JPH06170508A

JPH06170508A - 溶鋼表面保温剤

Info

Publication number: JPH06170508A
Application number: JP35144792A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sasai; 勝浩笹井; Yoshimasa Mizukami; 義正水上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-12-08
Filing date: 1992-12-08
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、空気酸化と保温剤の反応に起因する
溶鋼汚染を確実に防止し、その上で耐火物の損傷や溶損
がない保温剤を提供することを目的とするものである。【構成】（１）ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／
Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜２．０とし、且つＳｉＯ₂含有率
を１０重量％以下、ＺｒＯ₂含有率を５〜５０重量％に
した保温剤にＣａを外掛で０．１〜２０重量％含有した
ことを特徴とする溶鋼表面保温剤。（２）ＣａＯとＡｌ
₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜２．０
とし、且つジルコン含有率を５〜３０重量％、全ＳｉＯ
₂含有率を１０重量％以下にした保温剤にＣａを外掛で
０．１〜２０重量％含有したことを特徴とする溶鋼表面
保温剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造用タンディッシ
ュや取鍋などにより溶鋼を移送、又は精錬処理を行なう
際に、断熱・保温あるいは空気酸化防止を目的として溶
鋼表面を被覆する溶鋼表面保温剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造用タンディッシュや取鍋などに
より溶鋼を移送、又は精錬処理を行なう際、保温剤を用
いて溶鋼表面を被覆し溶鋼からの熱放散と外気の浸入を
防止している。従来から保温剤としては、籾殻を蒸し焼
きにした焼籾が主に用いられ、その主成分はＳｉＯ₂と
Ｃである。ＳｉＯ₂は熱伝導率が低く保温効果に、Ｃは
酸素をＣＯガスに変えるため酸素の遮断効果に優れてい
る。このため、焼籾は保温効果及び酸素遮断効果を有
し、しかも安価であることを特徴とする保温剤である。
しかしながら、加工性向上の目的から鋼板中のＣ濃度を
極力低下させた、例えばＣ濃度が５０ｐｐｍ以下の極低
炭素鋼において、保温剤中のＣ成分が溶鋼中にピックア
ップし鋼材の特性を低下させる欠点が知られている。ま
た、保温剤中のＳｉＯ₂成分は溶鋼中のＡｌと反応しＡ
ｌ₂Ｏ₃系の介在物を生成するため、表面欠陥を増大さ
せるといった問題も生じる。従来、焼籾のこれら欠点を
解決するため、Ｃ及びＳｉＯ₂成分の少ない保温剤とし
て、例えば特公平３−４８１５２号公報に記載されてい
るように、ＭｇＯ系の保温剤が使用されている。また、
ＭｇＯ自体は熱伝導率が高いため、これに断熱性を付与
した発泡ＭｇＯの製造方法についても種々検討され、特
公昭４８−７４８５号公報等に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭｇＯ
を主成分とする保温剤は融点が高く、使用温度では主に
固相であるため、溶鋼表面の均一な被覆状態が得られ
ず、外気と溶鋼との反応によりＡｌ₂Ｏ₃系介在物を生
成する。また、タンディッシュではモールド内への溶鋼
供給を制御するためにストッパーを使用しているが、Ｍ
ｇＯ系保温剤は粒子間で焼結が進み強固なスラグ層を形
成するためストッパー制御が困難となり、激しい場合に
はストッパーの折損に到る。これに対し、ＭｇＯの一部
をＳｉＯ₂に置き換え融点を下げる方法が考えられる
が、この場合溶鋼中ＡｌによりＳｉＯ₂の還元が起こ
る。これらの問題を鑑み、本発明は、空気酸化と保温剤
の反応に起因する溶鋼汚染を確実に防止し、その上で耐
火物の損傷や溶損がない保温剤を提供することを目的と
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の如き課題
を解決するためになしたものでありその要旨とするとこ
ろは、（１）ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／
Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜２．０とし、且つＳｉＯ₂含有率
を１０重量％以下、ＺｒＯ₂含有率を５〜５０重量％に
した保温剤にＣａを外掛で０．１〜２０重量％含有した
ことを特徴とする溶鋼表面保温剤。及び（２）ＣａＯ
とＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜
２．０とし、且つジルコン含有率を５〜３０重量％、全
ＳｉＯ₂含有率を１０重量％以下にした保温剤にＣａを
外掛で０．１〜２０重量％含有したことを特徴とする溶
鋼表面保温剤。に関するものである。

