質粉０．５〜５ｗｔ％と１００メッシュ以下の有機質
繊維物質０．１〜４ｗｔ％を配合してなることを特徴と
する鋼の連続鋳造用鋳型添加剤」が開示されいる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来、低速鋳造におい
ては、フラックスの焼結性スラグベアを防止する手段と
して、大サイズ鋳片を鋳造するに当たって、低凝固温度
を有するフラックスを用い、骨材量の増加、有機質物質
の添加等が適用されていたが、特に大きな問題は起こら
なかった。

【００１２】しかし、小サイズ鋳片を高速鋳造する場合
および／あるいは、高凝固温度を有するフラックスの使
用では、スラグベア異常発達による操業トラブルの発
生、鋳造速度アップにより浸漬ノズルからの溶鋼流速
が速くなるため、鋳型内湯面変動が大きくなり、未溶融
フラックスの焼結塊発生、フラックス中の有機物分解
による火炎の発生により、湯面状態の確認不能という欠
点が発生していた。

【００１３】このような状況下で、湯面保護材中におけ
るカーボン量を減少せしめることは、連続鋳造操業にお
いて鋳造される鋳片の表面および内部欠陥の発生を惹起
せしめることに繋がるため、湯面保護材中のカーボン量
を通常の範囲に維持したうえで、湯面保護材の溶融速度
を早めなければならない課題が残されていた。

【００１４】しかして、上記した特開平２−１１３４６
号の発明ではフラックス溶融時にフラックス中の粒子同
志の融着が起こり、その結果、スラグベアの発生が起こ
り、前記した種々の欠陥を惹起することを避けることは
できなかった。

【００１５】本発明はこのような従来の課題の解決を図
るために創案されてものでそのための適切な手段を提供
することを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、下記手段をとるものであ
る。（１）ＳｉＯ₂：４５ｍａｓｓ％以下，ＣａＯ：２０
〜４５ｍａｓｓ％，Ａｌ₂Ｏ₃：１〜３０ｍａｓｓ％，
Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ＋Ｆ（ただしＲ ₂ Ｏはアルカリ金属酸化
物、ＲＯはＣａＯ以外のアルカリ土類金属酸化物）：１
〜５０ｍａｓｓ％とし、これに加えて、フリーカーボ
ン：０．２〜１５ｍａｓｓ％からなる基材に、微粒な酸
処理黒鉛を０．５〜５ｍａｓｓ％添加し、該酸処理黒鉛
を中空顆粒体の表層部の粒子間に集積せしめた連続鋳造
用フラックス。（２）ＳｉＯ₂：４５ｍａｓｓ％以下，ＣａＯ：２０
〜４５ｍａｓｓ％，Ａｌ₂Ｏ₃：１〜３０ｍａｓｓ％，
Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ＋Ｆ（ただしＲ ₂ Ｏはアルカリ金属酸化
物、ＲＯはＣａＯ以外のアルカリ土類金属酸化物）：１
〜５０ｍａｓｓ％，ＺｒＯ₂＋ＴｉＯ₂＋ＭｎＯ：２０
ｍａｓｓ％以下とし、これに加えて、フリーカーボン：
０．２〜１５ｍａｓｓ％からなる基材に、微粒な酸処理
黒鉛を０．５〜５ｍａｓｓ％添加し、該酸処理黒鉛を中
空顆粒体の表層部の粒子間に集積せしめた連続鋳造用フ
ラックス。

【００１７】（３）上記基材の粒度を２５０μｍ以下
とした（１）または（２）記載の連続鋳造用フラック
ス。（４）上記酸処理黒鉛の粒度１５０μｍ以下を７０％
以上とした（１）または（２）記載の連続鋳造用フラッ
クス。（５）上記基材の平均粒度は酸処理黒鉛の平均粒度よ
り大きくした（１）また（２）記載の連続鋳造用フラッ
クス。

【００１８】

【発明の実施の形態】通常、鋳造鋳片サイズが小さいビ
レット等は、大きなサイズを有する扁平鋳片（スラブ）
に比し、断面積に対する表面積の比が大きいため、鋳片
からの抜熱量が大きく、小サイズ鋳片の鋳造に使用する
フラックスにとっては、スラブの鋳造に比較して極めて
厳しい条件が要求されており、かつ高速鋳造の普及によ
ってさらに苛酷な条件が課せられてきている。

