JP2005118802A - Method for producing base material of mold powder for continuous casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼の連続鋳造において鋳型内に添加して使用されるモールドパウダーの基材の製造方法に関し、詳しくは電気炉やキュポラなどで溶融されて製造される基材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a mold powder base material used by being added to a mold in continuous casting of steel, and more particularly to a method for manufacturing a base material manufactured by melting in an electric furnace or cupola. is there.
鋼の連続鋳造において鋳型内に添加して使用されるモールドパウダーは、通常、CaO、SiO2 、Al2 O3 、MgO、MnOなどの酸化物を基材とし、これら基材に、(1)基材の物性を調整するための物性調整材として、Na2 O、K2 O、CaF2 、MgF2 、Li2 CO3 、氷晶石などのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、弗化物又は炭酸化物と、(2)必要に応じて、基材の主成分であるCaO、SiO2 の成分調整材である石灰石や珪藻土と、(3)溶融速度調整材であるカーボンブラック、人造黒鉛などの炭素物質と、が添加され構成されている。そして、基材としては、高炉滓、ガラス粉末、ポルトランドセメントや、天然の玄武岩やシラス、又、電気炉及びキュポラなどで溶融されて製造される珪酸カルシウムなどが使用されている。 Mold powder used by adding into a mold in continuous casting of steel usually uses an oxide such as CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, or MnO as a base material, and (1) As a physical property adjusting material for adjusting the physical properties of the base material, Na 2 O, K 2 O, CaF 2 , MgF 2 , Li 2 CO 3 , oxides of alkali metals or alkaline earth metals such as cryolite, fluorine a compound or carbonate, (2) optionally, a limestone or diatomaceous earth CaO, a component adjustment member of SiO 2 is a main component of the base material, (3) a melting rate adjusting material carbon black, artificial graphite And a carbon substance such as are added. As the base material, blast furnace slag, glass powder, Portland cement, natural basalt or shirasu, calcium silicate produced by melting in an electric furnace or cupola, or the like is used.
一方、このモールドパウダーには、次のような特性が要求されている。即ち、(1)モールドパウダーが溶融して形成される溶融層とこの溶融層上の未溶融層とで、鋳型内の溶鋼湯面を被覆することにより、空気による溶鋼の酸化を防止すると同時に溶鋼の温度低下を防止する効果を有すること、(2)溶融したモールドパウダーは、鋳型と凝固シェルとの間に流入して潤滑剤として機能するため、常に、適当量供給される必要があり、そのため、消費速度に見合った且つ適正な溶融層の厚みを確保する溶融速度を有すること、(3)モールドパウダーの溶融層が溶鋼中から浮上・分離してくる非金属介在物を吸収した際に、その物性値(粘度、溶融速度)の変化が小さいこと、(4)溶融したモールドパウダーは、鋳型と凝固シェルとの間に流れ込んで均一なパウダーフィルムを形成し、両者の間で潤滑作用があること、(5)モールドパウダーの溶鋼中への巻き込みを防止するため、溶融したモールドパウダーは適度な粘度を有すること、である。 On the other hand, this mold powder is required to have the following characteristics. That is, (1) by covering the molten steel surface in the mold with a molten layer formed by melting the mold powder and an unmolten layer on the molten layer, the molten steel is prevented from being oxidized by air and at the same time (2) Since the molten mold powder flows between the mold and the solidified shell and functions as a lubricant, it must always be supplied in an appropriate amount. , Having a melting rate that matches the consumption rate and ensuring an appropriate thickness of the molten layer, (3) when the molten layer of mold powder absorbs non-metallic inclusions that float and separate from the molten steel, (4) The melted mold powder flows between the mold and the solidified shell to form a uniform powder film, and there is a lubricating action between them. Rukoto, (5) In order to prevent the entrainment into the molten steel of the mold powder, the molten mold powder is that, with a proper viscosity.
近年の鋳造速度を高速化させた連続鋳造操業では、これらの種々のモールドパウダーの特性を安定して満足させるために、モールドパウダーを構成する基材として、電気炉やキュポラなどで、所定の配合比で配合されたCaO源やSiO2 源などを予め加熱・溶融した、組成の均質化した基材(「プリメルト基材」ともいう)が用いられるようになってきた(例えば、特許文献1参照)。この場合、前述した成分調整材のみならず、物性調整材も合わせて溶融し、モールドパウダーの最終組成に極めて類似した組成の基材も製造されるようになっている。 In the continuous casting operation that has increased the casting speed in recent years, in order to stably satisfy the characteristics of these various mold powders, a predetermined blending is performed with an electric furnace or cupola as a base material constituting the mold powder. A base material having a uniform composition (also referred to as “pre-melt base material”) in which a CaO source or a SiO 2 source blended in a ratio is preheated and melted has been used (for example, see Patent Document 1). ). In this case, not only the above-described component adjusting material but also the physical property adjusting material are melted together to produce a base material having a composition very similar to the final composition of the mold powder.
