(57)【要約】【課題】本発明の目的は、カリウムを含むモールドパウダーの吸湿を防止し、安定した生産性と良好なパウダー特性が得られるモールドパウダーを提供することにある。【解決手段】本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、カリウム・カルシウム複合炭酸塩を含有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カリウム・カルシウム複合炭酸塩を含有することを特徴とする鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項２】
カリウム・カルシウム複合炭酸塩は、Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２またはＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３またはそれら両者を主体とする複合炭酸塩である、請求項１記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【請求項３】
Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２またはＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３またはそれら両者を主体とする複合炭酸塩が、Ｋ２ＣＯ３及びＣａＣＯ３をＫ２ＣＯ３：ＣａＣＯ３モル比＝１：１〜１：９の範囲内で混合した混合物を５３０〜１３００℃で熱処理して得られたものである、請求項２記載の鋼の連続鋳造用モールドパウダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造用モールドパウダー（以下、単に「モールドパウダー」と記載することもある）に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造プロセスにおいては、モールド内の溶鋼表面を覆うようにモールドパウダーが投入される。モールドパウダーは溶鋼からの熱を受けて溶融し、モールドと凝固シェルの間隙に流れ込む。モールドパウダーの主な役割としては、（１）モールドと凝固シェルの間の潤滑；（２）凝固シェルの冷却速度コントロール；（３）溶鋼から浮上する介在物の溶解及び吸収；（４）溶鋼の保温；（５）溶鋼の再酸化防止、などが挙げられる。
【０００３】
これらのなかで、モールドと凝固シェルの間の潤滑性を向上させるためには、モールドパウダー中にカリウム成分を含有させることが有効である。カリウムを添加したモールドパウダーは低表面張力化によって潤滑性が向上する。
【０００４】
また、特許文献１には、溶鋼を保温することを目的として、カーボンの燃焼促進剤として、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硝酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、硝酸カリウム、炭酸リチウム等を３〜３５重量％配合した連続鋳造用モールドパウダーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２９４８４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のように、モールドパウダーへの、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、硝酸カリウムのようなカリウム源の添加は、カーボンの安定燃焼に有効であることが知られている。しかし、カリウム源として炭酸カリウムや炭酸水素カリウムを使用すると、モールドパウダー製造時にミキサーに付着したり、原料ホッパー内や配管経路に付着する問題がある。これは炭酸カリウムや炭酸水素カリウムが吸湿性を有するためである。また、吸湿した炭酸カリウムや炭酸水素カリウムを含有するモールドパウダーは、モールド内で脱水吸熱するため溶融性状が悪くなり、鋼の品質にも悪影響を与えることとなる。更に、カリウム源として硝酸カリウムを使用すると、吸湿性はないものの、モールドパウダー原料として使用するとモールド内での溶融性状が悪化するなどの問題がある。
【０００７】
また、吸湿性のないカリウム源としてカリ長石（ＫＡｌＳｉ３Ｏ８）を使用することも考えられるが、カリ長石は、Ｋ２Ｏ含有量が低いので、炭酸カリウムに比較し多量に配合する必要があり、その結果、モールドパウダー中のＡｌ２Ｏ３含有量が多くなり、モールドパウダーとしての特性が悪化するなどの問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、カリウムを含むモールドパウダーの吸湿を防止し、安定した生産性と良好なパウダー特性が得られるモールドパウダーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者らは吸湿の問題がない鋼の連続鋳造用モールドパウダーの組成について種々検討した結果、以下の知見を得て本発明を完成するに至った：