【００１９】このことは前述したような鋳型内での焼結
塊の発生、スラグベアの異常発達を増長する結果となっ
て表れ、安定した連続鋳造作業を続行するのを困難にし
ていた。そこで、本発明は上記のような問題点の多い小
サイズ鋳片の連続鋳造に適用しても、優れた効果を有す
るフラックスの開発を試みたものである。

【００２０】本発明者らは骨材のカーボン量を減ずるこ
となく、フラックスの溶融速度を早めることについて種
々の実験研究を重ねた結果、使用カーボンの他に微粒の
酸処理黒鉛を適当量添加することによって、フラックス
粒子間の融着を防止することができ、スラグベアの発生
をみることなしに、適正な溶融速度が得られ、その結
果、均一な厚みのフラックス溶融層を保つことができ、
鋳型と鋳片間への溶融フラックスの流入が絶えず一定量
供給され、鋳片の表面欠陥の発生やブレークアウトを惹
起することを防止できるとの結論を得た。

【００２１】すなわち、フラックス製造時のフラックス
原材料中に、酸処理黒鉛をできるだけ微粒化して添加
し、噴霧乾燥法による中空顆粒状フラックス製造過程に
おいて、フラックス製造・乾燥工程でフラックス懸濁水
を粒子状にスプレー噴出させ、熱風雰囲気中に曝す。そ
の結果、フラックス粒子中の水分が蒸発するために、粒
子内部から表層部へ水分が移動する時、そのエネルギー
によって粒子中に懸濁された状態にある微粒子の酸処理
黒鉛が、その微粒子の比重が軽いことも作用して中空顆
粒状フラックス粒子の表層部に移動し集積することに着
目した。

【００２２】このようにして製造されたフラックス粒子
は、鋳型内湯面上に添加されたときに、フラックス粒子
表層部に存在する微粒子の酸処理黒鉛が、該酸処理黒鉛
の持つ特性により、溶鋼の熱により急激に膨張し、粒子
表面層から膨出した酸処理黒鉛が粒子表面の大部分に断
片的に固着した状態を形成し、その結果、フラックスの
粒子間の融着を阻止する。このため、フラックス粒子同
志の融着が原因となって発生していたスラグベアの成長
が起こらず、フラックスとしての本来の役割を十二分に
果たすことができる。

【００２３】粗粒の酸処理黒鉛を用いた場合は、中空顆
粒の内層部に介在するため、これらが溶鋼熱で膨張する
と中空顆粒が割れ、体積膨張した酸処理黒鉛はその比重
が著しく小さくなるのでその浮力が増大し、粒子から分
離浮上し、熱流による飛散割合が増大し、フラックス粒
子間の融着防止効果が得られない。微粒子の酸処理黒鉛
であると、中空顆粒の表層部に介在させることが可能と
なり、中空顆粒を破壊することなく表面に膨出した酸処
理黒鉛は、介在位置を起点としたアンカー効果が粒子表
面で、体積膨張した酸処理黒鉛が浮力より優り、粒子表
面の大部分に断片的に固着していると推定できる。

【００２４】従前、酸処理黒鉛を連続鋳造用鋳型添加剤
として使用した例としては、特開昭５９−７４６６があ
る。該公報の記載によれば「連続鋳造用鋳型内に収容し
た溶鋼の表面の被覆保護に有効なる成分に酸処理黒鉛を
０．１〜５％添加し、結合剤を加えた混練成形物であっ
て、連続鋳造用鋳型内に投入された時、鋳型内の熱によ
り酸処理黒鉛が膨張し、成形物が自己崩壊し、溶鋼の表
面を被覆保護することを特徴とする連続鋳造用鋳型添加
剤」とあり、酸処理黒鉛をフラックス原料中に配合して
混練成形した造粒物また板状物からなっており、その目
的とするところは従来のフラックスにおける鋳型投入時
の飛散を抑制し、発塵による作業環境の悪化を防止した
ところにある。上記特開昭５９−７４６６によれば、本
発明の如き構成とは異なっているため、スラグベア発生
を抑制する効果はない。

