一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，通過38～42%CaO、25～29%SiO2和7～10%F-，提高保護渣結晶能力，減少應力集中，改善潤滑；采用2～5％MgO和2～5%Al2O3改善渣膜的流動性，減少裂紋；設計堿度1.35～1.52，與25～29%SiO2與2～5%Al2O3、2～5％MgO，獲得很好的協(xié)調(diào)傳熱和控制傳熱效果；配碳范圍在4～7%，可有效控制熔速保證液渣供給，避免皮下氣泡的產(chǎn)生；本發(fā)明所用原料易得，渣耗量在0.32～0.38kg/噸鋼左右，噸鋼耗用成本相對降低；經(jīng)現(xiàn)場實際應用，該保護渣在結晶器內(nèi)鋪展良好、化渣均勻穩(wěn)定，鑄坯合格率高。
【專利說明】一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煉鋼輔料制備【技術領域】，具體涉及一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣。
【背景技術】
[0002]連鑄結晶器保護渣是連鑄生產(chǎn)中的重要材料，可以改善鑄坯的表面和皮下質(zhì)量，擴大連鑄的鋼種。連鑄結晶器保護渣的堿度是一項重要的指標，它決定著整個保護渣的設計體系位置?，F(xiàn)在各大鋼廠主要使用的保護渣的堿度一般控制在0.9?1.5之間，使保護渣具有較好的吸附性，并且有著良好的傳熱效果。高堿度保護渣在生產(chǎn)過程中并不占主流，但是對于一些高拉速的凝固過程中有包晶反應易產(chǎn)生縱裂包晶鋼的來說，高堿度連鑄結晶器保護渣在控制該種高拉速的凝固過程中有包晶反應易產(chǎn)生縱裂的鋼種有著顯著的效果，能夠有效地控制鑄坯裂紋的產(chǎn)生，但是對于協(xié)調(diào)潤滑及控制傳熱的方面具有一定的不足。
[0003]在包晶鋼板坯的連鑄生產(chǎn)過程中，由于鋼液凝固過程中有包晶反應產(chǎn)生，坯殼凝固收縮量較大，加之結晶器內(nèi)坯殼冷卻不易均勻，極易導致應力集中，從而引發(fā)坯殼表面出現(xiàn)縱裂等表面質(zhì)量問題。針對這個問題，現(xiàn)在普遍采用的預防方法是均勻或減小彎月面附近初生坯殼向結晶器壁的傳熱，以減少初生坯殼的應力集中。具體方法主要有兩種，即通過調(diào)整結晶器本身參數(shù)及調(diào)整保護渣。
[0004]一般認為調(diào)整結晶器的參數(shù)，如減小結晶器水冷強度及減少結晶器上部銅板鍍層以減小結晶器的冷卻強度等手段可以在一定程度上減輕包晶鋼板坯的裂紋產(chǎn)生率，但減少結晶器水冷強度同時會使結晶器鑄坯坯殼厚度減小，出現(xiàn)鼓肚甚至漏鋼等事故。雖然可以通過調(diào)節(jié)結晶器的錐度可以在一定程度上緩解這個問題，但是整體減小結晶器的拔熱量必然會大幅度降低生產(chǎn)效率。同時，結晶器上部銅板鍍層的可以減小彎月面附近的熱能量，但是由于實際的種種限制也沒有大規(guī)模使用。
[0005]現(xiàn)在的普遍研究方向是通過調(diào)整保護渣的相關性能以期在不降低包晶鋼板坯連鑄生產(chǎn)效率的前提下以獲得表面及皮下質(zhì)量良好的鑄坯。目前，普遍采用利用保護渣內(nèi)槍晶石的析出以控制、均勻坯殼向結晶器壁的傳熱，通過這方法，大多數(shù)情況下能明顯改善包晶鋼在連鑄生產(chǎn)過程中的表面裂紋現(xiàn)象。但是在應用傳統(tǒng)包晶鋼生成區(qū)域的保護渣時時常發(fā)現(xiàn)坯殼的潤滑有不同程度的惡化，分析原因是由于保護渣結晶能力增強后固渣膜便厚，液渣膜相對變薄，從而惡化坯殼的潤滑情況，通過降低保護渣的粘度能夠在一定情況先緩解此種情況，但是很難從根本上解決此問題。隨后通過理論計算及實踐發(fā)現(xiàn)，槍晶石析出之后，剩余液渣的堿度將降低，微量SiO2將升高，第一可能使熔渣網(wǎng)絡結構復雜化，使液渣粘度升高，二是過量的SiO2可能于熔渣的其他成分如Al203、Mg0等形成高熔點化合物，極易惡化，這些都會極易消弱保護渣的潤滑效果，使保護渣在協(xié)調(diào)傳熱和控制傳熱上存在缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是為了彌補現(xiàn)有技術的不足，提供一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，該保護渣在結晶器內(nèi)鋪展良好、化渣均勻穩(wěn)定，使用該保護渣制得的包晶鋼，一級品合格率在99.9%以上。
[0007]—種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石40~45%、水泥熟料13~15%、螢石11~15%、碳酸鈉1~3%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨3.5~5%、氟化鈉4%、鈉長石3.5~6%、方解石5~8%、續(xù)砂1~4%、冰晶石1.5~4%、鋁礬土 1~4%、粘合劑1.2%。
[0008]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣的化學成分重量百分比為:CaO:38%~42%，SiO2:25% ~29%，MgO:2% ~5%，Al2O3:2% ~5%，f-:7% ~10%，Li2O:3% ~
4.5%, Na2O:3% ~5.2%，C:4% ~7%,余量:雜質(zhì)。
[0009]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.35~
1.52，熔點 1050°C~ 1120°C，1300°C下粘度 0.48 ~0.55Pa.S。
[0010]所述粘合劑是由糊精、羧甲基纖維鈉、植物淀粉中的一種或幾種組成。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:
I)本方案通過控制保護渣在彎月面析晶速度以控制傳熱，以適宜的析晶能力滿足高拉速包晶鋼的生產(chǎn)需求。CaO、SiO2和F_作為析出槍晶石的主要成分，38%~42%的CaO能夠有效提高保護渣初始結晶能力，減少應力集中，避免惡化潤滑，SiO2為保護渣的主要酸性氧化物，是保護渣中重要的網(wǎng)絡結構形成體，與堿性氧化物反應生成低熔點化合物，降低保護渣的熔點，加入量在25%~29%可以控制獲得較好的熔渣熔點及結晶性能，有利于使彎月面附近液渣膜的厚度維持在一定水平，改善潤滑，避免弱化保護渣的結晶性能；7%~10%的F_，能夠減小保護渣的高溫粘度，提高保護渣的消耗量，在一定程度上提高潤滑性能。
[0012]2)采用2%~5%的MgO，在保護渣中替代部分CaO，降低鋼液面波動，改善保護渣的潤滑性能；A1203對保護渣的粘度、結晶傾向影響比較大；2%~5% MgO和2%~5%A1203能夠改善渣膜的流動性，使渣膜均勻生長，避免產(chǎn)生裂紋缺陷。
[0013]3)保護渣的堿度為1.35~1.52，使保護渣在高拉速的凝固過程中具有較好的吸附性，并且有著良好的傳熱效果。保護渣中成分設計25%~29%Si02與2%~5%A1203、2%~5% MgO,形成高熔點化合物較少，保護渣鋪展效果好，使用過程中協(xié)調(diào)傳熱和控制傳熱效果上較好，減少產(chǎn)生縱裂紋，彌補了高拉速高堿度情況下協(xié)調(diào)潤滑及控制傳熱方面的不足。
[0014]4) 3% ~4.5%Li20、2% ~ 5 % MgO 和 3% ~ 5.2% Na2O,能夠降低渣的粘度、熔化溫度，并抑制保護渣的過度結晶化。
[0015]5)本發(fā)明技術方案將配碳范圍控制在4%~7%之間，保溫效果比較好，確保鋼液彎月面溫度不會過低，彎月面不會過早凝固，避免保護渣在結晶器內(nèi)結殼、避免發(fā)粘，又使保護渣在結晶器內(nèi)有清晰的粉渣層、燒結層、液渣層結構，可有效控制熔速保證液渣供給；同時有利于鋼水內(nèi)氣體的析出，避免皮下氣泡的產(chǎn)生。
[0016]6)本發(fā)明所用原料易得，主要原料硅灰石、水泥熟料、方解石、鈉長石等成本低廉，螢石、鎂砂、冰晶石、鋁礬土等用量相對較少，有利于降低成本；現(xiàn)場澆鑄時，所述保護渣渣耗量在0.32~0.38kg/噸鋼左右，噸鋼耗用成本相對降低。
[0017]7)經(jīng)現(xiàn)場實際應用，在澆鑄過程中，鋼液面波動小，該保護渣在結晶器內(nèi)鋪展良好、無結殼結團現(xiàn)象、火苗適中、化渣均勻穩(wěn)定。觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則，鑄坯表面總體平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率在99.9%以上?！揪唧w實施方式】
[0018]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0019]實施例一
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石41.5%、水泥熟料13.9%、螢石13.6%、碳酸鈉1.6%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨4.3%、氟化鈉4%、鈉長石3.8%、方解石5.7%、鎂砂1.6%、冰晶石3%、鋁礬土 2%、糊精0.6%、植物淀粉0.6%。
[0020]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:Ca0:39.7%，SiO2:29.3%, MgO:2.4%, Al2O3:3.5%, r:9.2%, C:4.9%, Na2O:4.6%, Li2O:4.5%，余量:雜質(zhì)。
[0021]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.35，熔點1050°C，1300°C下粘度 0.48Pa.S。
[0022]實施例二
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石43.2%、水泥熟料14.3%、螢石13.2%、碳酸鈉1.3%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨4.8%、氟化鈉4%、鈉長石3.5%、方解石5.2%、鎂砂2.6%、冰晶石1.6%、鋁礬土 1.3%、植物淀粉1.2%。
[0023]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:Ca0:39.4%，SiO2:27.5%, MgO:3.8%, Al2O3:4.2%, r:8.7%, LiO2:4.2%, Na2O:5.2%, C:5.2%，余量:雜質(zhì)。
[0024]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.43，熔點1096°C，1300°C下粘度 0.51Pa.S。
[0025]實施例三
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石40%、水泥熟料11%、螢石15%、碳酸鈉3%、碳酸鋰1%、碳黑1.8%、石墨5%、氟化鈉4%、鈉長石6%、方解石5%、鎂砂3%、冰晶石2%、鋁礬土 2%、糊精1.2%。
[0026]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:CaO:38%, SiO2:25%,MgO:5%, Al2O3:3.5%, r:10%, Li2O:4.5%, Na2O:5.2%, C:7%，余量:雜質(zhì)。
[0027]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.52，熔點1120°C，1300°C下粘度 0.55Pa.S。
[0028]實施例四