各種カリウム源の特性について調査したところ、Ｋ２ＣＯ３とＣａＣＯ３の化合物であるＫ２Ｃａ（ＣＯ３）２、Ｋ２Ｃａ２（ＣＯ３）３のようなカリウム・カルシウム複合炭酸塩は、吸湿しないことがわかった。また、カリウム・カルシウム複合炭酸塩を構成するカリウム以外の成分は、モールドパウダーの主成分であるカルシウムであるため、設計上の不都合も生じない。そのため、カリウム・カルシウム複合炭酸塩をモールドパウダーのカリウム源として使用しても、製造上の問題や製品の品質低下を招くことなく、安定的にモールドパウダーを提供することができる。
【００１０】
即ち、本発明は、カリウム・カルシウム複合炭酸塩を含有す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係る。
【００１１】
また、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、前記カリウム・カルシウム複合炭酸塩がＫ２Ｃａ（ＣＯ３）２またはＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３またはそれら両者を主体とする複合炭酸塩であることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の鋼の連続鋳造用モールドパウダーは、前記Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２またはＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３またはそれら両者を主体とする複合炭酸塩が、Ｋ２ＣＯ３及びＣａＣＯ３をＫ２ＣＯ３：ＣａＣＯ３モル比＝１：１〜１：９の範囲内で混合した混合物を５３０〜１３００℃で熱処理して得られたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モールドパウダーに、カリウム・カルシウム複合炭酸塩を使用することにより、カリウムを含むモールドパウダーの吸湿を防止することができ、製造上の問題なく、良好な溶融特性を有するモールドパウダーを得ることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のモールドパウダーは、モールドパウダーを構成するカリウム源としてカリウム・カルシウム複合炭酸塩を使用するところに特徴を有する。カリウム・カルシウム複合炭酸塩をＫ２Ｃａ（ＣＯ３）２またはＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３またはそれら両者を主体とする複合炭酸塩である。ここで、本明細書に記載する「Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２またはＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３またはそれら両者を主体とする複合炭酸塩」とは、Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２またはＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３またはＫ２Ｃａ（ＣＯ３）２及びＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３から構成され、これらにＣａＣＯ３が共存することも許容できることを意味するものである。
【００１５】
このようなカリウム・カルシウム複合炭酸塩は、Ｋ２ＣＯ３とＣａＣＯ３の混合物を５３０〜１３００℃の温度範囲で熱処理して得られたものを使用することができる。ここで、Ｋ２ＣＯ３とＣａＣＯ３の混合比率は、等モルである必要はなく、ＣａＣＯ３が過剰であってもよい。逆に、Ｋ２ＣＯ３が過剰な場合は吸湿性が解消できないために好ましくない。例えば、Ｋ２ＣＯ３：ＣａＣＯ３モル比＝１：１〜１：９の範囲であれば、吸湿性の問題がなく、カリウム・カルシウム複合炭酸塩中のＫ２Ｏ含有量も問題とはならない。なお、Ｋ２ＣＯ３が過剰となると、Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２のようなカリウム・カルシウム複合炭酸塩に加えてＫ２ＣＯ３が共存するようになるために好ましくない。また、Ｋ２ＣＯ３：ＣａＣＯ３モル比が上記範囲内であってもＣａＣＯ３が過剰となると、生成するカリウム・カルシウム複合炭酸塩は、Ｋ２Ｃａ２（ＣＯ３）３となり、また、同時にＣａＣＯ３が共存する形態となるが、Ｋ２Ｃａ２（ＣＯ３）３とＣａＣＯ３が共存しても、モールドパウダーに悪影響を及ぼすことはない。なお、Ｋ２ＣＯ３：ＣａＣＯ３モル比＝１：１〜１：４の範囲内がより好ましい。なお、熱処理温度が、５３０℃未満の場合は、Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２やＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３のようなカリウム・カルシウム複合炭酸塩が十分に生成せず、吸湿性があるために好ましくない。また、カリウム・カルシウム複合炭酸塩を合成する際に、熱処理温度をカリウム・カルシウム複合炭酸塩の融点より高くして溶融させても問題ないが、熱処理温度が１３００℃を超えると、熱処理コストが高くなる上に、原料となるＫ２Ｏ成分の蒸発が大きくなり、Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２またはＫ２Ｃａ２（ＣＯ３）３またはそれら両者のような所定のカリウム・カルシウム複合炭酸塩が得られ難くなるために好ましくない。熱処理温度は、好ましくは５５０〜１３００℃の範囲内である。
