JPS6037250A - 鋼の連続鋳造用鋳型添加剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 鋼の連続鋳造用鋳型添加剤、すなわちモールドパウダ（
以下単にパウダという）に関してこの明細書に述べる技
術内容は、鋼の連続鋳造の際、鋳片の表面欠陥発生を有
効に防止すべき、適切な溶融特性についての性能改善に
関連し、鋼の連続鋳造の属している技術の分野に位置し
ている。

（背景技術） 鋼の連続鋳造にあっては、その鋳型内の溶鋼表面に投入
されるパウダが、それによって形成される溶融スラグ層
を貫通して溶鋼の浴面下に浸漬ノズルを通し注入される
溶鋼から、熱の供給を受けて溶融し、上記溶融スラグ層
を形成する。

この溶融スラグ層は、溶鋼表面の空気酸化を防ぎ溶鋼中
から浮上する不純物を吸収すると同時に、鋳型・鋳片間
に流入して鋳片引抜きの潤滑作用に役立つスラグフィル
ムの供給源の役割を果す。

溶融スラグ層の厚みが過大であればスラグフィルムの過
大流入をまねき、また鋳型内で局所的な急速溶解による
溶融スラグ層厚の局部的な過大が生ずると、スラグフィ
ルムの不均一流入を引ぎ起こず。

スラグフィルムの過大流入や、不均一流入は溶鋼から鋳
型冷却水への伝熱を妨げたり、局部的な凝固遊れを生じ
て縦割れ、コーナー割れなどの表面欠陥を発生し、甚し
い場合には、ブレークアラ１〜を誘起して安定な連鋳操
業を明害する。

従ってパウダは、鋳型的溶鋼面上に適当な溶融スラグ層
厚を均一に保つような、溶融特性を有しなければならな
い。

ここにパウダは、従来Ｃａ　０−８ｔ　０２−△：１２
２０３系鉱物組成を形成するスラグ基材とその融点およ
び粘度調節のために加えるアルカリ金属ないしアルカリ
土類金属の弗化物、アルカリ金属ないしアルカリ土類金
属の炭酸塩のうち少くとも１種」：りなる融剤と、さら
に数パーセントの骨（Ａ炭素を配合した粉末状又はこれ
に有機及び／又は無機質のバインダーを添加して造粒成
形した顆粒状で、一般に用いられる。

ところが従来のパウダにおいて、主として溶解速度調節
のために加えられた骨材炭素の配合基準は、極く定性的
にとどまり実態に即してはいないことが、検討の結果明
らかとなった。

すなわち溶融特性の評価方法としては、非定常的な加熱
条件の下で、化較的小吊のパウダについての完全溶融１
１１間を尺度としていたのに対し、実際の鋳型内での添
加剤の溶融は、鋳造開始の初期を除くと、殆んど定常加
熱条件で進行しているため、上記評価方法が現実を反映
するわ（〕ではなく、とくに鋳鋳型内鋼而りの溶融スラ
ブ層厚、ざらにはスラグ層の鋳型内全面に亘る厚みの均
一性をこの様な評価方法により判定することはまず不可
能である。

それ故に、骨４Ａ炭素の配合につき、例えば、カーボン
ブラック、黒鉛、コークス粉の一種またはそれ以−トを
１〜１０％添加ηるなどと実施上あまり役に立たぬ範囲
が漠然と設定されているにずぎない。

（先行開発研究の概要および問題点〉 そこで発明考らの属する研究グループはさきに、上記の
溶融特性の評価方法が、上記のように専ら溶解速度の調
節を主たる目的とし連鋳操業の実態には事実上適合しＨ
しいものであった点に着目して該操業の実経験に立脚し
、骨材炭素配合の最適範囲をめる研究を進めて、さきに
カーボンブラックと、平均粒径が１１１ｍ以上の粗粒炭
素粉とを全パウダ中に、それぞれ０．４〜０．９％、１
．０％をこえ５，０％までの範囲内で複合含有させるこ
との有用性を導いた（特公昭５７−２４０’１８＠公報
参照）。

