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JP6931998B2 - モールドパウダーの製造方法 - Google Patents

モールドパウダーの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、モールドパウダーの製造方法に関する。
現在、鋼の連続鋳造において鋳型内の湯面に散布されるモールドパウダーとしては、主に中空顆粒状のものが用いられている。中空顆粒状のモールドパウダーは、例えば、基材原料、フラックス原料等の原料粉末と分散媒とを混合してスラリーとし、このスラリーを噴霧造粒して乾燥させることで得られる。例えば特許文献１には、溶剤成分及び炭素質粉末を含むスラリーを作り、このスラリーをスプレー造粒して乾燥させる、モールドパウダーの製造方法が開示されている。
特開昭６０−８７９６０号公報
上記のような中空顆粒状のモールドパウダーの製造方法において、スラリー中の分散媒は最終的には除去されるものであるから、モールドパウダーの生産性を向上させるためには、スラリーの固形分濃度をできる限り高く（例えば６８質量％以上に）することが望ましい。しかしながら、スラリーの固形分濃度を高くするとスラリーの粘度が上昇するため、スラリーを圧送する圧送ポンプ、スラリーを攪拌する攪拌機などの製造装置への負担が大きくなってしまうおそれがある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、スラリーの粘度を低くし、モールドパウダーの製造装置への負担を抑制することができるモールドパウダーの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、１８〜４７μｍのメジアン径を有する基材原料と分散媒とを含有するスラリーを調製するスラリー調製工程を備える、モールドパウダーの製造方法を提供する。
この製造方法では、１８〜４７μｍのメジアン径を有する基材原料を用いてスラリーを調製することにより、スラリーの固形分濃度を高くしつつ、スラリーの粘度上昇を抑えることができる。そのため、スラリーを圧送する際の圧送ポンプへの負担、スラリーを攪拌する際の攪拌機への負担などの製造装置への負担を抑制することができる。
スラリーの固形分濃度は、好ましくは６８質量％以上である。
上記の製造方法は、スラリー調製工程の前に、粉砕により上記メジアン径を有する基材原料を得る工程を更に備えてよい。
本発明によれば、スラリーの粘度を低くし、モールドパウダーの製造装置への負担を抑制することができるモールドパウダーの製造方法を提供することができる。
基材原料のメジアン径とスラリーの粘度との関係を示すグラフである。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
本実施形態に係るモールドパウダーの製造方法では、まず、基材原料を用意する（用意工程）。基材原料は、例えば、プリメルト基材であってよい。プリメルト基材としては、例えば、製銑及び製鋼工程で生成される高炉スラグ及び転炉スラグ、電気炉・キュポラ等で生成される電気炉スラグ、黄リンスラグ及び合成珪酸カルシウムなど、加熱溶融工程を経て生産される原料が挙げられる。
用意工程では、基材原料のメジアン径を調整する。基材原料のメジアン径は、得られるスラリーの粘度を低くする観点から、１８〜４７μｍであり、好ましくは１８〜４５μｍ、より好ましくは１９〜４３μｍ、更に好ましくは２０〜４０μｍである。本発明において「メジアン径」とは、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、以下の湿式の測定条件で求めた基材原料の粒度分布における累積率が５０％となる粒子径（Ｄ５０）の値を意味する。
分散媒：イオン交換水
屈折率：１．４９〜１．５８
吸収率：０．００１
当該メジアン径を有する基材原料は、例えば、上記の基材原料を粉砕することにより得られる。すなわち、用意工程は、粉砕により上記メジアン径を有する基材原料を得る工程であってよい。基材原料のメジアン径は、例えば、粉砕機への基材原料の投入量、粉砕媒体の量（数）などを調整することにより調整可能である。基材原料の投入量が多いほどメジアン径は大きくなる傾向にあり、粉砕媒体の量が多いほどメジアン径は小さくなる傾向にある。
用意工程に続いて、所定のメジアン径を有する基材原料と分散媒とを含有するスラリーを調製する（スラリー調製工程）。スラリーは、例えば、基材原料に分散媒を添加して両者を混合することにより得られる。分散媒は、例えば水であってよい。
スラリーは、基材原料及び分散媒に加えて、その他の原料を更に含有していてもよい。その他の原料としては、フラックス原料、炭素質原料、バインダー等が挙げられる。フラックス原料は、例えば、二酸化マンガン等の金属酸化物、フッ化カルシウム、フッ化ナトリウム等のフッ化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩などである。炭素質原料は、例えば炭素粉末である。バインダーは、例えば、水溶性高分子化合物等の有機バインダー、ナトリウムオキソ酸塩、カリウムオキソ酸塩等の無機バインダーなどである。
スラリーの固形分濃度は、モールドパウダーの生産性を向上させる観点から、好ましくは６８質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは７２質量％以上、特に好ましくは７３質量％以上である。
