JPH10501471A - 鋼の連続鋳造用鋳型フラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 鋼、とくに超低炭素鋼の連続鋳造用粒子状鋳型フラックスは、耐火性の金属酸化物、１種又は２種以上のフラクシング剤、膨張剤例えば膨張性黒鉛、膨張性パーライト又は膨張性蛭石、カーボンブラック、二酸化マンガン及び澱粉から成るものである。その粒子は、直径が０.１mmから１mmの球状粒子であることが好ましい。好ましい組成は、フラクシング剤である上に結合剤として働く炭酸ナトリウム及び／又は炭酸リチウムを含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】 鋼の連続鋳造用鋳型フラックス この発明は、鋼、とくに超低炭素鋼の連続鋳造用鋳型フラックスに関するもの である。 鋼の連続鋳造では、一般に鋳型内の溶鋼の表面に鋳型フラックスが添加される 。そのフラックスは鋳型壁と鋼との間に潤滑性を与え、鋼表面からの熱損失を減 少させ、表面の酸化を防ぎ、鋼からアルミナのような介在物を除くこともある。 粒子は粉末に比べると遙かにダストの発生が少ないので、鋼の連続鋳造に用い られる鋳型フラックスは、粒子の形で用いられることが多く、その粒子は例えば フラックス成分をスプレー乾燥することによって作ることができる。粒子のすぐ れた流動性は、例えばダプソル（DAPS0L−登録商標）フイーダーを使用して、粒 子を鋳型へ自動的に供給するのにとくに適したものとなる。しかし、一旦フラッ クスが鋳型内へ入ると、粒子の流動性は欠点となる。なぜならば、鋳型内へ入る 鋼の流速が大きい場合には、粒子はそれ自身の高さのところにとどまる傾向を持 ち、鋼表面は鋳型の角部で露出することになるからである。 熱の作用を受けると膨張し、従って鋼の表面上で粒子を破壊させて粉末にする ような膨張性材料を粒子に少量含ませると、上述の問題を軽減し得ることが見出 された。球状の粒子が最良の結果を与えること、膨張性材料（とくに酸処理黒鉛 ）が特定の大きさのものであるべきこと、及び最良の結果を得るためには特定の 結合剤を用い るべきことがまた見出された。 超低炭素（ＵＬＣ）鋼の連続鋳造では、鋳型フラックスの断熱性がとくに重要 であり、炭素の取り込みを極力少なくしなければならない。 従来の知識では、粒子は粉末と同様には断熱しないので、ＵＬＣ鋼での使用に 適しないということであっても、球状粒子はＵＬＣ鋼に使用できることが、ここ に見出された。 この発明によると、耐火性の金属酸化物、１種又は２種以上のフラクシング剤 、膨張剤、カーボンブラック、二酸化マンガン及び澱粉から成る粒子状の鋳型フ ラックスが提供される。 この発明のさらに別の特徴によると、鋳型内で溶鋼を連続的に鋳造する方法が 提供されるが、その方法は耐火性の金属酸化物、１種又は２種以上のフラクシン グ剤、膨張剤、カーボンブラック、二酸化マンガン及び澱粉から成る粒子状の鋳 型フラックスを、溶鋼の注入前、注入中又は注入後に、鋳型に添加することを特 徴とするものである。 好ましい方法では、鋼は超低炭素鋼である。 耐火性の金属酸化物は酸化カルシウム及びシリカで作ることが好ましいが、ア ルミナ及び／又はマグネシアがまた存在していてもよい。酸化カルシウムと、シ リカ及びアルミナとを含んでいる溶鉱炉スラグ、又はアルミナとシリカとを含ん でいる長石（珪酸ナトリウムカリウムアルミニウム）のような材料を、耐火性の 金属酸化物の資源として使用することができる。 珪灰石は酸化カルシウムとシリカとを含んでおり、フラックスの粘性又は融点 に大きな影響を与えないで、鋼からフラックスへ大量 のアルミナを吸収させることができるので、とくに有用な成分である。その珪灰 石の成分は、例えば合成又は天然のカルシウムモノシリケート（これは極少量の 酸化鉄及び／又はアルミナを含んでいてもよい）であってもよく、またシリカ、 酸化カルシウム及びアルミナのうちの少なくとも１種類のものと固溶体となって いるカルシウムモノシリケート、例えば偽珪灰石又はランキナイトであってもよ い。 フラクシング剤は、例えば炭酸ナトリウム（ソーダ灰）、炭酸カリウム、炭酸 リチウム、炭酸バリウム、弗化ナトリウム、弗化アルミニウム、弗化カリウム、 氷晶石、蛍石及びかんらん石のうちの１種又は２種以上のものである。