又、これらの特性の中で、特に溶鋼中へのモールドパウダーの巻き込みは、高速鋳造時に問題となることが多く、又、ブリキ材や自動車用薄鋼板などの品質が厳格な鋼に対しては、中速鋳造時や低速鋳造時でも問題となることが多い。 In addition, among these characteristics, the entrainment of mold powder in molten steel is often a problem during high-speed casting, and for steels with strict quality such as tinplate and thin steel plates for automobiles. In many cases, it becomes a problem even during medium-speed casting or low-speed casting.
このモールドパウダーの巻き込みを防止するために、従来、モールドパウダーを高粘度化することが行われてきた(例えば、特許文献2参照)。しかし、高粘度化すると、鋳型と凝固シェルとの間へのモールドパウダーの流れ込み量が減少し、潤滑不良を起こし、鋳型と凝固シェルとの焼き付きによる、所謂“拘束性ブレークアウト”の発生頻度が高くなる。そのため、モールドパウダーの高粘度化には自ずと限界があり、そこで、最近では、窒素(N)をモールドパウダー中に含有させることにより、モールドパウダーの粘度を変化させる手法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この技術は、窒素をモールドパウダーのプリメルト基材中に含有させることによって、モールドパウダーに作用する剪断速度が高い部分、即ち鋳型近傍側ではモールドパウダーの粘度が低くなり、剪断速度が低い部分、即ち鋳型内の中央部側では粘度が高くなることを利用して、モールドパウダーの流れ込み量を確保すると同時に、モールドパウダーの巻き込みを防止するという技術である。 In order to prevent the entrainment of the mold powder, conventionally, increasing the viscosity of the mold powder has been performed (see, for example, Patent Document 2). However, when the viscosity is increased, the amount of mold powder flowing into the mold and the solidified shell decreases, causing poor lubrication, and the frequency of occurrence of so-called “restraint breakout” due to seizure between the mold and the solidified shell. Get higher. Therefore, there is a limit to increasing the viscosity of the mold powder, and recently, a method for changing the viscosity of the mold powder by incorporating nitrogen (N) in the mold powder has been proposed (for example, (See Patent Document 3). In this technique, by including nitrogen in the premelt base material of the mold powder, the part having a high shear rate acting on the mold powder, that is, the part near the mold, the viscosity of the mold powder is low, and the part having a low shear rate, This is a technique that prevents the entrainment of mold powder at the same time as ensuring the amount of mold powder flowing in by utilizing the fact that the viscosity is increased on the center side in the mold.
このように、プリメルト基材から構成される連続鋳造用モールドパウダーの使用量が拡大しているが、電気炉やキュポラなどで溶融されて製造されるプリメルト基材は、高炉滓、ガラス粉末、ポルトランドセメント、玄武岩、シラスなどを所定の組成になるように配合し混合しただけの基材に比較して、溶融処理及びその後の粒度調製のコストによって格段に高価になる。そのため、プリメルト基材を安価に且つ安定して大量製造する技術が切望されていた。 As described above, the amount of mold powder for continuous casting composed of a premelt base material is increasing. However, a premelt base material manufactured by melting in an electric furnace, cupola, or the like is made of blast furnace iron, glass powder, Portland cement. Compared to a base material that is simply blended and mixed to have a predetermined composition such as sand, basalt, shirasu, etc., the cost of melting treatment and subsequent preparation of particle size becomes much higher. Therefore, there has been a strong demand for a technique for stably mass-producing premelt base materials at low cost.
しかしながら、従来、高炉スラグを水砕する技術に関しては幾つかの提案がなされているが(例えば、非特許文献1参照)、効率良く且つ安価にモールドパウダーのプリメルト基材を大量に製造する技術に関しては、未だ有効な提案がなされていない。又、いうまでもなく、プリメルト基材に窒素を効率良く含有させる方法も未だ提案されていない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その第1の目的とするところは、鋼の連続鋳造で鋳型内に添加して使用されるモールドパウダーのプリメルト基材を、効率良く安価に且つ大量に製造する方法を提供することであり、第2の目的とするところは、プリメルト基材中に固溶させる窒素の歩留まりを向上させ、窒素を固溶するプリメルト基材を安価に製造する方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances. The first object of the present invention is to efficiently and inexpensively use a mold powder pre-melt base material that is used by being added into a mold by continuous casting of steel. A second object is to provide a method for producing a large amount, and a second object is to improve the yield of nitrogen to be dissolved in the premelt substrate, and to inexpensively produce a premelt substrate for dissolving nitrogen. Is to provide.
本発明者等は、上記課題を解決すべく、鋭意検討・研究を行った。以下に、検討・研究結果を説明する。 The present inventors have intensively studied and studied in order to solve the above problems. The results of the examination and research are explained below.
