JPH09164459A

JPH09164459A - 鋼の連続鋳造用モールドパウダー

Info

Publication number: JPH09164459A
Application number: JP32475095A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Morita; 明宏森田; Hideaki Fujiwara; 秀明藤原; Chikasuke Inoue; 慎祐井上
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 1997-06-24
Anticipated expiration: 2015-12-13
Also published as: JP3128496B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、モールドパウダーの溶融滓
化速度安定性を高め、その使用に際しては溶融パウダー
スラグ層厚みのバラツキをなくし、最終的には鋳片品質
の劣化、ブレークアウト等の操業トラブルを防止するこ
とができる鋼の連続鋳造用モールドパウダーを提供する
ことにある。【解決手段】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダ
ーは、基材原料、シリカ質原料、フラックス原料及び／
または炭素質原料を含有してなる鋼の連続鋳造用モール
ドパウダーにおいて、炭素質原料の一部または全部に膨
張性黒鉛を使用したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造用モ
ールドパウダーに関し、更に詳細には、モールド内で焼
結現象を起こさず、保温性に優れた鋼の連続鋳造用モー
ルドパウダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造においては、モールド内に
おいてモールドパウダーが添加される。浸漬ノズルを介
してモールド内に注入された溶鋼表面上に添加されたモ
ールドパウダーは、溶鋼からの受熱により、溶鋼表面か
ら溶融スラグ層、半溶融(焼結)層、未溶融の原パウダー
層の層状構造をなし、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
保温作用等がモールドパウダーに課せられた重要な役割
である。

【０００３】近年、鋼の連続鋳造の進歩は目覚ましく、
鋳片品質や操業安定度に大きく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。

【０００４】上記の特性を確保するために、一般的なモ
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、高炉スラグ、ウォラストナイト、ダイカルシウム
シリケート、合成珪酸カルシウムなどを基材原料とし
て、必要に応じて塩基度や嵩比重などの粉体特性調整の
ために珪石、珪藻土、シリカフラワー、ガラス粉、スポ
ジュメン、珪酸ナトリウムなどのシリカ質原料を加え、
更に、螢石、氷晶石、硼砂、フッ化マグネシウムなどの
弗化物、炭酸ナトリウム、炭酸バリウムなどの炭酸塩と
いった軟化点、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などを混
合した混合タイプや、炭素質原料を除く成分の全部を予
め溶融水砕したプリメルトタイプ、一部を予め溶融水砕
したセミメルトタイプがある。また、一部金属や合金原
料を使用したタイプもある。更に、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。

【０００５】モールドパウダーをモールドへ添加した際
の溶融パウダースラグ層厚みを決定する溶融滓化速度
は、一部金属やその他の原料によってなされる場合もあ
るが基本的に炭素質原料によってなされており、炭素質
原料の粒度や添加量によって調整されているのが実情で
ある。即ち、炭素質原料の酸化燃焼をいかに円滑に進
め、それによって、モールドパウダーの溶融滓化挙動を
制御するかがモールドパウダーの品質設計上極めて重要
となる。

【０００６】また、近年、上ノズル、スライドプレー
ト、浸漬ノズルなどからＡｒなどの不活性ガスを吹き込
む連続鋳造操業が盛んに行われるようになり、こうした
操業下においては、吹き込まれた不活性ガスがモールド
内を浮上し、モールドパウダー層中に入ってくるため、
これらの不活性ガスの挙動によってもモールドパウダー
中の炭素質原料の酸化は不安定になり易い状況にある。
即ち、浮上する不活性ガスの溶融パウダースラグ層の通
過に伴い、スラグの泡立ち現象を生じ易く、未溶融層、
焼結層が溶融スラグで覆われる場合があり、この場合に
は内部に残った炭素質原料が酸化し難く、溶融滓化が不
均一となり、スラグベアーの巨大化や溶融パウダースラ
グ層厚みのバラツキ、そして最終的には鋳片品質の劣
化、場合によっては潤滑性不良によるブレークアウト等
の操業トラブルにつながる場合がある。

【０００７】特に、現在では、高速鋳造が一般化され、
湯面の変動が大きくなり易く、偏流や片流れも起こり易
い条件となる。従って、高速鋳造では、上記の滓化不良
現象はさらに起こり易い状況にある。

