JP3523173B2 - 連続鋳造用モ−ルドパウダ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、凝固点や粘度が
比較的低くて安定した鋳造作業を実施することができる
鋼の連続鋳造用モ−ルドパウダ−に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼の連続鋳造では“モ−ルドパ
ウダ−”と呼ばれる粉末フラックスを鋳型内の溶鋼上に
添加して鋳造作業が行われるが、このモ−ルドパウダ−
には a) 鋳型と鋳片間の潤滑， b) 鋳型と鋳片間の熱媒介， c) 介在物の吸収， d) 溶鋼の再酸化防止， e) 溶鋼表面の保温 等の機能が求められている。そのため、鋼の連続鋳造用
モ−ルドパウダ−としては、CaＯ，SiＯ₂, Al₂Ｏ₃,Mg
Ｏ， Na₂Ｏ，NaＦ，CaＦ₂ 等を配合した組成のものを使
用するのが一般的である。

【０００３】モ−ルドパウダ−は、鋳型内の溶鋼上に添
加されると一旦溶融して鋳型と凝固シェルとの間に流入
し、その際の抜熱によって凝固フィルムを形成し始める
が、従前から使用されてきた前記の一般的なモ−ルドパ
ウダ−では凝固したパウダ−フィルム中にカスピディン
（Cuspidine ：３CaＯ・２SiＯ₂ ・CaＦ₂ ) と称される
結晶を析出することが知られている。この結晶の析出に
より「鋳片から鋳型への抜熱量が低減されて緩冷却化が
なされる」という作用が発揮され、鋳片の表面割れが防
止されるとの効果がもたらされるので、現状では殆どの
モ−ルドパウダ−がカスピディンの析出を利用するもの
となっている。

【０００４】ただ、カスピディン（３CaＯ・２SiＯ₂ ・C
aＦ₂ ) を析出させるためには、モ−ルドパウダ−成分
としてCaＯ，SiＯ₂ 及びCaＦ₂ が必要であり、例えばＦ
（フッ素）分が含まれない場合には、カスピディンが析
出しないのでパウダ−フィルムを通しての抜熱が大きく
なりすぎ、鋳片に表面割れが発生するという問題を生じ
る。しかしながら、Ｆは連続鋳造設備の腐食原因となる
成分である上、冷却水中に溶出して系外へ洩れ出した場
合には環境問題を引き起こすことも懸念される元素であ
る。

【０００５】そこで、本発明者らは、先に、Ｆを全く含
まないか殆ど含有することのない鋼の連続鋳造用モ−ル
ドパウダ−として、重量割合で CaＯ：25〜48％， SiＯ₂ ：25〜48％， Al₂Ｏ₃ ：１
〜10％，Ｂ₂ Ｏ₃ ：５％以下， BaＯ：３〜15％， Mg
Ｏ：0.5 〜５％，Na₂ ＯとＫ₂ Ｏと Li₂Ｏ：合計で２〜
30％， Ｃ：0.1 〜10％，Ｆ：２％以下， (CaＯ＋Ba
Ｏ＋MgＯ)/SiＯ₂ ： 0.6〜1.7 なる組成のモ−ルドパウダ−を提案した（特願２０００
−１９８５０号）。しかし、このモ−ルドパウダ−は、
凝固点の低下とアルミナ吸収能力維持のためにBaＯを必
須成分とするものであり、鋳造作業自体には大きな問題
を生じないものの、「BaＯを構成成分として選定したこ
と」が材料コストの点で問題になるのではないかとの懸
念を拭えないものであった。なぜなら、BaＯ源としては
硫酸バリウム以外の化合物の単体は人体への影響から法
的に使用することができず、従ってこれらを使用する場
合には他の成分と溶融してガラス化することが必要とな
るためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明が目的とするのは、Ｆ分やBaＯ分を必須成分とし
て含有しなくても安定した鋳造作業を実施することがで
きる廉価な“鋼の連続鋳造用モ−ルドパウダ−”を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく、「そのためにはＦ分やBaＯ分を排除した
モ−ルドパウダ−に予想されるところの (a) 凝固点や粘度が上昇する，(b) 結晶析出量が低下す
る，(c) Ｆ分やBaＯ分に代わるコスト高を招く代替原料
が必要となるという３つの大きな問題を解決しなければ
ならない」との考えの下に研究を開始した。