プリメルト基材を製造する際には、珪石、石灰石、蛍石などのモールドパウダー用基材の原料を溶融した後、これを固化させる必要がある。固化の方法には、生成した溶融状態の基材に高圧空気を吹きつけ、飛散させて冷却すると共に粒状化する方法(「風砕法」という)、或いは高圧水を吹きつけ、飛散させて冷却すると共に粒状化する方法(「水砕法」という)、或いは溶融状態の基材を冷却能の高い例えば厚鋼板などの上に流出させ、厚鋼板などによる強制冷却と空気への放熱によって冷却する方法があるが、固化した基材の回収が容易であること、次工程の粉砕工程に適した粒度が得られること、CaO−SiO2 系などの化合物を生成させず、均質なガラス化した基材が得られることなどの利点から、水砕法が最適である。 When producing a premelt base material, it is necessary to melt the raw material of the mold powder base material such as silica, limestone, and fluorite, and then solidify it. As the solidification method, high-pressure air is blown to the molten base material that has been generated and dispersed to cool and granulate (referred to as “wind crushing method”), or high-pressure water is sprayed and scattered to cool. A method of granulating together (referred to as a “water granulation method”), or a method of cooling a molten base material by flowing it over a high cooling capacity such as a thick steel plate and forced cooling with the thick steel plate and heat radiation to the air. However, it is easy to recover the solidified base material, obtain a particle size suitable for the next pulverization step, and do not produce a compound such as CaO-SiO 2 system, and a homogeneous vitrified base material is obtained. The granulation method is optimal because of the advantages such as being obtained.
そこで、所定の組成になるように配合した、珪石、石灰石、蛍石などの合計300kgの基材の原料を500kVAの電気炉に装入し、アーク加熱によって加熱して溶融させ、その後、この溶融状態の基材を出滓口からの出滓時に水砕法によって固化させて、基材を製造する試験を行った。試験は、水砕前の溶融状態の基材の温度を1200℃、1300℃、1400℃、1500℃の4水準に変化させ、水砕した基材の歩留まり及び水砕作業の容易さなどに及ぼす基材の温度の影響を調査した。 Therefore, a total of 300 kg of raw materials such as silica, limestone, and fluorite blended so as to have a predetermined composition are charged into an electric furnace of 500 kVA, heated and melted by arc heating, and then melted. The base material in a state was solidified by a water granulation method at the time of unloading from the unloading port, and a test for manufacturing the substrate was performed. The test changes the temperature of the base material in the molten state before water granulation to four levels of 1200 ° C., 1300 ° C., 1400 ° C., and 1500 ° C., and affects the yield of the water-ground material and the ease of water granulation work. The effect of substrate temperature was investigated.
その結果、溶融状態の基材の温度が1400℃及び1500℃の試験においては、水砕作業に問題を生じることなく、高い歩留まりで水砕することができたが、1200℃及び1300℃の試験では、電気炉の出滓口部分において、溶融状態の基材の流動性が悪くなり、出滓口部分で固化し、水砕処理が不可能になるトラブルが発生した。即ち、1400℃以上の温度で水砕すれば安定して水砕可能であることが分かった。 As a result, in the test where the temperature of the molten substrate was 1400 ° C and 1500 ° C, it was possible to perform water granulation with a high yield without causing problems in the water granulation work, but the tests at 1200 ° C and 1300 ° C Then, the fluidity of the base material in the molten state deteriorated at the tap outlet portion of the electric furnace, and the trouble that solidified at the tap outlet portion and the water granulation treatment was impossible occurred. That is, it was found that if water granulation was performed at a temperature of 1400 ° C. or higher, water granulation could be performed stably.
基材の粘度と温度との関係を調査するために、この基材の粘度を上記試験温度において回転粘度計にて測定した。測定結果を図1に示す。図1に示すように、基材の粘度は1400℃以上の温度域では3.0poise (=0.3Pa・s)以下になっており、従って、溶融状態の基材の粘度が3.0poise を超えると流動性が著しく悪化し、水砕が不可能になることが分かった。即ち、水砕処理を円滑に行うためには、溶融状態の基材の粘度が3.0poise 以下の温度域で水砕する必要があるとの知見を得た。 In order to investigate the relationship between the viscosity of the substrate and the temperature, the viscosity of the substrate was measured with a rotational viscometer at the test temperature. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 1, the viscosity of the base material is 3.0 poise (= 0.3 Pa · s) or lower in the temperature range of 1400 ° C. or higher. Therefore, the viscosity of the molten base material is 3.0 poise. When it exceeded, fluidity | liquidity deteriorated remarkably and it turned out that a water granulation becomes impossible. That is, in order to smoothly perform the water granulation treatment, it was found that it is necessary to perform water granulation in a temperature range where the viscosity of the molten base material is 3.0 poise or less.
