JPS61108463A - 保温性の良い鋳造用球形顆粒状フラツクス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 鋼の鋳造時、なかでも連続鋳造の際に使用する鋳造用フ
ラフクスの改良に関してこの明細、書で述べる技術内容
は顆粒状フラックスの保温性の向上についての開発成果
を提案するものである。

（従来の技術） 鋼の鋳造時には鋳型に注入した溶鋼上に鋳造用フラフク
スと称する添加剤を投入するが、従来は粉末状のため投
入の際の発塵により作業環境が悪化していた。

発明者らの属する研究グループは、かような作業環境を
改善して、しかもより優れた鋳片表面品質を得ることが
できる顆粒状フラックスの開発に成功し、さきに特開昭
５０−１４１５２８号、特開昭５３−７００４０号公報
に開示をした。しかしながら最近の目覚しい鋳造技術の
進歩に従い、とりわけ高速鋳造操作に対処する新規な顆
粒状フランクスの必要性が生じてきた。それというのは
連続鋳造操作において、鋳造速度が高速化するにつれて
鋳型と鋳片間のスラグ流人が阻害され勝ちになり、従っ
て、スラグによる潤滑機能が乏しくなるため、鋳片の凝
固シェルに作用する摩擦力が増大してブレークアウトが
発生し易くなるからである。

（発明が解決しようとする問題点） 高速鋳造作業下においては、スラグ流人量を確保してス
ラグ潤滑性を維持しながら鋳造することが安定操業上重
要な管理ポイントである。

この流入スラグは鋳造用フラックスが溶鋼した溶解スラ
グ層から供給されるため、溶鋼上に十分な溶解スラグ層
を確保することがまず先決である。

溶解スラグ層厚は溶鋼熱により鋳造用フラックスが溶解
スラグ化する速度と、溶解スラグが鋳型と鋳片間に流入
してスラグフィルムとなり潤滑機能を果たしながら消費
してゆく速度とのバランスによって決るため、とくに高
速鋳造化に伴い、時間当たりのスラグ消費量をより多く
必要とする状況下においては、スラグ潤滑の消耗補給を
専ら司るべき溶解スラグ量、つまりは溶解スラグ層厚の
十分な確保が特に重要視される。

しかるに玉揚したものも含め一般に従来の顆粒状フラン
クスは、粉末状フラックスに比較して溶解スラグ層厚が
薄い傾向にあり、この点、経験的に認識されているため
、高速鋳造には顆粒状フランクスを使用することが逅巡
され勝ちであった。

さて鋳造用フラックスの溶解過程については、溶鋼表面
に添加された鋳造用フラックス被覆層の底部にて、溶鋼
表面からの伝熱によって溶解スラグ化が進行し、従って
このフラックス被覆層の垂直方向２点の温度差にて、そ
の保温性、断熱性を代表させ得ると考えられる。

そこでこの溶解スラグ化をシミュレートして加熱始から
一定時間後のフラックス被覆層の垂直方向に隔たる２測
定点間の温度差を保温評価指数とし、粉末状フラックス
およびそれを従来の方法で顆粒にした顆粒状フラックス
について比較したところ、粉末は顆粒にくらべて一般に
保温評価指数が高く保温性に優れていることが判明した
。

保温性の良いということは被覆層内の蓄熱量が大きいと
いうことであり、粉末と顆粒の溶解スラグ層厚の違いは
被覆層内の蓄熱量の違い、すなわち保温性の差によるも
のと推察される。

鋳造用フラックス被覆層の如き充填層の伝熱は粒子間の
熱伝達定数に依存するが、粉末や顆粒のように空隙が密
閉されていない場合は空隙間の通気による伝熱も大きい
割合を占めると考えられる。

連鋳鋳型内での伝熱問題のように熱源が下方に在り上方
に伝熱する場合は、上昇気流も発生するので空隙間の通
気伝熱は一層大きくなりしかも、顆粒は粒子径が粉末に
比べて格段に大きいので、空隙間隔、空隙間の通気性も
大きい傾向にあり、このことの故に顆粒が粉末に比較し
て保温性に劣る原因となる。

