(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造用フラックスの製造方法において、フラックス原料のうちで、ＮａＦ、Ｎａ２ＡｌＦ６、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７のいずれかである低融点物質のうち、フラックス原料の１５ｍａｓｓ％以下を後添加用低融点物質とし、前記の後添加用低融点物質は粒子の平均粒径を基材の粒子の平均粒径より大きくして基材の粒子と共に水に懸濁させ、熱風雰囲気中にスプレー噴出させて中空顆粒状フラックスとすることにより、低融点物質を中空顆粒体の表層部よりも内部に多く分布させることを特徴とする連続鋳造用フラックスの製造方法。
【請求項２】
基材の粒子と後添加用低融点物質の粒子に酸処理黒鉛を加える場合には、酸処理黒鉛の粒子径として基材の平均粒子径よりも小さな粒子径の粒子を含み、かつ粒子径１５０μｍ以下が７０ｍａｓｓ％以上の酸処理黒鉛をフラックス原料の０．５〜５ｍａｓｓ％添加して一緒に水に懸濁させることにより、酸処理黒鉛をフラックスの中空顆粒体の表層に集積させることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用フラックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の連続鋳造の際に発生する鋳型内での焼結塊生成またはスラグベアの発生を防止し、安定な鋳造を確保するとともに、鋳片の表面欠陥発生を防止するために、適切な溶融特性を有する鋼の連続鋳造用フラックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造時に鋳型内に添加するフラックスは、種々の役割を担い下記の働きが課せられている。すなわち、
▲１▼   溶鋼上面を溶鋼の熱により溶融したフラックス層と、その上の未溶融フラックス層とで完全に被覆して、大気による溶鋼の酸化を防止するとともに、保温効果を持たせること。
▲２▼  溶融したフラックスは溶鋼中より浮上した非金属酸化物を溶解、吸収することにより、非金属酸化物が鋳片の表面ノロカミ、表皮下介在物、内部介在物となることを防止すること。
▲３▼  鋳型と鋳片間に流入したフラックスフィルムは、鋳型、鋳片間の潤滑作用を行うとともに、フィルムを通して鋳片から鋳型への抜熱を均一化し、緩冷却化することにより鋳片の凝固シェルを均一に発達せしめ、表面欠陥のない鋳片を得ること。
などである。
【０００３】
フラックスのこれらの作用によって鋳片の表面欠陥をなくし、美麗な鋳肌を形成できる効果を有し、特に連続鋳造操業の鋳込作業の安定性の確保と鋳片鋳造歩留り向上を図るためには必要不可欠なものである。
【０００４】
フラックスは、通常粉体あるいは顆粒状であり、その成分は一般にＣａＯ、ＳｉＯ2 を主成分とし、他にＡｌ2 Ｏ3 、アルカリ土類金属およびアルカリ金属の化合物（酸化物、炭酸塩、弗化物等）を加えてなるものであり、溶融温度、粘度等を調整し、さらに、溶融速度を調整するためにカーボンを添加してフラックス組成が構成されており、顆粒状の場合は、有機、無機質のバインダー等が用いられ一定の形状を保持している。
【０００５】
近年、生産性の向上が要望されてきており、その要望に対処するため連続鋳造速度を早める方策が執られ、単位時間当たりの鋳造量の増大が図られている。
鋼の高速鋳造においては、フラックスの溶融過程での焼結性を防止することは重要な事項である。
【０００６】
従来、骨材（カーボン）添加量の増加または、添加法の改良（外面コートの採用）さらには、有機物質物の添加等によりその対策が講じられ、焼結性を極力回避していたが、特に、小断面サイズの高速鋳造および／あるいは高塩基度、高凝固温度フラックス使用時にはその対応が充分でなく、フラックスが有する焼結性により鋳型上部内面に焼結塊による溶融不良現象が発生し、スラグベアの異常発達を惹起し、また、火炎の発生等により鋳造操業に支障をきたしていた。
【０００７】
しかして、高速鋳造を実施した場合には、フラックスの使用量が鋳造速度に比例して増していかなければならないが、従来の高速鋳造用フラックスでは、溶融速度が遅いため溶鋼の湯面に溶融フラックス層を必要量確保することができず、鋳片と鋳型との間に適量の溶融フラックスが供給されないためフラックスフィルムが薄く、また不均一流入となり、したがって、鋳片からの抜熱度が非常に大きくなっていたため、上記現象の発生を増長し、鋳片の表面品位については、種々の表面割れが発生し、圧延時に表面疵の原因となり、品質の劣化となっていた。
