JPS5910862B2 - 連続鋳造用鋳型添加剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼の鋳造を行う際に使用する鋳型用添加剤に関
し、特に鋼の連続鋳造において鋼片および最終製品に表
面欠陥が発生するのを防止するため鋳型内溶鋼表面に添
加される連続鋳造用鋳型添加剤に関するものである。

そしてその目的とするところは安価にしてしかも鋼片の
表面清浄化能力が高く、良品質の鋼片および最終製品の
鋳造を可能とする連続鋳造用鋳型添加剤（以下添加剤と
いう）を提供することにある。

一般にこの種の添加剤に要求される特性として（１）適
正な融点を有していること、（２）適正な粘性特性をも
ちスラグ流動およびその皮膜が切れないこと、（３）適
正な塩基度を有していること、（４）遊離のＣａＯはカ
ルシウムアルミネートの生成を助長し好ましくないので
存在しないこと、などであると言われている。

その多くは、ＳｉＯ、ＣａＯ、Ａｌ２０３、Ｎａ２０、
Ｋ２０、Ｂ２０３、Ｌｉ２０などの金属酸化物又はその
含有物質と、ＣａＦ，ＮａＦ，ＬｉＦ，ＡＡＦ３などの
適当なる組合せによる多成分系の混合物で、これが溶鋼
表面に添加されると融解して鋳型内容鋼の表面酸化を防
止し、放熱を遮断することにより保温し、溶鋼表面に浮
上するスカムを吸収し、連続鋳造においては溶鋼と鋳型
との間の潤滑作用をするなど種々の目的のために使用さ
れる。

これら公知の多成分系混合物は、例えばフライアツシュ
、ガラス粉、粘土質粉（パーライト、珪藻土、ベントナ
イトなど）、ボルトランドセメントなどを基材としこれ
に融材として弗化物、硼化物、アルカリ炭酸塩およびカ
ーボンなどを添加したものが一般的であり、組成的には
大体重量チ表示でＳｉＯ２３０〜５０、Ａｌ２０３２〜
１５、Ｃａ０２０〜４０、アルカリ酸化物５〜１５であ
る。

しかしながらこのような従来公知の添加剤は（１）基材
成分構成が複雑で成分変動、配合量の変動に？う溶融特
性のバラツキが大きいこと（２）基材成分に不可避的に
含有されるカルシウムアルミネートが原因して最終製品
に表面欠陥が発生することがあることなどの問題点があ
る。

即ち、フラツクス形成成分が数種類の多成分系混合物よ
りなる添加剤にあっては、溶鋼表面に添加されると最初
に焼結反応を生じ、次いで生成物が溶融するという２段
階の作用をするので鋼表面での熱的変化が大きく、上注
造塊法、下注造塊法の如き静的造塊のときにおいても、
その鋳込速度が早くなると焼結、融解のバランスがくず
れて焼結塊を生じ操業不能となることがある。

いわんや動的平衡状態で造塊される連続鋳造においては
、その平衡が極めて微妙であるが故にトラブルの原因を
生じ易い。

連続鋳造法において、添加剤は、鋳型と鋼の凝固シェル
の間に流入しスラグフイルムを形成して鋼と共に排出さ
れるが、溶融層の鋼表面からの高さは鋳造速度と添加剤
の溶融速度とのバランスで主として決定され溶融速度が
早すぎれば添加剤はすべて溶けてしまって保温効果がな
くなり、一方それがおそすぎると溶融層がなくなり粉末
のまま鋼と鋳型の間にかみ込み、鋼表面の欠陥を生じさ
せる。

それが極端な場合には未凝固の溶鋼が流れ出す所謂ブレ
ークアウト現象を生じ、操業を不能にすることさえある
。

このように、特に連続鋳造による造塊にあっては、添加
剤の作用は極めて重要で、かつ動的平衡状態を維持させ
る必要上微妙である。

従って、添加剤は単に、所定の化学組成にあればよいと
いうだけでなく、添加剤の化学的物理的諸特性が極めて
厳しく要求されるゆえんである。

このような事情に鑑み、本発明者らは、先に連続鋳造に
適した特定な非品質の含弗珪酸カルシウムを基材とする
添加剤を開発し提案した（特願昭５３−８３５４９号明
細書参照）。

