(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼の連続鋳造用球形状顆粒モールドパウダーにおいて、モールドパウダーを構成する粒子が以下の粒度分布
（１）粒径１０６μｍ未満：５質量％未満；
（２）粒径１０６μｍ以上３００μｍ未満：２５〜５０質量％；
（３）粒径３００μｍ以上５００μｍ未満：４０質量％以下；
（４）粒径５００μｍ以上７１０μｍ未満：１０〜３０質量％；及び
（５）粒径７１０μｍ以上：５質量％未満
を有することを特徴とする鋼の連続鋳造用球形状顆粒モールドパウダー。
【請求項２】
モールドパウダーが、ＣａＯとＳｉＯ２からなる基材原料４０〜８０質量％、シリカ原料０〜２５質量％、フラックス原料５〜４５質量％、カーボン原料０〜２０質量％及びその他の成分０〜２０質量％より構成される、請求項１記載の鋼の連続鋳造用球形状顆粒モールドパウダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造用球形状顆粒モールドパウダーに関し、更に詳細には作業環境、安定操業性、鋼品質の向上に著しく寄与できる鋼の連続鋳造用球形状顆粒モールドパウダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造において、モールド内にはモールドパウダーが添加される。浸漬ノズルを介してモールド内に注入された溶鋼の表面上に添加されたモールドパウダーは、溶鋼からの受熱により溶鋼表面より溶融スラグ層、焼結層及び未溶融の原パウダー層の層状構造を形成し、種々の役割を果たしながら鋼の凝固シェルとモールド間に流れ込み消費される。モールドパウダーの役割は、主として以下の５項目である：（１）モールドと凝固シェルとの潤滑作用；（２）溶鋼中から浮上する介在物の溶解、吸収作用；（３）凝固シェルとモールド間の抜熱制御媒体；（４）溶鋼の酸化防止；（５）溶鋼の保温作用。
【０００３】
中でも、溶鋼の保温作用は重要であり、保温性が不足すると溶鋼表面が冷え易くなり、ディッケル（溶鋼表面の凝固）が生成し、安定鋳造できなくなる。また、ディッケルの生成までいかなくても、保温性が悪いと凝固シェル先端が過剰に成長し、いわゆる爪状凝固シェルが生成し、溶鋼中から浮上してきた介在物や気泡が爪に捕捉され、介在物欠陥や気泡欠陥の原因となる。ここで、溶鋼の保温作用は、モールドパウダーの断熱性に左右される。
【０００４】
また、モールドパウダーを粉末から球形状顆粒とすることで、自動供給機へ対応でき、また、発塵を少なくすることができ、作業環境改善に大きな効果を発揮している。しかし、球形状顆粒では、粒間の間隙による溶鋼熱の放散が大きく、鋳片品質や操業安定性を低下させる一因となっている。そこで、充分な溶鋼の保温性を確保できる顆粒モールドパウダーが強く望まれている。
【０００５】
これまで溶鋼の保温性を向上させるために、様々な顆粒モールドパウダーが提案されている。例えば、特許文献１には、粒径３．０ｍｍ以下に造粒した粒子からなり、その粒度分布が、粒径０．１〜２．０ｍｍ：９０質量％以上、粒径０．１ｍｍ未満：５質量％以下、粒径２．０〜３．０ｍｍ：５質量％以下である鋳造用球形顆粒状フラックスが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、攪拌造粒法で造粒された粒子からなり、その粒度分布が、粒径０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ未満が９０質量％以上、粒径０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ未満８０質量％以上、粒径０．１ｍｍ未満５質量％未満、粒径２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満５質量％未満である球形顆粒である鋳造用フラックスが開示されている。
【０００７】
