JP4560228B2

JP4560228B2 - 連続鋳造用フラックス

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Publication number: JP4560228B2
Application number: JP2001079863A
Authority: JP
Inventors: 晶松尾; 浩次原田
Original assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2002273552A

Description

【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、
▲１▼ 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。
▲２▼ 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。
▲３▼ 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。
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）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。
【０００４】
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。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。
【０００５】
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、品質の劣化となって現れていた。
【０００６】
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の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の膜厚が薄くなることを助長することになる。
【０００７】
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る。
【０００８】
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、例えば特公平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。
【０００９】
【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。
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、▲１▼スラグベア異常発達による操業トラブルの発生、▲２▼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、▲３▼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。
【００１０】
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。
【００１１】
しかして、上記した特公平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士の融着が起こり、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。
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た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。
【００１２】
【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、その要旨とするところは下記手段をとることにある。
（１）連続鋳造に用いる中空顆粒体フラックスにおいて、該中空顆粒体の内面より外面にかけて主として１２００℃以下の融点の物質からなる低融点物質層、１２００℃超１５００℃未満の融点の物質からなる中融点物質層、１５００℃以上の融点の物質からなる高融点物質層へと順次融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体を３層に形成せしめた連続鋳造用フラックス。
（２）連続鋳造に用いる中空顆粒体フラックスにおいて、該中空顆粒体の内面には主として１２００℃以下の融点の物質および１２００℃超１５００℃未満の融点の物質からなる低・中融点物質層、外面には１５００℃以上の融点の物質からなる高融点物質層と融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体を２層に形成せしめた連続鋳造用フラックス。
【００１３】
（３）連続鋳造に用いる中空顆粒体フラックスにおいて、該中空顆粒体の内面には主として１２００℃以下の融点の物質からなる低融点物質層、外面には１２００℃超１５００℃未満の融点の物質および１５００℃以上の融点の物質からなる中・高融点物質層と融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体を２層に形成せしめた連続鋳造用フラックス。
（４）上記フラックスの外面表層部に、酸処理黒鉛を０．５〜５ｍａｓｓ％集積せしめた（１）から（３）のいずれかに記載の連続鋳造用フラックス。
（５）上記フラックスにおける高・中・低融点物質のそれぞれ主体とする粒子径は、高融点物質では３０μｍ未満、中融点物質では２０〜５０μｍ、低融点物質では３０〜１５０μｍである（１）から（４）のいずれかに記載の連続鋳造用フラックス。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明者らは骨材のカーボン量を減ぜずに、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、フラックス中の高融点物質の配合量を変えることなく、高融点物質を低融点物質または中融点物質に比し、中空顆粒体において内面より外面部に多く集積せしめることによって、フラックス粒子間の融着を防止することができ、さらに、微粒の酸処理黒鉛を用いることによってフラックス粒子表層に酸処理黒鉛が集積し、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ものである。
【００１７】
このフラックスを製造するに当たっては、フラックス原材料中に高融点物質を基材平均粒子径よりできるだけ細粒化して添加すると共に、必要に応じて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細粒子の高融点物質フラックスが、細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外面部に移動し集積することに着目したものである。
【００１８】
上記目的を達成させるために本発明者らは中空顆粒体フラックスにおいて、高融点物質、中融点物質、低融点物質をどのように存在させればよいか検討し、外面・表層部に高融点物質を集積させることが、最も効果的であるという結論を得て、図２〜４に示す中空顆粒体フラックスの形態を考え付くに至った。
すなわち、図２〜４は中空顆粒体フラックス断面における低融点物質３、中融点物質２、高融点物質１の積層状態を模式的に図面で表したものである。
【００１９】
図２は中空顆粒体の内面より外面にかけて主として低融点物質（３）層、中融点物質（２）層、高融点物質（１）層へと順次融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体をほぼ３層に形成せしめた中空顆粒体フラックスの概略を表したものである。なお、４は中空顆粒体の中空部を表す。
【００２０】
各層間においては図示したようには明確に区分されてはおらず、隣り合った層の部分ではそれぞれの層を形成する融点物質同士は混在して存在することは避けることはできない。しかし、このような状態で融点物質が存在していても所定の融点物質の大半がそれぞれ所定の融点物質層内に存在しておればよく、本発明の目的、効果を阻害することはない。
【００２１】
図３は図２と同様の形で示したもので、中空顆粒体の内面には主としては低・中融点物質（３＋２）層、外面には高融点物質（１）層と融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体をほぼ２層に形成せしめた中空顆粒体フラックスの概略を表したものである。
【００２２】
図４についても図２と同様の形で示したもので、中空顆粒体の内面には主として低融点物質（３）層、外面には中・高融点物質（２＋１）層と融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体をほぼ２層に形成せしめた中空顆粒体フラックスの概略を表したものである。
図３、４においても各層間部分では図２で説明したような状態になっており、融点物質層が明確には区分されてはいないが、本発明の目的、効果を阻害することはない。
【００２３】
また、これら高・中・低融点物質を構成する中空顆粒体フラックスのそれぞれ主体とする平均粒子径は、高融点物質では３０μｍ未満、中融点物質では２０〜５０μｍ、低融点物質では３０〜１５０μｍであり、これらの混合物質ではそれぞれ主体とする平均粒子径は、高・中・融点物質では５０μｍ未満、中・低融点物質では２０〜１５０μｍとなっている。
【００２４】
上記のようにして構成された中空顆粒状フラックスは、鋳型内湯面上に添加されたときに、フラックス粒子外面部に存在する微粒子は軟化現象を起こすことがなく、低融点物質の多い内部より、軟化融点が進み、中空形状を保持しつつ粒子同士の焼結を防止できる。
このため、フラックス粒子同士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。
【００２５】
さらに、上記に示したフラックスに、微粒の酸処理黒鉛５を添加することにより、さらに粒子同士の融着を抑えることが可能になる。この場合、１５０μｍ以下が７０ｍａｓｓ％以上の酸処理黒鉛を０．５〜５ｍａｓｓ％添加すると中空顆粒体において外面表層部に微粒の酸処理黒鉛が集積する。
【００２６】
このようにして製造されたフラックス粒子は、鋳型湯面上に添加された時に、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抑制することができ、本発明の効果を助長する作用を有するのでさらに好ましい。
【００２７】
上記説明に出てくる本発明の中空顆粒体フラックスの低融点物質、中融点物質、高融点物質について、その主なものについて延べると次の如くなる。
高融点物質としては１５００℃以上の融点をもつ物質で、その例としては珪石粉、炭酸カルシウム、アルミナ、マグネシア、酸化チタン、ジルコン、ジルコニア、カルシウムアルミネート、ダイカルシウムシリケートなどがある。
中融点物質としては１２００℃超１５００℃未満の融点をもつ物質で、その例としてはプリメルト基材、珪酸カルシウム、燐スラグ、蛍石、フッ化マグネシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、炭酸ストロンチウムなどがある。
低融点物質としては１２００℃以下の融点をもつ物質で、その例としてはフッ化ナトリウム、氷晶石、炭酸リチウム、フッ化リチウム、無水硼砂などがある。
【００２８】
本発明は上記のごとき構成を採るので、基材中の高融点物質は、中空顆粒体において外面部に内面部より多く集積するため、粒子同士の融着現象を生ずることなく、適正な溶融速度を維持することができる。
したがって、このフラックスは湯面変動等により加熱および冷却を繰り返し受けても粒子同士の融着が起こり難いので、大きな焼結体を形成することがない。
【００２９】
このような構成になる本発明フラックスでの高融点物質の分布状況の概要について、図１に従来例と共に示した。図１は凡その傾向を表したもので、従来のフラックスよりも高融点物質が中空顆粒体において外面部に集積していることが判る。
【００３０】
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することができる。
【００３１】
【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融点別に表１に示し、そのフラックスの粒度の構成割合を表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。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
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１〜８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。
【００３６】
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９〜１１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。
特に実施番号１２においては各融点物質の粒度は本発明の範囲であるが、後添加する酸処理黒鉛の粒径が大きいため中空製造時にノズル詰まりを発生し、安定な製造ができず、実鋳造試験にも至らなかった。
【００３７】
【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。
▲１▼ 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。
▲２▼ 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。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空顆粒フラックスでの高融点物質の分布状況の概要を示す図
【図２】中空顆粒体フラックスにおける断面状態を示したもので、内面より外面にかけて低融点物質層，中融点物質層，高融点物質層の３層に形成せしめた概略図
【図３】中空顆粒体フラックスにおける断面状態を示したもので、内面を低・中融点物質層，外面を高融点物質層の２層に形成せしめた概略図
【図４】中空顆粒体フラックスにおける断面状態を示したもので、内面を低融点物質層，外面を中・高融点物質層の２層に形成せしめた概略図
【符号の説明】
１：高融点物質
２：中融点物質
３：低融点物質
４：中空部
５：酸処理黒鉛

