JPH0538560A - 鋼の連続鋳造用モールドパウダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、分散度合いの安定化等鋼の
連続鋳造用モールドパウダーの品質の安定化を図ること
にある。 【構成】 本発明に係る鋼の連続鋳造用モールドパウダ
ーは、各種原料を混合した混合タイプ、カーボンを除く
原料をあらかじめ焼成した焼成タイプまたはあらかじめ
溶融した溶融タイプの粉末または顆粒からなる鋼の連続
鋳造用モールドパウダーにおいて、比表面積９５ＢＥＴ
−ｍ²／ｇ以上で、かつｐＨ８未満のカーボンブラック
を０.２〜５重量％含有してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼の連続鋳造用モールド
パウダーに関し、生産性に優れ、また、操業安定度、鋼
品質の安定性向上に寄与できることを特徴とする鋼の連
続鋳造用モールドパウダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼の連続鋳造の進歩は目覚まし
く、高温鋳片の無手入れ化(ＨＣＲ、ＨＤＲ)、高速鋳造
化、モールド断面形状の多様化、多連鋳化が進んでお
り、高温鋳片の無欠陥化とともにトラブル低減による連
鋳機稼働率の向上、安定化がＣＣプロセスにおける最大
の課題となっている。こういった状況下において、モー
ルドパウダーの果たす役割は大きい。

【０００３】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はいるが、特
に、品質設計が不適切な場合や品質設計は適切であって
も品質にバラツキがある場合には、高速鋳造ではブレー
クアウト等のトラブルによる連鋳機の停止を生じたり、
また、鋳片欠陥の原因となることが多い。モールドパウ
ダーの品質設計レベルの向上にともなって、鋼種によっ
ては品質の安定度が重要となっている。

【０００４】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より溶
融スラグ層、未溶融の原パウダー層の層状構造を形成
し、種々の役割を果たしながら鋼の凝固シェルとモール
ド間に流れ込み消費される。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、溶鋼の酸化防止、保温作用、凝固シェルとモ
ールド間の熱媒体としての作用が重要な役割である。す
なわち、一定厚みの溶融スラグ層厚みを確保しながら一
定量流れ込むことにより〜の役割が果たせ、健全な
鋳片を得ることができるものである。

【０００５】特に、溶融スラグ層厚みが重要で、薄過ぎ
ると未溶融の原パウダー層と溶鋼湯面とが近付きちょっ
とした湯面変動で接触し易い状態となるため、ピンホー
ルや介在物といった鋳片欠陥が問題となり易い。厚過ぎ
るとスラグベアを生成するなどの問題がある。また、薄
過ぎても厚過ぎてもパウダースラグの不均一流入や流入
不足を生じ易く、割れやブレークアウトの原因となる。
従って、溶融スラグ層厚みを決定する滓化速度の設定が
極めて重要であり、また、滓化速度を安定化させること
が必要である。

【０００６】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、ウォラストナイト、高炉
スラグ、ダイカルシウムシリケート(２ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ₂)、合成珪酸カルシウムなどを主原料基材として、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シ
リカ原料を加え、更に、蛍石、氷晶石、硼砂、フッ化マ
グネシウムなどのフッ化物、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、溶融滓化速度調整材とし
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あらかじめ溶融水砕したプリメル
トタイプ、一部をあらかじめ溶融水砕したセミプリメル
トタイプがある。また、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。

【０００７】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使用量によって調整されている
のが実情である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、溶融パウ
ダースラグ層厚みを決定する溶融滓化速度の制御は炭素
質原料によってなされており、炭素質原料の粒度や使用
量によっても調整されているのが実情であるが、カーボ
ンブラックのようなかなりの超微粉も用いられ、また、
ガラス質原料をはじめ種々の使用原料は、さまざまな表
面状態(凹凸、静電気等)をもつため凝集物を作り易く、
配合量は正確であっても混合の際に炭素質原料の分散の
度合いを一定にすることは容易ではない。従って、製造
ロット間で分散の度合い、ひいては溶融滓化速度に差を
生じ易く、差が大きい場合にはロックアウトで再製造が
必要となり、生産性の低下を余儀なくされていた。ま
た、分散の度合いを狭い範囲で管理することは困難であ
った。よってモールドパウダーの品質設計そのものは適
切であってもこの分散度合いの微妙な差が実機での溶融
滓化速度のバラツキにつながり、ひいては溶融パウダー
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、場合によってはブレークアウト等の操業トラブル
につながる。こうした問題は、従来の鋳造速度の遅い操
業ではなかなか明確にならなかったが、操業条件の苛酷
化とモールドパウダーの品質設計技術の著しい向上によ
り明らかとなった。

