JP7339568B2 - モールドパウダー - Google Patents
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Description
本開示は、鋼の連続鋳造に好適なモールドパウダーに関する。
鋼の連続鋳造では、溶鋼がモールド内に流し込まれ、モールドで冷却、凝固されて凝固シェルを形成し、凝固シェルが下方向に連続的に引き抜かれる。モールド内では溶鋼表面にモールドパウダー（モールドフラックスということもある）が投入される。モールドパウダーは溶鋼の熱によって溶融し、溶融スラグ層が形成される（以下、溶融したモールドパウダーをパウダースラグという）。パウダースラグは、モールドと凝固シェルとの間に流入し、モールドに冷やされてフィルム（スラグフィルム）に変化し、モールド下端から排出されて消費される。モールドパウダーの主な役割は、（１）溶鋼表面の保温及び酸化防止、（２）溶鋼から浮上する非金属介在物の吸収及び溶鋼の清浄化、（３）モールドと凝固シェルとの間の潤滑の確保、（４）凝固シェルからモールドへの熱流束を制御することによる凝固シェルの均一冷却化等である。
例えば、特許文献１～３はアルミナ介在物の吸収能が高いモールドパウダーを開示する。特許文献１は、さらに、高塩基度かつ低粘度のモールドパウダーがスラブ表面欠陥の発生を防止することを開示する。特許文献２～３は、特定の組成の連続鋳造用湯面保護剤（モールドパウダー）は、アルミナ等の介在物を吸収しても物性変動が小さいことを開示する。
しかし、特許文献１に開示されるモールドパウダーは、スラグ巻き込みにより鋳片品質が悪化しやすいという課題がある。特許文献２～３に開示されるモールドパウダーは、スラグフィルムに変化する際に晶出する主結晶がばらつき、緩冷却効果の高い結晶が晶出しにくいため、鋳片割れが発生しやすいという課題がある。
本開示は上記実状を鑑みてなされたものであり、本開示の態様は、アルミナ吸収能が高く、スラグ巻き込みによる鋳片品質の悪化が少なく、スラグフィルムに変化する際に緩冷却効果の高い結晶が晶出することにより鋳片割れが発生しにくいモールドパウダーを提供することを目的とする。
（１）本開示の一の態様は、
ＣａＯとＳｉＯ２を主成分として含み、ＣａＯとＳｉＯ２の質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．８～１．２であり、０～３．０質量％のＡｌ２Ｏ３と、５．０～１２．５質量％のＭｇＯと、合計含有量が０～３．５質量％のＮａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏと、６．０～１３．０質量％のＦを含む化学組成を有し、
Ｆ源として、原料の合計質量に対しＣａＦ２を１３．０～２８．０質量％含み、ＡｌＦ３、ＮａＦ及びＮａ３ＡｌＦ６を含まないことを特徴とするモールドパウダー（ただし、
化学組成における各成分の含有量は、１３００℃での溶融状態を酸化物に換算したものであり、Ｆの含有量は、Ｆ含有化合物からＦを切り離して合算したものである）に関する。
ＣａＯとＳｉＯ２を主成分として含み、ＣａＯとＳｉＯ２の質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．８～１．２であり、０～３．０質量％のＡｌ２Ｏ３と、５．０～１２．５質量％のＭｇＯと、合計含有量が０～３．５質量％のＮａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏと、６．０～１３．０質量％のＦを含む化学組成を有し、
Ｆ源として、原料の合計質量に対しＣａＦ２を１３．０～２８．０質量％含み、ＡｌＦ３、ＮａＦ及びＮａ３ＡｌＦ６を含まないことを特徴とするモールドパウダー（ただし、
化学組成における各成分の含有量は、１３００℃での溶融状態を酸化物に換算したものであり、Ｆの含有量は、Ｆ含有化合物からＦを切り離して合算したものである）に関する。
本開示の一の態様のモールドパウダーを鋼の連続鋳造に使用すると、適度な粘度のパウダースラグが形成され、アルミナ吸収能が高く、スラグ巻き込みによる鋳片品質の悪化が少ない。また、パウダースラグがスラグフィルムに変化する際にカスピダインが晶出する。カスピダインは緩冷却効果の高いため、凝固シェルからモールドへの熱流束を抑制し、鋳片割れが発生しにくい。