【０００５】

【作用】溶鋼表面を被覆する保温剤として満足すべき条
件は、空気酸化と保温剤の反応に起因する溶鋼汚染を確
実に防止し、その上で耐火物の損傷や溶損がないことで
ある。発明者等はこれら基本条件を満足すべく保温剤の
検討を進めてきた結果、空気酸化を抑制するためには保
温剤の液相化が、保温剤と溶鋼の反応を防止するために
は低ＳｉＯ₂化が有効であることを見いだした。すなわ
ち、保温剤の融点を下げ液相状態にすることは溶鋼表面
の被覆状態を均一化し保温剤自体の空気酸化防止能を高
める。また、保温剤中のＳｉＯ₂は（１）式により溶鋼
中のＡｌと反応するため、保温剤の低ＳｉＯ₂化はＡｌ
₂Ｏ₃系介在物の生成防止に効果を有する。３ＳｉＯ₂＋４Ａｌ＝２Ａｌ₂Ｏ₂＋３Ｓｉ（１）

【０００６】そこで、低融点化と低ＳｉＯ₂化を満足す
る保温剤について検討を重ねた結果、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ
₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜２．０の範
囲とし、ＳｉＯ₂含有率を１０％以下にすることが最適
であることを知見した。なお、ＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃を
０．５〜２．０の範囲にしたのは、図１に示すように保
温剤の軟化点がタンディッシュにおける溶鋼温度以下と
なり、液相化するためである。また、ＳｉＯ₂含有率を
１０％以下にしたのは、図２に示すように保温剤中Ｓｉ
Ｏ₂と溶鋼中Ａｌの反応速度が急激に遅くなり工業的に
問題となるレベル以下に反応を抑えることができるため
である。しかし、本成分の保温剤をタンディッシュに適
用した場合、ストッパー耐火物の溶損が急激に進行し、
長時間の使用に耐えないことが分かった。以下％は重量
％を示す。図面も同様である。

【０００７】そこで、本発明者らは、前述した成分の保
温剤に種々の成分を添加しストッパー耐火物の溶損速度
を評価した。その結果酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）及
びジルコン（ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂）の添加が溶損速度を
低下させることを知見した。これを図３及び図４に示
す。図から明らかなように、ストッパー耐火物の溶損速
度はＺｒＯ₂又はＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂を５％以上添加す
ることにより工業的に使用可能なまでに抑制できるが、
ＺｒＯ₂添加の場合ＺｒＯ₂含有率が５０％を超えると
保温剤が固相となり空気酸化防止能が低下する。したが
って、保温剤への最適なＺｒＯ₂含有率は５〜５０％で
ある。

【０００８】一方、ジルコンはＺｒＯ₂とＳｉＯ₂が重
量比２対１で結合したものであるため、ジルコンが３０
％を超えると保温剤中のＳｉＯ₂含有率は１０％を超え
ることになる。その結果、保温剤中ＳｉＯ₂と溶鋼中Ａ
ｌとの反応によりＡｌ₂Ｏ₃系介在物を生成する。した
がって、保温剤への最適なジルコン含有率は５〜３０％
である。また、耐火物の溶損機構についても詳細な調査
を実施し、耐火物気孔内への保温剤の浸透が溶損速度を
律すること、さらにジルコンを５％以上添加することで
保温剤の粘性が高まり、耐火物気孔内への浸透が抑制さ
れることを見出した。