【０００８】最も一般的な各種原料を混合、あるいは混
合後造粒してなるいわゆる混合タイプのモールドパウダ
ーの場合、モールド内に添加された際に低融点原料から
順次溶融するため、場合によっては炭素質原料が溶融し
たガラス状物質で覆われ、酸化燃焼できずに残るために
溶融滓化速度のバラツキにつながり易く、特に、押出造
粒、撹拌造粒、噴霧造粒等の方法で製造された顆粒状パ
ウダーにおいてその傾向が著しい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、鋼の連
続鋳造用モールドパウダーの挙動について種々の研究、
検討を重ねた結果、以下の知見を得た： (ａ)溶融滓化速度は、炭素質原料が各種原料の周囲に存
在することにより、受熱時に各原料間の接触、焼結を防
げ、各原料は溶融後、周囲の炭素質原料の酸化に伴って
溶融スラグ層中に入る。故に、炭素質原料の種類、粒
度、添加量を調整することにより溶融滓化速度の制御が
可能となる；

【００１０】(ｂ)しかしながら、溶融スラグによって未
溶融部が覆われた場合には、未溶融部中の炭素質原料が
円滑に酸化燃焼できずに残るために溶融滓化速度のバラ
ツキなどの原因となる；

【００１１】(ｃ)各種原料を混合、あるいは混合後造粒
してなるいわゆる混合タイプのモールドパウダーの場
合、モールド内に添加された際に低融点原料から順次溶
融するため、場合によっては炭素質原料が溶融したガラ
ス状物質で覆われ、酸化燃焼できずに残るために、溶融
滓化速度のバラツキなどの原因となり易い。特に、高速
鋳造では、浸漬ノズル吐出口からの溶鋼吐出流速が速
く、スライディングノズルによる流量制御、アルゴン等
のガス吹き、浸漬ノズル内のアルミナ付着などの影響を
受けて、湯面変動が大きくなり易く、湯暴れ、湯沸き、
偏流、片流れ等の現象が起こり易い条件となる。こうし
た条件下では、上記の如きモールドパウダーの溶融不良
現象や溶融滓化のバラツキ(不均一)を起こし易い；

【００１２】(ｄ)例えば、特公昭７−41383号公報に
は、比表面積９５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上で、かつｐＨ８
未満のカーボンブラック６０重量％以上を含むカーボン
質原料を０.５〜５重量％と、カーボンの燃焼促進剤を
３〜３５重量％含有し、燃焼促進剤とカーボン質原料の
配合比率が重量比で５.０以上であることを特徴とする
連続鋳造用モールドパウダーが開示されている。このモ
ールドパウダーは、炭素質原料を円滑に酸化させるため
に、各種の炭酸塩を燃焼促進剤として活用するものであ
る。しかしながら、このモールドパウダーにおいては、
シリカ質原料の添加量が限定され、また、ガス発生が多
くなり、モールドパウダーの使用条件によっては好まし
くない場合もある；

【００１３】(ｅ)また、例えば特公平７−41385号公報
には、αスポジュメン及び／またはαユークリプタイト
を３〜４０重量％含有し、かつ(αスポジュメン及び／
またはαユークリプタイト)／炭素質原料重量比が１.５
〜８.０であることを特徴とする鋼の連続鋳造用モール
ドパウダーが開示されている。しかしながら、αスポジ
ュメン及び／またはαユークリプタイトは、体積変化が
小さいため、効果が小さく、モールドパウダーの使用条
件によっては好ましくない場合もある。

【００１４】従って、本発明の目的は、モールドパウダ
ーの溶融滓化速度安定性を高め、その使用に際しては溶
融パウダースラグ層厚みのバラツキをなくし、最終的に
は鋳片品質の劣化、ブレークアウト等の操業トラブルを
防止することができる鋼の連続鋳造用モールドパウダー
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の鋼の連続
鋳造用モールドパウダーは、基材原料、シリカ質原料、
フラックス原料及び炭素質原料を含有してなる鋼の連続
鋳造用モールドパウダーにおいて、炭素質原料の一部ま
たは全部に膨張性黒鉛を使用したことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の鋼の連続鋳造用モールド
パウダーは、上記課題を克服するために、即ち、炭素質
原料を円滑に酸化させるために、モールドパウダーがモ
ールド内に添加され、溶鋼から受熱した時に、体積変化
を起こす炭素質原料を活用する方法があることを見出し
た。即ち、炭素質原料の一部または全部に、３００〜１
１００℃で体積膨張を起こし、且つ溶融スラグと濡れ難
い性質を有する膨張性黒鉛を活用することにより、炭素
質原料が溶融したガラス状物質で覆われるのを防ぎ、且
つガラス状物質で覆われた場合にも、炭素質原料の酸化
燃焼が可能となることを見出した。