本発明者らは、上記の事実に鑑み、加えて近時、更に鋳
造速度を高めた、一段と高速連続鋳造法の要求が高まる
なかで、これに適用すべき添加剤を研究中のところ本発
明を完成した。

すなわち、本発明は一般式ｙＣａＯ−ＳｉＯ・ｘＦで示
される含弗珪酸カルシウムが第２図において、ｘ，ｙが
少なくとも点Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤで囲まれたモル比組成を
もち、力りＲ２０３（ＲはＡｌ＋Ｆｅを表わす）が１０
重量係以下の非品質の塩基性含弗珪酸カルシウム粉末と
珪酸アルカリガラス粉末および／また？ソーダライムガ
ラス粉末とからなる混合物を主剤とする連続鋳造用鋳型
添加剤（以下単に添加剤という）にかかる。

本発明において主原料の１つである含弗珪酸カルシウム
は前記の如き特定された物理化学的特性をもつものでな
ければならない。

含弗珪酸カルシウムにおいて、前記組成は、厳密な分子
相を意味するものでないが、ＣａＯ１Ｓｉ０２及びＦの
含有量やモル比は、このもの自体の溶融特性、粘性およ
び表面張力などの基本的物性を与え、添加剤の性能に直
接影響を及ぼす。

従って、上記の如く、それらを限定したのは次の理由に
よる。

第１図は種々のモル比組成の珪酸カルシウムに弗素を添
加した場合、即ち、ｘ，ｙの変化における融点変化をプ
ロットした線図である。

添加剤としてのフランクスは少なくとも溶鋼温度より低
いことが必要であるが、特に、この含弗珪酸カルシウム
自体の融点が少なくとも１４００℃以下であり、他方、
約１１００℃以上の範囲にあることが不可欠である。

従って、第１図からＣａＯ／ＳｉＯ２のモル比が少なく
とも１以上の場合に適用範囲があるが、他の理由から、
１より犬なる場合の塩基性が好適である。

他方、第１図で弗素量すなわち、Ｘの値が大きくなる融
点が高くなる変曲点が存在し、この値以上Ｘを増加する
ことは意味がないばかりか、弗素量増大による幣害の原
因ともなり、この変曲点までが弗素量の限度である。

従って、一般式ｙＣａＯ−Ｓｉ０２・ｘＦで示される含
弗珪酸カルシウムにおいて以上の理由からｘ，ｙの適用
範囲は第２図の一般式ｙｃａＯ・ＳｉＯ・ｘＦの組成式
における１１００〜１４００℃の融点を示すＸおよびｙ
の適用範囲を示す曲線図に示される如く点Ａ（ ０．１
， ．１．５ ）、点Ｂ（０．１，１．０５）、点Ｃ
（４．３．５）及び点Ｄ（１．７，５）で囲まれた領域
である。

特に好ましくは点Ａ’ （ ０．３ ， １．５ ）、
点Ｂ’ （ ０．３ ， １．０５）、点Ｃ’（ ３．
４ ， ３ ）及び点Ｄ’（１．２．３）に囲まれた領
域が適当である。

また、かかる組成の含弗珪酸カルシウムは原料の性質上
種々の不純物が存在するが、特に、鉄およびアルミナ分
がＡｌ２０３＋Ｆｅ２０３ として表した合量（以下Ｒ
２０３として表し、ＲはＡＡ＋Ｆｅを示す）が１０重量
係以下でなければならない。