更に、特許文献３には、粒径０．２〜０．８ｍｍが９０質量％以上の球形顆粒状で、安息角が２７度以下、崩壊角が１７度以下である連続鋳造用フラックスが開示されている。また、特許文献４には、粒径１ｍｍ以下の中空顆粒からなる連続鋳造用モールドパウダーが開示されている。更に、特許文献５には、粒径が１．５ｍｍ以下の造粒物であって、嵩比重が１．０〜１．５の範囲内にある鋼の連続鋳造用モールドパウダーが開示されている。また、特許文献６には、粒径１．５ｍｍ未満の粒子が９０質量％以上の顆粒である鋼の薄スラブ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】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−１０８４６３号公報
【特許文献２】特公平１−２０９４４号公報
【特許文献３】特開昭６１−１２３４５４号公報
【特許文献４】特開平１０−１１３７５４号公報
【特許文献５】特開平１１−２７７２０１号公報
【特許文献６】国際公開第００／０５０１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び２に開示されているような粒径が１ｍｍを超える粒子が多く存在するモールドパウダーでは、滓化が遅くなり、良好な溶融性状を維持し難いという問題点がある。また、特許文献１では、粒度分布を正規分布としており、これはモールドパウダーの製造上は有利であるが、保温性の面からは、正規分布とすることで粒子間の空隙の量が多くなるという問題点がある。更に、特許文献３では、モールドパウダーを構成する粒子の粒径はできるだけ均一であることが好ましいとされており、粒径０．８〜０．５ｍｍが９５質量％以上であることがより好ましいとされているが、モールドパウダーを構成する粒子の粒径が均一であると、空間率が充分に低くなく、保温性が不充分であるという問題点がある。また、特許文献４は、モールドパウダーを粒径１ｍｍ以下の中空顆粒とすることで、溶鋼表面に良好な保温性を付与することを目的とするものであるが、モールドパウダーの粒径を単に１ｍｍ以下としても、空間率を充分に低下させることができず、満足のいく保温性を得ることができないという問題点がある。更に、特許文献５並びに６では、粒径が１ｍｍを超えるモールドパウダーも存在し、このような粒径のモールドパウダーは、滓化が遅くなり、良好な溶融性状を維持し難いという問題点がある。上述のように、従来の球形状顆粒モールドパウダーは、粒間の間隙による溶鋼熱の放散が大きく、鋳片品質や操業安定性を低下させる一因とされており、溶鋼の保温性を向上させることが望まれている。
【００１０】
従って、本発明の目的は、従来の球形状顆粒のモールドパウダーにおける溶鋼保温性の低下を改善することができ、更に、溶融特性や操業性を損なうことなく、保温性を向上することができる鋼の連続鋳造用球形状顆粒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】
【００１１】
本発明の鋼の連続鋳造用球形状顆粒モールドパウダーは、モールドパウダーを構成する粒子が以下の粒度分布
（１）粒径１０６μｍ未満：５質量％未満；
（２）粒径１０６μｍ以上３００μｍ未満：２５〜５０質量％；
（３）粒径３００μｍ以上５００μｍ未満：４０質量％以下；
（４）粒径５００μｍ以上７１０μｍ未満：１０〜３０質量％；及び
（５）粒径７１０μｍ以上：５質量％未満
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の鋼の連続鋳造用球形状顆粒モールドパウダーによれば、溶融特性や操業性を損なうことなく、保温性を向上することができる
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、保温性評価に使用した装置の全体図であり、（ｂ）は、その部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、鋼の連続鋳造用球形状顆粒モールドパウダー（以下、単に「モールドパウダー」と記載する）層を通じた熱伝達とモールドパウダー造粒粒子との関係を検討したところ、下記の知見を得た：