しかしこの場合において厚板用スラグの縦割れ、薄板用
スラグのノロかみなどの低減に有効とは云え、カーボン
ブラックと共に用いる粗粒炭素粉の種類と粒径の選択如
何によっては、最適溶融特性の実現されｔｌい場合があ
り、またこれに加えてとぎに鋳片の表面が浸炭される弊
害を伴なうことが新たに知見され、そのため、とくに極
低炭素鋼などの鋳造には、問題なしとしないことが明ら
かとなった。

（浸炭の機構と従来対策） ところで骨材炭素を配合したパウダによる浸炭現象につ
いては、該炭素分が溶鋼と直接に、又は溶融スラグ中で
懸濁して接触することにより起るものと考λらね、従っ
て添加剤中の骨剤炭素の配合低減を試みたが、浸炭の軽
減こそ期待でさてもパウダの溶融速度および溶融形態の
制御の面では明らかに不利であって保温性が悪化する欠
点があり、ノロかみゃ表層Ｆ介在物集積、表面割れの軽
減効果が不十分となる。

この問題に関して、例えば炭素分の代りにＢＮ。

３ｉ　３Ｎ＜などの窒化物を単独で又はこれと少早の炭
素分をｆｆｆ用覆る方法、さらには炭素分の代りに炭ｌ
Ｉ！ｉ塩を用いる方法なども試みたがやはり動員があり
、実用的でない。

すなわち窒化物を用いる方法は、添加物の溶融過程の比
較的早い時期に、例えば ４８Ｎ＋３０２→２Ｂ２０３　＋２Ｎ２↑の反応にて窒
化物がｎ！ｉ化物に変ってしまい、こうして生成したＢ
２Ｏ３がスラグ基材とただちに反応するため、骨（イと
しての本来の機態づなわちパウダＩ！子間の溶着を防い
で溶融を制御する効果が゛事実−に期待でさ４１い上、
炭素分ど比べてかなりに］ストが嵩む不利がある。

一方炭酸塩（ｊカ′１ｌｉｌＩｌの炭素に比べて骨材効
果が十分でなく、さらに炭酸塩が熱分解する時に発生す
るＣＯ２、ＣＯガスのために粉塵が立ち易いし、また分
解が吸熱反応であるため添加剤本来の目的である溶鋼の
保温１１１が悪化する欠点がある。

（発明の目的） 」−に述べた種々の対策に不可避に随伴される不利なし
に、パウダに必要とされる適切な溶融特性を浸炭現蒙を
伴うことなく実現するために浸炭のメカニズムの木質を
抜本的に究明することによってスラグやプルーバの連続
鋳造に適合する保温性の良い新規な１Ｎの連続鋳造用添
加剤をりえることがこの発明の目的である。

この目的に関連して発明考らは、上記浸炭のメカニズム
について種々研究した結果、浸炭は溶融スラグ上に残存
する濃縮遊離カーボンのほか、該溶融スラグ層上にて投
入パウダが加熱を受（プることにより焼結層が形成され
ると、この焼結層内に閉じ込められて酸化反応が進まな
いカーボンが溶融スラグ中に懸濁拡散することとなり、
これが溶鋼と接触する機会にさらされるために起ること
をつぎとめた。

ここに浸炭を防ぐためには、溶融スラグ上に淵縮逅離）
Ｊ−ボン圓をつくらないことならびに投入パウダの焼結
を防ぎカーボンが閉じ込められるような焼結層の過度の
生成そのものを排除することが有効である。

ところで濃縮遊離カーボンは、酸化消耗速度の遅いノＪ
−ボンが完全に燃えつぎないうちにパウダ中から遊離し
て溶融スラグ上に生成し、これを防ぐためには酸化消耗
速度の速いカーボンを用いること、そしてカーボンが酸
化され易い状態に保つことが重要である。

