JPS64150B2

JPS64150B2 -

Info

Publication number: JPS64150B2
Application number: JP58230553A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kusano; Mayumi Okimori; Shigeru Imamura; Shinichi Fukunaga
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1983-12-08
Filing date: 1983-12-08
Publication date: 1989-01-05
Also published as: JPS60124447A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、溶融金属の温度低下および表面の空
気酸化を防止するために取鍋、あるいはタンデイ
ツシユ等の溶融金属溶器内に添加する保温材に関
する。以下、本発明の詳細な説明にあたり、極低炭素
鋼の連続鋳造を例に述べるが、本発明は、溶融金
属の保温と表面の酸化の防止に広く適用できる画
期的なものである。（従来技術）一般に、溶鋼の連続鋳造においては、取鍋から
出湯される溶鋼中の介在物を浮上除去するとき
に、溶鋼を所定の温度に維持しつつ、安定してモ
ールドに注湯するために、タンデイツシユを設け
ている。このように、タンデイツシユの機能は、溶鋼中
の介在物の浮上除去とともに、特に、重要なこと
は、溶鋼を液相近傍の所定の温度範囲に維持する
ことにあり、換言すれば取鍋を含めたタンデイツ
シユ以前での温度降下を極めて小さく抑止するこ
とにより、所定の温度範囲での注湯を確保するこ
とにある。このことは、溶鋼をモールドへ注湯す
る際に、該溶鋼の適正な流動性の確保、および注
湯用ノズル等への地金付着、あるいは詰り等に起
因した注湯事故を防止する。一方、注湯前の溶鋼
温度を低く設定できることから、転炉、あるいは
電気炉等の精錬炉の負荷をも軽減することを意味
している。而して、取鍋、あるいはタンデイツシユにおい
て、溶鋼の温度降下とタンデイツシユにおける溶
鋼中の介在物の吸着および表面の空気酸化防止の
ために、該取鍋、あるいはタンデイツシユの溶鋼
表面上に粉粒体、もしくは板状の添加材（保温
材）を投入している。この保温材としては、従来
より、例えば、保温効果、および経済性の点から
焼モミ、もしくはその加工品等の炭素系の添加
物、あるいは、特開昭54−50404号公報の如く、
CaO−SiO₂−Al₂O₃を基材として、これに、アル
カリ金属、もしくはアルカリ土類金属の炭酸塩と
若干のカーボンを配合した板状添加材（以下単に
板状保温材と称する）等が用いられている。しかし、前述した如き、焼モミ、あるいは炭素
を含有した板状の保温材は、早期に燃焼消失、も
しくは高温スラグとの反応により溶融して溶鋼か
らの融解熱をうばう等から断熱保温性が十分でな
く、また、該保温材からの炭素の溶出により溶鋼
中の炭素が約10〜100p.p.mピツクアツプし、溶
鋼中の成分のバラツキを生じ特定鋼種では成分不
適となることがしばしば起る。さらに、たとえ成
分が適中したにしても炭素がピツクアツプする分
だけあらかじめ溶鋼中の炭素を下げる必要があ
り、転炉や電気炉等において吹上時の炭素分を下
げたり、脱ガス処理時間を延長する等の対策をと
る必要があり、溶鋼歩留の低下耐火物の溶損の増
加、溶鋼中の非金属介在物等を増加せしめて成品
板のふくれ状欠陥や超音波探傷欠陥、およびスリ
バー疵を増加させる等の欠点を有している。（発明の目的）本発明は、前述した如き、従来の保温材の欠点
である断熱保温性の低下による温度降下の防止、
溶鋼中の炭素ピツクアツプの抑止、転炉等の精錬
炉の負荷の軽減、及び鋳片品質の向上を図ること
のできる優れた保温材であつて、その特徴とする
ところは、鉱物を中空の顆粒体に形成し、その表
面に難溶融性の耐火物をコーテイングしたことに
あり、これによつて効果的な、断熱保温性、及び
炭素ピツクアツプの抑止等を確保するものであ
る。（発明の構成・作用）以下、本発明による保温材について詳述する。
本発明は、取鍋、もしくはタンデイツシユに保温
材を添加した際の拡散性と極めて小さい嵩密度に
よる空隙層の形成によつて優れた断熱保温性を持
つ焼モミに着目し、従来の耐火物系保温材の欠点
