JPH0673729B2

JPH0673729B2 - 連続鋳造用発熱型モールドパウダー

Info

Publication number: JPH0673729B2
Application number: JP2020447A
Authority: JP
Inventors: 健治市川; 修野村; 明宏森田
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH03226342A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は鋼の連続鋳造用モールドパウダーに発熱性を付
与した発熱型モールドパウダーに関する。

［従来の技術］鋼の連続鋳造用モールドパウダーには、ポルトランドセ
メント、黄リンスラグ、ウォラストナイト、合成珪酸カ
ルシウムなどを主原料基材として、必要に応じて塩基度
や嵩比重等の粉体特性調整のためシリカ質原料を加え、
更に、炭酸ナトリウム、硼砂、氷晶石、ホタル石等軟化
点、粘度等の溶融特性調整材としてのフラックス原料、
溶融速度調整材としての炭素質原料からなる混合タイプ
や、炭素質原料を除く成分の全部を予め溶解水砕したプ
リメルトタイプ、一部を予め溶解水砕したセミプリメル
トタイプ等がある。また、形状的には、粉末原料を混合
した粉末タイプと、更に種々の方法で造粒した顆粒タイ
プがある。

モールドパウダーはモールド内へ注入された溶鋼表面上
へ添加され、種々の役割を果たしながら消費される。特
に、モールドと凝固シェルとの潤滑作用、溶鋼中か
ら浮上する介在物の溶解、吸収作用、溶鋼の保温作用
が重要な役割である。

近年、鋼の連続鋳造技術の進歩は目覚ましく、鋳片品質
や操業安定度に影響するモールドパウダーに対する要求
も一段と厳しいものがあり、モールドパウダーは各種鋼
成分、各種鋳造条件に適合するように品質設計がなされ
ている。

上述のパウダーの役割のうち、及びは軟化点、粘度
などの特性を調整することが最重要であり、化学組成の
選定が重要である。一方、の溶鋼の保温については、
炭素質原料によって調整される溶融速度やかさ比重、拡
がりり性などの粉体特性が重要である。

更に最近、を一歩進めて鋳造初期の要綱の温度ドロッ
プの低減による鋳片品質の改善等を目的に、Ca−Si、Al
等の金属発熱材をパウダー中に含有させ、モールド内で
酸化による発熱反応を生じさせて溶鋼に熱を供給し、反
応後は溶融し、溶融後は通常のパウダーと同じ挙動を示
す発熱型フロント用パウダー、更には発熱型本体用パウ
ダーが望まれている。

しかしながら、発熱型パウダーは単に発熱反応による熱
が得られるだけでなく、発熱反応後は上述のパウダー本
来の役割を果たす必要があるため、品質設計上種々の問
題が残っており、実用的な完成品はないのが現状であ
る。

［発明が解決しようとする課題］実用的な連続鋳造用発熱型モールドパウダーの品質設計
に際しては、下記の３項目を全て満足させる必要があ
る：（ｉ）製造時、保管時並びに使用時の安全性を考慮して
活性な添加物を含まないこと；（ii）充分な発熱量を供給できる発熱反応が未反応物を
残さず、しかも速やかに且つ均一に得られ、使用される
鋳造条件に応じて発熱量、火炎発生量等を調整すること
ができること；及び（iii）発熱反応生成物が速やかに溶融ガラス層を形成
し、順次モールドと凝固シェル間に流れ込んで消費され
ること。

発熱型パウダーは現在まで種々提案されているが、上記
３項目を全て満足するものはない。

例えば、特開昭48−97735号公報には、発熱性物質とし
て、シリコン、フェロシリコン、カルシウム−シリコン
を添加したモールドパウダーが開示されている。該公報
によれば、これらの発熱性物質が滓化調整剤として作用
する一方で、大気中の酸素と反応することにより、燃焼
熱を得られる旨の開示がなされている。

しかしながら、発熱性物質として添加している金属粉末
が固体もしくは溶融後の液体状態で大気中の酸素と反応
して初めて酸化物となり、溶融パウダースラグ中に吸収
されるため、種々のトラブルを生じ易い。すなわち、連
続鋳造用耐火物からのガス吹きが常識化した現在では、
Ar等の吹き込みガスがモールド内へ侵入し、パウダー中
へ浮上するため、金属の酸化速度が安定せず、未反応の
金属が残存して溶融パウダースラグ中や溶鋼中へ巻き込
まれ易く、パウダースラグフィルムの潤滑性を阻害する
一方、未反応金属の鋼中へのピックアップ、介在物の起
源となる等、鋳片品質劣化の原因となるため実用的でな
い。