一方投入パウダの焼結を防止するためにも、カーボンの
種類の選択こそが大切である。

（骨材炭素の適合実験） てこで各種ノＪ−ボンの酸化消耗速度を、実際に■１ｊ
定しその結果の１例を＄１図に示した。

図に従い、カーボンブラックならびに活性炭が黒鉛ｉｊ
）　＝１−クス粉に比べて酸化消耗し易いことがわかる
。

次に活ｆ４炭についてさらに検討し、粒子径は小ざい方
が第２図に示すように酸化消耗率の高いことがだしかめ
られた。

なお活性炭（３１粒径がかなりに大きくともそれにも拘
わらず酸化消耗率が速いのが特徴である。

この実験に用いたカーボンブラックは、その粒子径が（
１，０１〜０，０５　Ｊｉｍ　、比表面積は９０〜１０
０ｍ２／ｇ、のちのであった。

上記カーボンブラックの配合ωを変えて、ＣａＯ３５％
、５ｉ０２３５％およびＡ４２２０３５％をスラグ１４
４組成どし、融剤どして弗化ソーダを２０％で配合した
パウダの焼結程瓜を比較した結果を第３図に示すがカー
ボンブラックが０．５％以上でパウダーの焼結が少くな
り、２．０％まではその焼結防止の効果が大きいことが
わかる。

カーボンブラックがパウダの焼結を防止する効果が大き
い理由は、その粒径が極めて小さく、パウダ粒子のまわ
りを覆って粒子相互の融着を防ぐためである。

ここにカーボンブラックは０．５％未満では、パウダ粒
子の焼結を防止することが困難で、また２％を越えると
粉じんの発生とこれに加えて火焔の発生により湯面の観
察が困難となり、主として作業性の面で制限される。

上記のようにカーボンブラックは、パウダの焼結防止に
効果はあるがその酸化速度が速いため単独では２％以下
の適量添加にてパウダの速すぎる溶融のために保温性の
点で不利となる。これを補うのに上記の活性炭が次のと
おり有効に寄与する。

つまり活性炭はカーボンブラックと比べて粒径が大きい
ために骨材としての効果が著しく、パウダの溶融速度を
制御して、余りにも速く溶は過ぎるのを有効に抑制して
保温性を向上させる。

とはいえ、黒鉛やコークス粉と比べると酸化消耗がより
速いため、遊離カーボンとして燃え残るようなことは殆
どない。

活性炭は、例えば木材、ヤシの実のカラ、カッ炭、石炭
等の原ｒ１を炭化したのち、活性化処理を施ずことによ
り作られる。ヤシの実のカラや石炭類の水蒸気賦活の如
き製法による内部比表面積１０００〜３０００ｍ　２／
ａのものが有利に適合し、とくに平均粒径が１０μｍ程
度において第１図、第２図に示したとおり１．酸化消耗
率に関してこの発明の目的に適合する。

しかし平均粒径が１０μｍをこえるとすでにのべたよう
に酸化消耗率がかなり高いとは云え、遊離カーボンとな
る可能性が高くなり、浸炭回避の面で不適合となる。

またその配合量は１％に満たないと少量すぎて溶融特性
の改善に役立たず、パウダによる保温効果を充分に確保
し難くなり、また４％をこえると多すぎてパウダの溶融
が却って遅くなり、また燃え残りを生じ勝ちとなってや
はり浸炭が起るので不適当である。

以上の知見に基づきカーボンブラックを０．５〜２．０
％そして１０μｍ以下の活性炭を１〜４％にて併用する
ことによって濃縮遊離カーボンの生成ならびにパウダの
溶融スラグ上における焼結を極力押え、これによって溶
鋼浸炭を有効に防止し得る。

第４図は、極低炭素鋼鋳片表面の浸炭程度並びに詩型内
湖面添加時のパウダーの焼結程度とパウダー中の活性炭
の含有量との関係を示す。本図にお（プるパウダーは、
ガラス状ケイ酸カルシウム５６％、高炉スラブ（水砕）
２２％、シリカフラワー１１％、氷晶石１７％から成る
スラグ基材と融剤９６〜９８部に対して、骨材としての
カーボンブラック　１．５部、活性炭を０．５部〜４．
５部の間で変え、総量１００部として構成した。

活性炭の含有間が１．０％未満の場合には、湯面に添加
したパウダーの溶融速度が極めて速く、湯面上に適度な
厚さの未溶融層が形成されない。このため、保温性が悪
く湯面にデッケルと称する凝固殻が生成した。