（２）本開示の一の態様では、
１３００℃における粘度が０．３～０．８Ｐａ・ｓ、結晶化温度が１１００～１２２０℃であることが好ましい。
１３００℃における粘度が０．３～０．８Ｐａ・ｓ、結晶化温度が１１００～１２２０℃であることが好ましい。
１３００℃における粘度が０．３～０．８Ｐａ・ｓであるとパウダースラグの粘度がより好適であり、アルミナ吸収能が高く、スラグ巻き込みによる鋳片品質の悪化が少ない。また、結晶化温度が１１００～１２２０℃であると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が多く、凝固シェルからモールドへの熱流束が抑制され、鋳片割れが発生しにくい。
（３）本開示の一の態様のモールドパウダー１５０ｇを１３００℃で溶融し、銅製の水冷樋へ流し込んで得られるスラグフィルムに晶出する結晶の主結晶がカスピダインであることが好ましい。
スラグフィルムに変化する際に晶出する結晶の主結晶がカスピダインであるため、凝固シェルからモールドへの熱流束が抑制され、鋳片割れが発生しにくい。
以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本開示の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが本開示の解決手段として必須であるとは限らない。
本実施形態のモールドパウダーは、ＣａＯとＳｉＯ２を主成分として含み、ＣａＯとＳｉＯ２の質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．８～１．２であり、０～３．０質量％のＡｌ２Ｏ３と、５．０～１２．５質量％のＭｇＯと、合計含有量が０～３．５質量％のＮａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏと、６．０～１３．０質量％のＦを含む化学組成を有し、
Ｆ源として、原料の合計質量に対しＣａＦ２を１３．０～２８．０質量％含み、ＡｌＦ３、ＮａＦ及びＮａ３ＡｌＦ６を含まない。なお、化学組成における各成分の含有量は、１３００℃での溶融状態を酸化物に換算したものであり、Ｆの含有量は、Ｆ含有化合物からＦを切り離して合算したものである。例えば、モールドパウダーにＣａＦ２が含まれる場合、ＣａＦ２のＣａはＣａＯに換算し、モールドパウダーに含まれるＣａＯや他のＣａ含有化合物のＣａＯ換算と合算し、Ｆは切り離して、他のＦ含有化合物のＦと合算する。
Ｆ源として、原料の合計質量に対しＣａＦ２を１３．０～２８．０質量％含み、ＡｌＦ３、ＮａＦ及びＮａ３ＡｌＦ６を含まない。なお、化学組成における各成分の含有量は、１３００℃での溶融状態を酸化物に換算したものであり、Ｆの含有量は、Ｆ含有化合物からＦを切り離して合算したものである。例えば、モールドパウダーにＣａＦ２が含まれる場合、ＣａＦ２のＣａはＣａＯに換算し、モールドパウダーに含まれるＣａＯや他のＣａ含有化合物のＣａＯ換算と合算し、Ｆは切り離して、他のＦ含有化合物のＦと合算する。
＜質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）＞
本実施形態のモールドパウダーの化学組成は主成分としてＣａＯとＳｉＯ２を含み、ＣａＯとＳｉＯ２の質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）は０．８～１．２であり、好ましくは０．９～１．１である。質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．８未満であると、モールドパウダーの結晶化温度が低下し、スラグフィルムに変化する際にカスピダイン（３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）の晶出が劣勢になり、凝固シェルからモールドへの熱流束が抑制されず、鋳片割れが発生することがある。一方、質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が１．２を超えると、パウダースラグの粘度が低下し、鋳片へのスラグ巻き込みが増加することがある。また、介在物吸収に伴うパウダースラグの組成変動によって結晶化温度が上昇し、スラグフィルムに変化する際に緩冷却効果の高い結晶が晶出しにくくなり、拘束性ブレークアウトや溶融スラグ層の厚みの増大、スラグベアの肥大化が発生することがある。