又、窒素を溶融状態の基材中に固溶させるべく行った、溶融状態の基材中に窒素ガスを吹き込み添加した試験、及び、窒化珪素(Si3 N4 )などの窒素化合物を添加した試験から、どちらの方法を用いても窒素を固溶させることは可能であるものの、高い濃度の窒素を迅速に固溶させることが可能である点から、窒素化合物を添加する方法がより好ましいことが判明した。 In addition, nitrogen gas was blown into the molten base material and added, and a nitrogen compound such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) was added to dissolve nitrogen in the molten base material. Although it is possible to dissolve nitrogen by either method from the test, it is more preferable to add a nitrogen compound from the point that it is possible to rapidly dissolve a high concentration of nitrogen. There was found.
本発明は、上記検討結果に基づいてなされたものであり、第1の発明に係る連続鋳造用モールドパウダーの基材の製造方法は、CaO、SiO2 、Al2 O3 、MgO、MnO、B2 O3 、アルカリ金属の酸化物、弗化物のうちの2種以上を主成分とする、連続鋳造用モールドパウダーの基材の製造方法であって、前記主成分を含有する原料を加熱して溶融し、溶融して生成させた溶融状態の基材の粘度が3.0poise 以下となる条件下で当該基材を水砕し、水砕した基材を乾燥し、その後、粉砕することを特徴とするものである。 The present invention has been made on the basis of the above examination results, and the method for producing a base material of a mold powder for continuous casting according to the first invention includes CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, MnO, B A method for producing a base material of a mold powder for continuous casting, comprising 2 or more of 2 O 3 , an alkali metal oxide, and a fluoride as a main component, wherein the raw material containing the main component is heated. Molten, melted and formed into a molten base material under a condition that the viscosity is 3.0 poise or less, the base material is water-ground, the water-ground base material is dried, and then pulverized It is what.
第2の発明に係る連続鋳造用モールドパウダーの基材の製造方法は、第1の発明において、前記原料の加熱時又は生成させた溶融状態の基材に窒素含有物を添加し、基材中に窒素を固溶させることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a base material for a mold powder for continuous casting according to the first aspect, wherein a nitrogen-containing material is added to the molten base material when the raw material is heated or generated. This is characterized in that nitrogen is dissolved in the solid.
第3の発明に係る連続鋳造用モールドパウダーの基材の製造方法は、第2の発明において、前記窒素含有物が、固体の窒素化合物であることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a base material for a mold powder for continuous casting according to the second aspect, wherein the nitrogen-containing material is a solid nitrogen compound.
第4の発明に係る連続鋳造用モールドパウダーの基材の製造方法は、第2の発明において、前記窒素含有物が、窒素を含有する気体であり、溶融状態の基材中に当該気体を吹き込んで添加することを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a base material for a mold powder for continuous casting in the second aspect, wherein the nitrogen-containing material is a gas containing nitrogen, and the gas is blown into the molten base material. It is characterized by being added in step (b).
本発明によれば、溶融状態の基材の粘度が3.0poise 以下となる条件下で水砕するので、モールドパウダーのプリメルト基材を、高い歩留まりで、効率良く安価に且つ安定して大量に製造することができる。又、窒素を固溶させたプリメルト基材も、窒素を含有しないプリメルト基材と同等のコストで安定して大量に製造することができる。その結果、近年の鋳造速度を高速化させた連続鋳造操業にあっても、高品質の鋳片を操業トラブルを生じることなく安定して鋳造することが実現でき、工業上有益な効果がもたらされる。 According to the present invention, since the molten base material is granulated under a condition where the viscosity of the base material is 3.0 poise or less, the mold powder pre-melt base material can be efficiently and inexpensively and stably manufactured in a large amount with a high yield. Can be manufactured. Also, a premelt base material in which nitrogen is dissolved can be stably produced in large quantities at a cost equivalent to that of a premelt base material not containing nitrogen. As a result, even in a continuous casting operation with a recent increase in casting speed, it is possible to stably cast high-quality slabs without causing operational troubles, resulting in industrially beneficial effects. .
以下、本発明について具体的に説明する。本発明に係る連続鋳造用モールドパウダーの基材は、電気炉、キュポラなどの溶解炉を用いて、珪石、石灰石などの基材の原料を加熱し、溶融して製造される。 Hereinafter, the present invention will be specifically described. The base material of the mold powder for continuous casting according to the present invention is manufactured by heating and melting the raw material of the base material such as silica or limestone using a melting furnace such as an electric furnace or cupola.