また、特開昭53−70039号公報及び特開昭58−154445号
公報には、アルミウム、アルミニウム合金、カルシウ
ム、カルシウム合金の添加が開示されているが、これら
の添加物は上述の（ｉ）の点で実用的なものではない。

更に、特公昭57−7211号公報には、Ca−Si合金を配合し
たパウダーが提案されており、特にその発熱反応につい
ては記載はないが、その実施例から判断して金属の大気
中の酸素との反応による燃焼熱を得る方法によるもので
あり、上述の特開昭48−97735号公報と同様の欠点を有
し、上記（ii）及び（iii）の点で実用的ではない。

また、特開昭64−66056号公報には、Ca−Si、Al、Fe−M
nの添加が開示されているが、Alの添加では（ｉ）の問
題が存在し、更に、特開昭48−97735号公報と同様の欠
点があり、実用的ではない。

［課題を解決するための手段］本発明者らは、上記課題を解消するために種々検討を重
ねた結果、上述の如き従来の発熱型パウダーの欠点を全
て克服できることを見出した。

すなわち、本発明は、基材原料20〜90重量％、シリカ質
原料０〜30重量％、フラックス原料０〜20重量％、炭酸
カリウム、炭酸水素カリウム及び硝酸カリウムよりなる
群から選択された１種または２種以上の発熱材３〜30重
量％、及び炭素、シリコン及びシリコン合金よりなる群
から選択された１種または２種以上の還元材３〜30重量
％を含有してなり且つ酸化物換算の化学組成でCaO/SiO₂
重量比が0.7〜2.5であることを特徴とする連続鋳造用発
熱型モールドパウダーに係る。

また、本発明は、基材原料20〜90重量％、シリカ質原料
０〜30重量％、フラックス原料０〜20重量％、炭酸カリ
ウム、炭酸水素カリウム及び硝酸カリウムよりなる群か
ら選択された１種または２種以上の発熱材３〜30重量
％、及びシリコン及び／またはシリコン合金よりなる還
元材３〜30重量％を含有してなり、不可避的遊離炭素が
0.5重量％以下であり且つ酸化物換算の化学組成でCaO/S
iO₂重量比が0.7〜2.5であることを特徴とする連続鋳造
用発熱型モールドパウダーに係る。

更に、本発明は、基材原料20〜90重量％、シリカ質原料
０〜30重量％、フラックス原料０〜20重量％、炭酸カリ
ウム、炭酸水素カリウム及び硝酸カリウムよりなる群か
ら選択された１種または２種以上の発熱材３〜30重量
％、炭素、シリコン及びシリコン合金よりなる群から選
択された１種または２種以上の還元材３〜30重量％、及
び酸化鉄よりなる火炎抑制材30重量％以下を含有してな
り且つ酸化物換算の化学組成でCaO/SiO₂重量比が0.7〜
2.5であることを特徴とする連続鋳造用発熱型モールド
パウダーに係る。

また、本発明は、基材原料20〜90重量％、シリカ質原料
０〜30重量％、フラックス原料０〜20重量％、炭酸カリ
ウム、炭酸水素カリウム及び硝酸カリウムよりなる群か
ら選択された１種または２種以上の発熱材３〜30重量
％、シリコン及び／またはシリコン合金よりなる還元材
３〜30重量％、及び酸化鉄よりなる火炎抑制材30重量％
以下を含有してなり、不可避的遊離炭素が0.5重量％以
下であり且つ酸化物換算の化学組成でCaO/SiO₂重量比が
0.7〜2.5であることを特徴とする連続鋳造用発熱型モー
ルドパウダーに係る。

［作用］従来の発熱型パウダーの多くが有する欠点は、発熱源の
ほとんどが発熱材である金属そのものの大気中酸素ある
いは他の酸化材との反応熱に依存していることにある。

この欠点を克服するために本発明の連続鋳造用発熱型モ
ールドパウダーでは、発熱材として炭酸カリウム、炭酸
水素カリウム及び硝酸カリウムからなる群から選択され
た１種または２種以上を、還元材として炭素、シリコン
及びシリコン合金からなる群から選択された１種または
２種以上を使用するものである。

