JPH0833960A - 溶鋼表面保温剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、空気酸化と保温剤の反応に起因す
る溶鋼汚染を確実に防止し、その上で耐火物の損傷や溶
損がなく保温機能も十分に有する保温剤を提供すること
を目的とするものである。 【構成】 本発明は、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａ
Ｏ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜１．０とし、且つＭｇＯ含有率
を５％以上３０％未満、ＳｉＯ₂含有率を１０％以下に
した液相保温剤に、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率がＣａＯ
／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５未満又は２．０を超える中空焼結体
を５〜９０％含有させたことを特徴とする溶鋼表面保温
剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造用タンディッシ
ュや取鍋などにより溶鋼を移送、又は精錬処理を行なう
際に、断熱・保温あるいは空気酸化防止を目的として溶
鋼表面を被覆する溶鋼表面保温剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造用タンディッシュや取鍋などに
より溶鋼を移送、又は精錬処理を行なう際、保温剤を用
いて溶鋼表面を被覆し溶鋼からの熱放散と外気の浸入を
防止している。

【０００３】従来から保温剤としては、籾殻を蒸し焼き
にした焼籾が主に用いられ、その主成分はＳｉＯ₂とＣ
である。ＳｉＯ₂は熱伝導率が低く保温効果に、Ｃは酸
素をＣＯガスに変えるため酸素の遮断効果に優れてい
る。このため、焼籾は保温効果及び空気遮断効果を有
し、しかも安価であることを特徴とする保温剤である。

【０００４】しかしながら、加工性向上の目的から鋼板
中のＣ濃度を極力低下させた、例えばＣ濃度が５０ｐｐ
ｍ以下の極低炭素鋼において、保温剤中のＣ成分が溶鋼
中にピックアップし鋼材の特性を低下させる欠点が知ら
れている。

【０００５】また、保温剤中のＳｉＯ₂成分は溶鋼中の
Ａｌと反応しＡｌ₂Ｏ₃系の介在物を生成するため、表面
欠陥を増大させるといった問題も生じる。

【０００６】従来、焼籾のこれら欠点を解決するため、
Ｃ及びＳｉＯ₂成分の少ない保温剤として、例えば特公
平３―４８１５２号公報に記載されているように、Ｍｇ
Ｏ系の保温剤が使用されている。

【０００７】また、ＭｇＯ自体は熱伝導率が高いため、
これに断熱性を付与した発泡ＭｇＯの製造方法について
も種々検討され、特公昭４８―７４８５号公報等に記載
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭｇＯ
を主成分とする保温剤は融点が高く、使用温度では主に
固相であるため、溶鋼表面の均一な被覆状態が得られ
ず、外気と溶鋼との反応によりＡｌ₂Ｏ₃系介在物を生成
する。

【０００９】また、タンディッシュではモールド内への
溶鋼供給を制御するためにストッパーを使用している
が、ＭｇＯ系保温剤は粒子間で焼結が進み強固なスラグ
層を形成するためストッパー制御が困難となり、激しい
場合にはストッパーの折損に到る。

【００１０】これに対し、ＭｇＯの一部をＳｉＯ₂に置
き換え融点を下げる方法が考えられるが、この場合溶鋼
中ＡｌによりＳｉＯ₂の還元が起こる。

【００１１】これらの問題を鑑み、本発明は、空気酸化
と保温剤の反応に起因する溶鋼汚染を確実に防止し、そ
の上で耐火物の損傷や溶損がなく保温機能も十分に有す
る保温剤を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＣａＯとＡｌ
₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜１．０と
し、且つＭｇＯ含有率を５％以上３０％未満、ＳｉＯ₂
含有率を１０％以下にした液相保温剤に、ＣａＯとＡｌ
₂Ｏ₃の含有率がＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５未満又は２．
０を超える中空焼結体を５〜９０％含有させたことを特
徴とする溶鋼表面保温剤。

【００１３】

【作用】溶鋼表面を被覆する保温剤として満足すべき条
件は、空気酸化と保温剤の反応に起因する溶鋼汚染を確
実に防止し、その上で耐火物の損傷や溶損がないことで
ある。

【００１４】発明者等はこれら基本条件を満足すべく保
温剤の検討を進めてきた結果、空気酸化を抑制するため
には保温剤の液相化が、保温剤と溶鋼の反応を防止する
ためには低ＳｉＯ₂化が有効であることを見いだした。
すなわち、保温剤の融点を下げ液相を生成することは溶
鋼表面の被覆状態を均一化し、保温剤自体の空気酸化防
止能を高める。

