JPH01501536A - 底注ぎインゴットスチール製造に使用する鋳造用粉末及びそれを使用する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、インゴットスチール製造に用いられるモールド用粉末に関する。より 詳細には、本発明は、底注ぎ法（ｂｏｔｔｏｍ　ｐｏｕｒ）の溶剤としてもホッ トトッピング（ｈｏｔｔｏｐｐｉｎｇ）化合物としても機能する独特の性質を有 する底注ぎ法スチールモールドに用いられる鋳造用粉末（ｃａｓ　ｔ−ｉｎｇ　 ｐｏｗｄｅｒ）を提供する。

インゴットスチールを製造するための底注ぎ法は、この方法によって年間数百刃 トンのスチールが生産されるという近年かなりの成功をもたらしている。この方 法が効果的に機能するには、溶融スチールがモールドにはいる時、溶剤（ｆｌｕ ｘ）が溶融スチールの表面上に加えられなければならない、これらの溶剤は、上 昇するスチールを完全に被覆して再酸化（ｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ）を防止する ゛ごとと、スチールを断熱して早すぎる凝固（ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ） とスカリング（ｓｋｕｌｌｉｎｇ）を防止するために極めて重要なものである。

現在、２つの別々の鋳造用粉末が、各々の底注ぎ法によるインゴットの製造に使 用されている。第１に、底注ぎ法の溶剤の封入袋（ｓｅａｌｅｄ　ｂａｇ）が溶 融スチールの注入口の上部のおよそ１２．５４ｃｍ（６インチ）から４５．７２ ０（１８インチ）の位置でモールド中に吊される。底注ぎ法の溶剤は、溶けて溶 融スチールの表面に迅速に拡散する化合物からなる。スチールの表面を覆う溶融 スラップは、正しいメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）形状をつくり出すように作 用し、スチール表面の酸化を防止する。さらに、溶融スラップは、緩徐に凝固す るように溶融スチールの表面を断熱し、そして、コンスタントな熱移動と凝固を 許すようにモールドと溶融スチールの間に薄い均質のガラス被膜を広がらせ、そ れにより熱による応力（ｔｈｅｒｍａｌｌｙｉｎｄｔ＋ｃｅｄ　５ｔｒｅｓｓ） とその結果生じる亀裂を減少させる。

さらに、溶剤は脱酸生成物及び再酸化生成物のような不純物と耐火物の粒子を吸 収する。底注ぎ法の溶剤がはいった袋は、モールド中への溶融スチールの注入に より燃え、かくして溶剤は自動的に放出される。

従来からある底注ぎ法の溶剤は、インゴットスチールの効果的な製造に有用では あるが、必ずしも十分ではなかった。インゴットの表面品質を保証し、「パイプ 」　（すなわち、鋳縮み及び偏析）を避けることによる歩留りの向上のため、溶 融スチールがモールドに一杯になって「ホットトップＪ　（ｈｏｔ　ｔｏｐ）領 域に達した後直ちに断熱材料の追加層を加えなければならない、この材料は「ホ ットトッピング（ｈｏｔ　ｔｏｐｐｉＢ）化合物」と称される。ホットトッピン グ化合物を追加しないと、溶融スチールはホットトップ（ｈｏｔ　ｔｏｐ）で凝 固し、したがってインゴットの凝固による収縮鋳巣（すなわち、パイプ）にフィ ードすべき液相のスチールをもたらさない、その結果、インゴットスチールの全 部の塊を棄てなければならないことになり、歩留りの低下を招（。

しかしながら、ホットトッピング化合物の添加は、マイナ、ス点がないわけでは ない、添加されたホットトッピング化合物は、取り扱いが厄介であり、労働力を 要し、環境破壊的であり、インゴットスチールを汚染することもある。

他の部門でより有効に利用できる人員が、溶融スチール上にホットトッピング化 合物の袋を分配するためにモールドの上部の注入プラットホームに配置されなけ ればならない、この人手の人件費に加えて、この方法は２つの深刻な問題点があ る。第１に、粉末溶剤層の上に約６１Ｃ１１（２フイート）乃至３０５０１（１ ０フイート）の高さに極めてこまかい粒子のホットトッピング化合物を注入する ことは、環境破壊的な埃や煙りからなる広範囲の雲の如きものを発生させる。第 ２に、ホットトッピング化合物の添加は、「礫のコアＪ　（ｃｏｒｅ　ｏｆ　ｄ ｅｂｒｉｓ）として知られる状態に関係があるとされてきた。