【０００８】ところで、鋼の連続鋳造用モ−ルドパウダ
−は、鋳型内の溶鋼上で溶解する必要がある。従って、
モ−ルドパウダ−の凝固点は鋳造する鋼の凝固点以下で
なければならない。このモ−ルドパウダ−の凝固点は、
析出する結晶の凝固点と結晶の析出量で決定される。前
述したように、通常のモ−ルドパウダ−においては析出
する結晶はカスピディンであり、このカスピディンの融
点は１４１０℃であるが、通常は Na₂Ｏなどのアルカリ
金属酸化物や炭酸塩を添加することによりモ−ルドパウ
ダ−全体の凝固点をある程度低下させている。しかし、
モ−ルドパウダ−の溶融凝固によって生じる結晶自体が
あまりに高い融点であるとモ−ルドパウダ−全体の融点
を上昇させるのでモ−ルドパウダ−として使用できなく
なり、またあまりに低い融点であると潤滑作用をなさな
くなったり鋳片の抜熱が大きくなりすぎたりするのでや
はり不適であるが、前記カスピディンの比較的低い１４
００℃程度という融点は鋼の連続鋳造にとって非常に好
適なものであり、鋳型と凝固シェル間へのモ−ルドパウ
ダ−の流入性や鋳型と凝固シェル間での結晶析出量の点
で好都合な結果をもたらして非常に上手く機能してい
た。

【０００９】そこで、このカスピディンのような特性を
有した代替結晶の存在を求めて鋭意研究を行ったとこ
ろ、「従前のモ−ルドパウダ−に使用されていた材料成
分を構成成分とする“ CaMgSi₂Ｏ₆ ”という化学組成の
複合酸化物結晶」が鋼の連続鋳造時に鋳型と凝固シェル
間に介在させる結晶フィルムとして有望ではないかとの
結論に達した。なぜなら、実験室での研究によって上記
CaMgSi₂Ｏ₆ の融点は１３９０℃近傍であってカスピデ
ィンの融点と非常に近いことが確認された上に、その組
成から明らかなように CaMgSi₂Ｏ₆ の形成にはＦ分やBa
Ｏ分といった格別な成分を必要とすることがなく、その
ため連続鋳造用パウダ−への利用が好都合であると考え
られたからである。

【００１０】そして、溶融して凝固したときに CaMgSi₂
Ｏ₆ を主結晶として析出し、かつ連続鋳造用モ−ルドパ
ウダ−として必要な凝固点（融点）と粘度｛凝固点：８
００〜１２５０℃程度，粘度： 0.1〜１０Ｐ(ホ゜アス゛) 程
度｝が得られるフラックス組成を解明すべく更に研究を
重ねた結果、「CaＯ，SiＯ₂ 及びMgＯを主成分とするフ
ラックスにおいて、 CaＯ／SiＯ₂ 重量比を0.35〜0.55
に、 そして (CaＯ＋MgＯ）／SiＯ₂ 重量比を0.75〜0.95
にそれぞれ調整すると、 その凝固点（融点）と粘度が上
記“鋼の連続鋳造用モ−ルドパウダ−”の必要条件を満
たすようになり、実際操業おいて溶鋼上に添加され一旦
溶融してから鋳型と凝固シェル間に流入して凝固したと
きにも主結晶として CaMgSi₂Ｏ₆ を安定析出するように
なって、 非常に安定した連続鋳造作業が保証される」と
の知見を得ることができた。

【００１１】本発明は、上記知見事項等を基にしてなさ
れたもので、次の (1)〜 (3)に示す“鋼の連続鋳造用モ
−ルドパウダ−”を提供するものである。(1) CaＯ，SiＯ₂ 及びMgＯを主成分とする鋼の連続鋳
造用モ−ルドパウダ−であって、溶融凝固時の主結晶が
CaMgSi₂Ｏ₆ であることを特徴とする連続鋳造用モ−ル
ドパウダ−。(2) CaＯ，SiＯ₂ 及びMgＯを主成分とする鋼の連続鋳
造用モ−ルドパウダ−であって、CaＯ／SiＯ₂ 重量比が
0.35〜0.55に、かつ（CaＯ＋MgＯ）／SiＯ₂ 重量比が0.
75〜0.95に調整されてなることを特徴とする連続鋳造用
モ−ルドパウダ−。(3) Ｆ含有量が２重量％未満（含有しない場合も含
む）であることを特徴とする、前記(1)項又は (2)項に
記載の連続鋳造用モ−ルドパウダ−。