【００１５】また、保温剤中のＳｉＯ₂は（１）式によ
り溶鋼中のＡｌと反応するため、保温剤の低ＳｉＯ₂化
はＡｌ₂Ｏ₃系介在物の生成防止に効果を有する。

【００１６】

【化１】 ３ＳｉＯ₂＋４Ａｌ＝２Ａｌ₂Ｏ₃＋３Ｓｉ （１）

【００１７】これらの点を考慮して、液相化と低ＳｉＯ
₂化を満足する保温剤について検討を重ねた結果、Ｃａ
ＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜
１．０の範囲とし、ＳｉＯ₂含有率を１０％以下にする
ことが最適であることを見いだした。

【００１８】なお、ＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃を０．５〜１．０
の範囲にしたのは、図１に示すように保温剤の軟化点が
タンディッシュにおける溶鋼温度（１５５０℃）以下と
なり、液相化するためである。

【００１９】また、ＳｉＯ₂含有率を１０％以下にした
のは、図２に示すように保温剤中ＳｉＯ₂と溶鋼中Ａｌ
の反応速度が急激に遅くなり工業的に問題となるレベル
以下に反応を抑えることができるためである。

【００２０】しかし、本成分の保温剤をタンディッシュ
に適用した場合、成分によってはストッパー耐火物の溶
損が急激に進行し、長時間の使用に耐えないことが分か
った。

【００２１】そこで、本発明者らは、前述した成分の保
温剤でＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃を変更すると共に、ＭｇＯを添
加し、保温剤が固相化しない範囲で融点を上げ、ストッ
パー耐火物の溶損防止を検討した。その結果を図３に示
す。

【００２２】保温剤の成分がＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で１．０
より大きい範囲では溶損速度が速く、さらにＭｇＯの添
加はかえって溶損速度を速める。

【００２３】これに対し、保温剤の成分がＣａＯ／Ａｌ
₂Ｏ₃で１．０以下の範囲では、ＭｇＯを５％以上添加す
ることにより溶損速度が急激に低下し、工業的に使用可
能（溶損速度で０．１ｍｍ／ｍｉｎ以下）なまでに溶損
を抑えることができる。

【００２４】しかし、溶鋼温度（１５５０℃）でＭｇＯ
含有率が３０％以上になると、保温剤中の液相は極めて
少なくなる。

【００２５】その結果、保温剤は溶鋼表面を均一に覆わ
ず、外気の侵入によりＡｌ₂Ｏ₃系の介在物を生成する。
したがって、保温剤中への最適ＭｇＯ含有率は５％以上
３０％未満である。

【００２６】以上に示した成分の保温剤を使用すること
により空気酸化と保温剤の反応に起因する溶鋼汚染及び
耐火物の溶損を確実に抑制できるが、保温剤の液相化に
伴い保温機能が低下する。

【００２７】このため、上記成分の液相保温剤を使用す
る場合、転炉やＲＨの処理温度を高めタンディッシュ内
の温度低下を補償する必要がある。

【００２８】しかし、処理温度を高めると転炉、ＲＨ及
び鍋の耐火物寿命が短くなることが予想される。

【００２９】そこで、本発明者らは溶鋼温度低下の問題
をも同時に解消できる保温剤の研究を重ねた結果、前述
した成分の液相保温剤に中空の焼結体を含有させること
が有効であることを見いだした。

【００３０】前述の液相保温剤に中空の焼結体を含有さ
せた場合、図４に示したように液相保温剤は液相化し下
部へ、見掛け比重が小さい中空の焼結体１は液相２の上
部に集まる。

【００３１】その結果、タンディッシュ５内の保温剤４
は２層構造となり、溶鋼３と接する下部の液相２は溶鋼
３表面を均一に被覆し空気酸化防止機能を高め、さらに
上部の中空焼結体１は保温効果を高める。

【００３２】ここで、中空の焼結体が液相化すれば保温
機能を高める効果を失うため、鋳造温度では固相状態を
維持でき、且つ液相保温剤と反応して溶融しないことが
重要である。

【００３３】そのためには、中空焼結体の軟化点を鋳造
温度より高くし、さらに液相保温剤と主成分を同じにす
ることが有効である。

【００３４】よって、中空焼結体の主成分をＣａＯ、Ａ
ｌ₂Ｏ₃とし、液相保温剤とは逆に、図１よりＣａＯ／Ａ
ｌ₂Ｏ₃を０．５未満又は２．０超にすれば良い。また、
中空焼結体の含有率が５％未満では中空焼結体が保温剤
の上部全体を覆わないため保温機能は向上せず、９０％
を超えると反対に液相保温剤の量が少なくなり液相が湯
面全体を被覆しないため空気遮断能が低下する。したが
って、最適な中空焼結体の含有率は５〜９０％である。

【００３５】保温剤の基本的成分は以上に述べた通りで
あるが、本発明品の機能を低下させない範囲で、液相保
温剤にはＣａＣｌ₂，ＣａＦ₂等、中空焼結体にはＭｇＯ
等の他成分の添加も可能である。

【００３６】以上に示したように、本発明の保温剤を用
いることにより空気酸化と保温剤の反応に起因する溶鋼
汚染を確実に防止でき、その上で耐火物の損傷や溶損が
なく、十分な保温機能を有する溶鋼保温剤を提供でき
る。