【０００９】以上に示した保温剤により、定常部の鋳片
品質は極めて向上する。しかし、図５に示したように１
鍋目の鋳造開始時には、保温剤１とは無関係に鍋２から
の注入流３が直接空気４を巻き込むため、鍋ロングノズ
ル５がタンディッシュ６内の溶鋼７に浸漬され定常状態
になるまで空気酸化が生じる。このため、１鍋目の鋳片
には初期注入時の空気酸化により汚染が影響し、鋳片品
質が低下する。そこで、本発明者らはこの初期酸化の問
題をも解消できる保温剤の研究を重ねた結果、保温剤中
にＣａを含有させることが有効であることを見いだし
た。

【００１０】鋳造開始時に注入流と共に巻き込まれた空
気中の酸素は、溶鋼中のＡｌと（１）式により反応しＡ
ｌ₂Ｏ₃系の介在物を生成する。しかし、保温剤中にＣ
ａが含有されている場合、注入流と共に巻き込まれた空
気中の酸素はＡｌよりも活性なＣａと（２）式により反
応しＣａＯを生成するため、Ａｌ₂Ｏ₃系介在物の生成
は抑制される。２Ｃａ＋Ｏ₂＝２ＣａＯ（２）ｍ・ＣａＯ＋ｎ・Ａｌ₂Ｏ₃＝（ｍＣａＯ・ｎＡｌ₂Ｏ₃）（３）さらに、このＣａＯは溶鋼中のＡｌ₂Ｏ₃と（３）式に
より反応し、低融点のカルシュウムアルミネート（ｍＣ
ａＯ・ｎＡｌ₂Ｏ₃）を生成する。その結果、介在物同
士の凝集合体が進行し、介在物の浮上分離が促進され
る。したがって、保温剤にＣａを含有させることは、鋳
造初期の空気巻き込みに起因するＡｌ₂Ｏ₃系介在物を
低減すると共に、溶鋼中のＡｌ₂Ｏ₃系介在物の除去を
促進するため、定常部のみならず鋳造初期の非定常部を
含めた溶鋼の清浄化が達成される。

【００１１】Ｃａの沸点（１５００℃程度）は溶鋼温度
よりも若干低いため、保温剤が溶鋼と接触するとＣａの
蒸発が生じる。このため、保温剤中のＣａ含有率は外掛
で０．１％未満になるとＣａは全て蒸発し、介在物の浮
上分離速度の向上は期待できない。反対に保温剤中のＣ
ａ含有率が２０％を超えると、Ｃａ蒸発量が急激に増大
しタンディッシュ内の溶鋼飛散が激しくなるため、鋳造
が不可能となる。したがって、保温剤中のＣａ含有率は
外掛で０．１〜２０％の範囲にする必要がある。なお、
保温剤への適性Ｃａ含有率は一概に規定できるものでは
なく、注入流の空気巻き込み量に応じて含有させる必要
があるが、その決定方法の概略は、鍋内とタンディッシ
ュ内のｓｏｌ．Ａｌ低下量から空気巻き込み量を評価
し、これに相当するＣａ量を歩留りを考慮して添加すれ
ば良い。また、Ｃａ歩留り向上の観点から溶鋼成分上問
題とならない範囲で、Ａｌ等の金属を添加すること、Ｃ
ａ合金を使用することも可能である。保温剤の基本的成
分は以上に述べた通りであるが、本発明品の機能を低下
させない範囲で、ＭｇＯ、ＣａＣｌ₂、ＣａＦ₂等の他
成分の添加も可能である。以上に示したように、本発明
の保温剤を用いることにより、非定常部を含む全域にわ
たって空気酸化と保温剤の反応に起因する溶鋼汚染を確
実に防止でき、その上で耐火物の損傷や溶損がない溶鋼
保温剤を提供できる。