活性炭の含有量が４．０％を越えると、鋳片表面の浸炭
部が急激に増加する。すなわち、本組成のパウダーにお
（プる活性炭の最適範囲は１〜４％である。

（スラグ基材おＪ：び融剤について） カーボンブラックおよび活性炭の上記特性を十分に発揮
するとともに、パウダの焼結を極力防止するには、スラ
グ基材の化学組成を、ＣａＯ−３ｉ　０２−Ａ℃２０３
系鉱物組成を形成するものとし、融剤どしてアルカリ金
属ないしアルカリ土類金属の弗化物およびアルカリ金属
ないしアルカリ土類金属の炭酸塩のうちから選ばれる何
れか少くども一種を含有する配合が前提である。

スラグ基材の成分範囲はたとえばＣａＯ：３９〜４６％
、３ｉ０２４０〜５６％およびＡβ２０３：２〜１５％
を主成分どして含むＣａＯ−８ｉ　０２−Ａβ２０３β
２０３成鉱物た融剤としては、Ｃａ　Ｆ２　、　Ｂａ　
Ｆ２　、Ｎａ　ｒ、Ｌｉ　Ｆなどのアルカリ土類金属な
いしアルカリ金属の弗化物Ｎａ　２　ＣＯ３、Ｋ２　Ｃ
Ｏ３、ｌ−ｉ　２　ＣＯ３。

Ｃａ　ＣＯ３，３ａ　Ｃｏａｌなどのアルカリ金属ない
し、アルカリ土類金属の炭酸塩のうちから選んだ少くと
も一種５〜３０％が適合する。

上記の鉱物組成を形成すべきスラグ基材については、よ
く知られているように、ポルトランドセメン］−、フラ
イアッシュ、シリカフラワ、ガラス状ケイカル、ソーダ
ガラスおよび高炉スラグ（水砕）などの適切な配合物を
用いることができる。

これらの配合物は、上記融剤および骨材疾索との粉状混
合の形で、そのまま用いてもよいが、そのかさ密度が０
．９（１／ｄ以下であることが必要である。かさ密度が
０．９０　／ｃｊを越えるとカーボンの燃えつきが遅く
、遊離カーボンがパウダー中に残るようになる。

ここに粉体につきかさ密度は次のようにして測定される
ものとする。

測定法 内径５ｏｌＩＩＩＩｌφ、容積１００ｃｄの円筒状容器
内に容器上端より５０ｍｍ以内の高さから、粉末または
顆粒状のパウダーを自然落下させる。少し余分に自然落
下さけたのち、これを１００ｃｃに切り取りその重さを
測定する。

（発明の構成） 以上のべたところに従い１掲発明目的を充足すべぎパウ
ダのなりたちは、次のように要約される。

ＣａＯ−’Ｓｉ○２−ＡＪ２２０３系鉱物組成を形成Ｊ
るスラグ基材ど、アルカリ金属ないしアルカリ土類金属
の弗化物およびアルカリ金属ないしアルカリ土類金属の
炭酸塩のうちから選ばれる少くども一種よりなる融剤お
よび溶融速度調整剤としての骨（イ炭素との配合物から
なる鋼の連続鋳造用鋳型パウダーにおいて、骨材炭素と
してカーボンブラックと、平均粒径１０μｍ以下の活性
炭とを、添加剤全体中にそれぞれ０．５〜２．０重量％
、１〜４重■％の各範囲で含有すること、パウダーのか
さ密庶が０．９／ｃｊ以下であることの結合になる鋼の
連続鋳造用ｖｊ型パウダ。

スラグ基材および融剤の配合物はそのうち少くとも６０
％について予め溶融過程を経たものを用意し、その破砕
粉に残りを混合したものがより好適である。

とくに粘度調整剤としても働く上記弗化物は、その全で
あるいは何割かを予めＣａＯ−８！　０２−Ａβ２０３
系鉱物組成となるべき原料と混合して溶融させ、しかる
のち、これを冷却粉砕して用意することにより、パウダ
のスラグ基質につき、軟化溶融温度をより有利に調節す
ることができる。