すなわち、連続鋳造用発熱型モールドパウダーをモール
ド内に投入した時に、上記発熱材は上記還元材と速やか
に反応して還元材の酸化による発熱反応熱が得られるの
に加え、発熱材の還元によりカリウムガスを生成させ、
更に、このカリウムガスを大気中の酸素と反応させて速
やかに大きな燃焼熱を得ることができる。例えば、発熱
材である炭酸カリウムと還元材であるシリコンの組み合
わせでは次の反応を生ずる： K₂CO₃＋Si→2K↑＋SiO₂＋CO （発熱反応） 4K↑＋O₂→2K₂O （発熱反応）すなわち、本発明の連続鋳造用モールドパウダーでは、
発熱材と還元材との反応が著しく速く、また、カリウム
ガスの酸化反応が気体対気体反応であるため反応速度が
速く且つ安定して得られ、上述の欠点を克服することが
できる。

発熱材及び還元材の添加量はそれぞれ３〜30重量％が望
ましい。添加量が３重量％未満では反応熱が小さく効果
がない。また、30重量％を超えると、発熱量が大きくな
り過ぎ、火炎発生が大きく、モールド内が見難くなる等
作業性が悪くなるために好ましくない。

また、使用される鋼種、鋳造条件によって、カリウムガ
スの燃焼に伴う火炎を抑制したい場合には、酸素供給源
として酸化鉄を添加することにより発熱量を低下させる
ことなく、カリウムガスを速やかに酸化燃焼させ、火炎
を抑制することができる。

この際、カリウムガスにより還元生成したFeは、一部溶
融パウダースラグ中に酸化物として吸収されるが、ほと
んどは溶鋼中に溶け込む。すなわち、火炎抑制材として
酸化鉄を30重量％以下の範囲内で添加することもでき
る。酸化鉄の添加量が30重量％を超えるとカリウムガス
により還元されて生成した鉄が速やかに溶鋼中に溶け込
まず、溶融パウダースラグ中に残存し、潤滑性等モール
ドパウダー本来の特性を阻害するために好ましくない。

また、極低炭素鋼、ステンレス鋼等、鋼中への炭素のピ
ックアップが危惧される場合には、還元材として炭素質
原料を使用せず、他の原料から不可避的に侵入する炭素
を0.5重量％以下に抑えれば炭素のピックアップを防止
することができる。

本発明のパウダーは鋳造条件等の使用条件に応じて上述
の発熱材、還元材、火炎抑制材としての酸化鉄の他に基
材原料、シリカ原料フラックス原料、その他の組み合わ
せにより構成される。

基材原料としては、ポルトランドセメント、ウォラスト
ナイト、黄リンスラグ、高炉スラグ、合成珪酸カルシウ
ム、石灰石、苦灰色、マグネシア、アルミナ、チタニア
等が使用可能であり、特に石灰石、苦灰石の如きCO₂ガ
スを含むために分解時の吸熱反応により従来余り使用さ
れなかった原料も使用可能である。

基材原料の添加量は20〜90重量％の範囲内である。この
添加量が20重量％未満であると、相対的に他の原料の添
加量が多くなり過ぎ、潤滑作用、介在物の吸収作用等モ
ールドパウダー本来の役割を果たすことができないため
に好ましくない。また、90重量％を超えると相対的に他
の原料の添加量が少なくなり、発熱性が小さくなる他、
嵩比重、拡がり性等の粉体特性が調整し難くなるために
好ましくない。

シリカ原料はモールドパウダーの嵩比重、酸化物換算で
のパウダーのCaO/SiO₂重量比を調整するために使用する
ものであり、パーライト、フライアッシュ、珪砂、長
石、珪石粉、珪藻土、珪酸ソーダ、珪酸カリウム、ガラ
ス粉、シリカフラワー等が使用できる。なお、シリカ原
料の添加量は通常０〜30重量％の範囲内である。

フラックス原料はモールドパウダーの溶融特性を調整す
るために使用するものであり、炭酸ソーダ、炭酸リチウ
ム、フッ化ナトリウム、氷晶石、ホタル石、炭酸バリウ
ム、硝酸、硼砂、コレマナイト、フッ化マグネシウム、
フッ化リチウム、フッ化アルミニウム、マンガン酸化物
等通常のモールドパウダーに使用されるフラックス原料
が使用可能である。

