專利名稱：超薄板坯低碳鋼專用連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中低碳鋼超薄板坯連鑄用冶金輔料產(chǎn)品，具體涉及一種 超薄板坯低碳鋼專用連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)工藝，適應于超薄板坯連鑄
(CSP)專用的預熔型結(jié)晶保護渣技術(shù)。
背景技術(shù)：
低碳鋼超薄板坯連鑄連軋以其生產(chǎn)工藝流程短、連鑄與軋鋼工藝的銜接緊 密、最大限度的節(jié)約能源、環(huán)境污染小、金屬收得率高、從鋼水到成材周期短、 技術(shù)經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)勢，迅速在世界冶金領(lǐng)域醞釀一場新的技術(shù)變革。
自98年國內(nèi)邯鋼、珠鋼、包鋼聯(lián)合引進CSP生產(chǎn)工藝至今，已近五年，但 CSP的優(yōu)勢在我國并未得以真正體現(xiàn)。總結(jié)起來，大致有以下幾方面原因1、
管理(生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量等方面)達不到要求；2、產(chǎn)量達產(chǎn)周期長；如珠鋼和 包鋼到目前為止，單流年產(chǎn)量還未達到100萬噸的設計目標；3、生產(chǎn)和材料成 本居高不下；4、產(chǎn)品的質(zhì)量達不到要求；第3、 4項相對比較關(guān)鍵，也是CSP 優(yōu)勢不能得以充分體現(xiàn)的一個重要環(huán)節(jié)。
經(jīng)過分析其中有一個重要的原因是大部分原材料依賴進口，是造成成本 居高不下的一個直接原因其中預熔型連鑄結(jié)晶器保護渣是其中一個重要的方 面。2000年左右，有部分國產(chǎn)保護渣廠家，開始進行薄板坯保護渣的研究并申
請了專利，雖然使鋼廠在結(jié)晶器保護渣成本方面有所降低，但是鑄坯的質(zhì)量(裂 紋率、夾雜率大大增加)卻越來越差。因而這給鋼廠降低成本和產(chǎn)品質(zhì)量提升造 成了一對不可調(diào)和的矛盾。
低碳鋼薄板坯連鑄工藝的特點是A、采用與常規(guī)結(jié)晶器形狀完全不同的漏
斗等特殊形狀的結(jié)晶器；B、拉速高，通常為3-7m/min;約為常規(guī)板坯連鑄造 拉速的2 5倍；C、高拉速導致結(jié)晶器內(nèi)熱流較大，造成鑄坯表面熱裂紋的機率
增加；D、水口呈扁平狀，導致了水口鋼流流速非常大，同時，結(jié)晶器內(nèi)液面波 動加劇，極易引起巻渣，導致鑄坯的表面夾雜率增加；E、鋼液在結(jié)晶器內(nèi)停留 時間縮短，渣耗量急劇下降，從而造成鑄坯的潤滑不良，摩擦力增大，極易引 粘結(jié)漏鋼。
針對以上原因，要想確保良好的鑄坯質(zhì)量和順行的連鑄工藝，必須在伸入式 水口和結(jié)晶順保護渣這兩個方面做進一步的研究探討工作。
低碳鋼薄板坯連鑄工藝發(fā)展至今已近二十年，水口是一種比較成熟的技術(shù)， 所以解決問題的關(guān)鍵是提供一種合理的連鑄結(jié)晶器保護渣。
目前，我國使用的進口低碳鋼薄板坯連鑄結(jié)晶器保護渣主要為德國的
Metallurgica(珠鋼)和Strollberg (邯鋼和包鋼)兩家公司所產(chǎn)。其保護渣的特點 是堿度在0.85~1.00之間；熔點在1080~1120°C;粘度在0.10 0.15pa,s(1300。C); 結(jié)晶溫度在1120 116(TC。在使用中，鑄坯質(zhì)量較好。但由于我國的連鑄操作水 平和工藝管理現(xiàn)狀和外國相比，還存在一定差距，因此進口渣在我國的使用受 到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是能提供一種適應我國現(xiàn)行薄板坯連續(xù)鑄造工藝條件下既降 低成本又能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求、潤滑性能好、渣鋼之間表面張力大(不易引起 渣鋼混雜，造成夾渣)、適宜的結(jié)晶溫度(延緩傳熱)，減少熱裂紋傾向的薄板 坯連鑄結(jié)晶器保護渣。
本發(fā)明的低碳鋼薄板坯專用保護渣是由基料(預熔料)、助熔劑材料、碳質(zhì) 材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料80—90，助熔劑材料8—15、 碳質(zhì)材料2—6;其中助熔劑材料包括有Li2C03、 K2C03、 MnC03和NaF，所述 Li2C03、 K2C03、 MnCCb和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.5—7.4%， 0.73 一4.4%， 1.6—8.1%， 4.0—8.0%。
本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝包括兩大部分
其中預熔料生產(chǎn)工藝如下將各種合格原材料硅灰石、螢石、石灰石和玻
