JPH09510923A - 鋼、とくに極低炭素鋼の連続鋳造のためのモールド被覆パウダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 鋼、とくに極低炭素鋼の連続鋳造のためのモールド被覆パウダー。このパウダーは、基材粉末および少なくとも１種の金属窒化物の粉末を含有し、遊離炭素含有量（％Ｃ遊離）が０〜１重量％の間にあり、噴霧法により製造され、かつ粒径が２０〜８００μｍの間にある粒状である。本発明の１つの応用例において、窒化物はシリコン窒化物であり、その重量での含有量（％Ｓｉ₃Ｎ₄）は、％Ｓｉ₃Ｎ₄＝０.５−０.２８×％Ｃ遊離±０.１０である。

Description

【発明の詳細な説明】 鋼、とくに極低炭素鋼の連続鋳造のためのモールド被覆パウダー技術分野 本発明は鋼の連続鋳造に関するものである。さらに正確には、それは鋼の連続 鋳造鋳型において、金属が周囲の空気により再度酸化され、放射冷却されるのを 防止し、析出した非金属包含物を捕捉し、かつ鋳造物が引き出される際に鋳型を 潤滑することを目的とする、鋼の上に堆積されるスラグや被覆パウダーの分野に 関するものである。背景技術 これらの被覆パウダーには、シリカ、石灰、アルミナ、マグネシア等の酸化物 や、種々の添加物を含有するものがある。これらの中でも、酸化ナトリウム、蛍 石、カーボネート等が挙げられる。これらのパウダーは鋳型中の液状鋼の表面に 堆積され、数ｃｍの深さの層を形成する。粉末と金属の境界面では粉末は液状に なり、鋳型の壁と鋳造物の固化されつつある表皮の間に浸潤し、潤滑剤としての 働きをする。パウダーが消費されるにしたがって、人手によりまたはフランス特 許第２,６３５,０２９号に記載されたような自動装置により補給される。後者の 場合には、パウダーを鋳型に移送するパイプが詰まる危険性を軽減するために、 パウダーはあまり細かくない方が好ましい。そこで、パウダーは非常にしばしば 噴霧法で造られ、比較的に粗い平均粒径（１００μｍ以上）の中空球状のものが 使用される。厳密にいえば、これらの材料はもはや粉末状材料（pulverulent ma terial）とはいえないが、これらもまた、本明細書においては、当業者が慣用し ているように粉末（powder）と呼ぶことにする。 パウダーの溶融速度を低減させ、その消費の早さを低減させるために、遊離炭 素がパウダーの成分に添加される。これらは、例えばグラファイトやチャンネル ブラックの形で添加される。遊離炭素含有量（パウダーの他の成分に含有された カーボネートのような結合炭素に対比して）は、通常、数重量％のオーダーであ る。この炭素の一部は、パウダーから溶融金属に入り、その炭素含有量を増加さ せる。多くの通常の場合には、この増加は鋳造製品の品質を害することはない。 しかしながら、近年、極低炭素鋼、すなわち炭素含有量５０ｐｐｍあるいはそれ 以下の物の要求が著しく増加している。このような要求レベルでは、わずか１〜 ２重量％の炭素を含有するパウダーを使用した場合に通常起こる溶融金属中の約 ４〜１０ｐｐｍの再炭素添加（recurburization）でさえも、もはや無視できな いのである。そこで、もはや金属への再炭素添加を起こさず、あるいは従来のパ ウダーよりも著しく低い再炭素添加しか起こさず、しかもそれにもかかわらず、 充分に遅い溶融速度であり、コストもあまり高くないモールド被覆パウダーを提 供することは、鉄鋼業者にとって非常に有利なことである。 フランス特許第２,３１４,０００号には、遊離炭素を含有せず、炭素を金属の 窒化物、例えばボロン、シリコン、マンガン、クロム、鉄、アルミニウム、チタ ン、およびジルコニウムの窒化物で置き換えたパウダーが提案されている。好ま しくは、この窒化物含有量は、パウダーの２〜１０重量％である。この含有量は 、通常の炭素含有パウダーと同等の性質を有するためには、比較的に高くなけれ ばならない。しかしながら、大量の窒化物の存在は、鋳造鉄鋼中へのかなり多く の窒素の導入を起こす危険がある。当今、極低炭素鋼はまた、窒素含有量も非常 に低いレベル（例えば、３０ｐｐｍ以下）であることを要求し、この窒素の取り 込み（uptake）は炭素の取り込みと同じように厄介であり、回避することが望ま しい。さらにこのパウダーの平均粒径は比較的に細かく、これを自動的装置で扱 うには、あまり適当ではない。最後に、窒化物は高価な化合物であり、これを大 量に添加することは、パウダーのコストを著しく高くする。