專利名稱：鋼水表面保溫劑和鋼水表面保溫方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在通過澆包或連續(xù)鑄造用中間包等移送鋼水、或進行精煉處理時，以絕熱和保溫或防止空氣氧化作為目的而覆蓋鋼水表面的鋼水表面保溫劑。本申請基于2009年12月10日提出的日本專利申請?zhí)卦?009-280205號并主張其優(yōu)先權(quán)，這里引用其內(nèi)容。
背景技術：
一直以來，在通過連續(xù)鑄造用中間包或澆包等移送鋼水、或進行精煉處理時，用鋼水表面保溫劑覆蓋鋼水表面，以防止鋼水的熱耗散和外界空氣的侵入。作為鋼水表面保溫齊U，廣泛使用以SiO2和C為主要成分的焙燒谷殼(baked chaff)。在使用焙燒谷殼作為鋼水表面保溫劑的情況下，由于SiO2與鋼水中的Al反應而生成Al2O3系夾雜物，因而存在產(chǎn) 品的表面缺陷增大的問題。于是，作為SiO2較少的保溫劑，正如專利文獻I所示的那樣，開發(fā)了 MgO系鋼水表面保溫劑?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特公平3-48152號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，以MgO為主要成分的鋼水表面保溫劑由于熔點較高，在使用溫度下主要為固相，因而不能均勻地覆蓋鋼水表面，因外界空氣和鋼水表面的反應而生成Al2O3系夾雜物。本發(fā)明的目的在于提供一種鋼水表面保溫劑，它可以解決上述問題，在來源于鋼水表面保溫劑的成分的作用下，不會在鋼水中生成氧化鋁系夾雜物，而且在鋼水表面的熔融速度較快，可以均勻地覆蓋鋼水表面。用于解決課題的手段為解決上述課題，本發(fā)明采用以下的構(gòu)成和方法。(I)本發(fā)明的第I方式涉及一種鋼水表面保溫劑，其配置在具有規(guī)定的鋼水表面溫度的鋼水表面，其中，所述鋼水表面保溫劑含有50質(zhì)量％以上的熔點比所述鋼水表面溫度低的低熔點原料和低于50質(zhì)量％的熔點比所述鋼水表面溫度高的高熔點原料，作為平均組成，以合計為70質(zhì)量％以上的量含有10 60質(zhì)量％的CaO、10 70質(zhì)量％的A1203、3 30質(zhì)量％的MgO以及0 10質(zhì)量％的SiO2,所述CaO和所述Al2O3之比Ca0/Al203為
0.5 2. 0 ;所述鋼水表面保溫劑的熔點比所述鋼水表面溫度低，且70質(zhì)量％以上是粒徑為200 IOOOiim的粉末。(2)本發(fā)明的第2方式涉及一種鋼水表面保溫方法，其中，將上述(I)所述的鋼水表面保溫劑以平均熔融層厚度為5 30_的范圍的方式配置在所述鋼水表面。發(fā)明的效果根據(jù)上述(I)所述的構(gòu)成，在鋼水表面保溫劑的成分的作用下，不會在鋼水中生成氧化鋁系夾雜物，鋼水表面保溫劑迅速地熔融且均勻地覆蓋鋼水表面，從而可以抑制因鋼水和大氣的接觸而引起的氧化鋁系夾雜物的生成。根據(jù)上述(2)所述的方法，由于鋼水表面保溫劑迅速地熔融而均勻且切實地覆蓋鋼水表面，可以防止懸料(hanging)的發(fā)生，因而可以抑制因鋼水和大氣的接觸而引起的氧化鋁系夾雜物的生成。


圖I是在連續(xù)連鑄的I 2澆包的中間包出口側(cè)鋼水中的總氧量相對于中間包入口側(cè)鋼水中的總氧量的變化量。 圖2是由在每I卷冷軋鋼板卷材中存在的氧化物系夾雜物引起的表面缺陷的平均個數(shù)，其中冷軋鋼板卷材是從由連續(xù)連鑄的I 2澆包所制作的鋼坯而得到的。