【０００８】
このように、鋳片の表面品位については、充分に満足する成品を得るには多くの困難を伴っていた。また、溶融フラックスの流入が不足して潤滑不良を起こしブレークアウトに至ることもあった。
このような現象を克服するためには、前記したようにフラックスの溶融速度を調整している骨材のカーボン量を少なくし、フラックスの溶融速度を早め、鋳造速度に見合ったフラックスフィルムの膜厚を保持するための溶融フラックス量を湯面上に確保してやればよいが、この骨材を減少させるとフラックスの溶融過程で焼結性が増加し、前記現象を誘発する結果、これが原因となってフラックスの溶融速度が逆に遅くなり、前記したフラックスフィルムの膜厚が薄くなることを助長することになる。
【０００９】
従来からフラックス中におけるカーボン質原料は、滓化溶融速度調整材としての役割を果たすだけでなく、未溶融のフラックス層内においては、前述した如く種々の原料相互の焼結抑制材として寄与し、低熱伝導層を維持するとともに、酸化時の発熱反応により溶鋼の保温性に果たす役割が大きく、したがって、湯面保護材においては骨材としてのカーボンは必要不可欠の組成であるとの認識が一般化されている。
【００１０】
このような観点から、溶融速度調整剤としてカーボンを用いた発明は多数あるが、例えば特公平２−１１３４６号ではその技術として「金属酸化物を主としてなり、このほかにアルカリ金属およびアルカリ土類金属の弗化物、アルカリ金属の酸化物および炭酸塩のうち１種以上を含有してなる鋼の連続鋳造用鋳型添加剤の基材に、溶融速度調整剤として１００メッシュ以下の炭素質粉０．５〜５ｗｔ％と１００メッシュ以下の有機質繊維物質０．１〜４ｗｔ％を配合してなることを特徴とする鋼の連続鋳造用鋳型添加剤」が開示されいる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来、低速鋳造においては、フラックスの焼結性スラグベアを防止する手段として、大サイズ鋳片を鋳造するに当たって、低凝固温度を有するフラックスを用い、骨材量の増加、有機質物質の添加等が適用されていたが、特に大きな問題は起こらなかった。
しかし、小サイズ鋳片を高速鋳造する場合および／あるいは、高凝固温度を有するフラックスの使用では、▲１▼スラグベア異常発達による操業トラブルの発生、▲２▼鋳造速度アップにより浸漬ノズルからの溶鋼流速が速くなるため、鋳型内湯面変動が大きくなり、未溶融フラックスの焼結塊発生、▲３▼フラックス中の有機物分解による火炎の発生により、湯面状態の確認不能という欠点が発生していた。
【００１２】
このような状況下で、湯面保護材中におけるカーボン量を減少せしめることは、連続鋳造操業において鋳造される鋳片の表面および内部欠陥の発生を惹起せしめることに繋がるため、湯面保護材中のカーボン量を通常の範囲に維持したうえで、湯面保護材の溶融速度を早めなければならない課題が残されていた。
【００１３】
しかして、上記した特公平２−１１３４６号の発明ではフラックス溶融時にフラックス中の粒子同士の融着が起こり、その結果、スラグベアの発生が起こり、前記した種々の欠陥を惹起することを避けることはできなかった。
本発明はこのような従来の課題の解決を図るために創案されたものでそのための適切な手段を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、下記手段をとるものである。
（１）連続鋳造用フラックスの製造方法において、フラックス原料のうちで、ＮａＦ、Ｎａ２ＡｌＦ６、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７のいずれかである低融点物質のうち、フラックス原料の１５ｍａｓｓ％以下を後添加用低融点物質とし、前記の後添加用低融点物質は粒子の平均粒径を基材の粒子の平均粒径より大きくして基材の粒子と共に水に懸濁させ、熱風雰囲気中にスプレー噴出させて中空顆粒状フラックスとすることにより、低融点物質を中空顆粒体の表層部よりも内部に多く分布させることを特徴とする連続鋳造用フラックスの製造方法。
（２）基材の粒子と後添加用低融点物質の粒子に酸処理黒鉛を加える場合には、酸処理黒鉛の粒子径として基材の平均粒子径よりも小さな粒子径の粒子を含み、かつ粒子径１５０μｍ以下が７０ｍａｓｓ％以上の酸処理黒鉛をフラックス原料の０．５〜５ｍａｓｓ％添加して一緒に水に懸濁させることにより、酸処理黒鉛をフラックスの中空顆粒体の表層に集積させることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用フラックスの製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