【００１７】即ち、本発明に係る連続鋳造用モールドパ
ウダーは、粉末または顆粒状のモールドパウダーであっ
て、膨張性黒鉛を添加、配合することにより、溶融滓化
速度安定性を高め、溶融パウダースラグ層厚みのバラツ
キをなくし、最終的には鋳片品質の劣化、ブレークアウ
ト等の操業トラブルを防止できるものである。特に、モ
ールド内で湯沸き、偏流、片流れが起こった場合など、
非定常な状況下においても安定した溶融滓化挙動が得ら
れる特徴を有する。膨張性黒鉛を添加、配合することに
より、炭酸塩の如き炭素質原料の酸化促進剤としての作
用を示す原料を使用しない場合においても、円滑な酸化
燃焼が得られる。膨張性黒鉛の体積変化は著しく大き
く、１０倍以上に容易に膨張するため、滓化溶融特性の
改善には非常に効果的である。

【００１８】即ち、膨張性黒鉛の体積膨張による未溶融
部の撹拌、低かさ比重化効果により、保温、断熱性が著
しく向上し、更に、半溶融部の撹拌効果により、焼結防
止と共に炭素質原料が溶融したガラス状物質で覆われる
のを防ぐことが可能となる。更に、体積膨張によりスラ
グと濡れ難い黒鉛が分散するため、更に高温の溶融部の
増加する段階において、円滑な炭素質原料の酸化燃焼が
得られる特徴を有する。

【００１９】連続鋳造用モールドパウダーへの膨張性黒
鉛の添加、配合量は０.２〜７重量％、好ましくは０.２
〜５重量％の範囲内である。この範囲内の添加、配合量
により湯暴れ、偏流、湯沸き現象や片流れなどを生じた
際にも安定した滓化が得られ、最終的には、鋳片品質の
劣化、ブレークアウト等の操業トラブルを防止できるも
のである。該添加、配合量が０.２重量％未満では添加
効果は小さい。また、該添加量が７重量％を超えるとボ
イリング現象、粉塵の発生につながり易く、また、酸化
燃焼速度が低下し、滓化速度の調整が困難になり好まし
くない。

【００２０】本発明の連続鋳造用モールドパウダーに使
用可能な膨張性黒鉛は、天然鱗状黒鉛を濃硫酸、硝酸、
過塩素酸、過塩素酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素など
の強酸化剤で処理して、黒鉛の層間に硫酸、硝酸などの
化合物を挿入した黒鉛層間化合物を生成させた後、水
洗、乾燥して製造される一般的な品質のものが使用でき
る。また、硝酸、塩素、クロム等を含有する薬品を使用
していないものも使用可能である。なお、膨張性黒鉛
は、３００〜１１００℃程度の温度で膨張を示すものが
望ましい。また、膨張性黒鉛の平均粒度は０.００５〜
０.３ｍｍの範囲のものが好適である。ここで、膨張性
黒鉛の平均粒度が０.００５ｍｍ未満では、体積膨張に
よる効果が小さく、また、平均粒度が０.３ｍｍを超え
ると膨張が大きくなり過ぎ、未溶融層のボイリングや粉
塵の原因となり易いために好ましくない。

【００２１】本発明の連続鋳造用モールドパウダーは、
基材原料(主原料)、シリカ質原料、フラックス原料及び
炭素質原料を主要構成原料として含有するもののほか、
炭素質原料以外の一部もしくは全部を焼成または溶融し
たものも含む。

【００２２】本発明の連続鋳造用モールドパウダーに使
用可能な基材原料は、特に限定されるものではない。例
えば炭素質原料以外の一部もしくは全部を予め焼成した
焼成基材原料や溶融した溶融基材原料を使用できる。ま
た、混合タイプの連続鋳造用モールドパウダーの基材原
料として慣用のものを用いることができ、例えばポルト
ランドセメント、黄リンスラグ、高炉スラグ、ウォラス
トナイト、ダイカルシウムシリケート、合成珪酸カルシ
ウム、石灰石、苦灰石等である。なお、基材原料の添
加、配合量は３０〜９９.８重量％の範囲内である。こ
こで、基材原料の添加、配合量が３０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、粘度等の溶
融特性の調整が難しくなるために好ましくなく、また、
該添加、配合量が９９.８重量％を超えると炭素質原料
が少なくなって滓化特性の調整が難しくなるために好ま
しくない。