具體實施例方式本發(fā)明人為了用鋼水表面保溫劑均勻地覆蓋鋼水表面，研究了用于加速鋼水表面保溫劑的熔融速度的方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在使用通過混合50質(zhì)量％以上的熔點比所述鋼水表面溫度低的低熔點原料和低于50質(zhì)量％的熔點比鋼水表面溫度高的高熔點原料所制造的、且熔點比鋼水表面溫度低的鋼水表面保溫劑的情況下，在鋼水表面保溫劑的熔融初期便生成熔液，從而使鋼水表面保溫劑的迅速熔融成為可能。下面就基于上述發(fā)現(xiàn)的本發(fā)明的實施方式的鋼水表面保溫劑進行詳細的說明。此外，所謂鋼水表面保溫材料的熔點，是指在使物質(zhì)的溫度上升時開始熔融的溫度，在多元系物質(zhì)的情況下，是指相當于固相線溫度的平均組成的熔點。連續(xù)鑄造用中間包和澆包等中的鋼水表面溫度為1550°C 1650°C。液相的鋼水表面保溫劑由于均勻地覆蓋鋼水表面，從而可以防止因鋼水表面與外界空氣接觸而引起的Al2O3系夾雜物的生成。低熔點原料在初期生成熔液，高熔點的原料與該熔液接觸，由此所具有的效果是促進高熔點原料在所述熔液中的擴散，從而使高熔點原料的熔融速度加快。此外，如果低熔點原料的比例低于50質(zhì)量％，則不能充分促進高熔點原料的擴散，熔融速度不會提高，高熔點原料長時間不溶解的狀態(tài)得以持續(xù)，從而鋼水表面與外界空氣的隔絕變得并不充分。因此，在本實施方式的鋼水表面保溫劑中，將低熔點原料的比例規(guī)定為50質(zhì)量％以上。關于上限，也可以是90質(zhì)量％、80質(zhì)量％或者80質(zhì)量％。再者，在本實施方式的鋼水表面保溫劑中，通過將鋼水表面保溫劑的70質(zhì)量％以上設定成粒徑為200 IOOOiim的粉末，可以使低熔點原料迅速熔解，而且使高熔點原料迅速地向所述熔液中擴散。更優(yōu)選的是鋼水表面保溫劑的70質(zhì)量％以上是粒徑為300 900 u m的粉末，進一步優(yōu)選的是鋼水表面保溫劑的70質(zhì)量％以上是粒徑為500 800 y m的粉末。此外，這里的粒徑是篩子的網(wǎng)眼的尺寸，是可以通過上述規(guī)定的網(wǎng)眼尺寸的篩子的尺寸。另外，如果鋼水表面保溫劑的70質(zhì)量％以上是粒徑大于lOOOym的粉末，則由于低熔點原料不會迅速地熔化，進而高熔點原料在所述熔液中的擴散速度降低，因而鋼水表面與外界空氣接觸，從而生成Al2O3系夾雜物。另一方面，如果將鋼水表面保溫劑的70質(zhì)量％以上設定成粒徑為200 u m以下的粉末，則細化原料的成本變得巨大。另外，在粒徑為200 1000 u m的粉末只占少于鋼水表面保溫劑的70質(zhì)量％的比例的情況下，也由于熔液的生成量并不充分，而且高熔點原料在所述熔液中的擴散速度降低，因而鋼水表面與外界空氣接觸。鋼水表面保溫劑能夠以低熔點原料和高熔點原料均勻混合的狀態(tài)放入到袋子中?？梢詫⑻幱诒环湃氲皆摯又械臓顟B(tài)的鋼水表面保溫劑連同袋子投入鋼水表面。在低熔點原料和高熔點原料的粒徑大為不同的情況下，例如在混合本實施方式的鋼水表面保溫劑的200 1000 u m的原料、和低于200 u m、或者超過1000 u m的原料的情況下，低熔點原料和高熔點原料不均勻地分布于袋內(nèi)，而在高熔點原料最初與鋼水表面接觸的情況下，在鋼水表面不會迅速地生成熔液，從而鋼水表面與外界空氣接觸。在鋼水表面保溫劑的熔點(平均組成的熔點)比鋼水表面溫度高的情況下，鋼水表面保溫劑不會達到完全的熔融狀態(tài)，在鋼水表面的鋪展性惡化，從而鋼水表面與外界空氣 接觸。為此，本實施方式的鋼水表面保溫劑的熔點設定為比鋼水表面溫度低。在使用完全熔融的鋼水表面保溫劑的情況下，澆包和中間包等耐火材料的溶損成為問題。于是，在本實施方式的鋼水表面保溫劑中，通過使用含有在澆包和中間包的涂層材料中采用的氧化鎂(MgO)的原料，防止了中間包的溶損。在含有的氧化鎂的量少于3質(zhì)量％的情況下，澆包和中間包的涂層材料的溶損速度加快，從而給操作上帶來障礙。