「礫のコア」は、ホントトッピング化合物の冷却効果が、耐火性の介在物（これ がスチールインゴットに沈下して汚染する。）のまわりでスチールを凝固せしめ る場合に発生する。

前述の観点から、本発明の第１の目的は、底注ぎ法の溶剤とホットトッピング化 合物の両者の長所を具えた１つの鋳造用粉末を提供することにある。

本発明のさらにもう１つの目的は、底注ぎ法の溶剤の使用に際して現在使用され ている吊り下げ袋の燃焼方式又はボードによってそのまま使用できるような、ワ ンステップの鋳造用粉末を提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、製造と使用が経済的で、環境破壊を殆ど伴わ ず、インゴット汚染のない、ワンステップの鋳造用粉末を提供することである。

の 本発明は、底注ぎ法によるインゴットスチール製造に使用するための鋳造用粉末 に間する。現在用いられる底注ぎ法の溶剤とホットトッピング化合物の代わりに 、本発明では前述の製品の長所を兼ね具えた１つの鋳造用粉末を使用する。

本発明は、標準の底注ぎ法溶剤の炭素成分の代わりにエキスパンダプル・グラフ ァイト（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ　ｇｒａｐｈｉｔｅ）として知られる成分を導入 する。その結果得られた混合物は、標準の底注ぎ法の溶剤の断熱及び保護性能の すべてとホットトッピング化合物の充分な断熱効果を具えている。

本発明の粉末は、インゴットモールドへの溶融スチールの注入と同時に清潔かつ 自動的に分散される。そして、ホットトッピング化合物の有害な副生成物と礫の コアの潜在的な汚染効果を無くし、ホラ））ッピング化合物の使用のために要求 される労働力を必要としない。

又里皇旧豊星翌皿 この発明は、底注ぎ法のインゴットスチール製造のための独特な鋳造用粉末とし て機能する化学的成分の混合物を提供するものである。この発明は、底注ぎ法の 溶剤とホットトッピング化合物の両方の重要な特性を、単一の、容易に調合でき る組成物に結合したものを提供する。

現在使用されている底注ぎ法の溶剤即ち粉末は、インゴットモールドにおいて上 昇する溶融スチールを覆い且つ保護するための特定の性能を有することが必要と される。これらの特性は、溶融スラツプの層が溶融スチールを完全に被覆するこ と、適切な表面形状を維持し断熱すること、酸化に対して保護すること、及び酸 化及び再酸化による生成物を吸収すること、及び溶融スチールとモールドとの間 に薄い均質なガラスの層を形成して断熱し、熱によって引き起こされる応力及び これによって生じる亀裂を減少させる能力である。

この目的のために、従来の底注ぎ法における溶剤は次のような組成のものである 。

ＬＪＬ　ｌｌＸ■皿■ シリカ　（Ｓｉｎｇ）　３０．０−３５．０χ酸化アルミニウム（ＡｂＯｓ）　 １５．０−１７．０酸化カルシウム（Ｃａｂ）　６．５−　８．０酸化鉄　（ｐ ｅｔｏｓ）　４．０−　６．０酸化アルカリ　５．５−８．０ 炭素　（Ｃ）　５．０−２７．０ ホットトッピング化合物は次のような唯一の主要目的を有するものである。即ち 、溶融スチールの上部に厚い断熱性の膜を形成して上部からの熱の損失を防ぎ、 か（して「パイプ」の発生を防止することである。「パイプ」とは、インゴット の凝固によって形成される収縮鋳巣に送り込む溶融スチールが存在しない場合に 起こる現象である。溶融中におけるスチールの膨張により、このような食い違い が生じると中心部に対して側壁部が高くなりすぎることになる。したがって、適 切な断熱が行われていないと、スチールインゴットの中心部は沈んだ形で凝固し 、重大な欠陥を有することになる。即ち、切り捨てたり又は投棄しなければなら ないインゴットの発生である。

