JP6663301B2

JP6663301B2 - 連続鋳造用モールドパウダー、及び連続鋳造用モールドパウダーの顆粒強度を増強させる方法

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Publication number: JP6663301B2
Application number: JP2016105441A
Authority: JP
Inventors: 原　周平; 周平原
Original assignee: 日鉄建材株式会社
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2036-05-26
Also published as: JP2017209711A

Description

本発明は、連続鋳造用モールドパウダー、及び連続鋳造用モールドパウダーの顆粒強度を増強させる方法に関する。

現在、鋼の連続鋳造において鋳型内の湯面に散布されるモールドパウダーとしては、主に中空顆粒状のものが用いられている。中空顆粒状のモールドパウダーは、一般的に数百μｍ〜１ｍｍ程度の粒径を有しており、例えば１００μｍ程度の粒径を有する紛体状のモールドパウダーに比べて、粉塵の発生を抑制し、作業環境を良好に維持できる。例えば特許文献１には、有機樹脂を有機溶剤に溶解したものをバインダーとして用いる連続鋳造用顆粒状モールドパウダーが開示されている。

特開平６−６３７１３号公報

ところで、モールドパウダーは、鋳型から離れた位置に貯蔵され、使用時に貯蔵場所から鋳型まで気体搬送されることが多い。そして、その搬送距離は数ｍ又は百ｍ以上に及ぶこともあるため、モールドパウダーには気体搬送に耐え得る強度が求められる。特に中空顆粒状のモールドパウダーを気体搬送する場合、顆粒強度の不足により搬送途中で破砕して粉化すると、粉塵の発生に伴って作業環境が悪化してしまうため、上述したような中空顆粒状のモールドパウダーの利点が損なわれる可能性がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、顆粒強度に優れる連続鋳造用モールドパウダー、及び連続鋳造用モールドパウダーの顆粒強度を増強させる方法を提供することを目的とする。

本発明は、一態様において、タピオカ由来のデキストリンをバインダーとして含有する、連続鋳造用モールドパウダーである。

デキストリンの重量平均分子量は、好ましくは８０００ｇ／ｍｏｌ以上である。この場合、モールドパウダーの顆粒強度をより向上させることができる。

デキストリンの含有量は、モールドパウダー全量を基準として、好ましくは１０質量％以下である。この場合、モールドパウダーの顆粒強度をより向上させることができる。

本発明は、一態様において、タピオカ由来のデキストリンをバインダーとして用いることにより、連続鋳造用モールドパウダーの顆粒強度を増強させる方法である。

本発明によれば、顆粒強度に優れる連続鋳造用モールドパウダー、及び連続鋳造用モールドパウダーの顆粒強度増強方法を提供することが可能となる。

気送破砕率の測定に用いた気体搬送装置を示す模式図である。気送破砕率の測定結果を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係る連続鋳造用モールドパウダー（以下、単に「モールドパウダー」ともいう）は、タピオカ由来のデキストリン（以下、単に「デキストリン」ともいう）をバインダーとして含有する。

タピオカ由来のデキストリンは、例えば、タピオカ由来の澱粉を、酸と共に加熱分解又は酵素を使用した加水分解をすることにより得られる。タピオカ由来のデキストリンは、例えば三晶（株）、東海デキストリン（株）及び日澱化学（株）から製品として購入することも可能である。

デキストリンの重量平均分子量は、モールドパウダーの顆粒強度をより向上させることができる観点から、好ましくは８０００ｇ／ｍｏｌ以上、より好ましくは８２００ｇ／ｍｏｌ以上、更に好ましくは８４００ｇ／ｍｏｌ以上、特に好ましくは８５００ｇ／ｍｏｌ以上である。デキストリンの重量平均分子量は、モールドパウダーの顆粒強度をより向上させることができる観点から、好ましくは１３０００ｇ／ｍｏｌ以下、より好ましくは１２０００ｇ／ｍｏｌ以下、更に好ましくは１１０００ｇ／ｍｏｌ以下、特に好ましくは１００００ｇ／ｍｏｌ以下である。デキストリンの重量平均分子量は、モールドパウダーの顆粒強度をより向上させることができる観点から、好ましくは、８０００〜１３０００ｇ／ｍｏｌ、８０００〜１２０００ｇ／ｍｏｌ、８０００〜１１０００ｇ／ｍｏｌ、８０００〜１００００ｇ／ｍｏｌ、８２００〜１３０００ｇ／ｍｏｌ、８２００〜１２０００ｇ／ｍｏｌ、８２００〜１１０００ｇ／ｍｏｌ、８２００〜１００００ｇ／ｍｏｌ、８４００〜１３０００ｇ／ｍｏｌ、８４００〜１２０００ｇ／ｍｏｌ、８４００〜１１０００ｇ／ｍｏｌ、８４００〜１００００ｇ／ｍｏｌ、８５００〜１３０００ｇ／ｍｏｌ、８５００〜１２０００ｇ／ｍｏｌ、８５００〜１１０００ｇ／ｍｏｌ、又は８５００〜１００００ｇ／ｍｏｌである。本発明における重量平均分子量は、ＧＰＣ分析により測定される標準ポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。