璃塊破碎至規(guī)定粒度，然后各種原材料按3:2:2:3的比例混勻，進行計量配料， 按500kg每作入爐預熔，出爐后立即進行水淬，風干或烘干后，再倒大堆分層 平鋪，平鋪直取磨料至300目全通過，然后氣化入預熔料倉；
低碳鋼薄板坯專用保護渣生產(chǎn)工藝如下將合格的基料(預熔料)、助熔劑
材料、碳質(zhì)材料氣化入料倉，然后依據(jù)低碳鋼薄板坯專用保護渣所述的配比，
按6T每作進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，待合格后，入球磨 機干磨，入水磨機磨細并造漿，提料噴霧造粒，產(chǎn)品檢測，合格品包裝入庫。本發(fā)明根據(jù)我國現(xiàn)有的連鑄操作水平和工藝管理現(xiàn)狀，找到一條適應于我國 現(xiàn)行條件下超薄板坯用連鑄結(jié)晶器保護渣理論和實踐依據(jù)。由此，本發(fā)明提出 了一個如下的薄板坯專用保護渣設計模型較低的熔點，通常半球點控制在1060
士2(TC;較低的粘度，為了確保合適的渣耗，通常粘度控制在0.13±0.05 3.3， 1300°C;中等析晶溫度和較低的析晶率， 一般析晶溫度控制在1120±20;較大 的鋼渣界面張力；通常界面張力控制在大于280達因。
常規(guī)板坯連鑄結(jié)晶器保護渣采用的助熔劑為Na2C03和CaF2類材料，相對 于薄板坯連鑄結(jié)晶器保護渣而言，其熔點和粘度相對要低的多，如果全部采用 Na2C03和CaF2類材料做熔劑，其用量較大。而較高的Na2C03和CaF2分別會導 致高熔點霞石(Na2OAl203， 2Si02)和槍晶石(3Ca02Si02-CaF2)的析出，這 類晶體晶粒比較粗大、熔點較高，勢必造成結(jié)晶器內(nèi)鑄坯的潤滑性能不好，易 引起粘結(jié)漏鋼；同時由于含Na2C03類材料屬于表面活性物質(zhì)，其大量加入會減 小鋼渣界面張力，引起粘渣；所以對薄板坯連鑄結(jié)晶器保護渣而言，應限量加 入含Na20類材料。同時，尋求新的熔劑是關(guān)鍵。
K20和Na20屬于同主族元素，也屬于網(wǎng)絡外體，但由于其離子半和戲大于 Na+，所以其失去C^'較Na+更易。同時，K20熔點較Ns20略高，從降低粘度和 分熔性角度上考慮，我們選擇含K20類材料作為一種助熔劑，其常規(guī)用量在 0.5~3%。
Li20和Na、 K屬于同一主族元素，其離子半徑較小，從理論上講，其失去 氧負離子的能力要遠遠小于Na、 K，但經(jīng)過試驗，發(fā)現(xiàn)Li20在降低熔點和粘度 方面的能力要遠遠大于Na20和K20，經(jīng)對含Li20熔渣進行離子構(gòu)造分析，發(fā) 現(xiàn)其破壞Si—O的離子不是02，而是LbO，其降低熔點幅度較大的原因主要與 其自身熔點低有關(guān)。
由于Li+離子半徑小，原子核外電子排力弱，離子移動的位阻很小，所以含 Li20的渣子在冷卻過程中含鋰類礦物極易重組，結(jié)晶化傾向較大。對控制熱裂 紋有益。同時我們通過差熱分析儀分析，其結(jié)晶發(fā)生在100(TC以內(nèi)，因而不影 響液態(tài)潤滑。
雖然Li20本身熔點也不高，但經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，每增加1%的1^20，渣子的 熔點降低約55 65。C，粘度降低約0.28-0.35泊，所以在渣中，1^20含量是相當
低的，其對渣子分熔性的影響基本可以忽略。因此，我們采用該材料，其常規(guī)
用量在1~3%。
經(jīng)過試驗，發(fā)現(xiàn)含MnO的材料具有如下特性對降低熔點和粘度的效果也 十分顯著；它是一種堿性氧化物，對穩(wěn)定渣子的物化性能和熱穩(wěn)定性也十分有 效；含MnO的渣子本身渣膜呈棕紅色，對熱傳遞有一定的折射作用，從而消弱 了結(jié)晶器的熱流密度，利于控制傳熱；含MnO的渣子在結(jié)晶時是以細晶形式在 存在，正好滿足超薄板連鑄結(jié)晶器保護渣即有較好的潤滑性，又能抑制傳熱； 所以用MnO作為一種助熔劑材料是比較合理的，其常規(guī)用量在1 5%。
低碳鋼超薄板專用連鑄結(jié)晶器保護渣采用專用預熔料，其成分基本接近于 終渣，常規(guī)其配比在70 90%，對保證渣子的熔化均勻極為有利。
經(jīng)過前面的分析，結(jié)合國產(chǎn)渣與進口渣的不足及我們所確定的材料，確定 低碳鋼薄板坯專用連鑄結(jié)晶器保護渣的理化指標如下表-
化學指標
CaO/Si02
CaO
Si02
Fe203
MgO
A1203
R20
F+
MnO 物理指標 H20 Tm (°C)
粘度(1300° Pa.S)
成份范圍(％) 0.93 ±0,06 26~33 28~35 《1.5
3 6 3~6 9~12 4 7
卜4
《0.5 1060 ±20 0.14±0.05
備注1、 CaO/SK)2為二元堿度；2、 R20=Na20+K20+Li20; 3、 Tm代表 半球點溫度；4、 Rp代表析晶率。
本發(fā)明的試驗品選擇在漣源和唐山等鋼廠進行試驗，首先在漣源試驗，經(jīng) 試用，效果如下
1、 和進口渣相比，沒有一次粘結(jié)漏鋼，其生產(chǎn)工藝的順利性遠遠超過了進 口渣；