さらに主成分は、はぼ同じであって、Ｆｅ　Ｏ。

Ｍｎ○、ＭｇＯなどを配合し、成分が少し異なるものも
使いわけにより、パウダーの物性を調節することが可能
である。

（実施例） 以上この発明に従いパウダの構成について説明を加えた
が、その具体的な実施例につき、次に要点をあげる極低
炭素鋼の連続鋳造に試用した結果を、参考例および比較
例の成績と対比して、表１゜表２に示す。この発明の実
施例、参考例、比較例においては、表３に示すような主
要成分組成を有するポルトランドセメント、フライアッ
シュ、シリカフラワー、ガラス状ケイカル、ソーダガラ
スおよび高炉スラグ（水砕）を用いた。

第３表 ン容鋼）１１１度　１５４０〜１５６０℃スラグ寸法　
２３０ｍｍ　ｘ　１０００〜１３００ｍ…鋳造速度　１
．２〜１．６（ｍ　／ｍｉｎ　）なＪ３評価基準は次の
とおりである。

１）鋳型内測面保ン品 パウダによる湯面保温効果の良否は鋳型の目視観察によ
り、デツケルの発生有無で判定した。

２）浸炭程度 表２に掲げた比較例１における浸炭程度すなわち、鋼片
最一層部のＣ含有量が溶鋼中Ｃ含有用の数倍に達づるよ
うな浸炭部の単位面積当りの発生個数を調べ、比較例１
の程度の指数１．０としてその４ｆ１対値で示した。

３）ノロかみ指数 表２に掲げた比較例２におけるノＤかみ発生頻度（鋼片
単位面積当りの発生個数）の成績を標数１．０とづ−る
相対評価どした。

表１と表２の対比において、参考例および比較例では、
鋳型内溶鋼の湯面保温、浸炭およびノロかみの何れかが
回避できなかったのに対してこの発明による各実施例で
上記の何れについてもすべて満足な成績が（ｑられてい
る。

この発明に従い、どくにカーボンブラック０．５〜２０
％と、平均粒径１０μｍ以下の活性炭１−４％とを骨材
炭素どして利用することにより、はじめに引用した先行
技術においてカーボンブラック０．４〜０．９％と、平
均粒径１μｍ以上の粗粒子Ａ索１．０〜５．０％とのイ
Ｈ用の場合には不可避な溶鋼の浸炭が起らない理由は、
鋳型内溶鋼泪面に形成される溶融スラグ岡と、投入パウ
ダ層との間にてかなりに厚く形成され勝ちなパウダ焼結
＆が、この発明では殆んで生成することがなくして薄い
半溶融層を介してパウダが溶融スラグ層上に保持される
ことによることがだしかめられている。

（発明の効果〉 この発明によれば、ノロかみはもちろん、浸炭のおそれ
を伴うことなく、鋳型内溶鋼の湯面保温を右利に実現で
きるので、とくに低炭素鋼の連続！ｇｉ’４％に用いて
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、各種炭素粉の酸化消耗率の時間変化を示すグ
ラフ、 第２図は活性炭の酸化消耗率の時間変化に対する粒径の
影響を示すグラフであり、 第３図は、添加剤の焼結度に及ばずカーボンブラック含
８価の影響を示すグラフそして第４図は、活１ｚ１炭の
含有量が浸炭程度に及ぼす影響を示すグラフである。 謳４票呑％−９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃａ　０−８ｔ　０２−Ａｊ２２０３系鉱物組成を
   形成するスラグ基材と、アルカリ金属な（Ｘしアルカリ
   土類金属の弗化物およびアルカリ金属ないしアルカリ土
   類金属の炭酸塩のうちから選ばれる少（とも一種よりな
   る融剤および溶融速度調整剤としての骨材炭素との配合
   物からなる鋼の連続鋳造用鋳型添加剤において、 骨材炭素としてカーボンブラックと、平均粒径１０μｍ
   以下の活性炭とを、添加側全体中にそれぞれ０，５〜２
   ．０重量％、１〜４重閤％の各範囲で含有すること、 添加剤のかさ密度が０．９（１／ａ＋ｌ以下であること
   の結合を特徴とする鋼の連続鋳造用鋳型添加剤。 ２、スラグ基材および融剤がその全量の少くとも６０千
   ｍ％を占める混合物につき、予め溶融過程を経たもので
   ある、１に記載した鋳型添加剤。