基材は、CaO、SiO2 、Al2 O3 、MgO、MnO、B2 O3 、アルカリ金属の酸化物、及び、弗化物の内の少なくとも2種以上の成分を主成分としているので、製造の対象となる基材の組成に応じて原料を配合する。CaOの原料としては、石灰石、消石灰、生石灰など、SiO2 の原料としては珪石、石英など、Al2 O3 の原料としては、ボーキサイトなど、MgOの原料としては、マグネシアクリンカーなど、MnOの原料としてはマンガン鉱石など、B2 O3 の原料としては、硼酸など、アルカリ金属酸化物の原料としては、炭酸ソーダ、炭酸リチウム、炭酸カリウムなど、弗素物の原料としては蛍石などを用いることができる。又、高炉スラグや転炉スラグなどは、CaO及びSiO2 の双方の原料として用いることができる。当然、ガラス粉末、ポルトランドセメント、玄武岩、シラスなども基材の組成に応じて用いることができる。 Since the base material is mainly composed of at least two components of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, MnO, B 2 O 3 , alkali metal oxide, and fluoride, The raw materials are blended according to the composition of the base material to be subjected to. The raw material of CaO is limestone, slaked lime, quick lime, etc., the raw material of SiO 2 is silica, quartz, etc. The raw material of Al 2 O 3 is bauxite, the raw material of MgO is magnesia clinker, etc. Manganese ore, B 2 O 3 as a raw material, boric acid, etc., alkali metal oxide as a raw material, sodium carbonate, lithium carbonate, potassium carbonate, etc., fluoride raw material as fluorite . Blast furnace slag, converter slag, and the like can be used as raw materials for both CaO and SiO 2 . Of course, glass powder, Portland cement, basalt, shirasu, and the like can also be used depending on the composition of the substrate.
鋼の連続鋳造において使用されるモールドパウダーの組成は、例えば、CaO:20〜50質量%、SiO2 :20〜50質量%、Al2 O3 :0.5〜10質量%、MgO:0〜20質量%、MnO:0〜15質量%、B2 O3 :0〜15質量%、Na2 O:1〜20質量%、Li2 O:0〜5質量%、K2 O:0〜10質量%、F:1〜20質量%の範囲であるので、製造されるプリメルト基材の組成も、これらの成分に関しては、モールドパウダーの組成と同等の組成にすることが好ましい。モールドパウダーの組成と同等の組成のプリメルト基材から作製したモールドパウダーは、成分のバラツキがなく且つ均一に溶解しているので、均一な溶融特性を有し、厳しい溶融特性が要求される高速鋳造用のモールドパウダーとして最適であるからである。 The composition of the mold powder used in continuous casting of steel is, for example, CaO: 20 to 50% by mass, SiO 2 : 20 to 50% by mass, Al 2 O 3 : 0.5 to 10% by mass, MgO: 0 to 20 wt%, MnO: 0 to 15 wt%, B 2 O 3: 0~15 wt%, Na 2 O: 1~20 wt%, Li 2 O: 0~5 wt%, K 2 O: 0~10 Since the mass% and F are in the range of 1 to 20 mass%, it is preferable that the composition of the premelt base material to be produced is the same composition as that of the mold powder with respect to these components. Mold powder made from a pre-melt base material with a composition equivalent to that of the mold powder is homogeneously dissolved because there is no variation in the components, so it has uniform melting characteristics and high-speed casting that requires strict melting characteristics. This is because it is most suitable as a mold powder for use in the process.
基材が溶融したならば、基材の粘度が3.0poise 以下となる温度範囲に、溶融した基材の温度を維持した状態で、溶解炉の出滓口から出滓し、大量の水を用いて水砕処理する。この水砕処理により、粒径が5mm程度以下のガラス状の基材(「水砕基材」と呼ぶ)を得ることができる。このように、本発明では、溶融した基材の温度を、基材の粘度が3.0poise 以下となる温度範囲に維持した状態で水砕するので、出滓口における基材の固化が防止され、水砕処理を円滑に行なうことができる。 If the base material is melted, it is discharged from the melting furnace outlet while maintaining the temperature of the base material in the temperature range where the viscosity of the base material is 3.0 poise or less. Use water granulation. By this water granulation treatment, a glassy base material having a particle size of about 5 mm or less (referred to as “water granulated base material”) can be obtained. As described above, in the present invention, since the temperature of the molten base material is maintained in a temperature range in which the viscosity of the base material is 3.0 poise or less, solidification of the base material at the spout is prevented. The water granulation treatment can be performed smoothly.