フラクシ ング剤はフラックスの融点を低下させるので、特定のフラクシング剤とその量と を選択することにより、温度によるフラックスの粘度変化を制御することができ る。 膨張剤は酸処理黒鉛又は膨張性黒鉛であることが好ましいが、膨張剤は酸処理 黒鉛の代わりに膨張性パーライト又は膨張性蛭石であってもよい。膨張剤は、フ ラックスの重量を基準として重量で０.３から１.５％、最も好ましくは０.３か ら１％存在するのが好ましく、その中では膨張性黒鉛が好ましい。 澱粉は結合剤として働くが、場合によっては澱粉のほかに、さらに他の結合剤 を付加することができる。 付加する結合剤は、粒子の製造から貯蔵、輸送及び使用を経て、膨張剤の膨張 時まで、即ち粒子が分解してもとの粉末の形に返ることが必要な時点まで、粒子 の一体性を維持するに適したものであれば、どのような結合剤であってもよい。 適当な結合剤の例は、樹脂、 ガム類例えば多糖類ガム、及び炭水化物例えば糖蜜である。 炭酸ナトリウム（ソーダ灰）及び／又は炭酸リチウムは、フラクシング剤であ るが、また結合剤として働くので、そのようなものはこの発明に係る粒子状フラ ックスでは非常に好ましいものである。少なくとも４％のソーダ灰、又は少なく とも２％の炭酸リチウム、又は少なくとも２％のソーダ灰と少なくとも１％の炭 酸リチウムとの組み合わせは、一般的に使用される。粒子状鋳型フラックスの結 合剤含有量は、約８から１４重量％の間のソーダ灰、又は約４から７重量％の炭 酸リチウム、又はソーダ灰と炭酸リチウムとの組み合わせで、炭酸リチウムのパ ーセンテージの２倍とソーダ灰のパーセンテージとの和が、約８から１４重量％ の間にあるものである。例えば結合剤にとくに好ましい１つの組み合わせは、約 １０％のソーダ灰と約１％の炭酸リチウムである。粒子状鋳型フラックスを作る ためのこの結合剤の仕組みは、無臭であることは云うまでもなく粒子強度の点で 、他の有機系結合剤を用いるよりも有効であることがわかった。そのような組成 物をスプレー乾燥することによって作る粒子の大きさは、約０.２−０.５mm（２ ００−５００ミクロン）であることが好ましい。 この発明に係る粒子状フラックス中で、澱粉結合剤はカーボンブラックを粒子 の表面へ移動させ、それによってカーボンブラック添加の効果を増進させ、スラ グ縁を減少させ、熱絶縁性を改良し、鋼によるカーボンの取り込みを減少させる 。二酸化マンガンは、カーボンを酸化し、鋼によるカーボンの取り込みを減少さ せ、カーボン含有量の大きいフラックスを使用できることとし、断熱性を改良し 、スラグ縁を少なくする。 澱粉の量は０.１から１.０重量％が普通であり、例えば０.３から０.７重量％ であり、約０.５重量％が一般的であり、二酸化マンガンの量は１から５重量％ が普通であり、例えば約２から４重量％であり、約３重量％が一般的である。 また、フラックスは、フラックス全体の密度を低下させるために、軽量耐火材 、例えば膨張したパーライト、膨張した蛭石、又は軽石を含んでいてもよい。 また、フラックスは、フラックスとしての溶融速度と焼結特性とを制御するた めに、（カーボンブラックと膨張剤として存在する膨張性黒鉛のほかにさらに） 炭素質材料、例えば木炭、コークス、無煙炭又は黒鉛を含んでいてもよい。 そのような炭素質材料の量は、例えば６重量％まで、好ましくは３重量％まで である。 このフラックスは、重量で次のものを含むのが普通である。 ４５.０−９０.０％ 耐火性の金属酸化物 １０.０−５０.０％ フラクシング剤 ０.３− １.５％ 膨張剤 ０.１− １.５％ カーボンブラック １.０− ５.０％ 二酸化マンガン ０.１− １.０％ 澱粉 ０−１４.０％ 炭酸ナトリウム ０− ７.０％ 炭酸リチウム ０−１０.０％ 軽量耐火材 ０− ６.０％ 炭素質材料（カーボンブラック及び 膨張剤として存在する膨張性黒鉛以 外のもの） この発明に係る粒子状鋳型フラックスは、球状粒子の形であることが好ましい 。球状粒子は化学的均一性と冷間流動性の点で最良の特性を持ち、また適当な断 熱性能を持っている。しかし、過去のこれまでの球状粒子は、溶鋼が乱流状態に ある間は、鋳型内では粉末と同様な効果は得られなかった。溶鋼が乱流状態にあ る間、鋳型内の幅の狭い部分の表面はとくに横揺れと上下動によって乱されるの で、球状粒子はそれ自体流動性が良好なために低い方へ流動する傾向がある。