【０００９】しかしながら、分散度合いの安定化等モー
ルドパウダーの品質安定化は難しく、十分な対策が取ら
れていないのが現状である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために種々検討を重ねた結果、分散のメカニ
ズムを明らかにし、上述の如き欠点をすべて克服できる
ことを見出した。

【００１１】即ち、本発明に係る鋼の連続鋳造用モール
ドパウダーは、各種原料を混合した混合タイプ、カーボ
ンを除く原料をあらかじめ焼成した焼成タイプまたはあ
らかじめ溶融した溶融タイプの粉末または顆粒からなる
鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、比表面積９
５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上で、かつｐＨ８未満のカーボン
ブラックを０.２〜５重量％含有してなることを特徴と
する。

【００１２】

【作用】本発明者らは種々の研究、検討を重ねた結果、
下記の知見を得た。 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。ゆえ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。

【００１３】溶融滓化速度を微妙に制御するために
は、粒度が小さく、比表面積の大きい炭素質原料が有効
である。しかしながら、粒度が小さく、比表面積の大き
い炭素質原料ほど分散度の安定化が困難である。例え
ば、従来からよく使用されている通常のカーボンブラッ
クは溶融滓化速度の調整には「粒度が小さい、比表面積
が大きい」ことから他の炭素質原料に比較して有効であ
る。ただ、凝集し易い特徴から分散度合いを一定にする
のは極めて困難である。

【００１４】カーボンブラックの上記の短所の改善の
ための種々のカーボンブラックの検討を実施した結果、
酸化処理を行い、酸性官能基を付与させた比表面積９５
ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上で、ｐＨ８未満のカーボンブラッ
クが有効であることを見出した。すなわち、他の原料の
種類によらず酸性官能基の作用により分散性が向上し、
しかも分散度合いが安定することが判明した。

【００１５】酸化処理を行い、酸性官能基を付与させ
た比表面積９５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上で、ｐＨ８未満の
カーボンブラックは分散性が優れるため、通常のカーボ
ンブラックに比較し、少量で同等の滓化速度を得ること
ができる。

【００１６】溶鋼中への浸炭速度に及ぼすカーボン原
料の影響について検討した結果、カーボンブラックが最
も浸炭速度が遅く、更に比表面積が大きく、粒度の小さ
い程遅い。また、モールドパウダーとしてはカーボンブ
ラックの分散が十分で、凝集物が少ない程浸炭速度は遅
くなることが判明した。

【００１７】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダー
は上記の知見を基になされたものである。即ち、溶融速
度調整剤である炭素質原料として比表面積９５ＢＥＴ−
ｍ²／ｇ以上で、かつｐＨ８未満のカーボンブラックを
０.２〜５重量％含有することにより分散度合いの安定
性を高め、それによって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できるものである。また、製造
に際してはロット間の分散度合いの差をなくし、ロット
アウトの頻度を激減させ、生産性を著しく向上させるこ
とができるものである。

【００１８】表１にプリメルトタイプの本発明のモール
ドパウダーの炭素質原料の一部であるカーボンブラック
のみを変えて、同一製造条件で１０回製造し、分散度合
いを示す指標である溶融滓化速度のバラツキを比較した
結果を示す。溶融滓化速度に影響する炭素質原料として
はコークスは２重量％、カーボンブラックは１.５〜２.
５重量％使用している。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１より明らかなように通常のカーボンブ
ラックＡはＢ、Ｃに比較して同レベルの溶融滓化速度を
得ようとすればより多くのカーボンブラックの添加が必
要であり、加えて製造ロットごとのバラツキが大きくな
る。このバラツキは実機で使用した際、溶融滓化速度の
バラツキにつながり、溶融パウダースラグ層厚みのバラ
ツキを生じ、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の原因となるため、厳重な製品検査
が必要となり、また、ロットアウトによる再製造の必要
を生じていた。そしてカーボンブラックＡでは実際問題
として溶融滓化速度を狭い幅で管理することは不可能で
あった。

【００２１】更に、比表面積９５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上
で、かつｐＨ８未満のカーボンブラックは分散性に優れ
るため少量で溶融滓化速度の調整ができるためモールド
パウダー中のカーボン量の低減が可能であるためパウダ
ー中のカーボンに起因する浸炭が問題となる極低炭素鋼
やステンレス鋼用として特に重要である。即ち、カーボ
ン量が少ないため溶鋼とパウダー中のカーボンが接触す
る確率が小さくなるため、浸炭の低減ができる。また、
比表面積が大きく、粒度が小さければ溶融パウダースラ
グや溶鋼と濡れ難く、ｐＨの低いカーボンブラックであ
れば凝集した形でほとんど存在しないために溶融パウダ
ー中に残存し難いだけでなく、残存しても溶鋼中への浸
炭速度が遅いため浸炭の低減には極めて有効である。