フラックス原料の添加量は０〜20重量％の範囲内であ
る。この添加量が20重量％を超えると、溶融時に蒸発に
よる組成変化を生じたり、溶鋼をモールド内に注入する
浸漬ノズルを激しく損傷するために好ましくない。

また、本発明の連続鋳造用発熱型モールドパウダーは前
述の粉末原料を混合した粉末状または押出造粒、攪拌造
粒、流動造粒、転動造粒、噴霧造粒等の方法で造粒した
顆粒状にて使用することができる。

上述の原料で構成される本発明のモールドパウダーは、
潤滑作用、介在物の吸収作用等モールドパウダー本来の
特性を阻害させないために、モールドパウダーの化学組
成の中で酸化物換算でのCaとSiの重量比すなわちCaO/Si
O₂重量比を0.7〜2.5の範囲に限定する必要がある。すな
わち、該重量比が0.7未満の場合には、溶融スラグ状態
となった時の粘度が高くなり過ぎ、モールドと凝固シェ
ル間へ円滑に流れ込まず、潤滑不良を起こし易いために
好ましくない。また、2.5を超える場合には、溶融スラ
グの初晶析出温度が高くなり過ぎるため結晶し易くな
り、潤滑不良を生じ、ブレークアウト等の操作トラブル
を起こし易くなるために好ましくない。

［実施例］以下に実施例を挙げて本発明の連続鋳造用発熱型モール
ドパウダーを更に説明する。

実施例以下の第１表に本発明品及び比較品の配合及び実機での
使用結果を記載する。第１表中、本発明品No.4は粉末原
料混合物を加水混練し、押出造粒機によって柱状に造粒
した顆粒品であり、その他は粉末配合物をＶ型ミキサー
にて混合した粉末品である。

［発明の効果］本発明の連続鋳造用発熱型モールドパウダーは各種鋼種
において、フロント用及び本体用として非常に優れた作
業性及び発熱性を示し、且つ介在物、ピンホール等の欠
陥の極めて少ない鋳片を供給することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材原料20〜90重量％、シリカ質原料０〜
30重量％、フラックス原料０〜20重量％、炭酸カリウ
ム、炭酸水素カリウム及び硝酸カリウムよりなる群から
選択された１種または２種以上の発熱材３〜30重量％、
及び炭素、シリコン及びシリコン合金よりなる群から選
択された１種または２種以上の還元材３〜30重量％を含
有してなり且つ酸化物換算の化学組成でCaO/SiO₂重量比
が0.7〜2.5であることを特徴とする連続鋳造用発熱型モ
ールドパウダー。
【請求項２】基材原料20〜90重量％、シリカ質原料０〜
30重量％、フラックス原料０〜20重量％、炭酸カリウ
ム、炭酸水素カリウム及び硝酸カリウムよりなる群から
選択された１種または２種以上の発熱材３〜30重量％、
及びシリコン及び／またはシリコン合金よりなる還元材
３〜30重量％を含有してなり、不可避的遊離炭素が0.5
重量％以下であり且つ酸化物換算の化学組成でCaO/SiO₂
重量比が0.7〜2.5であることを特徴とする連続鋳造用発
熱型モールドパウダー。
【請求項３】基材原料20〜90重量％、シリカ質原料０〜
30重量％、フラックス原料０〜20重量％、炭酸カリウ
ム、炭酸水素カリウム及び硝酸カリウムよりなる群から
選択された１種または２種以上の発熱材３〜30重量％、
炭素、シリコン及びシリコン合金よりなる群から選択さ
れた１種または２種以上の還元材３〜30重量％、及び酸
化鉄よりなる火炎抑制材30重量％以下を含有してなり且
つ酸化物換算の化学組成でCaO/SiO₂重量比が0.7〜2.5で
あることを特徴とする連続鋳造用発熱型モールドパウダ
ー。
【請求項４】基材原料20〜90重量％、シリカ質原料０〜
30重量％、フラックス原料０〜20重量％、炭酸カリウ
ム、炭酸水素カリウム及び硝酸カリウムよりなる群から
選択された１種または２種以上の発熱材３〜30重量％、
シリコン及び／またはシリコン合金よりなる還元材３〜
30重量％、及び酸化鉄よりなる火炎抑制材30重量％以下
を含有してなり、不可避的遊離炭素が0.5重量％以下で
あり且つ酸化物換算の化学組成でCaO/SiO₂重量比が0.7
〜2.5であることを特徴とする連続鋳造用発熱型モール
ドパウダー。