特にアルミナは、マトリックスを構成して粘性を大きく
左右し、添加剤の性能に同様に影響を与えるし、適当の
存在は、添加剤の特性を向上させる。

しかし、多くなると、ゲーレナイト型の結晶を析出させ
易く添加剤の特性に重大な支障を起すのでその限界を上
記の範囲とした。

次に、この含弗珪酸カルシウムは非晶質でなければなら
ない。

この理由は、多くの実験結果から得られたもので同じ組
成であっても結晶質のものは不適である。

例えば、一定組成の結晶質のものを主剤として調製した
添加剤は溶融する際に、ミクロ的には組成変化が生じ、
又、飛散などがあって設計値の均質な組成状態が得がた
い。

このことは各素原料を所望組成に配合してなる添加剤の
場合も同様であって、溶融の際にＮａ２０，Ｆなどの飛
散が生じ組成変動による融解特性が著しく悪くなる。

このように、本発明においては上記の如く、特定な非品
質の塩基性含弗珪酸カルシウムを少なくとも１つの原料
とする。

他の原料として使用される珪酸アルカリガラスは乾式法
水ガラスを製造する際の原料であるが、多くの場合Ｓ
ｉ０ ２ ／Ｍ２ ０ （ ＭはＮａ又はＫを表わす）
のモル比が１〜４、好ましくは１．５〜３の珪酸ソーダ
カレットの粉末である。

また、該ガラスに代えて又は該ガラスと共にソーダライ
ムガラス粉を使用することもできる。

従って、本発明において、前記２種の原料は共に非品質
の粉末で、多くの場合１００メッシュ篩通過百分率が８
０％以上あるいはプレーン空気透過法による比表面積が
２ ０ ０ ０ｃｒｉＹｌ９以上のものである。

かかる原料の配合割合は、鋳造条件や方法あるいは他の
添加調整成分等の相違によって一様でないが、少なくと
も配合物が（０．１〜０．３）Ｍ２（） （０．８ 〜
１．５ ） ＣａＯ−Ｓ ｉ０２・（０．３〜０．８
）Ｆ（式中Ｍは前記と同義）のモル比組成となるような
範囲でなければならない。

上記混合物を主剤とする添加剤において、混合物の融点
、粘性および表面張力などの混合物が融解した場合の温
度と融解物の諸特性を考慮して添加剤における好適なフ
ラツクス組成として特定されたものである。

なお、前記の非晶質含弗珪酸カルシウムはりん鉱石、珪
石およびコークスから黄りんを電気炉で製造する際に副
生ずる水砕スラグが好適に用いられるが、この場合、要
すればＣａＦ２などの含弗物、含アルミナ物を添加して
所望する組成のスラグを併産することができる。

もつとも、上記に限らず、石灰石、消石灰、生石灰など
のカルシウム含有物、珪石、珪砂、珪酸カルシウム、珪
酸アルミニウムなどの珪酸含有物、弗化カルシウム、氷
晶石、弗化ソーダ、珪弗化ソーダ、その他アルミナ含有
物などの原料を前記の割合において調合し、これを融解
し、水冷、乾燥および粉砕して非晶質含弗珪酸カルシウ
ムを調製することもできる。

本発明に係る添加剤は、かかる２種の特定なガラス粉を
主剤とするもので、使用に当り、又は予め、溶融速度調
整材として数パーセントのカーボン、その他の成分を必
要に応じて配合してなるものである。

要すれば、水ガラス溶液で１〜２ｍｍの所望の粒度に造
粒したものが作業性の点から適当である。

本発明に係る添加剤は熔鋼の表面に添加されると湯面上
で均一に溶解し、焼結が起らず湯面の変動（広がり、波
立ち）に充分に追従し、保温は完全でありスカムの吸収
性に優れている。

得られる鋼片は表面欠陥がなく美麗なものとなり、操業
上のトラブルは、実質上、皆無となる。

連続鋳造と圧延工程を結ぶ一貫工程を行うためには、表
面欠陥発生率を０．５係以下にする必要があると云われ
ているがその要請に十分応える事が出来る。

一相型フラツクスは、多種混合型フランクスに比し見掛
比重が大きくなるため熱伝導が大きく保温性能が低下す
るのでこの欠点を補うためカーボンを添加して熔融特性
を変えるが、フラツクス粒子表面に均一にカーホンを付
着させる事は非常に困難でありカーボンの添加量も多く
なる。