另一方面，在含有的氧化鎂的量高于30質(zhì)量％的情況下，由于熔點上升，因而變得不能均勻覆蓋鋼水。于是，在本實施方式的鋼水表面保溫劑中，將氧化鎂的含有率規(guī)定為3 30質(zhì)量％。更優(yōu)選的是5 30質(zhì)量％，進一步優(yōu)選的是7 25質(zhì)量％。在本實施方式的鋼水表面保溫劑中，混合后組成(平均組成)以10 60質(zhì)量％、優(yōu)選為15 55質(zhì)量％、更優(yōu)選為25 50質(zhì)量％的CaO，10 70質(zhì)量％、優(yōu)選20 65質(zhì)量％、更優(yōu)選40 60質(zhì)量％的Al2O3, 3 30質(zhì)量％的MgO，0 10質(zhì)量％以下的SiO2作為主要成分。其中，設定CaOAl2O3=O. 5 2. O。這是因為在Ca0/Al203=0. 5 2. 0的范圍內(nèi)，鋼水表面保溫劑的熔點(平均組成的熔點)達到極小。另外，SiO2在鋼水表面保溫劑中所占的質(zhì)量如果超過10質(zhì)量％，則通過與鋼水中的Al的反應而生成Al2O3系夾雜物，從而產(chǎn)品表面缺陷增大。關于MgO的含量，則如上述那樣。此外，所謂“作為主要成分”，是指相應的成分占整體的70質(zhì)量％以上的情況。在本實施方式的鋼水表面保溫劑中，上述的成分的合計也可以是整體的80質(zhì)量％或90質(zhì)量％以上。作為上述的低熔點原料，可以使用熔點在鋼水表面溫度以下的B203、Li2O,Na2O, CaO-Al2O3^ CaO-SiO2, SrO-SiO2, Al2O3-CaO-MgCK Al2O3-CaO-SiO2, Al2O3-CaO-ZrO2,Al2O3-MgO-SiO2、CaF2等復合氧化物。作為該復合氧化物，可以使用在將生石灰和氧化鋁預熔融后進行粉碎而得到的物質(zhì)、或者在將生石灰和鐵鋁氧石預熔融后進行粉碎而得到的高鋁水泥等由任意多元系熔體凝固而成的固體。另外，作為上述的高熔點原料，可以使用燒結(jié)菱鎂礦而制造的 MgO、電熔制品 MgO、或者 CaO、A1203、SiO2, SrO, ZrO2, Al2O3-MgO, CaO-MgO。此外，構(gòu)成鋼水表面保溫劑的具體的低熔點原料和高熔點原料的組成、低熔點原料和高熔點原料的組合和配比在后面以實施例的方式表示。
作為鋼水表面保溫方法，將上述說明過的鋼水表面保溫劑以平均熔融厚度為5 30mm的范圍的方式配置在鋼水的表面。這是因為在平均熔融厚度低于5_的情況下，與鋼水表面的外界空氣的隔絕變得不充分。另外，還因為在平均熔融厚度超過30_的情況下，通過使處于遠離作為熱源的鋼水的位置的鋼水表面保溫劑的上層冷卻，鋼水表面保溫劑凝固并附著在溫度比鋼水更低的澆包和中間包的耐火材料表面，從而在鋼水和鋼水表面保溫齊U之間形成間隙。這叫做懸料。如果發(fā)生懸料，則由于在鋼水和鋼水表面保溫劑之間形成間隙，因而鋼水表面與外界空氣接觸。也可以將鋼水表面保溫劑以平均熔融厚度為7 25_或9 20mm的范圍的方式配置在鋼水表面。實施例下面基于實施例就本發(fā)明進行說明，但實施例的條件是為了確認本發(fā)明的實施可能性以及效果而采用的一個條件例，本發(fā)明并不局限于這些條件例。本發(fā)明只要不脫離本發(fā)明的宗旨，可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，就可以采用各種條件乃至條件的組合。 對I次裝填量為280t的鋼水進行鐵液預處理、轉(zhuǎn)爐脫炭、采用RH的真空脫氣處理，以熔煉極低碳鋼。使用容量為60t的中間包，通過連續(xù)鑄造法將其制作鑄坯。對15次裝填量的鋼水進行連續(xù)鑄造。鋼水表面溫度設定為1560 1580°C。本發(fā)明或比較例的鋼水表面保溫劑從鑄造初期開始便用于中間包內(nèi)的鋼水的保溫。鋼水表面保溫劑在實施例、比較例的情況下相對于中間包都是連同袋子添加500kg。一塊鑄坯的厚度為250mm、長度為7000mm、寬度為1500mm。鑄坯經(jīng)過通常使用的熱軋、冷軋工序而成為厚度0. 7mm、寬度1500mm的冷軋鋼板。此外,在表I 表4中表不了實施例和比較例的數(shù)據(jù)。為了布局的方便，分為4個表，但表2是表I的續(xù)表，表3是表2的續(xù)表，表4是表3的續(xù)表。r^n