熱伝達は、固体内の熱伝達、モールドパウダー層内の空隙（つまり、造粒粒子内の空隙）での輻射伝達、及びその空隙での対流によって生ずる。造粒粒子の密度が一定であると仮定すると、固体内の熱伝導と造粒粒子内の対流は同一であると考えられるため、造粒粒子間の輻射と対流によって熱伝導が変化する。高温であることと、造粒粒子間の空隙の大きさが小さいことを考えると、熱伝達は輻射によるところが大である。造粒粒子間の輻射量は、造粒粒子間の空隙量を少なくすることで低下させることができる。このためには、球形状顆粒としての流動性や発塵の抑制といった特性を損なうことなく、できる限りモールドパウダーの充填率を高めることが望ましい。このためには、球形状顆粒としての流動性や発塵の抑制といった特性を損なうことなく、できる限りモールドパウダーの充填率を高めることが望ましい。また、対流は粒子間の空隙の大きさを小さくすることで、低減することができ、これはモールドパウダーの粒径を特定の粒度分布とすることにより実現することができる。
【００１５】
即ち、本発明のモールドパウダーは、構成する粒子が以下の粒度分布
（１）粒径１０６μｍ未満：５質量％未満；
（２）粒径１０６μｍ以上３００μｍ未満：２５〜５０質量％；
（３）粒径３００μｍ以上５００μｍ未満：４０質量％以下；
（４）粒径５００μｍ以上７１０μｍ未満：１０〜３０質量％；及び
（５）粒径７１０μｍ以上：５質量％未満
を有することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明における上記粒径は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１−１の標準ふるいを用いたものである。ふるいには、１０６μｍ、３００μｍ、５００μｍ、７１０μｍを使用した。また、例えば「粒径１０６μｍ未満以下：５質量％未満」とは、１０６μｍのふるいを通過する粒子が５質量％未満であることを示し、「粒径３００μｍ以上５００μｍ未満：４０質量％以下」とは、５００μｍのふるいを通し、３００μｍふるい上に残った粒子の量が４０質量％以下であることを示す。なお、別の基準のふるいを使用し、粒度をＪＩＳのふるいとのバイアスを取って評価することもできる。
【００１７】
ここで、モールドパウダーを構成する粒子の粒径１０６μｍ未満が５質量％以上となると、発塵が多くなるために好ましくない。なお、粒径１０６μｍ未満は、５質量％未満、好ましくは３質量％未満である。また、粒径７１０μｍ以上が５質量％以上となると、滓化が遅くなり、良好な溶融性状を維持し難いために好ましくない。なお、粒径７１０μｍ以上は、５質量％未満、好ましくは３質量％未満である。従って、モールドパウダーを構成する粒子の残部が１０６μｍ以上７１０μｍ未満となり、この範囲内とすることにより、良好な溶融性状、発塵抑制、保温性向上を得ることができる。なお、粒径１ｍｍ以上の粒子は、３質量％未満であることが好ましい。
【００１８】
次に、モールドパウダーを構成する粒子の粒径１０６μｍ以上３００μｍ未満は、２５〜５０質量％、より好ましくは３０〜４５質量％の範囲内である。粒径１０６μｍ以上３００μｍ未満が、この範囲内にあることで、原モールドパウダー層の充填性が向上し、溶融スラグ層から大気までの通気性を低減させることができ、溶鋼の保温性を向上させることができる。粒径１０６μｍ以上３００μｍ未満が２５質量％未満では、充填性が低下して溶鋼の保温性低下に繋がる恐れがあるために好ましくない。また、５０質量％を超えると、充填性が低下して溶鋼の保温性が低下したり、発塵の問題が発生したり、細粒が多くなることで滓化速度が速くなり、モールドパウダーにおいて重要な特性である滓化速度の調整が難しくなることがあるために好ましくない。
【００１９】
また、モールドパウダーを構成する粒子の粒径３００μｍ以上５００μｍ未満は、４０質量％以下、好ましくは３０質量％以下である。粒径３００μｍ以上５００μｍ未満を４０質量％以下とすることにより、原モールドパウダー層の充填性が向上し、溶融スラグ層から大気までの通気性を低下させることができ、溶鋼の保温性を向上させることができる。なお、ふるい分け操作によって不可避的に混入する粒子を除いて、粒径３００μｍ以上５００μｍ未満の粒子は実質上不在（０質量％）であっても特に問題はない。
【００２０】
更に、モールドパウダーを構成する粒子の粒径５００μｍ以上７１０μｍ未満は、１０〜３０質量％、好ましくは１２〜２２質量％の範囲内である。粒径５００μｍ以上７１０μｍ未満の粒子が、この範囲内にあることで、原モールドパウダー層から大気までの通気性を低下させることができ、溶鋼の保温性を向上させることができる。粒径５００μｍ以上７１０μｍ未満の粒子が、１０質量％未満であると、充填性が低下して溶鋼の保温性の低下に繋がるために好ましくない。また、３０質量％を超えると、充填性がある程度向上したとしても、粒子間の隙間の大きさが大きくなるので、対流による熱伝達が増加するために好ましくない。