尚、CaO:47〜50質量%、SiO2 :42〜45質量%、Al2 O3 :2.5〜3.5質量%、MgO:0.4〜1.0質量%、Na2 O:0.5〜1.5質量%、F:3〜4質量%の組成範囲の基材の場合には、溶融状態の基材の粘度が3.0poise 以下となる温度は1400℃以上であるので、この組成範囲の基材を製造する場合には、溶融した基材の温度を1400℃以上に維持して水砕すればよい。基材の組成が、この組成範囲を外れる場合には、予め粘度と温度との関係を測定しておき、粘度が3.0poise 以下となる温度範囲に調整すればよい。又、最近、高精度のスラグ粘度の推定式が報告(酒井英典、大阪大学学位論文、2000年11月)されており、それを利用してもよい。 Incidentally, CaO: 47 to 50 wt%, SiO 2: 42~45 wt%, Al 2 O 3: 2.5~3.5 wt%, MgO: 0.4 to 1.0 wt%, Na 2 O: In the case of a substrate having a composition range of 0.5 to 1.5% by mass and F: 3 to 4% by mass, the temperature at which the viscosity of the molten substrate becomes 3.0 poise or less is 1400 ° C. or higher. When producing a substrate having this composition range, the temperature of the melted substrate may be maintained at 1400 ° C. or higher for water granulation. When the composition of the substrate is out of this composition range, the relationship between the viscosity and the temperature may be measured in advance and adjusted to a temperature range in which the viscosity is 3.0 poise or less. Recently, a highly accurate estimation formula of slag viscosity has been reported (Sakai Hidenori, Osaka University Doctoral Dissertation, November 2000), which may be used.
その後、水砕基材をロータリードライヤーなどを用いて乾燥し、乾燥後、バイブロミルなどで粉砕して所定の粒度に調製する。所定の粒度に調製した基材に、必要に応じて炭酸リチウム、蛍石などの物性調整材を混合した後、更に、カーボンブラック、人造黒鉛などの炭素物質を溶融速度調整材として混合すれば、所望する鋼の連続鋳造用モールドパウダーが作製される。 Thereafter, the granulated base material is dried using a rotary dryer or the like, and after drying, pulverized with a vibro mill or the like to prepare a predetermined particle size. After mixing a physical property adjusting material such as lithium carbonate and fluorite as necessary, the carbon material such as carbon black and artificial graphite is further mixed as a melting rate adjusting material to the base material prepared to a predetermined particle size. A mold powder for continuous casting of the desired steel is produced.
基材に窒素を固溶させる場合には、窒素を気体で添加する場合と、窒素を固体で添加する場合とがあり、先ず、気体で添加する場合について説明する。 In the case where nitrogen is dissolved in the substrate, there are a case where nitrogen is added as a gas and a case where nitrogen is added as a solid. First, the case where nitrogen is added as a gas will be described.
用いる気体は、窒素ガス、アンモニアガスなどの窒素含有ガスであるが、他の窒素含有ガスに比べて安価であることから、窒素ガスを用いることが好ましい。空気も窒素ガスを含有するが、基材に窒素を固溶させるための気体としては不適である。窒素含有ガスの添加に際しては、添加歩留まりが高いことから、原料が溶解し、溶融した基材が生成した後、吹き込み用ランスの先端を溶融した基材中に浸漬させ、窒素含有ガスを基材中に吹き込んで添加することが好ましい。予め窒素の添加歩留まりを求めておき、求めた歩留まりに基づいて吹き込み量を調整することで、基材中の窒素含有量を調整することができる。但し、窒素含有ガスを用いて添加した場合には、基材中の窒素濃度は最大で0.1質量%程度であるので、これ以上の濃度にする場合には、次ぎに述べる固体で添加する方法を用いることが好ましい。 The gas to be used is a nitrogen-containing gas such as nitrogen gas or ammonia gas, but it is preferable to use nitrogen gas because it is less expensive than other nitrogen-containing gases. Although air also contains nitrogen gas, it is unsuitable as a gas for dissolving nitrogen in the substrate. When adding the nitrogen-containing gas, since the addition yield is high, after the raw material is dissolved and a molten base material is formed, the tip of the blowing lance is immersed in the molten base material, and the nitrogen-containing gas is supplied to the base material. It is preferable to blow in and add. The nitrogen content in the substrate can be adjusted by obtaining the nitrogen addition yield in advance and adjusting the blowing amount based on the obtained yield. However, when added using a nitrogen-containing gas, the nitrogen concentration in the base material is about 0.1% by mass at the maximum. Therefore, when the concentration is higher than this, it is added as a solid described below. The method is preferably used.
窒素含有ガスの吹き込みによって溶融した基材の温度が低下するので、より一層注意して、基材の粘度が3.0poise 以下となる温度範囲に調整する必要がある。 Since the temperature of the melted base material is lowered by blowing the nitrogen-containing gas, it is necessary to further carefully adjust the temperature range so that the viscosity of the base material is 3.0 poise or less.
固体で添加する場合、用いる窒素源としては、窒化ナトリウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを用いることができるが、モールドパウダーは主成分として多量の珪素を含有することが多く、窒素源の添加によって混入しても比較的容易に基材の成分調整ができることから、窒化珪素を用いることが好ましい。これらの窒素源を、珪石や石灰石などの原料と同時に溶解炉に装入して加熱し、溶融しても、又、溶融した基材が生成した後、溶融した基材中に添加しても、どちらでも構わない。 When added as a solid, the nitrogen source used may be sodium nitride, aluminum nitride, silicon nitride, etc., but the mold powder often contains a large amount of silicon as a main component, and is mixed by the addition of the nitrogen source. Even so, it is preferable to use silicon nitride because the components of the substrate can be adjusted relatively easily. These nitrogen sources can be charged into a melting furnace simultaneously with raw materials such as silica and limestone, heated and melted, or added to the molten base after the molten base is formed. Either way.