このような理由で、 これらのパウダーは熱心な工業的開発の主題ではなかった。発明の開示 本発明の目的は、鉄鋼業者に、とくに極低炭素、および可能ならば極低窒素の 鉄鋼を鋳造する業者に、鋼への不当な再炭素添加および再窒素添加（renitridin g）がなく、かつ同時に満足すべき保存性と合理的コストを維持しているモール ド被覆パウダーを提供することにある。 この目的のために、本発明の主題は、基材粉末および少なくとも１種の金属窒 化物の粉末を含有するタイプの、鋼とくに極低炭素鋼の連続鋳造のためのモール ド被覆パウダーであって、遊離炭素含有量（％Ｃ遊離）が０〜１重量％の間にあ り、噴霧法により製造され、かつ粒径が２０〜８００μｍの間にある粒状である ことを特徴とする、モールド被覆パウダーにある。 本発明の一態様において、窒化物が、シリコン窒化物であり、その重量での含 有量（％%Ｓｉ₃Ｎ₄）は、 ％Ｓｉ₃Ｎ₄＝０.５−０.２８×％Ｃ遊雌±０.１０ に等しい。 理解されるように、本発明はパウダーの溶融速度を調節するための化合物とし て、もはや炭素単独または窒素単独を高い濃度では使用せず、しかし炭素と１ま たは１以上の金属窒化物とくにシリコン窒化物との混合物、場合により常に比較 的低い含量での１または１以上の窒化物単独を使用することからなる。このこと は、パウダーが噴霧法プロセスにより製造されることにより可能となる。 本発明は、以下の記述によりさらによく理解されよう。 モールド被覆パウダーがその働きを満足に遂げるのに重要な条件は、溶融速度 を調節する粒子がその中に均一に分布されていることである。本発明者等は、従 来の窒化物を含み炭素は含有しないで、従来方法例えば圧縮法、ペレタイズ法、 摩砕法または押出法で製造され、比較的細かい粒子サイズ（最大３００μｍ、一 般的に平均４５μｍ）のものを使用しても、この均一性は保証されないことを見 いだした。そこで、理論的に必要であろう量よりも多くの窒化物を添加すること によってこの欠点を補償することが必要である。このようにして、パウダーのど の部分でも好適な溶融速度を与えるのに充分な窒化物含有量をもつことは確実で ある。このことを発見して、パウダーの充分な均一性を保証する方法を見いだす 必要があった。その方法により、導入される窒化物の量を減らすことが考えられ る。発明者等はかくして、パウダーを噴霧法により製造することが所期の結果を 達成させるであろうと認識した。 本発明のパウダーに適用されるこのプロセスの原理は、次のとおりである。ま ず、パウダーの主成分を秤量し、乾燥混合する。次にこの混合物をあるパーセン トの水および噴霧助剤とともに分散のための容器に導入し、泥漿（slip）と呼ば れるパルプ状にする。本発明のパウダー組成物に含まれる窒化物と必要により遊 離炭素は、この段階で、噴霧助剤とともに添加される。この泥漿を移送容器に導 入し、それから噴霧塔で高圧ポンプにより微細化する。このようにして得られた ミストを６００℃の空気流中で乾燥し、微細化された滴粒を周囲に炭素や窒化物 が均一に分散した粒子とする。 この装置の種々の操作条件は、泥漿の固有の性質とあいまって、パウダーの粒 子サイズを調節することを可能にする。本発明のばあい、粒子の平均直径は好ま しくは３００〜５００μｍであり、鋳型に添加するためのパウダーを形成するた めには、２０〜８００μｍの間にある粒子のみが使用される。この噴霧製造の他 の利点は、粒子がそのサイズのゆえに、鋳型に自動供給装置により添加されるの に好適であるということである。 窒化物の分散が優れて均一であるので、パウダーが所望の速度で溶融するので 、従来技術において必要であったよりも少ない量の窒化物添加量で、同様の効果 を達成する。そこで、追加のコストも受容できる程度で、遊離炭素の添加を全く 不要にすることができる。遊離炭素は上記したように、パウダーが極低炭素鋼の 鋳造に使用される場合にはできるだけ低減することが望ましい。溶融金属の再窒 素添加のリスクとパウダーのコストは、窒化物の含有量とともに増加するので、 種々の技術的および経済的観点からのベストな調和点を見いだすために、通常は 遊離炭素を完全には無くさず、部分的にのみ、パウダーの溶融速度を所望の速度 に維持するのに充分な量の窒化物の添加で置換する。この点に関し、許容し得る 遊離炭素の最大量は１重量％である。 本発明のパウダーにおいて、それ自身でまたは混合物として使用し得る金属窒 化物は、本質的にボロン窒化物 ＢＮ、シリコン窒化物 Ｓｉ₃Ｎ₄、アルミニウ ム窒化物 ＡｌＮ、チタニウム窒化物 ＴｉＮ、マンガン窒化物 ＭｎＮ、ジル コニウム窒化物 ＺｒＮ、鉄窒化物 Ｆｅ₄Ｎおよびクロムの窒化物 Ｃｒ₂Ｎで ある。