【００３７】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
について説明する。

【００３８】第１表に示す成分の保温剤４００ｋｇを容
量６０ｔｏｎのタンディッシュに添加し、低炭アルミキ
ルド鋼を４００分間鋳造した。

【００３９】本発明の実施例及び比較例とも、鋳造寸法
は厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍ長
さに切断して１コイル単位とした。

【００４０】このスラブを常法により熱間圧延、冷間圧
延し、最終的に厚み０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイル
の冷延鋼板とした。

【００４１】保温剤の空気遮断効果及び反応防止効果は
タンディッシュ入側と出側の全酸素量の上昇量及び冷延
鋼板に発生した表面欠陥の発生個数により評価した。

【００４２】また、耐火物の溶損については使用後スト
ッパーの溶損量を測定し、鋳造時間から溶損速度を算出
した。なお、鋳造において使用したストッパー耐火物の
材質はロウセキであった。

【００４３】保温機能については、タンディッシュ入側
と出側の温度低下により評価した。

【００４４】ここで、中空保温剤を添加しない液相保温
剤では、タンディッシュ入側・出側間で通常２５℃程度
の温度低下が生じていた。

【００４５】

【表１】

【００４６】第２表に示す如く、実施例ではＣａＯとＡ
ｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５〜１．０と
し、且つＭｇＯ含有率を５％以上３０％未満、ＳｉＯ₂
含有率を１０％以下にした液相保温剤に、ＣａＯとＡｌ
₂Ｏ₃の含有率がＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃で０．５未満又は２．
０を超える中空焼結体を５〜９０％含有させた保温剤を
使用したことで、空気酸化と保温剤の反応に起因する溶
鋼汚染を防止でき、タンディッシュ入側・出側間の溶鋼
全酸素量の上昇及び表面欠陥の発生は全くなかった。

【００４７】また、ストッパー耐火物の溶損速度も低下
するため、連々鋳回数が増加する場合にも十分使用に耐
えうることが確認された。さらに、タンディッシュ入側
・出側間の温度低下も抑制された。

【００４８】

【表２】

【００４９】これに対し、比較例１は液相保温剤中のＣ
ａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃が１．０を超え、さらに中空焼結体のＣ
ａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃が０．５〜２．０の範囲にあったため、
比較例２は液相保温剤中のＭｇＯ含有率が５％未満で、
中空焼結体のＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃が０．５〜２．０の範囲
にあったため、共にストッパー耐火物の溶損及びタンデ
ィッシュ温度の低下を抑制することができなかった。

【００５０】比較例３は液相保温剤中のＣａＯ／Ａｌ₂
Ｏ₃が０．５未満であったため、比較例４は液相保温剤
中のＭｇＯ含有率が３０％を超えたため、保温剤が固相
となり十分な断気効果が得られず、タンディッシュ入側
・出側間の溶鋼全酸素量が上昇し表面欠陥が発生した。

【００５１】また、比較例５は液相保温剤中のＳｉＯ₂
含有率が１０％を超えたため、溶鋼中Ａｌとの反応によ
りＡｌ₂Ｏ₃系介在物が生成した。

【００５２】その結果、タンディッシュ入側・出側間の
溶鋼全酸素量が増大し、表面欠陥が発生した。

【００５３】比較例６は中空焼結体の含有率が９０％を
超えたため、反対に液相保温剤が湯面全体を被覆できな
くなり十分な断気効果が得られず、タンディッシュ入側
・出側間の溶鋼全酸素量が上昇し表面欠陥が発生した。

【００５４】さらに、比較例７は中空焼結体の含有率が
５％未満であったため、保温剤の上部全体を覆わず保温
機能は向上しなかった。

【００５５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の溶鋼保
温剤によれば溶鋼の汚染は全くなく、鋳片品質は極めて
向上する。また、耐火物の損傷や溶損もなく、且つ保温
機能も極めて高いため、操業面でも有効な保温剤を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】保温剤のＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃と融点の関係を示す
図。

【図２】保温剤中のＳｉＯ₂含有率と反応速度の関係を
示す図。

【図３】保温剤中のＭｇＯ添加量と溶損速度の関係を示
す図。

【図４】本発明保温剤の使用時の状態を説明する図。

【符号の説明】

１ 中空焼結体 ２ 液相 ３ 溶鋼 ４ 保温剤 ５ タンディッシュ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率をＣａＯ／Ａ
   ｌ₂Ｏ₃で０．５〜１．０とし、且つＭｇＯ含有率を５％
   以上３０％未満、ＳｉＯ₂含有率を１０％以下にした液
   相保温剤に、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の含有率がＣａＯ／Ａｌ
   ₂Ｏ₃で０．５未満又は２．０を超える中空焼結体を５〜
   ９０％含有させたことを特徴とする溶鋼表面保温剤。