デキストリンの５０質量％水溶液を調製したときの、３０℃における該水溶液の粘度は、好ましくは１７０ｍＰａ・Ｓ以上、より好ましくは１８０ｍＰａ・Ｓ以上、更に好ましくは１９０ｍＰａ・Ｓ以上、特に好ましくは２００ｍＰａ・Ｓ以上である。デキストリンの５０質量％水溶液を調製したときの、３０℃における該水溶液の粘度は、好ましくは８００ｍＰａ・Ｓ以下、より好ましくは７００ｍＰａ・Ｓ以下、更に好ましくは６００ｍＰａ・Ｓ以下、特に好ましくは５５０ｍＰａ・Ｓ以下である。デキストリンの５０質量％水溶液を調製したときの、３０℃における該水溶液の粘度は、好ましくは、１７０〜８００ｍＰａ・Ｓ、１７０〜７００ｍＰａ・Ｓ、１７０〜６００ｍＰａ・Ｓ、１７０〜５５０ｍＰａ・Ｓ、１８０〜８００ｍＰａ・Ｓ、１８０〜７００ｍＰａ・Ｓ、１８０〜６００ｍＰａ・Ｓ、１８０〜５５０ｍｍＰａ・Ｓ、１９０〜８００ｍＰａ・Ｓ、１９０〜７００ｍＰａ・Ｓ、１９０〜６００ｍＰａ・Ｓ、１９０〜５５０ｍｍＰａ・Ｓ、２００〜８００ｍＰａ・Ｓ、２００〜７００ｍＰａ・Ｓ、２００〜６００ｍＰａ・Ｓ、２００〜５５０ｍｍＰａ・Ｓ、１７０〜３００ｍＰａ・Ｓ、１８０〜３００ｍＰａ・Ｓ、１９０〜３００ｍＰａ・Ｓ、又は２００〜３００ｍＰａ・Ｓである。

デキストリンは、例えば黄色又は白色を呈していてよく、モールドパウダーの顆粒強度をより向上させることができる観点から、好ましくは黄色を呈している。

モールドパウダーは、例えば、タピオカ由来のデキストリンと原料粉末とを水に懸濁させてスラリーとしたものを、熱風乾燥塔内で噴霧して乾燥することにより得られる。この場合、モールドパウダーは、例えば中空顆粒状に形成される。

原料粉末としては、例えば合成珪酸カルシウム、ウォラストナイト（珪灰石）、ポルトランドセメント、石灰石、珪藻土などが挙げられる。これらの原料粉末は、モールドパウダーの化学組成が所望の値となるように適宜混合される。スラリーには、蛍石、Ｎａ化合物などの溶融温度又は溶融粘度の調整剤、溶融速度を調整するための炭素粉末等が、必要に応じて更に添加されてもよい。これらの原料は、それぞれの原料を粉末にした後に混合されたものであってもよく、炭素粉末以外の一部又は全部の原料を溶融した後に粉砕したプリメルト原料であってもよい。

スラリーには、タピオカ由来のデキストリンに加え、その他のバインダーを更に添加してもよい。その他のバインダーとしては、水溶性高分子化合物等の有機バインダー、及びナトリウムオキソ酸塩、カリウムオキソ酸塩等の無機バインダーが挙げられる。

デキストリンの含有量は、モールドパウダーの顆粒強度をより向上させることができる観点から、モールドパウダー全量（スラリー全量）を基準として、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは７質量％以下、更に好ましくは６質量％以下、特に好ましくは５質量％以下である。デキストリンの含有量は、モールドパウダーの顆粒強度をより向上させることができる観点から、モールドパウダー全量（スラリー全量）を基準として、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは２質量％以上、特に好ましくは３質量％以上である。

以上のようにして得られるモールドパウダーの化学組成は、特に限定されないが、例えば以下のような化学組成であってよい。
ＳｉＯ_２：２０〜４５質量％、ＣａＯ：２５〜４５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１〜１５質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０〜２.０質量％、Ｆ：０．５〜２０質量％、Ｃ：０．５〜１０質量％、Ｎａ_２Ｏ＋ＭｇＯ＋Ｌｉ_２Ｏ：０〜２０質量％

本実施形態に係る連続鋳造用モールドパウダーは、タピオカ由来のデキストリンをバインダーとして含有することにより、顆粒強度に優れる。すなわち、本実施形態は、一側面において、タピオカ由来のデキストリンをバインダーとして用いることにより、連続鋳造用モールドパウダーの顆粒強度を増強させる方法でもある。これにより、モールドパウダーを気体搬送した場合でも、粉化しにくく、粉塵の発生を抑制できるため、作業環境を良好に維持できる。

以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

実施例及び比較例においては、以下に示すデキストリンＡ１〜Ａ３及びＢ１〜Ｂ２を用いて、表１〜２に示す組成（モールドパウダー全量基準、質量％）のモールドパウダーを作製した。具体的には、まず、合成珪酸カルシウム、ポルトランドセメント、蛍石などの原料を混合し、溶融した後に粉砕することによりプリメルト原料を得た。このプリメルト原料の粉末と炭素粉末とを混合し、バインダー及び水を更に加え、懸濁させてスラリー状にした。このスラリー状の混合物を熱風乾燥塔内で噴霧し乾燥して、中空顆粒状のモールドパウダーを得た。実施例及び比較例における各モールドパウダーの化学組成（質量％）は、表４に示す範囲内であった。