窒化珪素は高級セラミックスであり、本来、低温域では溶融スラグと反応せず、従って、温度を上げるほど反応しやすくなる。図2は、1300℃、1400℃、1500℃に維持した溶融状態の基材中に一定量の窒化珪素を添加し、窒素の歩留まり、並びに溶融基材中の窒素濃度の経時変化を調査した結果である。溶融した基材の温度を上げるほど窒化珪素の溶解が促進されるが、図2に示すように、余りに温度を高くすると、窒素の歩留まりが低下するので、1500℃程度を上限値として調整することが好ましい。又、窒化珪素が溶融した後、その状態で溶融した基材を保持すると、基材中の窒素が大気中に放出されて窒素濃度が低下してしまうので、窒化珪素が溶融した後は50分以内に水砕することが好ましい。尚、この場合も、基材の粘度が3.0poise 以下となる温度範囲に調整する必要がある。 Silicon nitride is a high-grade ceramic and inherently does not react with molten slag at low temperatures, and therefore, it reacts more easily as the temperature is raised. FIG. 2 shows the result of investigating the yield of nitrogen and the change over time of the nitrogen concentration in the molten substrate by adding a certain amount of silicon nitride to the molten substrate maintained at 1300 ° C., 1400 ° C., and 1500 ° C. It is. As the temperature of the molten base material is increased, dissolution of silicon nitride is promoted. However, as shown in FIG. 2, if the temperature is increased too much, the yield of nitrogen decreases, and therefore, the upper limit is adjusted to about 1500 ° C. Is preferred. Further, if the molten base material is held after the silicon nitride is melted, nitrogen in the base material is released into the atmosphere and the nitrogen concentration is lowered. Therefore, 50 minutes after the silicon nitride is melted It is preferable to be water-crushed within. In this case as well, it is necessary to adjust the temperature range so that the viscosity of the substrate is 3.0 poise or less.
電気容量が500kVAの電気炉を用い、珪石、石灰石、蛍石を主たる原料とする合計約350kgの原料をアーク熱にて溶解し、CaO:48質量%、SiO2 :43質量%、Al2 O3 :3質量%、F:4質量%、Na2 O:1質量%、及び、MgO:0.5質量%である溶融状態の基材を得た。溶融後、投入電力を調整して生成した溶融状態の基材の温度を1420℃に調整し、その状態を維持しつつ、48トン/hrの水量で水砕して5mm以下のサイズの水砕基材を得た。 Using an electric furnace having an electric capacity of 500 kVA, a total of about 350 kg of raw materials mainly composed of silica, limestone and fluorite are melted by arc heat, CaO: 48 mass%, SiO 2 : 43 mass%, Al 2 O 3 : 3% by mass, F: 4% by mass, Na 2 O: 1% by mass, and MgO: 0.5% by mass were obtained in the molten state. After melting, the temperature of the molten base material generated by adjusting the input power is adjusted to 1420 ° C., and while maintaining this state, the water is granulated with a water amount of 48 tons / hr, and the size of the granulated water is 5 mm or less. A substrate was obtained.
その後、ロータリードライヤーで乾燥し、乾燥させた水砕基材をバイブロミルで粉砕した。その結果、質量比で74%のものが45μm以下である粒度の基材が得られ、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの基材として全く支障のないものを得ることができた。 Then, it dried with the rotary dryer and grind | pulverized the dried granulated base material with a vibro mill. As a result, a base material having a particle size of 74% by mass and having a particle size of 45 μm or less was obtained, and a base material for the mold powder for continuous casting of steel could be obtained.
電気容量が500kVAの電気炉を用い、珪石、石灰石、蛍石を主たる原料とする合計約350kgの原料をアーク熱にて溶解し、CaO:48質量%、SiO2 :43質量%、Al2 O3 :3質量%、F:4質量%、Na2 O:1質量%、及び、MgO:0.5質量%である溶融状態の基材を得た。溶融後、投入電力を調整して生成した溶融状態の基材の温度を1420℃に調整し、その状態を維持しつつ、直径50mmのカーボン製のランスの先端を溶融状態の基材に浸漬させ、このランスから窒素ガスを10Nl/分で15分間吹き込んだ。その後、溶融状態の基材の温度を1420℃に維持しつつ、48トン/hrの水量で水砕し、5mm以下のサイズの水砕基材を得た。 Using an electric furnace having an electric capacity of 500 kVA, a total of about 350 kg of raw materials mainly composed of silica, limestone and fluorite are melted by arc heat, CaO: 48 mass%, SiO 2 : 43 mass%, Al 2 O 3 : 3% by mass, F: 4% by mass, Na 2 O: 1% by mass, and MgO: 0.5% by mass were obtained in the molten state. After melting, the temperature of the molten substrate produced by adjusting the input power is adjusted to 1420 ° C., and the tip of a carbon lance with a diameter of 50 mm is immersed in the molten substrate while maintaining the state. Nitrogen gas was blown from this lance at 10 Nl / min for 15 minutes. Then, while maintaining the temperature of the molten base material at 1420 ° C., water granulation was performed with an amount of water of 48 tons / hr to obtain a granulated base material having a size of 5 mm or less.