【００１２】〔実施例１〕以下に、実施例及び比較例を
挙げて、本発明について説明する。表１に示す成分の保
温剤４００ｋｇを容量６０ｔｏｎのタンディッシュに添
加し、低炭アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。な
お、本実験を行ったタンディッシュにおける最適Ｃａ添
加量は０．５％であった。本発明の実施例及び比較例と
も、鋳造寸法は厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８
５００ｍｍ長さに切断して１コイル単位とした。このス
ラブを常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的に厚み
０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。
鋳造初期の保温剤中Ｃａによる介在物除去効果は、鍋内
とタンディッシュ入側の全酸素量の上昇量及び冷延鋼板
に発生した表面欠陥の発生個数により評価した。定常状
態における保温剤の空気酸化防止効果及び反応防止効果
はタンディッシュ入側と出側の全酸素量の上昇量及び冷
延鋼板に発生した表面欠陥の発生個数により評価した。
また、耐火物の溶損については使用後ストッパーの溶損
量を測定し、鋳造時間から溶損速度を算出した。なお、
使用したストッパー材質はロウセキである。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】表２に示す如く、実施例ではＣａＯとＡｌ
₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜２．０
とし、且つＳｉＯ₂含有率を１０％以下、ＺｒＯ₂含有
率を５〜５０％にした保温剤にＣａを外掛で０．１〜２
０％含有した保温剤により、鋳造初期の空気巻き込み、
空気酸化及び保温剤の反応に起因する溶鋼汚染を防止で
きたため、鍋・タンディッシュ入側間及びタンディッシ
ュ入側・出側間の全酸素量の上昇及び表面欠陥の発生は
全くなかった。また、ストッパー耐火物の溶損速度も低
下するため、連々鋳回数が増加する場合にも、十分使用
に耐えうることが確認された。

【００１６】これに対し、比較例１はＺｒＯ₂含有率が
低かったため、ストッパー耐火物の溶損を抑えることが
できず、保温剤投入後３５０分で鋳造を中止した。比較
例２はＺｒＯ₂含有率が高かったため、比較例３と比較
例４はＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃が０．５〜２．０の範囲にな
かったため、保温剤が固相となり十分な空気酸化防止効
果が得られず、タンディッシュ入側・出側間の全酸素量
が上昇し表面欠陥が発生した。また、比較例５は保温剤
中のＳｉＯ₂含有率が１０％を超えたため、溶鋼中のＡ
ｌと反応しタンディッシュ入側・出側間の全酸素量の上
昇が見られた。その結果、例延鋼板にＡｌ₂Ｏ₃系介在
物に起因する表面欠陥が発生した。比較例６は保温剤に
Ｃａが添加されていなかったため、鋳造開始時の空気巻
き込みにより鍋・タンディッシュ入側間の全酸素量が増
大し、表面欠陥が発生した。しかし、２鍋以降では鋳造
初期の空気巻き込みの影響がなくなり、タンディッシュ
内での全酸素量の上昇及び表面欠陥の発生は全くなかっ
た。比較例７は保温剤中のＣａ含有率が高かったため、
Ｃａの蒸発による溶鋼飛散が激しく、鋳造を中止した。

【００１７】〔実施例２〕以下に、実施例及び比較例を
挙げて、本発明について説明する。表３に示す成分の保
温剤４００ｋｇを容量６０ｔｏｎのタンディッシュに添
加し、低炭アルミキルド鋼を４００分間鋳造した。な
お、本実験を行ったタンディッシュにおける最適Ｃａ添
加量は０．５％であった。本発明の実施例及び比較例と
も、鋳造寸法は厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８
５００ｍｍ長さに切断して１コイル単位とした。このス
ラブを常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的に厚み
０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。
鋳造初期の保温剤中Ｃａによる介在物除去効果は、鍋内
とタンディッシュ入側の全酸素量の上昇量及び冷延鋼板
に発生した表面欠陥の発生個数により評価した。定常状
態における保温剤の空気酸化防止効果及び反応防止効果
はタンディッシュ入側と出側の全酸素量の上昇量及び冷
延鋼板に発生した表面欠陥の発生個数により評価した。
また、耐火物の溶損については使用後ストッパーの溶損
量を測定し、鋳造時間から溶損速度を算出した。なお、
使用したストッパーの材質はロウセキである。