本実施形態のモールドパウダーの化学組成は主成分としてＣａＯとＳｉＯ２を含み、ＣａＯとＳｉＯ２の質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）は０．８～１．２であり、好ましくは０．９～１．１である。質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．８未満であると、モールドパウダーの結晶化温度が低下し、スラグフィルムに変化する際にカスピダイン（３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦ２）の晶出が劣勢になり、凝固シェルからモールドへの熱流束が抑制されず、鋳片割れが発生することがある。一方、質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が１．２を超えると、パウダースラグの粘度が低下し、鋳片へのスラグ巻き込みが増加することがある。また、介在物吸収に伴うパウダースラグの組成変動によって結晶化温度が上昇し、スラグフィルムに変化する際に緩冷却効果の高い結晶が晶出しにくくなり、拘束性ブレークアウトや溶融スラグ層の厚みの増大、スラグベアの肥大化が発生することがある。
＜Ａｌ２Ｏ３＞
本実施形態のモールドパウダーの化学組成におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は０～３．０質量％であり、好ましくは０．３～２．７質量％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．０質量％を超えると、アルミナ吸収能が低下するとともに、スラグフィルムに変化する際にカスピダイン以外の結晶が晶出し、鋳片の緩冷却が不十分になり、鋳片割れが発生することがある。
本実施形態のモールドパウダーの化学組成におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は０～３．０質量％であり、好ましくは０．３～２．７質量％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３．０質量％を超えると、アルミナ吸収能が低下するとともに、スラグフィルムに変化する際にカスピダイン以外の結晶が晶出し、鋳片の緩冷却が不十分になり、鋳片割れが発生することがある。
＜ＭｇＯ＞
本実施形態のモールドパウダーの化学組成におけるＭｇＯの含有量は５．０％～１２．５質量％であり、好ましくは７．０～１０質量％である。ＭｇＯの含有量が５．０質量％未満であると、パウダースラグの融点が高くなり、モールドと凝固シェルとの間への流入が減少し、モールドと凝固シェルとの間の潤滑が損なわれることがある。一方、ＭｇＯの含有量が１２．５質量％を超えると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が劣勢、オケルマナイト等ＭｇＯを含む結晶の晶出が優勢になり、鋳片の緩冷却が不均一になることがある。
本実施形態のモールドパウダーの化学組成におけるＭｇＯの含有量は５．０％～１２．５質量％であり、好ましくは７．０～１０質量％である。ＭｇＯの含有量が５．０質量％未満であると、パウダースラグの融点が高くなり、モールドと凝固シェルとの間への流入が減少し、モールドと凝固シェルとの間の潤滑が損なわれることがある。一方、ＭｇＯの含有量が１２．５質量％を超えると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が劣勢、オケルマナイト等ＭｇＯを含む結晶の晶出が優勢になり、鋳片の緩冷却が不均一になることがある。
＜Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計含有量＞