しかしながら、これらの化合物の中でも、コストと効果の面からすると、 全体として最も好ましい性質を示すのはシリコン窒化物である。とくにパウダー の分解につれて溶融鋼中に入るその金属成分は、それが使用されるたいていの場 合において、認知できるような冶金学的な影響はない。たとえばボロン窒化物の 場合などには、必ずしもそうはならない。 シリコン窒化物が使用される場合、この成分のパウダー中の重量での含有量” ％Ｓｉ₃Ｎ₄”は、次の関係式に従う。 ％Ｓｉ₃Ｎ₄＝０.５−０.２８×％Ｃ遊離±０.１０ ここに、％Ｃ遊離は遊離炭素を表す。発明を実施するための最良の形態 実施例として、次の重量％での組成のモールド被覆パウダーを示す（１００％ との差は、揮発性物質を示す）。 ＳｉＯ₂ ：３３.５％±２.５ ＣａＯ全部：３１.５％±２.５ Ａｌ₂Ｏ₃ ：４.８％±１.５ Ｆ ：７.２％±１.７ Ｎａ₂Ｏ ：１１.９％±２.０ ＭｇＯ ：１.２％±１.０ Ｃ遊離 ：０.６０％（チャンネルブラックの形で） Ｓｉ₃Ｎ₄ ：０.３５％ 他の成分に添加されるシリコン窒化物は、好ましくは平均粒径５μｍ以下、比 表面積２.５〜３.５ｇ／ｍ²である。 このように炭素およびシリコン窒化物を添加すると、パウダーの溶融速度は約 ５ｍｇ／秒（チュウブ状炉で１３００℃の調節された酸化雰囲気で測定された） である。すなわちこれは、１.８％の遊離炭素を含有しシリコン窒化物を含有し ないで、その他の面では上記と同様の通常の対照パウダーの示す値に相当する。 この対照パウダーでは、液状鉄鋼の再炭素添加が４〜８ｐｐｍ観察された。上 記の本発明のパウダーでは、再炭素添加量は最大でも４ｐｐｍを越えず、多くの 場合分析精度の限界以下であった。さらに本発明のパウダーでは、スチールへの 顕著な再窒素添加もなく、シリコンの取り込み（uptake）もみられなかった。産業上の利用の可能性 勿論、本発明のモールド被覆パウダーは、けっして極低炭素鋼の鋳造のみに限 定されるものではない：これらは他のタイプのスチールの鋳造に使用することも できる。同様に、本発明の精神から外れることなく、特別の機能を満たすために 、例えば還元剤（アルミニウム、シリコカルシウム等）を、その存在がパウダー の潤滑能力に不利に働かない限り、添加することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラドー、ジャン−ポール フランス国、59240 ダンケルク、リュ ー・ド・ジャンブル ６ (72)発明者 クロンベ、ドニーズ フランス国、59760 グランド・シンテ、 リュー・ウジェンヌ・ポティエ ５ (72)発明者 ルフェブル、クロード フランス国、59240 ダンケルク、リュ ー・ウィンストン・チャーチル 478 (72)発明者 ポントワール、ジャン−ノエル フランス国、57310 ギュナンジュ、リュ ー・ミシェール−ピル ８ (72)発明者 ルー、イブ フランス国、80100 アブビル、プラス・ デュ・ピロリ 15 (72)発明者 ダメルバル、コリヌ フランス国、80100 アブビル、リュー・ デュ・フレイエル 12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基材粉末および少なくとも１種の金属窒化物の粉末を含有するタイプの、鋼 とくに極低炭素鋼の連続鋳造のためのモールド被覆パウダーであって、遊離炭素 含有量（％Ｃ遊離）が０〜１重量％の間にあり、噴霧法により製造され、かつ粒 径が２０〜８００μｍの間にある粒状であることを特徴とする、モールド被覆パ ウダー。 ２．平均粒径が３００〜５００μｍの間にある粒状であることを特徴とする、請 求の範囲１によるモールド被覆パウダー。 ３．窒化物がボロン、シリコン、アルミニウム、チタニウム、マンガン、ジルコ ニウム、鉄およびクロムの窒化物から選ばれることを特徴とする、請求の範囲１ または２によるモールド被覆パウダー。 ４．窒化物が、シリコン窒化物であり、その重量での含有量（％Ｓｉ₃Ｎ₄）が、 ％Ｓｉ₃Ｎ₄＝０.５−０.２８×％Ｃ遊離±０.１０ に等しいことを特徴とする、請求の範囲３によるモールド被覆パウダー。 ５．金属窒化物の粒子が、５μｍ以下の平均粒径と２.５〜３.５ｇ／ｍ²の比表 面積を有することを特徴とする、請求の範囲１または２によるモールド被覆パウ ダー。