（デキストリン）
Ａ１：タピオカ由来のデキストリン（重量平均分子量：８５００ｇ／ｍｏｌ、粘度：２００〜５５０ｍＰａ・Ｓ）
Ａ２：タピオカ由来のデキストリン（重量平均分子量：１００００ｇ／ｍｏｌ、粘度：３００〜６００ｍＰａ・Ｓ）
Ａ３：タピオカ由来のデキストリン（重量平均分子量：１２０００ｇ／ｍｏｌ、粘度：４００〜８００ｍＰａ・Ｓ）
Ｂ１：とうもろこし由来のデキストリン（重量平均分子量：９２００ｇ／ｍｏｌ、粘度：２５０〜４５０ｍＰａ・Ｓ）
Ｂ２：ばれいしょ由来のデキストリン（重量平均分子量：９３００ｇ／ｍｏｌ、粘度：２５０〜３５０ｍＰａ・Ｓ）

［気送破砕率（顆粒強度）の測定］
実施例及び比較例の各モールドパウダーについて、図１に示す気体搬送装置を用いて気送破砕率（顆粒強度）を測定した。
気体搬送装置１では、エアー源２からエアーを供給し、流量レギュレータ３及び流量計４により圧力５ｋｇ／ｃｍ^３及び流量４００Ｌ／分となるように調整した上で、エアーをモールドパウダー搬送用配管５内に供給した。一方、供給タンク６からモールドパウダー搬送用配管５内に４ｋｇのモールドパウダー７を供給し、エアーによりモールドパウダー搬送用配管５内を１００ｍ搬送した。次いで、気体搬送後のモールドパウダー７をモールドパウダー集積槽８の底部に集積させた。
気体搬送前のモールドパウダー及び気体搬送後のモールドパウダーのそれぞれについて、１００メッシュ（約１５０μｍ）で篩にかけ、１００メッシュアンダー分（すなわち、粒径が約１５０μｍ以下であるモールドパウダー）の重量を測定した。測定値から下記式（１）で表される気送破砕率を算出した。結果を表１〜２に示す。実施例１及び比較例１，２については、図２にも気送破砕率の測定結果を示す。
気送破砕率（％）＝Ｘ１−Ｙ１（１）
Ｘ１：搬送後のモールドパウダーに占める１００メッシュアンダー分の割合（重量％）
Ｙ１：搬送前のモールドパウダーに占める１００メッシュアンダー分の割合（重量％）

実施例１，５，６及び比較例１，２における各モールドパウダーの化学組成は、表４中のａで示される範囲内であり、互いに同一の化学組成であった。実施例２，３，４における各モールドパウダーの化学組成は、それぞれ表４中のｂ，ｃ，ｄで示される範囲内であった。実施例７〜１０における各モールドパウダーの化学組成は、それぞれ表４中のｅ〜ｈで示される範囲内であった。

［崩壊率の測定］
実施例１〜３及び比較例１，２の各モールドパウダー１００ｇと、φ２５ｍｍの磁性玉５個（合計で１０５ｇ）とを磁性容器（容器の内径がφ１００ｍｍ、容器内の高さが１００ｍｍ）に入れ、７５±５ｒｐｍで１０分間回転させた。回転前のモールドパウダー及び回転後のモールドパウダーのそれぞれについて、１００メッシュ（約１５０μｍ）で篩にかけ、１００メッシュアンダー分（すなわち、粒径が約１５０μｍ以下であるモールドパウダー）の重量を測定した。測定値から下記式（２）で表される崩壊率を算出した。
崩壊率（％）＝Ｘ２−Ｙ２（２）
Ｘ２：回転後のモールドパウダーに占める１００メッシュアンダー分の割合（重量％）
Ｙ２：回転前のモールドパウダーに占める１００メッシュアンダー分の割合（重量％）

崩壊率の測定結果は、以下のとおりであった。
実施例１：１３．５重量％
実施例２：１４．０重量％
実施例３：１５．３重量％
比較例１：１７．６重量％
比較例２：１６．８重量％

１…気体搬送装置、２…エアー源、３…流量レギュレータ、４…流量計、５…モールドパウダー搬送用配管、６…供給タンク、７…モールドパウダー、８…モールドパウダー集積槽。

Claims

タピオカ由来のデキストリンをバインダーとして含有する、連続鋳造用モールドパウダー。
前記デキストリンの重量平均分子量が８０００ｇ／ｍｏｌ以上である、請求項１に記載の連続鋳造用モールドパウダー。
前記デキストリンの含有量が、モールドパウダー全量を基準として１０質量％以下である、請求項１又は２に記載の連続鋳造用モールドパウダー。
タピオカ由来のデキストリンをバインダーとして用いることにより、連続鋳造用モールドパウダーの顆粒強度を増強させる方法。