【００１６】
なお、本発明のモールドパウダーにおいて、カリウム・カルシウム複合炭酸塩の含有量は、２〜４０質量％、好ましくは３〜３０質量％の範囲内である。ここで、カリウム・カルシウム複合炭酸塩の含有量が２質量％未満であると、カリウム添加効果が発現しないため好ましくない。また、カリウム・カルシウム複合炭酸塩の含有量が４０質量％を超えると、溶融性が悪化するために好ましくない。
【００１７】
本発明のモールドパウダーを構成するカリウム・カルシウム複合炭酸塩以外の原料として、例えば、ＣａＯ原料としてポルトランドセメント、石灰石、生石灰、合成珪酸カルシウム、ウォラストナイト、リンスラグ、高炉スラグなどからなる群から選択される１種または２種以上、ＳｉＯ２原料として珪砂、珪石粉、珪藻土、長石などからなる群から選択される１種または２種以上を使用することができる。
【００１８】
また、本発明のモールドパウダーは、フラックス原料を含有することもできる。フラックス原料としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、氷晶石、蛍石、ホウ酸、ホウ砂、コレマナイトなどからなる群から選択される１種または２種以上を使用することができる。これらのフラックス原料には、不可避成分として微量のＦｅ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｓなどが含まれている場合があるが、これらの不可避成分がモールドパウダー中に含まれることは許容できる。
【００１９】
更に、本発明のモールドパウダーには、滓化速度を調整するために、炭素原料を必要に応じて含有していてもよい。炭素原料としては、例えばグラファイト、カーボンブラックなどを用いることができる。
【００２０】
なお、本発明のモールドパウダーの形状は、粉末、中空スプレー顆粒など、公知慣用の形状とすることができる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例により本発明品のモールドパウダーを更に詳細に説明する。
カリウム・カルシウム複合炭酸塩の調製：
Ｋ２ＣＯ３とＣａＣＯ３を等モルで混合し、アルミナるつぼに入れて電気炉で８００℃に加熱し３０分間保持した。得られた粉末について、Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２が生成していることをＸＲＤにて確認した。
また、同様の条件でＫ２ＣＯ３を熱処理した。
【００２２】
得られたＫ２Ｃａ（ＣＯ３）２と、熱処理済みＫ２ＣＯ３について常温、大気中で２１日間質量増加率を測定したところ、Ｋ２Ｃａ（ＣＯ３）２は、熱処理済みＫ２ＣＯ３に比べてほとんど質量増加がみられなかった。
【００２３】
また、以下の表１に記載するＫ２ＣＯ３とＣａＣＯ３モル比並びに熱処理温度にてＫ２ＣＯ３とＣａＣＯ３を混合し、アルミナるつぼに入れて電気炉で所定の温度に加熱し３０分間保持した。得られた粉末について、ＸＲＤにて生成している鉱物組成を確認した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
上述のような各種カリウム・カルシウム複合炭酸塩、Ｋ２Ｏ及びＫＮＯ３を使用して表１に記載する化学組成を有する本発明品及び比較品のモールドパウダーを調製した。本発明品及び比較品のモールドパウダーの吸湿の有無と溶融性状の評価結果を表１に併記する。
【００２６】
本発明品及び比較品のモールドパウダーの粘度は、白金球引き上げ法により、１３００℃で溶融状態のパウダースラグ中に吊り下げた１０ｍｍφの白金球を０．８５ｃｍ／秒の速さで引き上げた時の荷重から求めたものである。
【００２７】
吸湿性は、加熱乾燥式水分計で判定し、試験の結果を「◎」、「○」、「×」で表示した。本発明品及び比較品のモールドパウダーを常温、大気中で３日間放置し、水分が０．５％以下であれば「◎」、０．５％超〜１．０％であれば「○」、１．０％超を「×」とした。
【００２８】
溶融性状は、本発明品及び比較品のモールドパウダーを高周波誘導炉で１５００℃に加熱した溶鉄の上に投入することにより観察した結果である。円滑にモールドパウダーの溶融が進み溶融スラグを生成できていれば「◎」、多少の焼結や溶融遅れが見られるが問題の無い範囲であるものは「○」、焼結やスラグの粘り等が発生し溶融性状が著しく悪いものは「×」とした。
【００２９】
本発明品１〜７のモールドパウダーは、吸湿が起こらず、溶融性状も非常に良好であった。本発明品８のモールドパウダーは、吸湿が起こらなかったものの、カリウム・カルシウム複合炭酸塩のカリウム含有量が少ないために、カリウム・カルシウム複合炭酸塩の配合量を多くする必要があり、それに伴ってモールドパウダー中の炭酸塩量が多くなり、溶融性状への影響が若干見られた。本発明品９のモールドパウダーは、カリウム・カルシウム複合炭酸塩の熱処理温度が下限であるために若干の吸湿があり、溶融時に多少の焼結が見られた。
【００３０】
比較品１〜３のモールドパウダーは、吸湿が著しく、溶融試験でも半溶融部が粘り溶融が著しく遅くなった。また、比較品４のモールドパウダーは吸湿しないものの、硝酸カリウムの融点が低すぎるため、モールドパウダーを構成するその他の原料よりも先行して溶融してしまい、焼結が発生して溶融が遅くなった。