発明者らは上記の知見から、顆粒においても粒子間の空
隙間隔を減じ、つまり充填密度を高くすることにより、
空隙間の通気性を少なくすりば、粉末におけるような上
湯発塵の不利を伴うことな（してしかも粉末と匹°敵す
る保温性を有する顆粒が得られるのでないかと研究した
結果この発明の球形顆粒状フラックスの開発に成功した
ものである。

（問題点を解決するための手段） この発明はＡｌｔｏ３を２〜２０ｗｔ％アルカリおよび
アルカリ土類金属の弗化物を３〜３０賀ｔ％、 アルカリおよびアルカリ土類金属の酸化物をＣａＯは算
入しないこととして２〜３０ｗ　ｔ％、そして炭素粉末
を０．２〜７ｗｔ％ 含むほか、残部がＣａｂ／　５ｔｏｔ比の値で０．６５
〜１．５の割合いとなるＣａＯおよび５ｉｆｔを含有す
る組成より成り、粒径３．０以下に造粒した粒子であっ
て、粒径０．１〜２．０ｍｍ　　　：　　９０ｗｔ％以
上粒径０．１ｍｍ未満　　　：　　５ｗｔ％以下粒径２
．０〜３．Ｏｍｎ＋　　　：　　５ｗｔ％以下の粒度分
布に成ることを特徴とする保温性の良い鋳造用球形顕粒
状フラックスであり、フラックス組織と粒度分布との結
合が枢容事項である。

（作　用）　　　　　。

まずフラックス組成について上記のように限定をする理
由から説明を進め、ここにｗｔ％は単に％で示す。

Ａ　ｌ　ｚｏｓ　：　２〜２０％ ＡｌｚＯ，は含有量が少なすぎて２％を下まわると軟化
溶解速度が上昇し、フラックス溶解速度が遅くなる。ま
た、１２０３含有量が２０％をこえて多すぎると１３０
０℃以下の低温で粘度が急激に上昇したり、凝固時に結
晶が晶出する可能性がきわめて多くなり、ノロカミ等の
表面欠陥が発生し易い。

従ってフラックス中のＡＩＺＯ！含有量は２〜２０％と
する。

アルカリ金属およびアルカリ土類金属の弗化物：３〜３
０％ アルカリ金属およびアルカリ土類金属の弗化物は、主と
して軟化溶解温度、粘度などを調節する働きを有するが
、３０％より多すぎるとガラス傾向を阻害する一方３％
より少なすぎると軟化溶解温度が高くなりすぎて、溶鋼
表面上で不均一をし易くなるので３〜３０％に限定する
。

アルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物をＣａＯ
は算入しないこととして２〜３０％アルカリ金属および
アルカリ土類金属の酸化物も主として軟化溶解温度、粘
度等を調節する働きを有するが、これも３０％より多す
ぎるとガラス化傾向を阻害するので好ましくなく、また
２％より少ないと殆ど効果が望めなくなるので２〜３０
％を限定するのであり、ここに−ＣａＯを不算入とした
のはあとで述べる塩基度に依存したフラックス性状に及
ぼす影響がより重要なためである。

炭素粉末　０．２〜７％ 炭素粉末はりん片状黒鉛、コークス粉、人造黒鉛、玉状
黒鉛、不炭粉、カーボンブラックなどの何れが単独又は
複合にて配合し、溶解スラグ化速度を調整するのに役立
つが、７％をこえると溶解スラグ化速度が遅くなるため
、十分な溶解スラグ層の生成を阻害する一方、０．２％
より少ないと溶解スラグ化速度の調整機能が望めなくな
るので０．２〜７％の範囲に限定した。