本実施形態のモールドパウダーの化学組成におけるＮａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計含有量は０～３．５質量％であり、好ましくは０．５～２．０質量％である。Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計含有量が３．５質量％を超えるとパウダースラグの粘度が低下し、スラグ巻き込みが発生することがある。
本実施形態のモールドパウダーの化学組成におけるＮａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計含有量は０～３．５質量％であり、好ましくは０．５～２．０質量％である。Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計含有量が３．５質量％を超えるとパウダースラグの粘度が低下し、スラグ巻き込みが発生することがある。
＜Ｆ＞
本実施形態のモールドパウダーの化学組成におけるＦの含有量は６．０～１３．０質量％であり、好ましくは６．１～１０質量％である。Ｆの含有量が６．０質量％未満であると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が劣勢、ゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、オケルマナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、ダイカルシウムシリケート（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）等の晶出が優勢になり、鋳片の緩冷却に不利になることがある。一方、Ｆの含有量が１３．０質量％を超えるとパウダースラグの粘度と表面張力が低下し、スラグ巻き込みによる鋳片品質が悪化することがある。さらに、スラグフィルムに変化する際にＣａＦ２が晶出し、鋳片の緩冷却が不均一になることがある。
本実施形態のモールドパウダーの化学組成におけるＦの含有量は６．０～１３．０質量％であり、好ましくは６．１～１０質量％である。Ｆの含有量が６．０質量％未満であると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が劣勢、ゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、オケルマナイト（２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２）、ダイカルシウムシリケート（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）等の晶出が優勢になり、鋳片の緩冷却に不利になることがある。一方、Ｆの含有量が１３．０質量％を超えるとパウダースラグの粘度と表面張力が低下し、スラグ巻き込みによる鋳片品質が悪化することがある。さらに、スラグフィルムに変化する際にＣａＦ２が晶出し、鋳片の緩冷却が不均一になることがある。
＜Ｆ源＞
Ｆ源としてＣａＦ２を使用するとスラグフィルムに変化する際に晶出する結晶はカスピダインが優勢になり、主結晶になるため、緩冷却に有効である。一方、Ｆ源としてＡｌＦ３やＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６を使用するとカスピダインの晶出が劣勢になり、緩冷却が不十分になり、鋳片割れが発生することがある。ＣａＦ２の含有量は、原料の合計質量に対し１３．０～２８．０質量％であり、好ましくは１４～２５質量％である。ＣａＦ２の含有量が原料の合計質量に対し１３．０質量％未満であると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が劣勢になる。一方、ＣａＦ２の含有量が原料の合計質量に対し２８．０質量％を超えると、カスピダインの他にＣａＦ２が晶出し、鋳片の緩冷却が不均一になることがある。