必要な断熱を行うために、数多くの化合物が用いられてきた。典型的なものは次 のようなものである。

底−分　１１Ｘ■ｉ皿 シリカ　（Ｓｉｎｇ）　５−３０χ 酸化アルミニウム（Ａｄｚｅｓ）　２５−７５酸化カルシウム（Ｃａｂ）　Ｏ− ２ 酸化鉄　（Ｆｅ＊Ｏｓ）　ｏ’−４ 酸化ナトリウム（ＮａｔＯ）　ｏ−２ 酸化カリウム　（Ｋ！０）　Ｏ−３ 炭素　（Ｃ）　０−１５ 酸化マグネシウム（ＭｇＯ）　５−６０塩素　（ＣＩ）　Ｏ−５ アルミニウム　（ＡＩ）　０−４０ 窒化アルミニウム（ＡＩＮ）　Ｏ−４ 底注ぎ法の溶剤とホットトッピング化合物とをうまく結合しようと試みてみても 次のようなパラドックスに直面する。即ち、モールドの中を上昇してくる溶融ス チールの上に粘性のコーティング材料を供給すると同時にスチールインゴットモ ールドの上側（即ちホットトップ側）に高度に断熱性のあるものを如何にして供 給するがということである０本発明は、エキスパンダプル・グラファイトを使用 することによってこのことを達成した。

エキスパンダプル・グラファイトは、種々の酸化材料による酸化又は電気分解に よりハイグレードの自然の結晶質グラファイトを処理することによって製造され る。

エキスパンダプル・グラファイトは、グラファイトの供給業者から多数のグレー ドのものが商業的に入手でき、る。

エキスパンダプル・グラファイトは、急速に加熱されると、結晶のＣ軸に沿って 膨張し、元のサイズの４０乃至３００倍に膨張する。

底注ぎ法の溶剤に通常含有される炭素成分の一部をエキスパンダプル・グラファ イトで置き換えることによって、全く新しい独特な鋳造用粉末が得られる。この 鋳造用粉末の組成は次のようである。

底−公　ｉｔｔ生皿皿 シリカ　（Ｓｉｎｇ）　３０．０−３５．０χ酸化アルミニウム（Ａｌ＊Ｏｓ） 　１５．０−１７．０酸化カルシウム（Ｃａｂ）　６．５−　８．０酸化鉄　（ Ｆｅａｒｓ）　４．０−　６．０全炭素（Ｃ）　５．０−　２７．０ エキスパンダプル・グラファイト　４．０−　１２．０その他の全ての点におい て、本発明の鋳造用粉末は標準的な底注ぎ法の溶剤と同じ方法で作られる。

エキスパンダプル・グラファイトはその品質に応じて異なる膨張率を有している 。上述の重量パーセンテージの範囲内において、その体積が１００乃至３００倍 に膨張するエキスパンダプル・グラファイトを使用することが望ましい、理想的 には、６．０乃至８．０％の重量パーセントにおいて体積が２００乃至２５０倍 に膨張するものを使用すべきである。

エキスパンダプル・グラファイト粒子は互いに親和性を有しているので、標準の グラファイトと同じように耐熱性で耐化学薬品性を有する高度に膨張した層が得 られる。その結果、ホットトッピング化合物の代わりに用いて大変良好に機能す る厚い断熱性の膜（ｂｌａｎｋｅｔ）が得られる。

しかしながら、この鋳造用粉末は、標準の底注ぎ法の溶剤と略々等しい粘性を有 している。（即ち、１５００℃において底注ぎ法の溶剤は、約５０乃至２００ボ ワーズの粘性を有しており、本発明のものも５０乃至２００ポワーズの粘性を有 する。）シかも、圧力下においては、本発明のものは、異方性を有する独特の性 質の圧縮製品を提供することになる。このことは、注入の間に、溶融スチールと インゴットモールドとの側壁との間を適切に被覆するのに最適な物質を提供する 結果になる。したがって、本発明による鋳造用粉末は、底注ぎ法の溶剤としても 又ホットトッピング化合物としても優れた結果をもたらす。