である溶鋼熱による溶融、あるいは溶融の際の融
解熱による吸熱等を解消し、しかも前述の焼モミ
の特性である優れた断熱保温性を確保すると共
に、これ等保温材中の含有炭素の燃焼、溶出等に
よる溶鋼の炭素ピツクアツプを抑止するために、
発明者等の実験により、得られた知見に基づきな
されたものである。即ち、本発明は、焼モミの如く単体積層間の空
隙でなく、鉱物の顆粒体内部に中空部を形成し、
最も断熱保温性の優れた空隙層を設けると共に、
該中空顆粒体を積層した際にも多数の粒子間空隙
を構成することによつて、従来にない極めて高い
断熱空隙率を具備させることによつて、しかも、
該中空顆粒体の表面に溶鋼温度、及び精錬炉、あ
るいは取鍋から流出した浮遊スラグとの溶融反応
性を抑えるべく低炭素含有の耐火物をコーテイン
グし、且つ、該保温材と前記の浮遊スラグとが溶
融した際に、コーテイング材を含めた保温材の組
成を該スラグが固相となるように改質したことに
ある。このように、中空顆粒体の空隙による断熱保温
性と低炭素含有耐火物のコーテイングによる耐溶
融性を組合せることにより長期間の空隙保持によ
る断熱保温性の高位安定と、保温材の溶融防止に
より融解熱の溶鋼からの吸収を抑えるようにした
もので、これによつて、極めて優れた保温性を得
ると共に、耐火物の炭素含有量の低減と、該保温
材の溶解の抑制によつて、溶鋼の炭素ピツクアツ
プを極めて低く抑えたものである。而して、本発明は、中空顆粒体を得るに際し
て、例えば、あらかじめ粒度調整を行なつた黒曜
石、もしくはひる石等の結晶水を含む原石を高温
状態に加熱し結晶水を除去して中空の顆粒体を得
る。この中空顆粒体に、難溶融性の耐火物をあら
かじめ１mm以下の粒度に調整して、例えばレジボ
ンド、セルロース等の有機質バインダー、もしく
は、リン酸カルシユーム等の無機質のバインダー
を加えて後に、前記の中空顆粒体と該耐火物粉を
ミキサ、あるいはパグミル等の混練機を用いて、
中空顆粒体を核として外周に耐火物をコーテイン
グし、次いで、100℃以上の温度にて乾燥あるい
は焼成して１〜10mmの保温材を得る。ここで、乾燥温度が100℃より低いと保温材中
の水分を十分に除水できず、また、保温材の粒径
が１mmより小さいか、あるいは10mmより大きい
と、溶鋼の表面に添加した際に、粒子内空隙と積
層空隙を含めた断熱保温空隙が小さくなると共
に、保温材添加時の拡散性の低下等から１〜10mm
以内が好ましい。次に、中空顆粒体の表面にコーテイングする難
溶融性の耐火物について、発明者等は、実操業の
取鍋、およびタンデイツシユ内のスラグを採取し
て、このスラグにMgO粉末を添加して後に、ル
ツボを用いて1600℃で溶解実験を行なつた結果第
１図に示す如く、スラグ中のAl₂O₃含有量が高い
程、MgO濃度が低くてもスラグが固体状態を呈
すること、及びSiO₂濃度が20重量％（以下％は
全て重量％を表わす）以下のスラグにおいても同
様に、含有されるMgO濃度が13％以上であれば
スラグが固体状態となることを知見したことから
本発明のコーテイング材を見い出した。すなわち、本発明は、第１図の基本系スラグ組
成に示す如く通常操業時の取鍋、あるいはタンデ
イツシユ等のスラグに保温材を添加した際に、耐
溶損性の耐火物をコーテイングすると共に、該保
温材が前述の取鍋、もしくはタンデイツシユ等の
高温溶融スラグと反応しても溶解せず固相を形成
せしめることによつて、前記の中空顆粒体内及び
積層間の空隙による断熱保温性の長期保持と、該
保温材の融解熱の吸熱を抑止した効果的な保温材
を得ることができた。而して、本発明による保温材のコーテイング材
を含めた組成は、Ｃ２％、MgO40％であつ
て、残部がCaO，SiO₂，Al₂O₃の一種、もしくは
２積以上の混合物と不可避的不純からなる組成
か、あるいはＣ２％、MgO20％、SiO₂10
％であつて残部がCaO，Al₂O₃の一種、もしくは
二種の混合物と不可避的不純物からなる組成のい
ずれかを有する保温材である。以下に、本発明に
ついて、前記の如く成分を特定した理由を本実験
で求めた第１図及び第２図に基づいて詳細に述べ
る。はじめに、保温材中の炭素含有量を限定し
た。炭素含有量については、第２図に示す如く、
極低炭素鋼の炭素ピツクアツプを抑制するために
減少させるもので、添加物の炭素含有量が２％以
下であれば溶融金属中への炭素ピツクアツプ量は
０〜3p.p.mと少いが、２％以上になると５〜50p.