Ｆ源としてＣａＦ２を使用するとスラグフィルムに変化する際に晶出する結晶はカスピダインが優勢になり、主結晶になるため、緩冷却に有効である。一方、Ｆ源としてＡｌＦ３やＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６を使用するとカスピダインの晶出が劣勢になり、緩冷却が不十分になり、鋳片割れが発生することがある。ＣａＦ２の含有量は、原料の合計質量に対し１３．０～２８．０質量％であり、好ましくは１４～２５質量％である。ＣａＦ２の含有量が原料の合計質量に対し１３．０質量％未満であると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が劣勢になる。一方、ＣａＦ２の含有量が原料の合計質量に対し２８．０質量％を超えると、カスピダインの他にＣａＦ２が晶出し、鋳片の緩冷却が不均一になることがある。
＜粘度＞
本実施形態のモールドパウダーの１３００℃における粘度は０．３～０．８Ｐａ・ｓが好ましく、０．４～０．７Ｐａ・ｓがより好ましい。１３００℃における粘度が０．３Ｐａ・ｓ以上であるとスラグ巻き込みが低減し、鋳片品質が向上する。また、１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以下であると、モールドと凝固シェルとの間の潤滑性が向上し、鋳造において拘束性ブレークアウトが低減する。
本実施形態のモールドパウダーの１３００℃における粘度は０．３～０．８Ｐａ・ｓが好ましく、０．４～０．７Ｐａ・ｓがより好ましい。１３００℃における粘度が０．３Ｐａ・ｓ以上であるとスラグ巻き込みが低減し、鋳片品質が向上する。また、１３００℃における粘度が０．８Ｐａ・ｓ以下であると、モールドと凝固シェルとの間の潤滑性が向上し、鋳造において拘束性ブレークアウトが低減する。
＜結晶化温度＞
本実施形態のモールドパウダーの結晶化温度は１１００～１２２０℃が好ましく、１１２０～１１５０℃がより好ましい。結晶化温度が１１００～１２２０℃であると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が優勢になり、凝固シェルからモールドへの熱流束が抑制され、鋳片割れが発生しにくい。また、スラグフィルムが適正な潤滑性を与えることができる範囲である。なお、本明細書において「結晶化温度」とは、１２０ｇのモールドパウダーを１３００℃に加熱して溶融し、溶融状態のパウダースラグを４℃／分で降温し、結晶化に伴う発熱開始温度をいう。
本実施形態のモールドパウダーの結晶化温度は１１００～１２２０℃が好ましく、１１２０～１１５０℃がより好ましい。結晶化温度が１１００～１２２０℃であると、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が優勢になり、凝固シェルからモールドへの熱流束が抑制され、鋳片割れが発生しにくい。また、スラグフィルムが適正な潤滑性を与えることができる範囲である。なお、本明細書において「結晶化温度」とは、１２０ｇのモールドパウダーを１３００℃に加熱して溶融し、溶融状態のパウダースラグを４℃／分で降温し、結晶化に伴う発熱開始温度をいう。
＜原料＞
本実施形態のモールドパウダーには、公知の原料を使用することができる。例えば、ＣａＯの原料としては、ポルトランドセメント、石灰石、生石灰、合成珪酸カルシウム、ウォラストナイト、リンスラグ、高炉スラグ等、ＳｉＯ２の原料としては、珪砂、珪石粉、珪藻土等、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３及びＦの原料としては、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、ホウ酸、ホウ砂、コレマナイト等、Ｋ２Ｏ原料としては、炭酸カリウム、硝酸カリウム、カリウム長石、炭酸水素カリウム等を使用することができる。なお、本開示の作用効果を阻害しない範囲であれば、ＺｒＯ２，Ｂ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｓ等を少量含有してもよい。なお、本実施形態のモールドパウダーにおいて、原料に炭酸塩が含まれる場合、炭酸塩は溶鋼の熱による溶融時に二酸化炭素を大気中に放出して分解するため、二酸化炭素は化学組成に考慮されない。