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】表４に示す如く、実施例ではＣａＯとＡｌ
₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜２．０
とし、且つジルコン含有率を５〜３０％、全ＳｉＯ₂含
有率を１０％以下にした保温剤に、Ｃａを外掛で０．１
〜２０％含有した保温剤により、鋳造初期の空気巻き込
み、空気酸化及び保温剤の反応に起因する溶鋼汚染を防
止できたため、鍋・タンディッシュ入側間及びタンディ
ッシュ入側・出側間の全酸素量の上昇及び表面欠陥の発
生は全くなかった。また、ストッパー耐火物の溶損速度
も低下するため、連々鋳回数が増加する場合にも十分使
用に耐えうることが確認された。

【００２１】これに対し、比較例１はＺｒＯ₂・ＳｉＯ
₂含有率が低かったため、ストッパー耐火物の溶損を抑
えることができず、保温剤投入後３５０分で鋳造を中止
した。比較例２と比較例３はＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂とＳｉ
Ｏ₂を合わせた全ＳｉＯ₂含有率が１０％を超えたた
め、溶鋼中Ａｌとの反応によりＡｌ₂Ｏ₃系介在物が生
成した。その結果、タンディッシュ入側・出側間の全酸
素量が増大し、表面欠陥が発生した。また、比較例４と
比較例５はＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃が０．５〜２．０の範囲
にないため、保温剤が固相となり十分な空気酸化防止効
果が得られず、タンディッシュ入側・出側間の溶鋼中全
酸素量が上昇し表面欠陥が発生した。さらに、比較例６
は保温剤中のＣａ含有率が少なくＣａが全て蒸発したた
め、鋳造開始時の空気巻き込みにより鍋・タンディッシ
ュ入側間の全酸素量が増大し、表面欠陥が発生した。し
かし、２鍋以降では鋳造初期の空気巻き込みの影響がな
くなり、タンディッシュ内での全酸素量の上昇及び表面
欠陥の発生は全くなかった。比較例７は保温剤中のＣａ
含有率が高かったため、Ｃａの蒸発による溶鋼飛散が激
しく、鋳造を中止した。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の溶鋼保
温剤によれば溶鋼の汚染は全くなく、鋳片品質は極めて
向上する。また、耐火物の損傷や溶損も生じないため、
操業面でも有効な保温剤を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】保温剤のＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃と軟化点の関係を
示す図。

【図２】保温剤中のＳｉＯ₂含有率と反応速度の関係を
示す図。

【図３】保温剤中のＺｒＯ₂添加量と溶損速度の関係を
示す図。

【図４】保温剤中のＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂添加量と溶損速
度の関係を示す図。

【図５】鋳造開始（ａ）及び定常状態（ｂ）のタンディ
ッシュの状態を示す図である。

【符号の説明】

１保温剤２鍋３注入流４空気５鍋ロングノズル６タンディッシュ７溶鋼

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／
Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜２．０とし、且つＳｉＯ₂含有率
を１０重量％以下、ＺｒＯ₂含有率を５〜５０重量％に
した保温剤にＣａを外掛で０．１〜２０重量％含有した
ことを特徴とする溶鋼表面保温剤。
【請求項２】ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／
Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜２．０とし、且つジルコン含有率
を５〜３０重量％、全ＳｉＯ₂含有率を１０％重量以下
にした保温剤にＣａを外掛で０．１〜２０重量％含有し
たことを特徴とする溶鋼表面保温剤。