通常、鋳造鋳片サイズが小さいビレット等は、大きなサイズを有する扁平鋳片（スラブ）に比し、断面積に対する表面積の比が大きいため、鋳片からの抜熱量が大きく、小サイズ鋳片の鋳造に使用するフラックスにとっては、スラブの鋳造に比較して極めて厳しい条件が要求されており、かつ高速鋳造の普及によってさらに苛酷な条件が課せられてきている。
【００１６】
このことは前述したような鋳型内での焼結塊の発生、スラグベアの異常発達を増長する結果となって表れ、安定した連続鋳造作業を続行するのを困難にしていた。そこで、本発明は上記のような問題点の多い小サイズ鋳片の連続鋳造に適用しても、優れた効果を有するフラックスの開発を試みたものである。
【００１７】
本発明者らは骨材のカーボン量を減じても、フラックスの焼結性を防止することについて種々の実験研究を重ねた結果、フラックス中の低融点物質の配合量を変えることなく、低融点物質を中空顆粒体において表層部より内部に多く集積せしめることによって、フラックス粒子間の融着を防止することができ、さらに、微粒化した酸処理黒鉛を用いることにより、フラックス粒子表層に酸処理黒鉛が集積し、スラグベアの発生をみることなしに、より適正な溶融速度が得られ、その結果、均一な厚みのフラックス溶融層を保つことができ、鋳型と鋳片間への溶融フラックスの流入が絶えず一定量供給され、鋳片の表面欠陥の発生やブレークアウトの惹起することを防止できるとの結論を得たものである。
【００１８】
すなわち、中空顆粒フラックス製造時のフラックス原材料中に、低融点物質を基材平均粒子径よりできるだけ粗粒化して添加すると共に、必要に応じて酸処理黒鉛を微粒化して添加し、噴霧乾燥法による中空顆粒状フラックス製造過程において、フラックス製造・乾燥工程でフラックス懸濁水を粒子状にスプレー噴出させ、熱風雰囲気中に曝す。その結果、フラックス粒子中の水分が蒸発するために、粒子内部から表層部へ水分が移動する時、そのエネルギーによって微粒子部分は、中空顆粒状フラックス粒子の表層部に移動するが、これとは逆に粗粒子部分は内部層に残留集積することに着目したものである。
【００１９】
このようにして製造されたフラックス粒子は、鋳型内湯面上に添加されたときに、低融点物質が多い内部から軟化溶融が進み、中空形状を保持しつつ粒子同士の焼結を防止することができる。
このため、フラックス粒子同志の融着が原因となって発生していたスラグベアの成長が起こらず、フラックスとしての本来の役割を十二分に果たすことができる。
【００２０】
なお、フラックスを構成する物質中低融点物質としては種々あり、例えばＮａＦ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＡｌＦ6 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，ＬｉＦ，Ｎａ2 Ｂ4 Ｏ7 などがそれに該当する。ただし、Ｎａ2 ＣＯ3 は水に対する溶解度が大きいため、スラリー製造時に固体粒子の形状を保持しないため本発明の対象外とする。
【００２１】
また、本発明において前記のように基材平均粒子径より粗粒化して添加する低融点物質、すなわち後添加用低融点物質は、その好ましい添加量をフラックス原料の１５ｍａｓｓ％以下とする。低融点物質が１５ｍａｓｓ％を超えると溶解過程で基材と融着しやすくなり、焼結性が増加しその結果、スラグベアが生成しやすくなるからである。なお上記のように後添加用低融点物質として仕分けられた残りの低融点物質については他のフラックス原料と混合して溶融、冷却、粉砕されて基材となる。そして基材の粒子と後添加用低融点物質の粒子とを一緒に水に懸濁させて熱風雰囲気中にスプレー噴出させて中空顆粒状フラックスとする。
さらに、後添加用低融点物質の平均粒子径を基材平均粒子径より大きくしたもので、その差が大きい程好ましい。実施に際してには基材の平均粒子径によって左右されるが、その好ましい平均粒子径は凡そ２５〜１５０μｍ程度である。その理由は平均粒子径が２５μｍ未満になると中空顆粒体において内部に集積せず、表層部近くに集積し粒子同士が融着しやすくなり、また１５０μｍを超えると粗大粒の低融点物質を含むことになり、中空顆粒造粒時にノズル詰まりなどの操業トラブルが発生しやすくなるからである。
【００２２】