本実施形態のモールドパウダーには、公知の原料を使用することができる。例えば、ＣａＯの原料としては、ポルトランドセメント、石灰石、生石灰、合成珪酸カルシウム、ウォラストナイト、リンスラグ、高炉スラグ等、ＳｉＯ２の原料としては、珪砂、珪石粉、珪藻土等、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３及びＦの原料としては、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、ホウ酸、ホウ砂、コレマナイト等、Ｋ２Ｏ原料としては、炭酸カリウム、硝酸カリウム、カリウム長石、炭酸水素カリウム等を使用することができる。なお、本開示の作用効果を阻害しない範囲であれば、ＺｒＯ２，Ｂ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｓ等を少量含有してもよい。なお、本実施形態のモールドパウダーにおいて、原料に炭酸塩が含まれる場合、炭酸塩は溶鋼の熱による溶融時に二酸化炭素を大気中に放出して分解するため、二酸化炭素は化学組成に考慮されない。
＜滓化速度の調整＞
モールドパウダーの滓化速度の調整のため、炭素原料を配合してもよい。炭素原料としては、例えば、コークス、グラファイト、カーボンブラック等を使用することができる。なお、滓化速度調整のための炭素原料は化学組成に考慮される。
モールドパウダーの滓化速度の調整のため、炭素原料を配合してもよい。炭素原料としては、例えば、コークス、グラファイト、カーボンブラック等を使用することができる。なお、滓化速度調整のための炭素原料は化学組成に考慮される。
＜形状＞
本実施形態のモールドパウダーの形状は、特に限定されるものではなく、例えば、押し出し造粒法、中空スプレー造粒法又は攪拌造粒法で製造された顆粒や、原料混合粉末等、目的に応じて適宜選択することができる。
本実施形態のモールドパウダーの形状は、特に限定されるものではなく、例えば、押し出し造粒法、中空スプレー造粒法又は攪拌造粒法で製造された顆粒や、原料混合粉末等、目的に応じて適宜選択することができる。
以下、本開示の実施例について詳細に説明する。
［実験方法］
実験に用いたモールドパウダーの化学組成と、Ｆ源の、原料の合計質量に対する配合割合を表１に示す。化学組成における各成分の含有量（質量％）は、モールドパウダーを１３００℃に加熱して得られる溶融状態のモールドパウダー（パウダースラグ）を酸化物に換算したものである。原料に炭酸塩が含まれる場合、炭酸塩中の二酸化炭素は溶融時に消失するため化学組成には考慮されない。Ｆの含有量についてはＦ含有化合物からＦを切り離して合算したものである。
実験に用いたモールドパウダーの化学組成と、Ｆ源の、原料の合計質量に対する配合割合を表１に示す。化学組成における各成分の含有量（質量％）は、モールドパウダーを１３００℃に加熱して得られる溶融状態のモールドパウダー（パウダースラグ）を酸化物に換算したものである。原料に炭酸塩が含まれる場合、炭酸塩中の二酸化炭素は溶融時に消失するため化学組成には考慮されない。Ｆの含有量についてはＦ含有化合物からＦを切り離して合算したものである。
実施例１～１７は本開示の実施例である。一方、比較例１～３は、Ｆ源として、ＣａＦ２以外の原料を併用したものであり、比較例１はＡｌＦ３、比較例２はＮａＦ、比較例３はＮａ３ＡｌＦ６を使用した。比較例４はＡｌ２Ｏ３の含有量を本開示の範囲より多くした。比較例５～７はＭｇＯの含有量を本開示の範囲外で変化させた。比較例８はＮａ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの合計含有量を本開示の範囲より多くした。比較例９～１０はＦの含有量を本開示の範囲外で変化させた。比較例１１～１２は質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を本開示の範囲外で変化させた。
実施例及び比較例のモールドパウダーについて、以下に示す方法で、粘度、結晶化温度及び晶出結晶の測定を行い、鋳片品質（スラグ巻き込み欠陥、アルミナ性介在物欠陥、鋳片割れ性欠陥）、操業安定性の評価を行った。
＜粘度＞
モールドパウダーの粘度は白金球引き上げ法により測定した。即ち、１３００℃のパウダースラグ約１２０ｇ中に直径１０ｍｍの白金球を吊り下げ、８．５ｍｍ／ｓの速度で引き上げたときの荷重を測定し、ストークスの式を用いて粘度（η）（単位：Ｐａ・ｓ）を求めた。