【００２５】前記したように本発明では微粒の酸処理黒
鉛を使用することにより、フラックス中空顆粒表層部に
おいて低温下で発泡・膨張することで、フラックス粒子
間での融着を生ぜず中空形状を保持し、さらに、湯面保
護材としてはフラックスの嵩増しを図ることができ、溶
鋼メニスカス部の保温効果を増長する。また、微粉の酸
処理黒鉛は、分解時に燃焼ガス（ＣＯ等）を発生しない
ので、火炎の発生の惧れが少ない。

【００２６】本発明においてフラックス成分を限定した
のは下記の理由による。ＳｉＯ2 を４５ｍａｓｓ％以下
に限定したのは、４５ｍａｓｓ％を超えると粘度が高く
なり過ぎるからである（ＳｉＯ2 は不可避的に混入する
場合を除いて積極的に添加しない場合）。ＣａＯを２０
〜４５ｍａｓｓ％の範囲に限定したのは、２０ｍａｓｓ
％未満では、粘度が高くなり過ぎるからであり、４５ｍ
ａｓｓ％を超えるとガラス化が阻害されるからである。
Ａｌ2 Ｏ3 を１〜３０ｍａｓｓ％の範囲に限定したの
は、１ｍａｓｓ％未満では、ガラス化が阻害されるから
であり、３０ｍａｓｓ％を超えると粘度が高くなり過ぎ
るからである。

【００２７】Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ＋Ｆを１〜５０ｍａｓｓ％の
範囲に限定したのは、１ｍａｓｓ％未満では、粘度が高
くなり過ぎるからであり、５０ｍａｓｓ％を超えると粘
度が低くなり過ぎるからである。なおＲ ₂ Ｏはアルカリ
金属酸化物、ＲＯはアルカリ土類金属酸化物であるが、
成分として別途挙げられているＣａＯはここのＲＯには
含まれない。ＺｒＯ₂＋ＴｉＯ₂＋ＭｎＯは用いなくて
もよいが、用いる場合には２０ｍａｓｓ％以下に限定し
た。これは２０ｍａｓｓ％を超えるとガラス化性に欠け
るからである。フリーカーボンを０．２〜１５ｍａｓｓ
％の範囲に限定したのは、０．２ｍａｓｓ％未満では、
溶融速度のコントロールができず、１５ｍａｓｓ％を超
えると溶融フラックスの形成が難しくなるからである。
なおフリーカーボンは遊離状態にある炭素であり、化合
物ではなく単体の炭素をいう。

【００２８】微粒な酸処理黒鉛の添加量を０．５〜５ｍ
ａｓｓ％の範囲に限定したのは、０．５ｍａｓｓ％未満
では酸処理黒鉛を添加して膨出させるためには量的に不
足し、添加による効果が認められないからであり、ま
た、５ｍａｓｓ％超えての添加は膨出被覆効果の向上に
は寄与せず、コスト高を招くのでこの値とした。なお、
本発明において、本発明の目的と類似の効用を有する有
機繊維の３ｍａｓｓ％以下の配合は差し支えない。

【００２９】また、本発明においてフラックスの基材の
粒度の上限を２５０μｍ以下に限定したのは、通常の噴
霧乾燥法による中空顆粒状フラックス製造における粒子
状スプレー噴出の安定化および、フラックス組成の均一
なる混合に際して、フラックス粒子内での偏析を起こさ
ないために必要な値である。なお、下限値は粉砕コスト
との兼ね合いおよび酸処理黒鉛の粒子との兼ね合いから
５μｍまでとするのが好ましい。

【００３０】酸処理黒鉛の粒度を１５０μｍ以下で、か
つその割合を７０％以上含有するように限定したのは、
中空顆粒状のフラックス粒子において、その表層部に多
くの酸処理黒鉛を存在せしめるために必要な値であり、
かかる微粒子とすることで粒子表面に膨出した酸処理黒
鉛は安定して固着し、粒子表面を断片的に被覆できるか
らである。

【００３１】なお、本発明においては、中空顆粒状フラ
ックスを形成するに際して、基材を構成する原料の平均
粒度を酸処理黒鉛の平均粒度より大きくし、酸処理黒鉛
がフラックスの表層部に集積するのが容易になるよう考
慮した。