【００２１】
モールドパウダーの粒度分布を上述のような正規分布にならないようにすることで、モールドパウダーの充填率を向上することが可能となる。上記粒度分布には、主として二つのパターンがあり、一つ目のパターンは正規分布のようなシャープなパターンからブロードなパターンにすることであり、二つ目のパターンは、２以上のピークを有するパターンとすることである。このような粒度分布とすることで、モールドパウダーの保温性を飛躍的に高めることができる。
【００２２】
上記粒度分布を有する本発明のモールドパウダーは、例えば転動造粒法（攪拌造粒法）、流動造粒法、スプレー造粒法によって製造することができる。転動造粒法（攪拌造粒法）及び流動造粒法では、バインダーの添加量を変更することで異なる粒径の粒子を製造することができる。粒径の異なる複数種のモールドパウダーを製造し、上記粒度分布となるように混合することで本発明のモールドパウダーとすることができる。また、スプレー造粒法では、得られる球形状顆粒の粒径は、スラリー粘度、スラリー噴霧圧、スラリー噴霧ノズル径を変更することで制御することができる。これらを変更して粒径の異なる複数種のモールドパウダーを製造し、上記粒度分布となるように混合することで本発明のモールドパウダーとすることができる。また、一般的にスプレー造粒法では複数のノズルから同時にスラリーを噴霧するので、ノズル径の異なる複数のノズルを使用することにより上記粒度分布を有するモールドパウダーを一度に得ることもできる。
【００２３】
本発明のモールドパウダーは、ＣａＯとＳｉＯ２からなる基材原料、シリカ原料、フラックス原料、カーボン原料、その他の成分から構成することができる：
基材原料としては、例えば合成珪酸カルシウム、セメント類、ウォラストナイト、ダイカルシウムシリケート、コレマナイト、炭酸カルシウム等を使用することができる。ここで、基材原料の配合割合は、４０〜８０質量％、好ましくは５０〜７０質量％の範囲内である。なお、基材原料の配合割合が４０質量％未満であると、ＣａＯ成分が少なくなりすぎるために好ましくなく、また、８０質量％を超えると、ＣａＯとＳｉＯ２以外の成分が少なくなりすぎるために好ましくない。
次に、シリカ原料としては、例えば珪石、ガラス、珪藻土等を使用することができる。ここで、シリカ原料の配合割合は０〜２５質量％、好ましくは５〜１５質量％の範囲内である。なお、シリカ原料の配合割合が２５質量％を超えると、ＳｉＯ２成分が多くなりすぎるために好ましくない。
また、フラックス原料としては、例えばフッ化ナトリウム、蛍石、氷晶石、スポシュメン、炭酸ナトリウム、炭酸リチウムのようなアルカリ金属炭酸塩等を使用することができる。ここで、フラックス原料の配合割合は５〜４５質量％、好ましくは６〜４０質量％の範囲内である。なお、フラックス原料の配合割合が５質量％未満であると、モールドパウダーの融点、凝固温度が高くなりすぎるために好ましくなく、また、４５質量％を超えるフラックス原料を添加する必要はない。
更に、カーボン原料としては、例えばカーボンブラック、コークス、黒鉛、膨張性黒鉛等を使用することができる。ここで、カーボン原料の配合割合は、０〜２０質量％、好ましくは１〜１０質量％の範囲内である。なお、カーボン原料の配合割合が２０質量％を超えると、モールドパウダーの溶融が遅くなりすぎるために好ましくない。
また、その他の成分としては、例えばマグネシア、アルミナ等を使用することができる。ここで、その他の成分の配合割合は、０〜２０質量％、好ましくは０〜１０質量％の範囲内である。なお、その他の成分は２０質量％を超えて添加する必要はない。
【実施例】
【００２４】
次に、実施例を挙げて本発明のモールドパウダーを更に説明する。
以下の表１（本発明品）並びに表２（比較品）に記載する原料割合にて原料配合物を調製し、水と少量の有機バインダーを加え、濃度６０質量％のスラリーを作成した。上記スラリーを熱風温度５５０℃のスプレードライヤー内に噴霧することにより球形状顆粒に造粒した。
得られたモールドパウダーの粒度分布を表１並びに表２に併記する。
【００２５】
【表１】
0005811878.tif 000002