モールドパウダーの粘度は白金球引き上げ法により測定した。即ち、１３００℃のパウダースラグ約１２０ｇ中に直径１０ｍｍの白金球を吊り下げ、８．５ｍｍ／ｓの速度で引き上げたときの荷重を測定し、ストークスの式を用いて粘度（η）（単位：Ｐａ・ｓ）を求めた。
＜結晶化温度＞
モールドパウダーの結晶化温度は示差熱法により測定した。即ち、モールドパウダー約１２０ｇを白金製るつぼに入れ、電気炉で１３００℃に加熱、溶融し、熱電対をパウダースラグ中に挿入し、４℃／分で降温しながらパウダースラグの温度を測定し、結晶化に伴う発熱開始温度を結晶化温度とした。
モールドパウダーの結晶化温度は示差熱法により測定した。即ち、モールドパウダー約１２０ｇを白金製るつぼに入れ、電気炉で１３００℃に加熱、溶融し、熱電対をパウダースラグ中に挿入し、４℃／分で降温しながらパウダースラグの温度を測定し、結晶化に伴う発熱開始温度を結晶化温度とした。
＜晶出結晶＞
スラグフィルム中の晶出結晶の量は、Ｘ線回折により測定した。即ち、１５０ｇのモールドパウダーを１３００℃で溶融した後、銅製の水冷樋へ流し込んで得られたパウダーフィルムを粉砕してＸ線回折を行い、Ｘ線回折強度により４段階の「＋」記号で指標化した。「＋」記号が多いほど結晶の量が多く、「－」は結晶が晶出していないことを示す。
スラグフィルム中の晶出結晶の量は、Ｘ線回折により測定した。即ち、１５０ｇのモールドパウダーを１３００℃で溶融した後、銅製の水冷樋へ流し込んで得られたパウダーフィルムを粉砕してＸ線回折を行い、Ｘ線回折強度により４段階の「＋」記号で指標化した。「＋」記号が多いほど結晶の量が多く、「－」は結晶が晶出していないことを示す。
＜鋳片品質＞
鋳片品質として、鋳片の製品検査によってスラグ巻き込み欠陥、アルミナ性介在物欠陥及び鋳片割れ性欠陥を評価した。スラグ巻き込み欠陥は、検査結果が非常に良好な場合を優（◎）、良好な場合を良（○）、良好ではないが合格の場合を可（△）、不良の場合を不可（×）と評価した。アルミナ性介在物欠陥は、検査結果が非常に良好な場合を優（◎）、良好な場合を良（○）、良好ではないが合格の場合を可（△）、不良の場合を不可（×）と評価した。鋳片割れ性欠陥は、検査結果が非常に良好な場合を優（◎）、良好な場合を良（○）、微細割れ発生の場合を可（△）、鋳片割れ発生の場合を不可（×）と評価した。
鋳片品質として、鋳片の製品検査によってスラグ巻き込み欠陥、アルミナ性介在物欠陥及び鋳片割れ性欠陥を評価した。スラグ巻き込み欠陥は、検査結果が非常に良好な場合を優（◎）、良好な場合を良（○）、良好ではないが合格の場合を可（△）、不良の場合を不可（×）と評価した。アルミナ性介在物欠陥は、検査結果が非常に良好な場合を優（◎）、良好な場合を良（○）、良好ではないが合格の場合を可（△）、不良の場合を不可（×）と評価した。鋳片割れ性欠陥は、検査結果が非常に良好な場合を優（◎）、良好な場合を良（○）、微細割れ発生の場合を可（△）、鋳片割れ発生の場合を不可（×）と評価した。
＜操業安定性＞
操業安定性は、鋼の連続鋳造を行い、モールドの温度監視熱電対の測定温度が安定し、拘束性ブレークアウトや溶融不良がなく、モールドと凝固シェルとの間の潤滑が確保され、操業上の問題がない場合を優（◎）、モールドの温度監視熱電対の測定温度にばらつきは発生するが、操業上問題はない場合を良（○）、ブレークアウト予知警報等により操業効率が若干低下するが、操業上大きな問題はない場合を可（△）、操業上の問題が発生する場合を不可（×）と評価した。
操業安定性は、鋼の連続鋳造を行い、モールドの温度監視熱電対の測定温度が安定し、拘束性ブレークアウトや溶融不良がなく、モールドと凝固シェルとの間の潤滑が確保され、操業上の問題がない場合を優（◎）、モールドの温度監視熱電対の測定温度にばらつきは発生するが、操業上問題はない場合を良（○）、ブレークアウト予知警報等により操業効率が若干低下するが、操業上大きな問題はない場合を可（△）、操業上の問題が発生する場合を不可（×）と評価した。
［評価結果］
実施例及び比較例の評価結果を表２に示す。
実施例及び比較例の評価結果を表２に示す。
実施例１～１７は、１３００℃における粘度が０．３～０．８Ｐａ・ｓであり、結晶化温度が１１００～１２２０℃であった。また、スラグフィルムに晶出する結晶の主結晶がカスピダインであった。そして、スラグ巻き込み欠陥、アルミナ性介在物欠陥、鋳片割れ性欠陥が少なく、操業安定性にも優れる結果となった。粘度が好適で、アルミナ吸収能が高く、スラグ巻き込みによる鋳片品質の悪化が少なかったと考えられる。また、スラグフィルムに変化する際にカスピダインの晶出が多く、凝固シェルからモールドへの熱流束が抑制され、鋳片割れが発生しにくかったと考えられる。