【００１２】ここで、本発明に係る連続鋳造用モ−ルド
パウダ−において、CaＯ，MgＯ及びSiＯ₂ は目的とする
結晶の構成成分であるので必須の成分である。しかし、
これら以外にも Al₂Ｏ₃ や Na₂Ｏ、そして Li₂Ｏは、何
れもモ−ルドパウダ−の凝固点（融点），粘度を低下さ
せる好ましい成分であるので、格別な事情がない限りは
含有させるのが良い。その他の任意成分として、従前の
連続鋳造用モ−ルドパウダ−と同様、アルカリ金属酸化
物，アルカリ土類金属酸化物を適宜加えることは何ら差
し支えなく、また遷移金属の酸化物（FeＯ等）や炭酸
塩、更にはＢ₂ Ｏ₃ 等を添加しても構わない。

【００１３】ところで、このような多元系フラックスの
場合は析出する結晶が１種類だけということは殆ど考え
られないが、連続鋳造用モ−ルドパウダ−の場合には析
出する結晶のうちの過半数を占める結晶（主結晶）がそ
の物性を支配する。従って、本発明でいう「主結晶」と
は、モ−ルドパウダ−の溶融凝固によって析出する結晶
のうちの５０％以上を占める結晶を意味している。

【００１４】溶融凝固時に CaMgSi₂Ｏ₆ を主結晶として
析出させるためには、モ−ルドパウダ−をCaＯ，MgＯ及
びSiＯ₂ が含まれる組成とし、かつそのCaＯ／SiＯ₂ 重
量比を0.35〜0.55の範囲に、そして (CaＯ＋MgＯ）／Si
Ｏ₂ 重量比を0.75〜0.95の範囲に調整しなければならな
い。CaＯ／SiＯ₂ 重量比や (CaＯ＋MgＯ）／SiＯ₂ 重量
比がこれ以外の範囲では、析出する結晶が CaMgSi₂Ｏ₆
とはならないでモ−ルドパウダ−の凝固点が高くなりす
ぎたり、結晶が析出しないで鋳片の抜熱が大きくなりす
ぎたりして鋳片表面に割れを生じるなどの問題が起き
る。

【００１５】また、Ｆ（フッ素）分については、環境上
の問題や設備腐食の問題等から、モ−ルドパウダ−とし
ての十分な物性が得られるならば添加量を極力低減する
か全く添加しないのが望ましいということは既に述べた
通りであるが、本発明に係る連続鋳造用モ−ルドパウダ
−の場合には、Ｆは２重量％未満の領域にまで低減して
も、あるいは全く含有させなくても通常と同様の連続鋳
造作業が可能である。従って、本発明に係る連続鋳造用
モ−ルドパウダ−では、Ｆ含有量を２重量％未満（含有
しない場合も含む）に抑えることが好ましい。

【００１６】続いて、本発明を実施例により更に具体的
に説明する。

【実施例】表１に示す15種類のモ−ルドパウダ−用いて
鋼の連続鋳造試験を実施した。但し、モ−ルドパウダ−
を使用する際には、何れのパウダ−に対しても溶融速度
調整剤として炭素粉を添加し、該炭素粉と元のパウダ−
（表１に示したパウダ−）に炭酸塩として含まれている
炭素分とを合わせた“全炭素濃度”が 2.5重量％となる
ように成分調整を行った。ここで、パウダ−成分の１つ
である Na₂Ｏは酸化物，炭酸塩の形で添加されるもの
の、表１では Na₂Ｏの形で組成を表しており、そのため
炭酸塩として含まれている炭素分の量については示され
ていないので表１では外数となる。

