JP4513162B2 - 鋼の連続鋳造用パウダー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造において鋳型内に添加して使用される鋼の連続鋳造用パウダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼の連続鋳造に使用される従来の鋳造用パウダーには、以下のような特性が要求される。
【０００３】
（１）溶鋼面をパウダーが溶融して形成されたスラグとその上の未溶融層とで被覆することにより、空気による溶鋼酸化を防止し、保温効果を持つ。
（２）溶融スラグは鋳型と鋳片との間に入って潤滑剤になるため、常に適当量供給される必要がある。このため、消費速度に合いかつ適正スラグプール厚となる溶融速度を有する。
（３）溶融したスラグ層が鋼中より浮上した非金属介在物を吸収し、その物性（粘性、溶融温度）の変化が小さいこと。
（４）溶融スラグは鋳型と凝固シェル間に流れ込み均一なスラグフィルムを形成し、その間で潤滑作用があること。
（５）溶融スラグが適度の粘度、表面張力を持ち、溶鋼へ巻き込まれないこと。
【０００４】
これらの中で、特に鋼へのパウダーの巻き込みは、鋳造速度が１．５ｍ／ｍｉｎよりも大きくなるような高速鋳造や、中、低速鋳造でもブリキ材、自動車用鋼板等の品質要求が厳格な鋼に対し問題となることが多い。
【０００５】
このため、高粘性、高表面張力の難巻き込みタイプのパウダーが開発されてきた（特公平４−４０１０３号公報等）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年さらなる高速鋳造化やさらなる品質の向上が要求されており、巻き込みを防止するためにパウダーの組成を変更して高粘性とすると、鋳型と凝固シェル間の十分な潤滑性が維持できなくなってしまう。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、難巻き込みで、かつ潤滑性に優れており、パウダー性欠陥の無い高品位の製品を得ることができる、鋼の連続鋳造用パウダーを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、各種実験および検討を重ね、実鋳造でのパウダーの流れ込み条件を推測した。その結果、高速鋳造においても鋳片への巻き込みが極めて少なく、かつ潤滑性が優れるパウダーが存在することを知見した。
【０００９】
すなわち、鋳型近傍の剪断速度が大きな部分においては粘度を小さく、それ以外の剪断速度が小さい巻き込み部分においては粘度を大きくすることにより、鋼に対するパウダーの巻き込みを減少させることができる。
【００１０】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、剪断速度が２０（１／秒）の時の１３００℃における粘度η_２０と、剪断速度が８０（１／秒）の時の１３００℃における粘度η_８０ （ただし、η _８０ が０．４Ｐａ・ｓ以下の範囲を除く）との比が１．２以上であることを特徴とする鋼の連続鋳造用パウダーを提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
前述のように、パウダーを用いた鋼の連続鋳造法では、パウダーの巻き込みが大きな問題となる。そのため、巻き込みを防止し、しかも潤滑性を確保するための種々検討を行った。
【００１２】
まず、一般的に用いられる連続鋳造用パウダーについて説明する。
一般的な連続鋳造用パウダーは、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＢａＯ、Ｂ_２Ｏ_３等の酸化物を母材とし、その他に物性調製剤としてＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ，Ｌｉ_２Ｏ等の金属酸化物、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_３、Ｎａ_３ＡｌＦ_６等のフッ化物およびそれら金属の炭酸化物、硝酸化物が添加されている。
【００１３】
熱処理基材としては、電気炉やキュポラで溶解されたプリメルト基材、また既存の熱処理原料として、高炉滓やガラス粉末、ポルトランドセメント、天然のものとして玄武岩、ワラストナイト、シラス等がある。
【００１４】
副原料としては、フッ化ナトリウム、水晶石、炭酸ソーダ、炭酸リチウム、蛍石のフラックス、およびＳｉＯ_２源としてガラス粉、珪藻土等、ＣａＯ源として、炭酸カルシウム、蛍石等が添加される。
【００１５】