スラリーがその他の原料を含有する場合、基材原料の配合割合は、基材原料とその他の原料との合計量に対して、５５質量％以上、６５質量％以上、７５質量％以上、又は８５質量％以上であってよく、また、例えば９５質量％以下であってよい。
スラリーの粘度は、モールドパウダーの製造装置への負担を抑制する観点から、好ましくは３５０ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは３００ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは２５０ｍＰａ・ｓ以下である。スラリーの粘度は、２５〜４５℃の範囲内の少なくとも一点で上記の値であり、好ましくは、２５〜４５℃の範囲すべてにおいて上記の値である。本発明におけるスラリーの粘度は、粘度計ビスコテスタＶＴ−０４Ｆ（リオン株式会社）に３号ロータを組み合わせて用いた測定により得られた粘度を意味する。
スラリー調製工程に続いて、スラリーを例えばスプレー等を用いて噴霧造粒し、乾燥することで、分散媒の少なくとも一部を揮発させ、中空顆粒状のモールドパウダーを得る（造粒・乾燥工程）。
上記の製造方法は、スラリー調製工程の後、造粒・乾燥工程の前に、スラリー中に存在する粗大粒子等の異物を除去する工程（除去工程）を更に備えていてもよい。除去工程では、例えば、１００〜１０００μｍの粗さ（目開き）のフィルターにスラリーを通すことにより異物を除去する。
以上のようにして得られるモールドパウダーの化学組成は、特に限定されないが、例えば以下のような化学組成であってよい。
ＳｉＯ２：２０〜４５質量％、ＣａＯ：１５〜５５質量％、Ａｌ２Ｏ３：１〜１５質量％、Ｆｅ２Ｏ３：０〜２.０質量％、Ｆ：０．５〜３０質量％、Ｃ：０．５〜１０質量％、Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ：０〜３０質量％
この製造方法では、１８〜４７μｍのメジアン径を有する基材原料を用いてスラリーを調製することにより、スラリーの固形分濃度を高くしつつ、スラリーの粘度上昇を抑えることができる。そのため、スラリーを圧送する際の圧送ポンプへの負担、スラリーを攪拌する際の攪拌機への負担などの製造装置への負担を抑制することができる。
以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
まず、基材原料として高炉スラグを用い、粉砕機（商品名：バイブロミル、メーカー：株式会社安川電機、型番：ＹＡＭＴ−１００ＭＮＶＢ）で高炉スラグを粉砕して、表１に示すメジアン径を有する基材原料Ａ１〜Ａ５及びａ１〜ａ３を得た。各実施例及び比較例では、粉砕機への基材原料の投入量、粉砕媒体（ロッド）の数などを調整することにより、表１に示すメジアン径を有する基材原料を得た。なお、基材原料のメジアン径は、レーザ回折式粒度分布測定装置Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ（マルバーン社製）を用いて、以下の湿式の測定条件で求めた基材原料の粒度分布における累積率が５０％となる粒子径（Ｄ５０）の値を算出することにより求めた。
溶媒：イオン交換水
屈折率：１．５４
吸収率：０．００１
得られた各基材原料と、フラックス原料、炭素質原料、バインダー等のその他の原料とを混合し、水を更に加えて懸濁させ、固形分濃度が７３．７質量％であるスラリーを得た。なお、水を除いた原料における基材原料の配合割合は、９０質量％とした。得られた各スラリーの約３３℃における粘度を、粘度計ビスコテスタＶＴ−０４Ｆ（リオン株式会社）に３号ロータを組み合わせて用いて測定した。各スラリーの約３３℃における粘度を、以下の表１及び図１（ａ）に示す。約３３℃におけるスラリーの粘度が３５０ｍＰａ・ｓ以下（好ましくは３００ｍＰａ・ｓ以下）であれば、モールドパウダーの製造装置への負担を抑制することができるといえる。
Figure 0006931998
水を除いた原料における基材原料の配合割合を６０質量％とした以外は、上記と同様にしてスラリーを調製した。得られた各スラリーの約３３℃における粘度を以下の表２及び図１（ｂ）に示す。
Figure 0006931998
上記スラリーを熱風乾燥塔内で噴霧造粒・乾燥して、中空顆粒状のモールドパウダーを得た。実施例１〜１０のモールドパウダーの製造において、製造装置への負荷を抑制できることを確認した。なお、実施例１〜５，比較例１〜３、及び、実施例６〜１０，比較例４〜５における各モールドパウダーの化学組成（質量％）は、それぞれ表３に示すＸ及びＹの範囲内であった。
Figure 0006931998

Claims (2)

  1. １８〜４７μｍのメジアン径を有する基材原料（ただし、メジアン径が３３μｍである基材原料を除く）と分散媒とを含有するスラリーを調製するスラリー調製工程を備え、
    前記スラリーの固形分濃度が６８質量％以上である、モールドパウダーの製造方法（ただし、前記基材原料の前記メジアン径より大きくした粗粉の有機質物質および／または粗粉の炭素質物質を配合し、噴霧乾燥方式で顆粒状に造粒する場合を除く）。
  2. 前記スラリー調製工程の前に、粉砕により前記メジアン径を有する前記基材原料を得る工程を更に備える、請求項１に記載のモールドパウダーの製造方法。
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