こ のために、鋳型内の幅の狭い部分の表面付近で、液状のフラックス又は鋼さえも 露出させることとなる。しかし、球の平均粒子の大きさが小さいことは勿論、こ の発明に係る膨張剤のために、フラックスの通気性が小さくなり、それによって 断熱特性を向上させ、冷間流動性が低下し、最終的に浸漬シュラウドによる鋳込 みの間及びタンディッシュ交換の間に、鋼浮遊物が生成する傾向なしに材料をう まく使用することができるという結果となる。 球状粒子は、パン造粒のような方法によって作ることもできるが、フラックス 成分の混合物からなる水性スラリを、一般的には固形分が約６０％の水性スラリ を、スプレー乾燥することによって作るのが好ましい。粒子は、直径が０.１mm から１mm程の広い範囲の大きさであってもよいが、直径が０.２から０.５mm（２ ００から５００ミクロン）であることが好ましい。 鋳型フラックスの鋳型への使用割合は、鋳鋼１トンに対し０.３kgから１.１kg の範囲内であるのが普通であり、その範囲は従来のフラックスに対するのと実質 的に同じである。 ＵＬＣ鋼の鋳造では、他の鋼の鋳造に用いられるフラックスに比 べて、低いカーボン含有量の鋳型フラックスを用いることによって、カーボンの 取り込みを最も少なくすることができるが、このことは断熱特性が減少し、スラ グ縁の生成が増大するという結果を招く。従来の粒子は粉末程には断熱しないの で、粒子は普通ＵＬＣ鋼を鋳造するには使用されない。 この発明に係る粒子状鋳型フラックスは、とくにＵＬＣ鋼の鋳造に適している 。膨張剤はフラックスを破壊して粉末にするので、乱流状態の間に金属の被覆を 増進する。二酸化マンガンはフラックス中に含まれているカーボンを酸化して、 鋼によるカーボンの取り込みを減少させるので、フラックスにおけるカーボン含 有量の高いことを許し、断熱特性を改良し、スラグ縁の生成を少なくする。澱粉 は、カーボンブラックを粒子表面へ移行させるので、カーボンブラックの能力を 改善し、スラグ縁の生成を少なくし断熱特性を改善する。 既に述べたように、この発明に係る粒子状鋳型フラックスは、鋳型内で鋼に接 触すると壊れて表面にフラックスの粉末層を生成し、鋳型のかど部において鋼が 露出するのを防ぐ。さらに、この発明に係る粒子状鋳型フラックスは、粉末状の フラックス組成物に比べて、一層すぐれた均一性、少ないダスト生成、自動添加 に容易なすぐれた流動性、のような公知の鋳型フラックスの持つ長所を留保して いる。 次の実施例は、この発明を具体的に説明するのに役立つものである。 実施例１ 珪酸カルシウム ２１.５重量％ カーボンブラック ０.８ 溶鉱炉スラグ ２８.２ 弗化カルシウム １２.３ かんらん石 ６.１ 珪酸ナトリウムカリウムアルミニウム １１.８ 澱粉 ０.５ 二酸化マンガン ２.８ 炭酸リチウム １.２ 炭酸ナトリウム ６.１ 多糖類ガム ０.１ 炭酸ストロンチュウム ７.６ 膨張性黒鉛 １.０ 実施例２ 珪酸カルシウム ２１.９重量％ カーボンブラック ０.８ 溶鉱炉スラグ ３１.４ 弗化カルシウム １１.６ マグネサイト ２.４ 珪酸ナトリウムカリウムアルミニウム ８.４ 澱粉 ０.６ 二酸化マンガン ３.６ 炭酸リチウム １.７ 炭酸ナトリウム ３.４ 多糖類ガム ０.１ 膨張性黒鉛 ０.８ ソーダ石灰ガラス １３.３ 実施例１と実施例２とにおける組成物の水性スラリをスプレー乾燥することに よって、その組成物から直径が０.２から０.５mmの大きさの球状粒子を作った。 この粒子を超低炭素鋼の連続鋳造における鋳型フラックスとして使用した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディール、スペンサー、クラーク アメリカ合衆国、オハイオ州 44070、ノ ースオルムステド、サンセットオバル、 25127