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石40%、水泥熟料15%、螢石13%、碳酸鈉1.5%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨3.5%、氟化鈉4%、鈉長石3.5%、方解石8%、鎂砂4%、冰晶石1.5%、鋁礬土 1%、羧甲基纖維鈉0.2%、植物淀粉1%。
[0029]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:CaO:42%, SiO2:28%,MgO:4.5%, Al2O3:2%, r:7%, LiO2:3%, Na2O:4.7%, C:5.8%，余量:雜質(zhì)。
[0030]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.5，熔點1107°C，1300°C下粘度 0.52Pa.S。
[0031]實施例五
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石45%、水泥熟料11%、螢石13%、碳酸鈉1%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨3.5%、氟化鈉4%、鈉長石3.5%、方解石5%、鎂砂1%、冰晶石4%、鋁礬土 4%、糊精1%、羧甲基纖維鈉0.2%。
[0032]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:Ca0:40.5%，SiO2:29%, MgO:2%, Al2O3:5%, f-:8.6%, Li2O:3.2%, Na2O:3%, C:4%、余量:雜質(zhì)。
[0033]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.4，熔點1084°C，1300°C下粘度 0.51Pa.S。
[0034]將上述所制得的保護渣用于實際連鑄生產(chǎn)中，應用方法及試驗效果如下:
A鋼廠連鑄工藝:澆鑄斷面160*750mm2，拉速1.9~2.3m/min,開澆起步時，將本發(fā)明保護渣均勻推入結晶器，要求均勻覆蓋整個鋼液面，保護渣總渣層(即粉渣層、燒結層、液渣層三層厚度之和)在20~45mm之間，保持黑渣操作，不得使鋼液面裸露。
[0035]開澆后，鋼液面波動在3mm以內(nèi)，拉速穩(wěn)定在1.9m/min,此時測量液渣層厚度9mm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在8~12mm。在澆鑄過程中，該保護渣在結晶器內(nèi)鋪展良好、無結殼結團現(xiàn)象、火苗適中、化渣均勻穩(wěn)定。
[0036]觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則，鑄坯表面總體平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率在99.9%以上。
[0037]B鋼廠連鑄工藝:澆鑄斷面160*600mm2，拉速2.1~2.5m/min，開澆起步時，將本發(fā)明保護渣均勻推入結晶器，要求均勻覆蓋整個鋼液面，保護渣總渣層(即粉渣層、燒結層、液渣層三層厚度之和)在20~45mm之間，保持黑渣操作，不得使鋼液面裸露。
[0038]開澆后，鋼液面波動在4mm以內(nèi)，拉速穩(wěn)定在2.3m/min,此時測量液渣層厚度IOmm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在9~13mm。在澆鑄過程中，該保護渣在結晶器內(nèi)鋪展良好、無結殼結團現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計，該保護渣渣耗量在0.32、.38kg/噸鋼左右。
[0039]觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則。鑄坯一級品合格率在99.9%以上。
【權利要求】
1.一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其特征在于，所述保護渣原料配方重量百分比組成為:硅灰石40~45%、水泥熟料13~15%、螢石11~15%、碳酸鈉I~3%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨3.5~5%、氟化鈉4%、鈉長石3.5~6%、方解石5~8%、鎂砂I~4%、冰晶石1.5~4%、鋁礬土 I~4%、粘合劑1.2%。
2.如權利要求1所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其特征在于，所述保護渣化學成分及質(zhì)量百分含量為:CaO:38%~42%，SiO2:25%~29%，MgO:2%~5%，Al2O3:2% ~5%, F-:7% ~10%, Li2O:3% ~4.5%,Na2O:3% ~5.2%,C:4% ~7%，余量:雜質(zhì)。
3.如權利要求1所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其特征在于:所述保護渣堿度即 CaO/SiOj 1.35 ~1.52，熔點 1050。。~1120°C，1300°C 下粘度 0.48 ~0.55Pa.So
4.如權利要求1所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結晶器保護渣，其特征在于:所述粘合劑是由糊精、羧甲基纖維鈉、植物淀粉中的一種或幾種組成。
【文檔編號】B22D11/111GK103785807SQ201410068318
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權日:2014年2月27日
【發(fā)明者】彭會志, 王正英, 梁冠東, 薄紅濤, 王旭陽, 譚政委, 王巖 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司