水砕した基材の窒素分析から、窒素ガスを吹き込む前の基材の窒素濃度が0.019質量%であるのに対し、窒素ガスの吹き込みによって0.068質量%まで上昇したこと、即ち窒素を固溶させることが可能であることが確認できた。 From the nitrogen analysis of the water-crushed base material, the nitrogen concentration of the base material before blowing nitrogen gas was 0.019% by mass, whereas the nitrogen concentration increased to 0.068% by mass, that is, nitrogen. It was confirmed that it was possible to dissolve the solid solution.
その後、ロータリードライヤーで乾燥し、乾燥させた水砕基材をバイブロミルで粉砕した。その結果、質量比で76%のものが45μm以下である粒度の基材が得られ、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの基材として全く支障のないものを得ることができた。 Then, it dried with the rotary dryer and grind | pulverized the dried granulated base material with a vibro mill. As a result, a base material having a particle size of 76% by mass and having a particle size of 45 μm or less was obtained, and a base material having no hindrance was obtained as a base material for mold powder for continuous casting of steel.
電気容量が500kVAの電気炉を用い、実施例1と同一の配合比率で、珪石、石灰石、蛍石を主たる原料とする合計約250kgの原料をアーク熱にて溶解し、これらの原料が完全に溶融した後、窒素源として窒化珪素を3.8kg、又、塩基度を調整するために生石灰を2.5kg添加し、溶融させた。この間、投入電力を調整して生成した溶融状態の基材の温度を1450℃に調整した。添加した窒化珪素及び生石灰が溶融したことを確認した後、温度を1450℃に維持した状態で、48トン/hrの水量で約13分間で水砕し、CaO:48質量%、SiO2 :43質量%、Al2 O3 :3質量%、F:4質量%、Na2 O:1質量%、MgO:0.5質量%、及びN:0.38質量%である、5mm以下のサイズの水砕基材を得た。 Using an electric furnace with an electric capacity of 500 kVA, a total of about 250 kg of raw materials mainly composed of silica, limestone, and fluorite were melted by arc heat at the same mixing ratio as in Example 1, and these raw materials were completely After melting, 3.8 kg of silicon nitride was added as a nitrogen source, and 2.5 kg of quicklime was added to adjust the basicity, and the mixture was melted. During this time, the temperature of the molten substrate produced by adjusting the input power was adjusted to 1450 ° C. After confirming that the added silicon nitride and quicklime were melted, with the temperature maintained at 1450 ° C., the water was crushed in an amount of 48 ton / hr for about 13 minutes, CaO: 48 mass%, SiO 2 : 43 5% or less in size of 5% by mass, Al 2 O 3 : 3% by mass, F: 4% by mass, Na 2 O: 1% by mass, MgO: 0.5% by mass, and N: 0.38% by mass. A granulated substrate was obtained.
窒化珪素の添加量から換算した窒素含有量は0.59質量%であり、従って、約64%の高い歩留まりで窒素を固溶できたことが分かった。又、窒素ガスの吹き込み添加では実現できなかった0.1質量%以上の窒素を固溶できることが確認され、高濃度の窒素を含有する基材を安定して製造可能であることが分かった。 The nitrogen content calculated from the amount of silicon nitride added was 0.59% by mass. Therefore, it was found that nitrogen could be dissolved in a high yield of about 64%. Further, it was confirmed that 0.1 mass% or more of nitrogen, which could not be realized by blowing nitrogen gas, could be dissolved, and it was found that a substrate containing a high concentration of nitrogen could be stably produced.
その後、ロータリードライヤーで乾燥し、乾燥させた水砕基材をバイブロミルで粉砕した。その結果、質量比で75%のものが45μm以下である粒度の基材が得られ、鋼の連続鋳造用モールドパウダーの基材として全く支障のないものを得ることができた。 Then, it dried with the rotary dryer and grind | pulverized the dried granulated base material with a vibro mill. As a result, a base material having a particle size of 75% by mass with a mass ratio of 45 μm or less was obtained, and a base material having no hindrance was obtained as a base material for mold powder for continuous casting of steel.
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