JPH07124741A

JPH07124741A - 溶鋼表面保温剤

Info

Publication number: JPH07124741A
Application number: JP29236093A
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: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-16

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
損の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】ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂
Ｏ₃で０．５〜１．０とし、且つＭｇＯ含有率を５％以
上３０％未満、ＳｉＯ₂含有率を１０％以下にした粉体
混合物に、ＭｇＯ含有率が３０％以上の中空焼結体を外
掛で５〜７０％含有させ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。

【０００３】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。

【０００４】このため、焼籾は保温効果及び空気遮断効
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。

【０００５】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５０ｐｐ
ｍ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。

【０００６】また、保温剤中のＳｉＯ₂成分は溶鋼中の
Ａｌと反応しＡｌ₂Ｏ₃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。

【０００７】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、Ｍｇ
Ｏ系の保温剤が使用されている。

【０００８】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。

【０００９】

【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。

【００１０】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、ＭｇＯ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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＣａＯとＡｌ
₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜１．０と
し、且つＭｇＯ含有率を５０％以上３０％未満、ＳｉＯ
₂含有率を１０％以下にした粉体混合物に、ＭｇＯ含有
率が３０％以上の中空焼結体を外掛で５〜７０％含有さ
せ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。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】すなわち、保温剤の融点を下げ液相を生成
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。

【００１７】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Ａｌ₂Ｏ₃系介在物の生成防止に効果を有する。

【００１８】

【化１】３ＳｉＯ₂＋４Ａｌ＝２Ａｌ₂Ｏ₃＋３Ｓｉ（１）

【００１９】これらの点を考慮して、液相化と低ＳｉＯ
₂化を満足する保温剤について検討を重ねた結果、Ｃａ
ＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂０₃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見いだした。

【００２０】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（１５５０℃）以下と
なり、液相化するためである。

【００２１】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ＳｉＯ₂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。

【００２２】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、成分によっては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。

【００２３】そこで、本発明者らは、前述した成分の保
温剤でＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃を変更すると共に、ＭｇＯを添
加し、保温剤が固相化しない範囲で融点を上げ、ストッ
パー耐火物の溶損防止を検討した。

【００２４】その結果を図３に示す。保温剤の成分がＣ
ａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で１．０より大きい範囲では溶損速度が
速く、さらにＭｇＯの添加はかえって溶損速度を速め
る。

【００２５】これに対し、保温剤の成分がＣａＯ／Ａｌ
₂Ｏ₃で１．０以下の範囲では、ＭｇＯを５％以上添加す
ることにより溶損速度が急激に低下し、工業的に使用可
能（溶損速度で０．１ｍｍ／ｍｉｎ以下）なまでに溶損
を抑えることができる。

【００２６】しかし、溶鋼温度（１５５０℃）でＭｇＯ
含有率が３０％以上になると、保温剤中の液相は極めて
少なくなる。

【００２７】その結果、保温剤は溶鋼表面を均一に覆わ
ず、外気の侵入によりＡｌ₂Ｏ₃系の介在物を生成する。
したがって、粉体混合物中への最適ＭｇＯ含有率は５％
以上３０％未満である。

【００２８】以上に示した粉体混合物を保温剤として使
用することにより空気酸化と保温剤の反応に起因する溶
鋼汚染及び耐火物の溶損を確実に抑制できるが、保温剤
の液相化に伴い保温機能が低下する。

【００２９】このため、上記成分の粉体混合物を保温剤
として使用する場合、転炉やＲＨの処理温度を高めタン
ディッシュ内の温度低下を補償する必要がある。

【００３０】しかし、処理温度を高めると転炉、ＲＨ及
び鍋の耐火物寿命が短くなることが予想される。

【００３１】そこで、本発明者らは溶鋼温度低下の問題
をも同時に解消できる保温剤の研究を重ねた結果、前述
した粉体混合物に中空のマグネシア焼結体を含有させる
ことが有効であることを見いだした。

【００３２】前述の粉体混合物に中空のマグネシア焼結
体を含有させた場合、図４に示したように粉体混合物は
液相化し下部へ、見掛け比重が小さい中空のマグネシア
焼結体１は液相２の上部に集まる。

【００３３】その結果、タンディッシュ５内の保温剤４
は２層構造となり、溶鋼３と接する下部の液相２は溶鋼
３表面を均一に被覆し空気酸化防止機能を高め、さらに
上部の中空マグネシア焼結体１は保温効果を高める。