【００２３】次に、本発明の連続鋳造用モールドパウダ
ーには、嵩比重や塩基度等を調整する目的で、シリカ質
原料を使用することができる。ここで、シリカ質原料も
また、特に限定されるものではなく、例えば珪石、珪藻
土、シリカフラワー、珪酸ナトリウム、スポジュメン等
を挙げることができる。なお、シリカ質原料を添加、配
合する場合、その添加、配合量は４０重量％以下であ
る。ここで、シリカ質原料の添加、配合量が４０重量％
を超えると低ＣａＯ／ＳｉＯ₂組成となり、粘度が高く
なり過ぎ、溶融特性などの調整が難しくなるために好ま
しくない。

【００２４】更に、本発明の連続鋳造用モールドパウダ
ーには、軟化点、粘度等の溶融特性を調整する目的で、
フラックス原料を添加、配合することができる。フラッ
クス原料としては、例えばフッ化アルミニウム、フッ化
ナトリウム、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム等の
フッ化物、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウ
ム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシ
ウム、炭酸マンガン等の炭酸塩、氷晶石、螢石、ホウ
酸、ホウ砂等を挙げることができる。なお、フラックス
原料を添加、配合する場合、その添加、配合量は４０重
量％以下である。ここで、フラックス原料の添加、配合
量が４０重量％を超えると粘度が低くなり過ぎ、また、
浸漬ノズルの溶損も大きくなるために好ましくない。

【００２５】更に、フラックス原料を使用するタイプの
モールドパウダーでは、溶融、滓化時の焼結を防止する
ためには、特に、フラックス原料の合計量／膨張性黒鉛
の重量比を４／１〜１００／１の範囲内とすることが好
ましい。なお、該重量比が１００／１を超えると、膨張
性黒鉛による焼結抑制効果が小さくなるために好ましく
ない。また、該重量比が４／１未満では滓化速度がやや
遅くなる傾向にあるために好ましくない。

【００２６】また、本発明の連続鋳造用モールドパウダ
ーには、溶融滓化特性調整材として炭素質原料を添加、
配合する。この炭素質原料には、上記膨張性黒鉛も含ま
れるが、その他に各種黒鉛、コークス、木炭、カーボン
ブラック等を使用することができる。炭素質原料の添
加、配合量は０.２〜１０重量％の範囲内である。ここ
で、基材原料の添加、配合量が０.２重量％未満である
と、滓化溶融速度が速く、滓化速度の調整が難しくなる
ために好ましくなく、また、該添加、配合量が１０重量
％を超えると炭素質原料の酸化が充分に進まなくなるた
め、滓化速度の調整が難しくなるために好ましくない。

【００２７】なお、膨張性黒鉛／炭素質原料の合計量
(膨張性黒鉛＋他の炭素質原料の合計量)の重量比が、
０.０５〜１.０の範囲が特に効果が大きく好ましい。な
お、該重量比が０.０５未満では膨張性黒鉛の添加効果
が小さく、また、該重量比が１.０を超えると滓化コン
トロールが難しくなるために好ましくない。

【００２８】本発明の連続鋳造用モールドパウダーは、
鋳造速度が０.１ｍ／分未満の連鋳機から５ｍ／分を超
える薄スラブ連鋳機まで、ビレット、ブルーム、ビーム
ブラング、スラブなど種々の連鋳機に適用することがで
きる。特に、モールド内の湯面変動が大きくなる鋳造速
度１.４ｍ／分以上の高速鋳造に使用するモールドパウ
ダーおいては、膨張性黒鉛／炭素質原料の合計量(膨張
性黒鉛＋他の炭素質原料の合計量)の重量比は０.２〜
０.８の範囲が好適である。

【００２９】また、本発明の連続鋳造用モールドパウダ
ーには、その他の原料として例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、
ＭｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｒＯ₂、Ｌａ₂Ｏ系の原料等を適宜
添加、配合することができる。なお、その他の成分の添
加、配合量は２０重量％以下の量である。該添加、配合
量が２０重量％を超えると粘度等の溶融特性の調整が難
しくなるために好ましくない。