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．耐火性の金属酸化物と、１種又は２種以上のフラクシング剤と、膨張剤とか ら成る粒子状鋳型フラックスであって、フラックスがまたカーボンブラックと、 二酸化マンガンと、澱粉とを含んでいることを特徴とする、粒子状鋳型フラック ス。 ２．耐火性の金属酸化物が、酸化カルシウムと、シリカと、必要によりアルミナ 及び／又はマグネシアとで作られていることを特徴とする、請求項１に記載の粒 子状鋳型フラックス。 ３．フラクシング剤が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸バ リウム、弗化ナトリウム、弗化アルミニウム、弗化カリウム、氷晶石、蛍石及び かんらん石のうちの、１種又は２種以上のものであることを特徴とする、請求項 １又は２に記載の粒子状鋳型フラックス。 ４．膨張剤が膨張性黒鉛、膨張性パーライト又は膨張性蛭石であることを特徴と する、請求項１−３の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 ５．フラックスが重量で、 ４５.０−９０.０％の耐火性の金属酸化物 １０.０−５０.０％のフラクシング剤 ０.３− １.５％の膨張剤 ０.１− １.５％のカーボンブラック １.０− ５.０％の二酸化マンガン ０.１− １.０％の澱粉 ０ −１４.０％の炭酸ナトリウム ０ − ７.０％の炭酸リチウム ０ −１０.０％の軽量耐火材 ０ − ６.０％の炭素質材料（カーボンブラッ クと膨張剤として存在する膨張性黒 鉛以外のもの） を含むことを特徴とする、請求項１−４の何れかに記載の粒子状鋳型フラッ クス。 ６．膨張剤の含有量が０.３から１.０重量％であることを特徴とする、請求項 ５に記載の粒子状鋳型フラックス。 ７．二酸化マンガンの含有量が２.０から４.０重量％であることを特徴とする 、請求項５又は６に記載の粒子状鋳型フラックス。 ８．澱粉含有量が０.３から０.７重量％であることを特徴とする、請求項５− ７の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 ９．炭酸ナトリウム含有量が２.０から１４.０重量％であることを特徴とする 、請求項５−８の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 １０．炭酸ナトリウム含有量が８.０から１４.０重量％であることを特徴とする 、請求項９に記載の粒子状鋳型フラックス。 １１．炭酸リチウム含有量が１.０から７.０重量％であることを特徴とする、請 求項５−９の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 １２．炭酸リチウム含有量が４.０から７.０重量％であることを特徴とする、請 求項１１に記載の粒子状鋳型フラックス。 １３．炭酸リチウム含有量の２倍と炭酸ナトリウム含有量との和が、８.０から １４.０重量％の範囲内にあることを特徴とする、請求 項５−１２の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 １４．軽量耐火材が膨張したパーライト、膨張した蛭石又は軽石であることを特 徴とする、請求項５−１３の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 １５．炭素質材料が木炭、コークス、無煙炭又は黒鉛であることを特徴とする、 請求項９−１４の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 １６．フラックスが、澱粉及び場合により存在する炭酸ナトリウム及び／又は炭 酸リチウムのほかに、さらに結合剤を含んでいることを特徴とする、請求項９− １５の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 １７．付加される結合剤が樹脂、ガム又は炭水化物であることを特徴とする、請 求項１６に記載の粒子状鋳型フラックス。 １８．粒子が直径０.１mmから１.０mmの球状粒子であることを特徴とする、請求 項１−１７の何れかに記載の粒子状鋳型フラックス。 １９．粒子が直径０.２mmから０.５mmの球状粒子であることを特徴とする、請求 項１８に記載の粒子状鋳型フラックス。 ２０．耐火性の金属酸化物と、１種又は２種以上のフラクシング剤と、膨張剤と 、カーボンブラックと、二酸化マンガン及び澱粉とから成る鋳型フラックスを、 溶融鋼の注入以前、注入中又は注入後に、鋳型へ添加することを特徴とする、鋳 型内で溶融鋼を連続的に鋳造する方法。 ２１．鋼が超低炭素鋼である請求項２０に記載の方法。