O
CO
(1)原料成分(質(zhì)量％)_
①洛點_，于鋼$溫度的P熔點原料____
^ I T Lr ^ I CaO-AloO, CaO-SiO2 SrO-SiO. Al2O3-CaO-MgO Al^O1-CaO-Si' B2O3 Li2O Na2O*2*3*4*5
實施ITT" 340 ~~10
實施例2___5___42_____
實施2 ~ 50 '—
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實施例^_60— 5
實施例F 4 _40 _—15
實施例7___5___45_____7
實施例8____4__40_____
^實施例9_____55_____
實施例10_____60_____
比較例 13—25 —_ 10 '
比較例F—230—
比較例3_____60___5___
比較例4___5___45_____7
比較35—
比較例f— 524—
比較例I_____55__8____
比較4 —4015 —
比較例9_________
比較例10_________
比較例11_________
比較例TT~—
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權(quán)利要求
1.一種鋼水表面保溫劑，其配置在具有規(guī)定的鋼水表面溫度的鋼水表面，其特征在于: 所述鋼水表面保溫劑含有50質(zhì)量％以上的熔點比所述鋼水表面溫度低的低熔點原料和低于50質(zhì)量％的熔點比所述鋼水表面溫度高的高熔點原料， 以合計為70質(zhì)量％以上的量含有10 60質(zhì)量％的CaO、10 70質(zhì)量％的Al203、3 30質(zhì)量％的MgO以及0 10質(zhì)量％的SiO2, 所述CaO和所述Al2O3之比CaOAl2O3為0. 5 2. 0 ; 所述鋼水表面保溫劑的熔點比所述鋼水表面溫度低，且70質(zhì)量％以上是粒徑為200 IOOOiim的粉末。
2.一種鋼水表面保溫方法，其特征在于將權(quán)利要求I所述的鋼水表面保溫劑以平均熔融層厚度為5 30_的范圍的方式配置在所述鋼水表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼水表面保溫劑，其配置在具有規(guī)定的鋼水表面溫度的鋼水表面，其中，所述鋼水表面保溫劑含有50質(zhì)量%以上的熔點比所述鋼水表面溫度低的低熔點原料和低于50質(zhì)量%的熔點比所述鋼水表面溫度高的高熔點原料，以合計為70質(zhì)量%以上的量含有10～60質(zhì)量%的CaO、10～70質(zhì)量%的Al2O3、3～30質(zhì)量%的MgO以及0～10質(zhì)量%的SiO2，所述CaO和所述Al2O3之比CaO/Al2O3為0.5～2.0；所述鋼水表面保溫劑的熔點比所述鋼水表面溫度低，且70質(zhì)量%以上是粒徑為200～1000μm的粉末。
文檔編號B22D1/00GK102762320SQ20108005543
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者三木大輔, 內(nèi)山德彥, 溝口利明 申請人:新日本制鐵株式會社