p.mと大きくなり、かつ、そのバラツキも大とな
る。そのため２％以下に限定した。また、MgOは、保温材の耐火度の向上と取鍋
あるいはタンデイツシユにて通常において生成さ
れるスラグと反応した際に容易に固相を形成させ
るものであり、その含有量については、通常の極
低炭素鋼製造過程における取鍋、あるいはタンデ
イツシユに生成されるところのスラグは、第１図
に示す如きCaO＝40〜60％、SiO₂＝15〜40％、
Al₂O₃＝10〜40％であつて、Al₂O₃が少なくとも
10％含有されているので添加保温材量を含めた該
スラグ中のMgO濃度を20％以上になるように保
温材中のMgOを調整することによりスラグが固
相を形成する。従つて、保温材中のMgOの含有量は、取鍋、
およびタンデイツシユの通常のスラグ量が、10〜
50Kg／m²であり、必要保温材量も40〜60Kg／m²を
添加することから、通常の範囲において、該保温
材は、1.2〜２倍に希釈され保温材中のMgOが50
〜80％にうすめられることになり、該保温材中の
MgOが40％以上必要となる。保温材中のMgOが
40％より少ないと保温材が溶解して固相を形成し
ないために融解熱により吸熱反応を招くととも
に、溶鋼の熱により保温材自体の溶融も大なるの
で好ましくない。また、前述のCaO＝40〜60％、
SiO₂＝15〜40％、Al₂O₃＝10〜40％のスラグ組成
において、該スラグ中のSiO₂が20％以下の場合
においては、添加する保温材の組成をＣ２％、
MgO20％、SiO₂10％とすれば前述と同様に
スラグ量が10〜50Kg／m²と保温材添加量が40〜60
Kg／m²の範囲内では溶融スラグが固相を呈する。このように、SiO₂20％のCaO−Al₂O₃−SiO₂
系のスラグにおいては、保温材中のMgOが20％
より少ないとスラグは溶解して溶鋼から該スラグ
の融解熱を吸収し、しかも顆粒体内の空隙も消失
することから断熱保温性も低下する。また、
SiO₂含有量が10％より多いと保温材中のMgO含
有量を増加しなければ、該スラグの固相域を保持
できない。なお炭素含有量については、前述の保
温材組成と同様に極低炭素鋼溶製の際の炭素ピツ
クアツプ効果的に抑制するために２％以下とし
た。（実施例）次に、本発明の実施例として、脱ガス処理後の
組成がＣ＝27〜40ppm、Mn＝0.34〜0.37％、Si
＝0.015％の連続焼鈍向冷延鋼板を連続鋳造する
際のタンデイツシユに、本発明による保温材を用
いた本法と、従来品として焼モミ（比較例−１）、
あるいは通常に用いられている保温材（比較例２
〜４）を使用した際のタンデイツシユ内温度降下
量、炭素のピツクアツプ量、および浸漬ノズル詰
り詰り率等を比較して第１表に示す。尚、第１表
に示す各種の保温材は次のようにして製造した。
すなわち、比較材１焼モミ材そのもの比較材２生石灰粉、珪砂、粘土の混合原料を溶解して凝
固したスラグを100メツシユ以下の粒子に粉砕し、
この粉砕物にレジボンドの有機質バインダーと、
炭酸水素ナトリウム（重曹）よりなる発泡剤と水
とを加えて混練したスラリー状の物質を熱風（圧
力：10Kg／m²、温度450℃）の中に投入して３〜
1.5mmの大きさの中空顆粒体を製造。比較材３タンダーＶ（日鉄建材(株)商品名）比較材４ひる石（SiO₂：30〜40％，Al₂O₃：８〜12％，
MgO：25〜30％、結晶水：６〜12％）を温度
1050℃に加熱して製造した中空顆粒体のひる石