【００３２】本発明のフラックスは、使用条件の厳しい
小サイズ鋳片の連続鋳造に適用して充分効果を有するも
のであるから、大サイズのスラブの連続鋳造に適用する
ことは、勿論何らの問題もなく使用できる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の効果を実施例に基づいて詳細
に説明する。本発明の実施例に用いたフラックスの化学
組成を表１に示し、そのフラックスの物性値を表２に示
した。また、該フラックスを用いて鋳片の鋳造を行った
操業条件と、それによって得られた鋳片の品質状況を表
３に示した。なお、比較のために比較例としてフラック
スの化学組成、鋳造操業条件、鋳片品質状況も併せてそ
れぞれ表１〜３に併記した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】表３から明らかなように、本発明フラック
スを使用して鋳造した実施番号１〜６は、鋳造でのスラ
グベアの発生もなく、また火炎の発生も少なく、その結
果鋳片での割れ疵等の発生も殆どなく、鋳片品質は何れ
においても問題がなかった。これに対し、本発明範囲を
逸脱したフラックスを用いた実施番号７〜１０では鋳造
中にスラグベアを発生するものもあり、また鋳片での割
れ疵等についても良好な結果は得られず、不良品の発生
がみられた。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば下記のごとき効果が期待
できる。特に高塩基度・高凝固温度からなるフラックスの焼
結性（溶融過程での製品粒子の融着）が完全に防止可能
となり、その結果、実施例で示したように従来のフラッ
クスに比較すると小断面・高速鋳造時において焼結塊お
よびスラグベアの発生がなく、操業トラブルも皆無とな
る。小断面・高速鋳造時において、問題となる発炎もな
く、適正な溶融フラックス層厚を確保して鋳造性の安定
化が図れ、多連鋳が可能となる。微粒の酸処理黒鉛の使用により、溶融過程でも中空
形状が保持でき、流動性がよく、鋳造性の安定化が図れ
る。また、鋳片および製品品質においても良好な成品が
得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−25009（ＪＰ，Ａ) 特開平11−10297（ＪＰ，Ａ) 特開平９−164459（ＪＰ，Ａ) 特開平10−58105（ＪＰ，Ａ) 特開平10−113754（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/108 B22D 11/07 B22D 11/111 B22D 11/16 C21C 7/076

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂：４５ｍａｓｓ％以下，Ｃａ
Ｏ：２０〜４５ｍａｓｓ％，Ａｌ₂Ｏ₃：１〜３０ｍａ
ｓｓ％，Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ＋Ｆ（ただしＲ ₂ Ｏはアルカリ金
属酸化物、ＲＯはＣａＯ以外のアルカリ土類金属酸化
物）：１〜５０ｍａｓｓ％とし、これに加えて、フリー
カーボン：０．２〜１５ｍａｓｓ％からなる基材に、微
粒な酸処理黒鉛を０．５〜５ｍａｓｓ％添加し、該酸処
理黒鉛を中空顆粒体の表層部の粒子間に集積せしめたこ
とを特徴とする連続鋳造用フラックス。
【請求項２】ＳｉＯ₂：４５ｍａｓｓ％以下，Ｃａ
Ｏ：２０〜４５ｍａｓｓ％，Ａｌ₂Ｏ₃：１〜３０ｍａ
ｓｓ％，Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ＋Ｆ（ただしＲ ₂ Ｏはアルカリ金
属酸化物、ＲＯはＣａＯ以外のアルカリ土類金属酸化
物）：１〜５０ｍａｓｓ％，ＺｒＯ₂＋ＴｉＯ₂＋Ｍｎ
Ｏ：２０ｍａｓｓ％以下とし、これに加えて、フリーカ
ーボン：０．２〜１５ｍａｓｓ％からなる基材に、微粒
な酸処理黒鉛を０．５〜５ｍａｓｓ％添加し、該酸処理
黒鉛を中空顆粒体の表層部の粒子間に集積せしめたこと
を特徴とする連続鋳造用フラックス。
【請求項３】上記基材の粒度を２５０μｍ以下とした
ことを特徴とする請求項１または２記載の連続鋳造用フ
ラックス。
【請求項４】上記酸処理黒鉛の粒度１５０μｍ以下を
７０％以上としたことを特徴とする請求項１または２記
載の連続鋳造用フラックス。
【請求項５】上記基材の平均粒度は酸処理黒鉛の平均
粒度より大きくしたことを特徴とする請求項１または２
記載の連続鋳造用フラックス。