【００２６】
【表２】
0005811878.tif 000003
【００２７】
嵩比重の測定：
嵩比重は、本発明品及び比較品のモールドパウダーをそれぞれ３００ｇ秤量し、５００ｍｌのメスシリンダーに静かに流し込み、表面を静かにならし、体積Ｖを測定し、嵩比重ρを、ρ＝３００／Ｖとして算出したものである。嵩比重を大きい順に、大＞やや大＞中＞小とした。
滓化速度及び発塵：
スラブ連鋳機にて本発明品及び比較品のモールドパウダーを実機使用し、各モールドパウダーの滓化速度及び発塵の有無を観察した。スラブ連鋳機は、厚さ２２０ｍｍ、幅１８００ｍｍ、鋳込み速度２．５ｍ／分の条件で運転した。滓化速度は肉眼にて観察したもので、滓化速度が早いものから順番に◎、○、×とした。また、発塵の発生も肉眼にて観察し、発塵の少ないものから順番に、◎、○、×とした。
保温性評価：
保温性評価は、図１（ａ）に示す装置を用いて行われた。なお、図１（ｂ）は図１（ａ）の円で囲った部分の拡大図である。箱型電気炉（１）の上部に直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍのＮｉメッキを施した鉄るつぼ（２）を設置し、鉄るつぼ（３）の底部中央下面に熱電対保護管（４）内に設置された熱電対（３）を接触させた。箱型電気炉（１）内温度を電熱ヒータ（５）により１２００℃に加熱して安定させ、次いでモールドパウダー（６）４０ｇを静かに投入し、表面を静かに均して平らにした。モールドパウダーの投入によって鉄るつぼ（２）の底部温度は一旦低下したが、その後上昇した。１０分後には温度がほぼ安定することから、１０分後の温度を測定した。測定温度が高いものほど、抜熱が少ないことから、保温性が良いものとし、保温性の良いものから順に、◎、○、△、×とした。
【００２８】
表１において、本発明品１〜７は、本発明の範囲内の粒度分布を有する高塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）低粘性のモールドパウダーであり、本発明品８及び９は、本発明の範囲内の粒度分布を有する高粘性のモールドパウダーであり、本発明品１０及び１１は、本発明の範囲内の粒度分布を有する高ＭｇＯで含フッ素のモールドパウダーである。いずれのモールドパウダーも実機でモールド内に投入した際に滓化速度が速く、発塵が少なく、また、保温性評価でも良好な結果が得られた。
【００２９】
また、表２において、本発明の範囲外の粒度分布を有する比較品１〜７は、高塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）低粘性のモールドパウダーであり、比較品８及び９は、本発明の範囲外の粒度分布を有する高粘性のモールドパウダーであり、比較品１０及び１１は、本発明の範囲外の粒度分布を有する高ＭｇＯで含フッ素のモールドパウダーである。
比較品１は、粒度分布が正規分布であるもので、滓化速度は速く、発塵も少ないものの保温性は充分ではない。
比較品２は、比較品１に比べて正規分布の広がりをやや大きくしたものであるが、比較品１と同様の結果であった。
比較品３、４及び５は、比較品１に比べて正規分布の幅を狭くしたものであるが、保温性は更に悪化した。
比較品６は、粒径１０６μｍ未満の粒子を１５質量％含有するものであり、保温性は良く、滓化速度も速かったが、発塵が多くなった。
比較品７は、粒径７１０μｍ以上の粒子を１５質量％含有するものであり、保温性は良く、発塵も少ないが、滓化速度が著しく劣るものであった。
比較品８は、高粘性のモールドパウダーで、正規分布を有するものであり、滓化速度は速く、発塵は少ないものの、保温性は充分ではない。
比較品９は、粒径１０６μｍ未満の粒子を１５質量％含有するものであり、保温性は良く、滓化速度も速かったが、発塵が多くなった。
比較例１０は、高ＭｇＯで含フッ素のモールドパウダーで、正規分布を有するものであり、滓化速度は速く、発塵は少ないものの、保温性は充分ではない。
比較品１１は、粒径１０６μｍ未満の粒子を１５質量％含有するものであり、保温性は良く、滓化速度も速かったが、発塵が多くなった。
【符号の説明】
【００３０】
１：箱型電気炉、２：鉄るつぼ、３：熱電対、４：熱電対保護管、５：電熱ヒータ、６：モールドパウダー
【図１】
0005811878.tif 000004