本発明の鋳造用粉末は標準の底注ぎ法溶剤と同様の方法で分散させられる。この 粉末は、鳩目で補強した紙袋のような燃焼性容器即ち袋の中に入れられて、イン ゴットモールドの底から１５．２４Ｃ１ｌ乃至４５．７２ｃｍ（６乃至１８イン チ）上部に吊下げられる。これは、またボードの形に成型してモールドの底に置 いてもよい、入ってくる溶融スチールが容器を燃やしてしまうか又はボードを溶 かしてしまうことにより粉末が放出される。粉末は、か（して入って（る溶融ス チールの表面に急速に拡散する。

これは汚れを伴わない自動的なプロセスであって、人手や看視を殆ど必要としな いものである。

本発明の利点は、ホットトッピング化合物を不要としたことによって実現される 。断熱性の材料を供給するためにモールド上に人を配置する必要は無くなった。

ホットトッピング化合物に起因する大気中の埃及び礫のコアの問題は無くなった 。加えるに、煙りを伴う副産物はもはや生じない、標準のグラファイトの代わり にエキスパンダプル・グラファイトを用いると少しコストが高（なるが、ホット トッピング化合物の必要が無くなることと実際の使用面においてかなりのコスト の削減ができることから全体的にはかなりのコスト低減となる。

本発明の明細書では、本発明の特定の実施例を開示したが、本発明を開示された 内容に限定するものではなく、添付の請求範囲の中において変更を及び変形をな しうるちのである。

国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．溶融スチールのモールドにおける冷却速度が速すぎるときに生じるスチール の過度のパイピングを防止することを含め、スチール製造におけるモールド及び 底注ぎされるスチールインゴットを効率よく保護するための方法であって、 底注ぎ法の溶剤を作るように結合された化合物からなり、その組成の少なくとも ４重量％を構成するエキスパンダプル・グラファイトを含む鋳造用粉末の予め定 められた量をモールドの中に入れ、 前記モールド中に溶融スチールを注入してこれを前記鋳造用粉末によって覆わせ 前記鋳造用粉末の実質的部分が前記モールドの頂部周辺にまで上昇するようにし 、上昇に伴い前記モールドの側壁を薄く被覆するようにするとともに、スチール の冷却速度を制限してホットトッピング化合物の必要を無くし、かくしてインゴ ットのパイピングを最少限度にするように充分な断熱性を有する厚い断熱性の膜 として前記溶融スチールの頂部に広がらせ、 ここに、前記断熱性は、その体積が１００乃至３００倍に膨張し前記鋳造用粉末 の組成の４．０乃至１２．０重量％を占めるエキスパンダプル・グラファイトの 使用によって達せられるものである、 方法。
2. ２．前記断熱性が、その体積が２００乃至２５０倍に膨張し前記鋳造用粉末の組 成の６．０乃至８．０重量％を占めるエキスパンダプル・グラファイトの使用に よって達せられる、請求の範囲第１項の方法。
3. ３．前記鋳造用粉末が前記モールドの上部少なくとも１５．２４ｃｍ（６インチ ）の高さに吊下げられる燃焼性容器の中に入れられる、請求の範囲第１項の方法 。
4. ４．前記燃焼性容器が燃焼性袋である、請求の範囲第３項の方法。
5. ５．前記鋳造用粉末がボードの形に成型され前記モールドの底に置かれる、請求 の範囲第１項の方法。
6. ６．底注ぎ法のスチールインゴット製造に用いられるモールドのための鋳造用粉 末であって、 溶融スチールがモールドに注入されるときその頂部および側面を被覆し保護する 底注ぎ法の溶剤を作る化学成分の混合物であって、前記混合物の組成の少なくと も４．０重量％を占めるエキスパンダプル・グラファイトを含む混合物からなり 、 スチールの冷却速度を制限しそれによりインゴットのパイピングを最少限度にし てホットトッピング化合物の必要を無くすのに充分な断熱性を有する厚い断熱性 の膜を前記溶融スチールの頂部に形成するように膨張する性質を有し、 ここに、前記断熱性は、その体積が１００乃至３００倍に膨張し且つ前記混合物 の組成の４．０乃至１２．０重量％を占めるエキスパンダプル・グラファイトの 使用によって達成される、 鋳造用粉末。
7. ７．前記断熱性が、体積が２００乃至３００倍に膨張し前記混合物の組成の６． ０乃至８．０重量％を占めるエキスパンダブル・グラファイトの使用によって達 せられる、請求の範囲第６項の鋳造用粉末。