本発明はかくのごとき構成を採るので、基材中の低融点物質は中空顆粒体において表層部より内部に多く集積するため、粒子同士の融着現象を生ずることなく、適正な溶融速度を維持することができる。
したがって、このフラックスは湯面変動等により加熱および冷却を繰り返し受けても粒子同士の融着が起こり難いので、大きな焼結体を形成することがない。
【００２３】
このような構成による本発明フラックスでの低融点物質の分布状況の概要について、図１に従来例と共に示した。図１は凡その傾向を表したもので、従来のフラックスよりも低融点物質が中空顆粒体において内部側に集積位置していることが判る。
【００２４】
酸処理黒鉛の添加によりさらに粒子同士の融着を抑えることが可能になる。この場合は、溶融基材の粒度を２５０μｍ以下にコントロールするとともに１５０μｍ以下が全体の７０ｍａｓｓ％以上の酸処理黒鉛を０．５〜５ｍａｓｓ％基材の粒子と後添加用低融点物質の粒子に加えて添加すると、熱風雰囲気中にスプレー噴出させて中空顆粒体としたとき表層に酸処理黒鉛が集積する。このようにして製造されたフラックス粒子は、鋳型内湯面上に添加された時に、フラックス粒子表層部に存在する微粒子の酸処理黒鉛が、該酸処理黒鉛の持つ特性により、溶鋼の熱により急激に膨張し、粒子表面層から膨出した酸処理黒鉛が粒子表面の大部分に断片的に固着した状態を形成し、その結果、フラックスの粒子間の融着を防止する。
【００２５】
なお、本発明において本発明の目的と類似の効果を有する有機繊維の３ｍａｓｓ％以下の配合は差し支えない。
本発明のフラックスは、使用条件の厳しい小サイズ鋳片の連続鋳造に適用して充分効果を有するものであるから、大サイズのスラブの連続鋳造に適用することは、勿論何らの問題もなく使用できる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施例に用いたフラックスの化学組成を表１に示し、そのフラックスの物性値を表２に示した。また、該フラックスを用いて鋳片の鋳造を行った操業条件と、それによって得られた鋳片の品質状況を表３に示した。なお、比較のために比較例としてフラックスの化学組成、鋳造操業条件、鋳片品質状況も併せてそれぞれ表１〜３に併記した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
表３から明らかなように、本発明フラックスを使用して鋳造した実施番号１〜５は、鋳造でのスラグベアの発生もなく、また火炎の発生も少なく、その結果鋳片での割れ疵等の発生も殆どなく、鋳片品質については何れにおいても問題がなかった。中でも実施番号３〜５においては、基材の平均粒子径よりも小さな粒子径の粒子を含み、かつ粒子径１５０μｍ以下が７０ｍａｓｓ％以上の酸処理黒鉛がフラックス原料の０．５〜５ｍａｓｓ％添加されているため、表３に見るようにフラックス焼結性が特に良好（焼結し難い）となっている。
【００３１】
これに対し、本発明範囲を逸脱したフラックスを用いた実施番号６〜９では鋳造中にスラグベアを発生するものもあり、また鋳片での割れ疵等についても良好な結果は得られず、不良品の発生がみられた。実施番号６においては、後添加低融点物質の添加量は本発明の範囲であるが、後添加低融点物質の粒径が細かいため、低融点物質が中空表層に集積し、粒子同士が融着しやすくなったものである。
【００３２】
また、実施番号７は、フラックスの形態が実球顆粒のため、各粒径の差が効果的に分布せず、鋳造時に焼結塊およびスラグベアの生成が見られた。実施番号８，９は後添加低融点物質の添加量が多いため安定した鋳造性および良好な鋳片品質が得られなかった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば下記のごとき効果が期待できる。
▲１▼   特に高塩基度・高凝固温度からなるフラックスの焼結性（溶融過程での製品粒子の融着）が完全に防止可能となり、その結果、実施例で示したように従来のフラックスに比較すると小断面・高速鋳造時において焼結塊およびスラグベアの発生がなく、操業トラブルも皆無となる。
▲２▼   小断面・高速鋳造時において、問題となる発炎もなく、適正な溶融フラックス層厚を確保して鋳造性の安定化が図れ、多連鋳が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空顆粒フラックス粒子内での低融点物質の分布状況の概要を示す図
【図１】
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