比較例１～３はいずれもカスピダインの晶出が少なく、スラグ巻き込みと鋳片割れが発生し、アルミナ吸収能も良好ではなかった。Ｆ源として、比較例１はＡｌＦ３、比較例２はＮａＦ、比較例３はＮａ３ＡｌＦ６を使用し、カスピダインの晶出が少なく、緩冷却に劣ったと考えられる。
比較例４はカスピダインの晶出が少なく、鋳片品質に劣り、アルミナ吸収能も良好ではなかった。Ａｌ２Ｏ３が多く、カスピダインの晶出が少なく、緩冷却に劣ったと考えられる。
比較例５はカスピダインの晶出が少なく、鋳片割れが発生し、比較例６及び７はカスピダインの晶出が少なく、スラグ巻き込みや鋳片割れが発生した。比較例５はＭｇＯが少なく、モールドパウダーの融点が高くなり、スラグベアが発生しやすく、モールドと凝固シェルとの間へのパウダースラグの流入を阻害し、潤滑が劣ったと考えられる。一方、比較例６及び７はＭｇＯが多く、カスピダインの晶出が少なく、緩冷却に劣ったと考えられる。
比較例８はスラグ巻き込みが発生した。Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが多く、パウダースラグの粘度が低下したと考えられる。
比較例９はカスピダインの晶出が少なく、鋳片割れが発生し、比較例１０はカスピダインの他、ＣａＦ２の晶出が多く、スラグの巻き込みと鋳片割れが発生した。比較例９はＦが少なく、カスピダインの晶出が少なく、緩冷却に劣ったと考えられる。一方、比較例１０はＦが多く、粘度が低下し、スラグの巻き込みが発生しやすくなり、また、ＣａＦ２の晶出が多く、鋳片の緩冷却が不均一になったと考えられる。
比較例１１はカスピダインの晶出が少なく、鋳片割れが発生し、比較例１２はダイカルシウムシリケートが晶出し、スラグ巻き込みが発生し、また、スラグベアが発生し、操業安定性が悪化した。比較例１１は質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が小さく、結晶化温度が低いため、カスピダインが析出せず、鋳片が急冷却されたことで鋳片割れが発生した。一方、比較例１２は質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が大きく、パウダースラグの粘度が低下したと考えられる。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれる。例えば、明細書において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。
Claims (3)
- ＣａＯとＳｉＯ２を主成分として含み、ＣａＯとＳｉＯ２の質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．８～１．２であり、０～３．０質量％のＡｌ２Ｏ３と、５．０～１２．５質量％のＭｇＯと、合計含有量が０～３．５質量％のＮａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ及びＫ２Ｏと、６．０～１３．０質量％のＦを含む化学組成を有し、
Ｆ源として、原料の合計質量に対しＣａＦ２を１３．０～２８．０質量％含み、ＡｌＦ３、ＮａＦ及びＮａ３ＡｌＦ６を含まないことを特徴とするモールドパウダー（ただし、化学組成における各成分の含有量は、１３００℃での溶融状態を酸化物に換算したものであり、Ｆの含有量は、Ｆ含有化合物からＦを切り離して合算したものである）。 - 請求項１に記載のモールドパウダーにおいて、
１３００℃における粘度が０．３～０．８Ｐａ・ｓ、結晶化温度が１１００～１２２０℃であることを特徴とするモールドパウダー。 - 請求項１又は２に記載のモールドパウダー１５０ｇを１３００℃で溶融し、銅製の水冷樋へ流し込んで得られるスラグフィルムに晶出する結晶の主結晶がカスピダインであることを特徴とするモールドパウダー。
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