（バーミキユライト）を、大きさ１mm以下のペレ
ツト粉末（SiO₂：30〜35％、CaO：58〜65％、
Al₂O₃：３〜４％）とレジボンドの有機質バイン
ダーと共に混練してペレツト粉末をコーテイング
した大きさ１〜10mmの粒子に成形し、温度400〜
500℃で乾燥して製造。実施例１ひる石（SiO₂：35〜45％，Al₂O₃：15〜20％，
MgO：７〜12％、結晶水：６〜12％）を比較例
４と同じ製造条件で製造した中空顆粒体のひる石
を35重量％、大きさ１mm以下に粉砕した難溶性の
廃棄物MgO系耐火物煉瓦（MgO：75〜83％，
SiO₂：５〜10％，Al₂O₃：12〜20％）粉末65重量
％とをレジボンドの有機質バインダーと共にドラ
ム型のミキサーで混練してMgO系耐火物をコー
テイングした大きさ１〜10mmの粒子に成形し、温
度450℃で乾燥して製造。実施例２実施例１のひる石の中空顆粒体を38重量％、難
溶性の廃棄物MgO系耐火物煉瓦（MgO：45〜65
％，Al₂O₃：45〜60％，SiO₂：５〜10％）の粉末
18重量％、マグネシアクリンカーの粉末
（MgO：80〜90％，SiO₂：３〜８％，Al₂O₃：２
〜７％）44重量％とレジボンドの有機質バインダ
ーとをドラム型ミキサーで混錬してコーテイング
し、実施例１と同じ方法で製造。実施例３ひる石（SiO₂：30〜40％，Al₂O₃：12〜18％，
MgO：25〜30％、結晶水：６〜12％）を比較例
４と同じ製造条件で製造した中空顆粒体のひる石
18重量％を、大きさ１mm以下に粉砕した難溶性の
ドロマイトクリンカー耐火物（MgO：30〜40％，
CaO：58〜68％，Al₂O₃：２〜４％）粉末59重量
％、アルミナ系耐火物粉末17重量％、石灰クリン
カー粉末６重量％、さらにセルロースの有機質バ
インダーと共にドラム型ミキサーで混練してひる
石の外周にこれら耐火物をコーテイングした粒子
に成形し、温度450℃で乾燥して製造。すなわち、本発明が比較例に較べて溶鋼の断熱
保温性と溶鋼の炭素ピツクアツプ抑止、およびノ
ズル詰り、成品超音波探傷不良率が低い値を示し
優れていることがわかる。尚、本発明の実施例１
と２において成品超音波探傷不良率に差が現われ
たのは、保温材製造時に使用した廃棄物MgO系
耐火物煉瓦の残留不純物（Fe₂O₃）によるものと
思われる。

【表】

【表】以上、述べたように本発明による保温材は、極
めて優れた断熱保温性と炭素ピツクアツプの抑止
を図ることができるとともに、断熱保温が十分に
行なえることから、注湯時のノズル詰り、あるい
は地金付等による注湯事故を防止でき、しかも、
他の一般の溶融金属の収納容器にも保温材、及び
表面の酸化防止材として使用できる画期的な保温
材である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、通常取鍋あるいはタンデイツシユに
生成されるスラグ組成（基本スラグ組成）を用い
てMgOを添加した際の該スラグの固相域を表わ
す実験結果を示し、第２図は、保温材中の炭素含
有量と溶鋼の炭素ピツクアツプ量を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１鉱物を中空顆粒体に形成し、その表面に難溶
融性の耐火物をコーテイングするとともに、該顆
粒体のMgO含有量を溶解固相域としたことを特
徴とする溶融金属用保温材。