これは浸炭をきらう鋼種の場合大きな問題となる。

これに対し本発明の二種ガラス混合型の添加剤はガラス
相互間の弱い反応と各ガラスの熔融温度に格差があるた
め、適度のなだらかな熔融状態を示し熔鋼表面からの距
離に応じた連続的な相変化を形成するので、カーボンの
添加量は一相型に比し少量の添加でよい。

また、二成分は各々ガラス相となっているため、所定の
温度下で均質な熔融を起す。

フラツクスの熔融は熔鋼より熱エネルギーを得て行なわ
れるが、ガラス化物は焼結反応などを要する従来の混合
型フラックスなどの様な溶融に伴う副次的熱吸収がない
ので、保温性にもすぐれている。

これらの特性は、上注、下注造塊において高速鋳込に対
する追従性に優れたものとなるが、連続鋳造法において
はこの追従性が特に優れたものとなる。

今までの混合型フラツクスは焼結反応のおくれから、未
熔解固相の鋼塊へのカミ込みが生じやすい。

近時、連続鋳造は高速化の一途をたどり、添加剤も更に
追従性の良いものが要望されている。

追従性を増すため、低粘性にする事が現在業界では行な
われているが、低粘性化は一般に低融点化につながるた
め保温特性を維持しつつ低粘性のものを作る事はかなり
困難である。

しかるに、本発明に係る添加剤は、この追従性を所定組
成のものをガラス化すること及び二種のガラス相に調整
することで改善し、高速鋳造の要求に応えることができ
る。

実施例 第１表に示すように非晶質含弗珪酸カルシウムおよび珪
酸ソーダの粉末を配合した混合物に少量のカーボンを添
加後、水ガラス溶液で１〜２龍に造粒して添加剤を調製
した。

この添加剤を用いて、低炭素アルミキルド鋼の連続鋳造
法において、０． ５ ｋｇ／ Ｌの割合で操作したと
ころ第２表の結果が得られた。

なお比較例として２種の添加剤を用いた場合も併せて評
価した。

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【図面の簡単な説明】

第１図は一般式ｙＣａＯ−ＳｉＯ２・ｘＦの組成物にお
けるＸおよびｙの変化と溶融温度との関係曲線図であり
、第２図は一般式ｙＣａＯ・Ｓ ｔ ０２・ｘＦ組成物
における１１００〜１４００℃の融点を示すＸ，ｙの適
用範囲を表わす図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式ｙｃａＯ・ＳｉＯ２・ｘＦで示される含弗珪
   酸カルシウムが第２図において、Ｘ，ｙが少なくとも点
   Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤで囲まれたモル比組成をもち、かつＲ
   ２０３（ＲはＡ７＋Ｆｅの合量を表わす）が１０重量係
   以下の非晶質の塩基性含弗珪酸カルシウム粉末と珪酸ア
   ルカリガラス粉末とからなる混合物を主剤とすることを
   特徹とする連続鋳造用鋳型添加剤。 ２ 混合物のモル比組成が（０．１〜０．３）Ｍ２０・
   （０、８ 〜１． ５ ） ＣａＯ−Ｓ ｔ ０２ （
   ０．３〜０．８ ） Ｆ （ただしＭはＮａ又はＫを
   表わす）であることを特徴とする特徴請求の範囲第１項
   記載の連続鋳造用鋳型添加剤。 ３ 非晶質含弗珪酸カルシウムが黄りん製造の際に副生
   する水砕スラグ粉末であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の連続鋳造用鋳型添加剤。 ４ 非晶質含弗珪酸カルシウムが含カルシウム物質、含
   珪酸物質および含弗物質の混合物を溶融したのち水冷し
   て得られる粉末であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の連続鋳造用鋳型添加剤。