【００２２】比表面積が９５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ未満また
はｐＨが８以上の酸化処理をしていないカーボンブラッ
クでは分散性が悪く、上記の効果が得られず好ましくな
い。

【００２３】比表面積９５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上で、か
つｐＨ８未満のカーボンブラックの使用量は０.２〜５
重量％が望ましい。０.２重量％未満では溶融滓化速度
の調整が難しく好ましくない。また、５重量％を越える
と分散性が良いために溶融滓化速度が遅くなり過ぎ好ま
しくない。

【００２４】なお、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパ
ウダーにおいては、炭素質原料として比表面積９５ＢＥ
Ｔ−ｍ²／ｇ以上で、かつｐＨ８未満のカーボンブラッ
クを０.２〜５重量％の範囲で使用していれば、他のカ
ーボンブラック、黒鉛、無煙炭、木炭等を併用すること
ができる。即ち、浸炭の問題がなく、モールドパウダー
の保温性が重要視される鋼種では、炭素質原料の酸化燃
焼熱が保温性向上に有効であり、これらの炭素質原料が
使用できる。溶融滓化速度の調整、安定化は比表面積９
５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上で、かつｐＨ８未満のカーボン
ブラックによって行えるためである。ただ、トータルの
炭素質原料の使用量は１０重量％未満であることが望ま
しい。

【００２５】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダー
の作用について、用途別に更に詳細に説明する。極低炭
素鋼、低炭素鋼、ステンレス鋼においては、モールド内
において、脱酸生成物であるＡｌ₂Ｏ₃が多量に浮上し、
パウダースラグ中に吸収されるため、他の鋼種に比較し
てパウダースラグの組成変動が大きくなる特徴がある。
このパウダースラグ中のＡｌ₂Ｏ₃濃度の増加は、粘度の
上昇に結びつくため、流れ込み量の低下による潤滑性不
良等を起こし易く、Ａｌ₂Ｏ₃濃度が増加しても溶融特性
の変動(粘度上昇)が小さいことが望ましい。

【００２６】特性変動の小さい組成にするためには、Ｍ
ｇＯを１〜２０重量％程度使用する等の方法が開示され
ているが、必ずしも実用的とは言えなかった。即ち、Ｍ
ｇＯ成分の使用により塩基性成分が増加するため、モー
ルド内に添加され、溶融するまでの過程において、焼結
し易くなるため、保温性の低下やスラグベアーの生成に
よる安定な流れ込みを阻害し易くなるという欠点が残っ
ていた。

【００２７】しかしながら、本発明の如き比表面積９５
ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上で、かつｐＨ８未満のカーボンブ
ラックの使用により、カーボンブラックが十分に分散
し、他の原料相互の接触を防げるため、ＭｇＯリッチな
組成であっても、焼結傾向を低減させ、スラグベアーの
生成を抑えることが可能となった。さらに炭酸リチウム
を使用することにより炭酸リチウムとカーボン原料との
反応が生じ、カーボン原料の酸化が促進されるため、溶
鋼や凝固シェルへの浸炭を抑えることが可能である。

【００２８】また、中炭素鋼や高炭素鋼において、割れ
性欠陥が問題となる場合には、パウダースラグの結晶化
温度(凝固温度)を高めることが有効であり、組成として
は高ＣａＯ／ＳｉＯ₂組成のパウダーがよく使用され
る。高ＣａＯ／ＳｉＯ₂化の手段としては、炭素質原料
を除く一部あるいは全部の原料をあらかじめ溶融した原
料を用いたり、蛍石を活用する場合があるが、上記の場
合と同様焼結し易くなる傾向があり、種々の問題を引き
起こす場合があったが、カーボンブラックの限定使用に
よりこれらの問題は解決することができる。

【００２９】なお、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパ
ウダーにおいて、上記カーボンブラックを除く他の原料
例えば基材原料、シリカ質原料、フラックス原料、カー
ボン原料等は特に限定されるものではなく、慣用の種々
のものを使用することができる。

【００３０】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明の連続鋳造用モ
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及び実機での使
用結果を記載する。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】以上の如く、本発明の鋼の連続鋳造用モ
ールドパウダーは比表面積９５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上、
かつｐＨ８未満のカーボンブラックを配合しているの
で、モールドパウダーの分散度合いのバラツキをなくす
ことができ、更に、浸炭等の問題もない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種原料を混合した混合タイプ、カーボ
   ンを除く原料をあらかじめ焼成した焼成タイプまたはあ
   らかじめ溶融した溶融タイプの粉末または顆粒からなる
   鋼の連続鋳造用モールドパウダーにおいて、比表面積９
   ５ＢＥＴ−ｍ²／ｇ以上で、かつｐＨ８未満のカーボン
   ブラックを０.２〜５重量％含有してなることを特徴と
   する鋼の連続鋳造用モールドパウダー。