【００３０】本発明の連続鋳造用モールドパウダーは、
慣用のモールドパウダーと同様の形態、即ち、上記原料
を混合した粉末状または押出造粒、撹拌造粒、流動造
粒、転動造粒、噴霧造粒などの方法で造粒した顆粒状に
て使用することができる。造粒に際しては、必要に応じ
て有機質、無機質のバインダーを使用することができ
る。バインダーとしては例えばＣＭＣ水溶液等を使用す
ることができる。なお、バインダーの添加量は造粒方法
によって異なり、更に、好適範囲もそれぞれのバインダ
ーによって異なる。

【００３１】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明の鋼の連続鋳
造用モールドパウダーを更に説明する。実施例以下の表１に本発明品及び比較品の配合割合、並びに実
機での使用結果を記載する。なお、本発明品１、３、１
１、１２、比較品１、２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、
本発明品２は、撹拌造粒機によって球状に造粒した顆粒
品であり、その他は粉末混合物をＶ型ミキサーにて混合
した粉末品である。なお、本発明品１１及び１３はプリ
メルトタイプであり、本発明品１２及び１４は準プリメ
ルトタイプである。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】なお、表１中、合成珪酸Ａ〜Ｃカルシウム
は、原料混合物を電気炉で溶解後、水砕、乾燥、粉砕し
た原料であり、主成分はＣａＯ、ＳｉＯで、Ａｌ₂Ｏ₃、
Ｎａ₂Ｏ、ＭｇＯ、Ｆ等を含有するものである。Ａは低
ＣａＯ／ＳｉＯ₂品、Ｂは中間品、Ｃは高ＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ₂品である。また、合成珪酸カルシウムＤ〜Ｇはフラ
ックス成分を大量に含むプリメルトタイプ用基材であ
る。また、膨張性黒鉛は、９５０〜１１００℃で膨張後
の比容積１５〜２０ｃｍ³／ｇのものである。

【００３５】また、モールドパウダーの使用テストにお
いて、本発明品は、スラブＣＣ、鋳造速度１.０〜２.０
ｍ／分の条件を使用し、溶融性状に関しては非定常部、
即ち、モールド内で湯沸きや片流れ現象を生じた際の状
況を確認したものである。一方、比較品１及び２は、定
常鋳造時には、溶融層も比較的安定し、スラグベアーの
生成も少なく、大きな問題もなく使用可能であるが、非
定常部においては、スラグベアーが成長、巨大化すると
共に溶融層も不安定であった。また、鋳造欠陥生成につ
いては、本発明品１と比較品１でスラブ縦割れ生成量を
比較した結果、本発明品３と比較品２でスラブ表面介在
物生成指数を比較した結果を示す。本発明品は定常鋳造
時は勿論非定常鋳造時においてもスラグベアーを生成す
ることなく、極めて安定した溶融状況を示した。比較例
３は、湯沸き、片流れ発生時にスラグベアーが少量発生
し、溶融層に若干のバラツキが認められ、溶融性状とし
てはやや不良であった。

【００３６】

【発明の効果】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダ
ーによれば、モールドパウダーの溶融滓化速度安定性を
高め、その使用に際しては溶融パウダースラグ層厚みの
バラツキをなくし、最終的には鋳片品質の劣化、ブレー
クアウト等の操業トラブルを防止することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材原料、シリカ質原料、フラックス原
料及び／または炭素質原料を含有してなる鋼の連続鋳造
用モールドパウダーにおいて、炭素質原料の一部または
全部に膨張性黒鉛を使用したことを特徴とする鋼の連続
鋳造用モールドパウダー。
【請求項２】基材原料３０〜９９.８重量％、シリカ
原料０〜４０重量％、フラックス原料０〜４０重量％、
炭素質原料０.２〜１０重量％及び適宜２０重量％以下
のその他の成分を含有してなり、且つ膨張性黒鉛の添加
配合量が０.２〜７重量％の範囲内である請求項１記載
の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項３】フラックス原料の合計量／膨張性黒鉛の
重量比が４／１〜１００／１の範囲内である請求項１ま
たは２記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項４】膨張性黒鉛／(膨張性黒鉛＋他の炭素質
原料の合計量)の重量比が、０.０５〜１.０の範囲内に
ある請求項１ないし３のいずれか１項記載の鋼の連続鋳
造用モールドパウダー。
【請求項５】モールドパウダーが粉末状である請求項
１ないし４のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モール
ドパウダー。
【請求項６】モールドパウダーが顆粒状である請求項
１ないし４のいずれか１項記載の鋼の連続鋳造用モール
ドパウダー。