Claims

連続鋳造に用いる中空顆粒体フラックスにおいて、該中空顆粒体の内面より外面にかけて主として１２００℃以下の融点の物質からなる低融点物質層、１２００℃超１５００℃未満の融点の物質からなる中融点物質層、１５００℃以上の融点の物質からなる高融点物質層へと順次融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体を３層に形成せしめたことを特徴とする連続鋳造用フラックス。
連続鋳造に用いる中空顆粒体フラックスにおいて、該中空顆粒体の内面には主として１２００℃以下の融点の物質および１２００℃超１５００℃未満の融点の物質からなる低・中融点物質層、外面には１５００℃以上の融点の物質からなる高融点物質層と融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体を２層に形成せしめたことを特徴とする連続鋳造用フラックス。
連続鋳造に用いる中空顆粒体フラックスにおいて、該中空顆粒体の内面には主として１２００℃以下の融点の物質からなる低融点物質層、外面には１２００℃超１５００℃未満の融点の物質および１５００℃以上の融点の物質からなる中・高融点物質層と融点物質層を変化させ、異なる融点物質層をもって前記中空顆粒体を２層に形成せしめたことを特徴とする連続鋳造用フラックス。
上記フラックスの外面表層部に、酸処理黒鉛を０．５〜５ｍａｓｓ％集積せしめたとを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の連続鋳造用フラックス。
上記フラックスにおける高・中・低融点物質のそれぞれ主体とする粒子径は、高融点物質では３０μｍ未満、中融点物質では２０〜５０μｍ、低融点物質では３０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の連続鋳造用フラックス。