【００１７】

【表１】

【００１８】なお、試験で用いた連続鋳造機は垂直曲げ
型のタイプであり、鋳型長：９００mm，湾曲半径：10.5
ｍ，垂直部：3.0 ｍのものであった。また、使用した鋳
型の断面寸法は、幅が１２００mmで厚みが２７０mmであ
った。更に、連続鋳造試験では表２に示す化学組成の溶
鋼を使用した。表２において、「溶鋼Ａ」は所謂“低炭
素アルミキルド鋼”であり、また「溶鋼Ｂ」は“包晶
鋼”と言われる高強度鋼であって、一般に「溶鋼Ｂ」の
方が表面割れ感受性の強いことが知られている。

【００１９】

【表２】

【００２０】上記連続鋳造試験での鋳造条件と鋳造結果
を表３にまとめて示した。

【００２１】

【表３】

【００２２】上記表３に示した鋳造結果について更に説
明する。試験番号１〜６では何らの支障もなく円滑な鋳
造作業を実施することができ、また得られた鋳片の品質
も非常に良好であった。なお、鋳造時に鋳型と凝固シェ
ル間のパウダ−フィルムに析出した主結晶は CaMgSi₂Ｏ
₆ であった。

【００２３】これに対して、試験番号７（比較例）では
鋳片に縦割れが発生した。なお、鋳造時のパウダ−フィ
ルムに析出した主結晶はMgSiＯ₄ であり、ガラス質フィ
ルム中に少量の前記結晶の析出が確認された。また、試
験番号８及び９（何れも比較例）では、何れも鋳造中に
拘束性プレ−クアウト警報が多発し、また得られた鋳片
の表面性状も不良であった。そして、パウダ−フィルム
に析出した主結晶は Ca₂SiＯ₄(ダイカルシウムシリケ−
ト）であることが確認された。試験番号10（比較例）で
は、鋳片に縦割れが発生した。そして、パウダ−フィル
ムに析出した主結晶は、結晶自体の量は少ないもののMg
SiＯ₄ であることが確認された。

【００２４】試験番号11〜17では、何れも支障なく円滑
な鋳造作業を実施することができ、また得られた鋳片の
品質も非常に良好であった。なお、パウダ−フィルムに
析出した主結晶は何れも CaMgSi₂Ｏ₆ であった。そし
て、試験番号18（比較例）では、鋳片に縦割れが発生
し、パウダ−フィルムに析出した主結晶を確認したとこ
ろMgSiＯ₄ であることが分かった。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、Ｆ分やBaＯ分を殆ど含有しなくても安定した鋳造作
業を実施することが可能な“鋼の連続鋳造用モ−ルドパ
ウダ−”を廉価な原材料を用いて提供することができ、
設備の腐食や環境汚染を極力防止しつつ円滑な連続鋳造
作業を行えるようになるなど、産業上有用な効果がもた
らされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大尻 滋 神奈川県藤沢市善行坂２丁目１番16号 日本サ−モケミカル株式会社内 (72)発明者 楠畑 伸彦 神奈川県藤沢市善行坂２丁目１番16号 日本サ−モケミカル株式会社内 (72)発明者 小林 篤 神奈川県藤沢市善行坂２丁目１番16号 日本サ−モケミカル株式会社内 (56)参考文献 特開2001−205402（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−33962（ＪＰ，Ａ) 特開2000−158107（ＪＰ，Ａ) 特開2000−169136（ＪＰ，Ａ) 国際公開00／033992（ＷＯ，Ａ１) 国際公開00／005012（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/108 B22D 11/07 B22D 11/16 C21C 7/076

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 CaＯ，SiＯ₂ 及びMgＯを主成分とする鋼
   の連続鋳造用モ−ルドパウダ−であって、溶融凝固時の
   主結晶が CaMgSi₂Ｏ₆ であることを特徴とする連続鋳造
   用モ−ルドパウダ−。
2. 【請求項２】 CaＯ，SiＯ₂ 及びMgＯを主成分とする鋼
   の連続鋳造用モ−ルドパウダ−であって、CaＯ／SiＯ₂
   重量比が0.35〜0.55に、かつ (CaＯ＋MgＯ）／SiＯ₂ 重
   量比が0.75〜0.95に調整されてなることを特徴とする連
   続鋳造用モ−ルドパウダ−。
3. 【請求項３】 Ｆ含有量が２重量％未満であることを特
   徴とする、請求項１又は２に記載の連続鋳造用モ−ルド
   パウダ−。