2、 整個生產(chǎn)過程的產(chǎn)品合格率(主指因沒有裂紋和夾雜等缺陷)與國產(chǎn)渣 和德國渣相比，分別是本發(fā)明試品96.2%;國產(chǎn)渣85.3%;德國94.6%;
3、 結(jié)晶器內(nèi)反映我公司產(chǎn)品的渣條少，結(jié)晶器內(nèi)反映活躍，火焰適宜。
具體實施例方式
本發(fā)明的低碳鋼薄板坯專用保護渣是由基料(預熔料)、助熔劑材料、碳質(zhì)材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料80—90，助熔劑材料8—15、 碳質(zhì)材料2—6;其中助熔劑材料包括有Li2C03、 K2C03、 MnC03和NaF，所述 Li2C03、 K2C03、 MnC03和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.5—7.4%， 0.73 一4.40/0， 1.6—8.1%， 4.0—8.0%。
本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝包括兩大部分
其中預熔料生產(chǎn)工藝如下將各種合格原材料硅灰石、螢石、石灰石和玻 璃塊破碎至規(guī)定粒度，然后各種原材料按3:2:2:3的比例混勻，進行計量配料， 按500kg每作入爐預熔，出爐后立即進行水淬，風干或烘干后，再倒大堆分層 平鋪，平鋪直取磨料至300目全通過，然后氣化入預熔料倉；
低碳鋼薄板坯專用保護渣生產(chǎn)工藝如下將合格的基料(預熔料)、助熔劑材料、碳質(zhì)材料氣化入料倉，然后依據(jù)低碳鋼薄板坯專用保護渣所述的配比，按6T每作進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，待合格后，入球磨 機干磨，入水磨機磨細并造漿，提料噴霧造粒，產(chǎn)品檢測，合格品包裝入庫。
權(quán)利要求
1、超薄板坯低碳鋼專用連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于該保護渣是由預熔料、助熔劑材料、碳質(zhì)材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料80-90，助熔劑材料8-15、碳質(zhì)材料2-6；其中助熔劑材料包括有Li2CO3、K2CO3、MnCO3和NaF，所述Li2CO3、K2CO3、MnCO3和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.5-7.4％，0.73-4.4％，1.6-8.1％，4.0-8.0％。
2、 一種如權(quán)利要求1所述超薄板坯低碳鋼專用連鑄結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)工 藝，該生產(chǎn)工藝包括兩大部分其中預熔料生產(chǎn)工藝如下將各種合格原材料硅灰石、螢石、石灰石和玻 璃塊破碎至規(guī)定粒度，然后各種原材料按3:2:2:3的比例混勻，進行計量配料， 按500kg每作入爐預熔，出爐后立即進行水淬，風干或烘干后，再倒大堆分層 平鋪，平鋪直取磨料至300目全通過，然后氣化入預熔料倉；低碳鋼薄板坯專用保護渣生產(chǎn)工藝如下將合格的預熔料、助熔劑材料、 碳質(zhì)材料氣化入料倉，然后依據(jù)低碳鋼薄板坯專用保護渣所述的配比，按6T每 作進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，、待合格后，入球磨機干磨， 入水磨機磨細并造漿，提料噴霧造粒，產(chǎn)品檢測，合格品包裝入庫。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中低碳鋼超薄板坯連鑄用冶金輔料產(chǎn)品，是適應于超薄板坯低碳鋼連鑄專用的預熔型結(jié)晶器保護渣技術(shù)；本發(fā)明是由預熔料、熔劑材料、碳質(zhì)材料組成的，其中熔劑材料包括有Li₂CO₃、K₂CO₃、MnCO₃和NaF等；本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝如下將合格的預熔料、熔劑材料、碳質(zhì)材料氣化入料倉，然后依據(jù)專用保護渣所述的配比，按每6T進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，等合格后，入球磨機干磨，入水磨機磨細并造漿，提料噴霧造粒，合格品包裝入庫。和進口渣相比，無粘結(jié)漏鋼，其生產(chǎn)工藝的順行性遠遠超過了進口渣；本發(fā)明的渣條少，結(jié)晶器內(nèi)反應活躍，火焰小。
文檔編號B22D11/11GK101204727SQ20071019311
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者別飛雄, 彭會志, 朱書成, 李保全, 李曉陽, 李金朋, 白玉錄, 秦教武, 符代礪, 薄紅濤, 許少普, 博 趙 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司