溶融速度調整剤としては、カーボンブラック、天然および人造黒鉛、コークス粉、石炭粉等の炭素質、あるいは、窒化ホウ素等の窒化物を０．５〜１５ｍａｓｓ％配合した紛状のもの、あるいはこれにバインダーを添加し、顆粒状にしたものが一般的である。従来は炭素質粉として、平均粒径３０ｍｍのカーボンブラック、４０μｍのコークス粉、１００μｍの木粉が使用されている。
【００１６】
このような一般的なパウダーに対し、本発明では、以下の観点から検討を行った。
図１に鋳型内のようすを示す。図中、符号１は鋳型であり、鋳型１内に浸漬ノズル２から溶鋼が供給される。鋳型１内の溶鋼３の上にはパウダーが供給され、粉末層４と、溶鋼３と粉末層４との間の溶融層５とが形成される。潤滑に影響するのは、鋳型１の内壁近傍上部の図中Ａの部分であり、その部分のパウダーの粘性が潤滑を大きく支配することが知られている。パウダーの巻き込みは、溶鋼によるパウダーの削り込みや、渦による巻き込み、Ａｒガスが溶融層５を通過する時の巻き込み等が考えられているが、図中Ｂの部分、すなわち溶融層５の浸漬ノズル２近傍部分で主に生じていると考えられる。
【００１７】
本発明のパウダーは、上記部分Ａでは粘度が低く高潤滑であり、上記部分Ｂでは粘度が高く巻き込みにくい特徴を有する。このような特徴を有するパウダーの組成としては、ＣａＯ：３０ｍａｓｓ％、ＳｉＯ_２：３０ｍａｓｓ％、Ａｌ_２Ｏ_３：２０ｍａｓｓ％、Ｆ：１０ｍａｓｓ％、Ｎ：５ｍａｓｓ％、Ｌｉ_２Ｏ：５ｍａｓｓ％が例示されるが、これに限定されるものではない。
【００１８】
上記部分Ａは鋳型１がオッシレーションと呼ばれる振動を繰り返すことから、その部分のパウダーにかかる剪断速度は約８０〜１６０（１／秒）である。また、部分Ｂが溶鋼流動により１０〜４０（１／秒）の剪断速度がかかるものと考えられる。
【００１９】
図２の（ａ）に示すように、一般的にモールドパウダーはその粘度が剪断速度に依存性を示さないニュートン流体であることが多いが、成分を最適化することにより、図２の（ｂ）に示すように、粘度が剪断速度に依存する非ニュートン流体となることを見出した。
【００２０】
そして、このような非ニュートン流体となる組成において、剪断速度が２０（１／秒）の時の１３００℃における粘度η_２０と、剪断速度が８０（１／秒）の時の１３００℃における粘度η_８０との比が１．２以上となるようにすることで、高速鋳造においても潤滑性を十分確保することができ、かつ鋳片の表面疵を大幅に減少することが可能となる。前記粘度η_２０と前記粘度η_８０との比が１．４以上となるようにすれば、さらに好ましい。
【００２１】
【実施例】
表１に示す特性を有し、表２に示す組成を有するパウダーを使用して、実機試験を行い、パウダーの潤滑性と鋳片疵を評価した。実施例１〜３は剪断速度および粘度の関係が本発明を満たすものであり、比較例１，２は粘度が剪断速度に依存しないニュートン流体のものである。なお、実施例２および比較例１のパウダー組成における、剪断速度と１３００℃での粘度との関係を図３に示す。
【００２２】
表１の比較例１のパウダーを使用した場合、高速鋳造においては潤滑性の問題はなかったが、鋳片疵が多数存在していた。また、より高速で鋳造するために粘度を低下させた比較例２のパウダーを使用した場合、更に、鋳片疵が発生する傾向が認められた。
【００２３】
これに対して、本発明を満たす実施例１，２においては、潤滑性、パウダー巻き込みともに問題なく、良好な結果が得られることが確認された。また、実施例３においては、２ｍ／ｍｉｎの高速鋳造であるにもかかわらず、比較例２よりも大巾に鋳片疵を低減することができた。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋳型近傍の剪断速度が大きな部分においては粘度を小さく、それ以外の剪断速度が小さい巻き込み部分においては粘度を大きくすることにより、難巻き込みで、かつ潤滑性に優れており、パウダー性欠陥の無い高品位の製品を得ることができる、鋼の連続鋳造用パウダーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋳型内の状態を模式的に示す図。
【図２】パウダーの剪断速度と１３００℃における粘度との関係を従来のパウダーと本発明のパウダーと比較して示す図。
【図３】パウダーの剪断速度と１３００℃における粘度との関係を実施例２と比較例１と比較して示す図。
【符号の説明】
１……鋳型
２……浸漬ノズル
３……溶鋼
４……粉末層
５……溶融層

Claims (1)

1. 剪断速度が２０（１／秒）の時の１３００℃における粘度η_２０と、剪断速度が８０（１／秒）の時の１３００℃における粘度η_８０ （ただし、η _８０ が０．４Ｐａ・ｓ以下の範囲を除く）との比が１．２以上であることを特徴とする鋼の連続鋳造用パウダー。

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