この発明のフラックス組成は上記各成分を含んで残部は
、ＣａＯおよび５ｉＯａより成るが、重量％比において
Ｃａｂ／　Ｓｉｎｇの値を０．６５〜１．５の範囲にし
なければならず、この範囲内においてフラックスのガラ
ス化傾向、鋳型自溶鋼中を浮上するＡｌｔｏｓの吸着そ
して溶解速度の諸点で適合し１．０．６５より低いとき
ＡＩｔｏ、の溶融速度が劣り、また粘度値が高くなりす
ぎるため好ましくないことの不利があり、また１、５を
こえるとフラックスの溶融温度が上昇を来してこれもま
た好ましくないことの点で不満足となる。

上記のような適正なフラックスの成分組成においてとく
に球形顕粒状をなすフラックスの粒度分布が重要である
。

ここで鋳造用顆粒フラックスの一般的な製造方法を顧み
ると次のとおりである。

従来顆粒製造方法は能率良く大量生産できる押し出し式
造粒によるものが一般的である。押し出し式造粒とは公
知のように混練物をパンチングプレートから強制的に押
し出して造粒する方法であり、得られる造粒物の形状は
柱状である。このような柱状物はカドがあることもあっ
て、充填密度が小さくしかも空隙間の通気性が大きい。

そこで押し出し径を小さくして細粒化してみたが、やは
り通気性が大であるためか保温性は粉末に比較して隔分
劣っていた。

すなわち、押し出し成造粒物のようにカドのある柱状形
状では粒子径を小さくして細粒顆粒にしてもなお目的と
している保温性向上は望めない。

無論限りなく小さな粒子径にすめば可能性はあると思わ
れるが、ここでは押し出し式造粒として一般的に量産製
造可能な粒子径でなければ意味がないのは明らかである
。

発明者らは保温性の良い顆粒を得るには、充填密度を上
げ、かつ、空隙間の通気性を少なくすればよいと考えて
研究した結果、球状で粒径０．１ｍｍ〜２．Ｏｎ＋ｍの
範囲が９０重量％以上でかつ、この粒度範囲で正規分布
に近い粒度分布を有する顆粒であればこの発明の目的で
ある鋳造用フラックスとし、ての保温性を確保し得るこ
とを見出した。

さて第１図は粉末状フラックス（Ａ）とそれを造粒して
得られた柱状顆粒（Ｂ）、細柱状顆粒（Ｃ）およびこの
発明の球状顆粒（Ｄ）について、保温評価指数と嵩比重
を測定した結果を示す。

ここに保温評価指数については鋳造用フラックスの実施
における溶解状態を近似した実験的な溶解スラグ化挙動
をシミョレートする第２図の測定装置にて試料に底部の
みからの一方向加熱による伝熱によって溶解させ、底部
から加熱しつつ試料層中の伝熱状態を垂直方向２点Ａ、
Ｂの温度差が第３図の如き、温度プロフィルを呈するこ
とで評価した。

第２図において１は黒鉛るつぼ、２はその底壁加熱装置
、３は耐火断熱れんが、そして４は温度センサ、５は試
料である。

第１図によれば球状顆粒（Ｄ）が粉末に匹敵する保温性
を有していることが明らかである。

これは第１図にあわせ示すように球状顆粒が柱状顆粒に
比べて嵩比重が大きくかつ、第４図のように充填密度も
高いために空隙が少なく、しかも球状であるので空隙間
の通気性も少ないことが保温性向上の原因であるといえ
る。

ここに粒径はＪＩＳ標準標準フル上るフルイ目開きによ
って表し、一方嵩比重は内径５０ｍｍφ、容積１００ｃ
ｃの円筒状容器に容器１端より５０ｍｍ以内の高さから
、試料を自然落下させ容器から少し溢れるくらいまで入
れ、これを１００ｃｃに切り取ったときの重量で表す。