【００３４】ここで、中空のマグネシア焼結体が液相化
すれば保温機能を高める効果を失うため、液相率が極め
て小さいことが必要となる。

【００３５】このためには、液相の生成を図った粉体混
合物とは逆に中空マグネシア焼結体のＭｇＯ含有率を３
０％以上にすれば良い。

【００３６】しかし、中空マグネシア焼結体のＭｇＯ含
有率が９０％を超えると保温剤の価格が上昇するため、
コスト面から好ましい上限のＭｇＯ含有率は９０％程度
である。

【００３７】また、中空マグネシア焼結体の外掛含有率
が５％未満では中空体が保温剤表面を覆わないため保温
機能は向上せず、７０％を超えると中空マグネシア焼結
体同志の焼結が急速に進み強固な固相を形成するためス
トッパー制御が困難となる。したがって、最適な中空マ
グネシア焼結体の外掛含有率は５〜７０％である。

【００３８】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、ＣａＣ
ｌ₂、ＣａＦ₂等の他成分の添加も可能である。

【００３９】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
なく、十分は保温機能を有する溶鋼保温剤を提供でき
る。

【００４０】

【実施例】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。

【００４１】第１表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。

【００４２】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、８５００ｍｍ長
さに切断して１コイル単位とした。

【００４３】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。

【００４４】保温剤の空気遮断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。

【００４５】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、鋳造において使用したストッパー耐火物の
材質はロウセキであった。

【００４６】保温機能については、タンディッシュ入側
と出側の温度低下により評価した。ここで、中空マグネ
シア保温剤を添加しない液相保温剤では、タンディッシ
ュ入側・出側間で通常２５℃程度の温度低下が生じてい
た。

【００４７】

【表１】

【００４８】第２表に示す如く、実施例ではＣａＯとＡ
ｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜１．０と
し、且つＭｇＯ含有率を５％以上３０％未満、ＳｉＯ₂
含有率を１０％以下にした粉体混合物に、ＭｇＯ含有率
が３０％以上の中空焼結体を外掛で５〜７０％含有させ
た保温剤を使用したことで、空気酸化と保温剤の反応に
起因する溶鋼汚染を防止できたため、タンディッシュ入
側・出側間の溶鋼全酸素量の上昇及び表面欠陥の発生は
全くなかった。

【００４９】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。さらに、タンディッシュ入側
・出側間の温度低下も抑制された。

【００５０】

【表２】

【００５１】これに対し、比較例１はＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃
が１．０を超えたため、比較例２はＭｇＯ含有率が５％
未満であったため、ストッパー耐火物の溶損を抑えるこ
とができなかった。

【００５２】比較例３はＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃が０．５未満
であったため、比較例４はＭｇＯ含有率が３０％以上で
あったため、保温剤が固相となり十分な断気効果が得ら
れず、タンディッシュ入側・出側間の溶鋼全酸素量が上
昇し表面欠陥が発生した。

【００５３】また、比較例５は、中空マグネシア焼結体
の含有率が７０％を超えたため、中空マグネシア焼結体
同士の焼結が進行し強固なスラグ層を形成したため、ス
トッパー制御が困難となり鋳造開始後２５０分で鋳造を
停止した。

【００５４】さらに、ＳｉＯ₂含有率も１０％を超えて
いたため、溶鋼中Ａｌとの反応によりＡｌ₂Ｏ₃系介在物
が生成した。

【００５５】その結果、タンディッシュ入側・出側間の
溶鋼全酸素量が増大し、表面欠陥が発生した。

【００５６】比較例６は中空マグネシア焼結体のＭｇＯ
含有率が３０％未満であったため中空状態を保てず、比
較例７は保温剤中のマグネシア焼結体の含有率が５％未
満であったため中空焼結体が保温剤表面を覆わず保温機
能が低下し、その結果タンディッシュ入側・出側間の温
度低下は液相保温剤の場合と同様２５℃であった。

【００５７】

【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。

【００５８】また、耐火物の損傷や溶損もなく、且つ保
温機能も極めて高いため、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と融点の関係を示す
説明図。

【図２】保温剤中のＳｉＯ₂含有率と反応速度の関係を
示す説明図。

【図３】保温剤中のＭｇＯ添加量と溶損速度の関係を示
す説明図。

【図４】本発明保温剤の使用時の状態を説明する図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａ
ｌ₂Ｏ₃で０．５〜１．０とし、且つＭｇＯ含有率を５％
以上３０％未満、ＳｉＯ₂含有率を１０％以下にした粉
体混合物に、ＭｇＯ含有率が３０％以上の中空焼結体を
外掛で５〜７０％含有させたことを特徴とする溶鋼表面
保温剤。