上記の球状顆粒（Ｄ）はさきに述べ範囲内の組成からな
る粉末を粒径０．１〜２．０ｎｕａが９０％以上、粒径
０．１ｍｍ未満が５．０重量％以下、粒径２．Ｏｍｍ〜
３．Ｏｎｖが５．０重量％以下に造粒したものであり、
ここに粒径０．１ｍｍ以下は全く無いことが理想的であ
るが、５．０ｍｍ以下であれば実用上の粉塵は問題とな
らない。そして粒径３ＩＩ１１以上は未溶解状態のまま
溶鋼メンスカスから捲き込まれる恐れが生じるためカン
トすることとして粒径２．０〜３　、０ＩＩＩｍについ
ても全く無いことが理想的であめが、５．０ｍｍ％以下
ならば保温性悪化を起こさない。

粒径０．１ｍｎ＋〜２．Ｏｍｍ’は十分な保温性を得る
ためには９０重量％以上が必要であり、しかもこの粒度
範囲内で正視分布に近い粒度分布を有することが望まし
い。

以上の如くこの発明に従う保温性の良い顆粒状フラック
スは、正視分布に近い粒度分布を有することによって充
填密度が改善され保温性の改善に役立つが鋳造用フラッ
クスという特別用途からできるだけ細粒が望ましい。

かような観点から各種造粒方法を考察すると、転勤造粒
、流動層造粒、攪拌造粒などの球状顆粒を得ることので
きる造粒方法を工夫して適用することができる。

この発明の特徴は極めて安価に保温性に優れた球状顆粒
にあり例えば、急速加熱発泡法によるような中空状顆粒
に比べより安価で、かつ同等ないしはそれ以上の効果を
あげることができる。

（実施例） 次にこの発明の実施例を示す。

表１は次の成分を有する鋳造用フラックスをスラブ高速
鋳造に使用した時の作業状況を示している。

フラックス配合 Ａ　ｅ　ｚｏ：ｌ　：　６．４％、ＣａＦｔ：３．５％
、　Ｎａ、　Ｏ：　４．５％ＭｇＯ：　１．５％、Ｂａ
Ｏ：　５．４％、Ｃ：３．５％で残りはＣａｂ／　５ｉ
（ｈ　：　１．０５の比率のＣａＯとＳｉＯ２よりなる
組成。

ここで従来例として粉末及び従来方法による柱状顆粒、
比較例としてこの発明と同じ球状顆粒なるも粒形分布の
異なる顆粒のテストした結果も示すが、なお比較例はテ
スト回数が少ないためブレークアウトについて評価でき
なかった。

（発明の効果） この発明の球状顆粒は溶解スラブ層厚を十分確保し、か
つ、鋳片表面欠陥およびブレークアウト発生の問題の全
く無いことが実施例により明らかであって、この発明の
球状顆粒は高速鋳造操業を安定して行い、かつ表面欠陥
の少ない鋳片を得る上で非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は形態の異なる４種の試料について保温評価指数
と嵩比重の測定例を示すグラフ、第２図は保温評価指数
の比較に用いたフラックス溶解用加熱試験装置の断面図
、 第３図は温度差の測定例を示すグラフであり、第４図は
球状および柱状各顆粒の充填状況を示す顕微鏡スケッチ
図である。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ａｌ＿２Ｏ＿３を２〜２０ｗｔ％、 アルカリおよびアルカリ土類金属の弗化物 を３〜３０ｗｔ％、 アルカリおよびアルカリ土類金属の酸化物 を、ＣａＯは算入しないこととして２〜３０ｗｔ％そし
   て炭素粉末を０．２〜７ｗｔ％ 含むほか、残部がＣａＯ／ＳｉＯ＿２比の値で０．６５
   〜１．５の割合いとなる、ＣａＯおよびＳｉＯ＿２を含
   有する組成より成り、粒径３．０ｍｍ以下に造粒した粒
   子であって、 粒径０．１〜２０ｍｍ：９０ｗｔ％以上 粒径０．１ｍｍ：５ｗｔ％以下 粒径２．０〜３．０ｍｍ：５ｗｔ％以下 の粒度分布に成ることを特徴とする保温性の良い鋳造用
   球形顕粒状フラックス。