專利名稱：：一種低污染型連鑄保護渣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種連鑄保護渣，特別涉及一種低污染型連鑄保護渣。
背景技術(shù)：
：連鑄保護渣中的氟是最常使用的助熔劑之一，現(xiàn)有連鑄保護渣中，氟含量一般在510%之間。相對于保護渣中的其它助熔劑(純堿、硼砂等)，氟能更有效地調(diào)節(jié)熔渣粘度，而對熔渣的熔化溫度影響較小，從而使粘度和熔點溫度性能較好地與保護渣的使用性能相匹配。另外一方面，保護渣的結(jié)晶性能與鑄坯和結(jié)晶器銅板之間的傳熱密切相關(guān)，氟能顯著提高保護渣的結(jié)晶溫度，尤其是在保護渣的堿度(CaO/SK)2)超過1.0時，對結(jié)晶溫度的提高更明顯，主要與高堿度保護渣中槍晶石(3Ca0.2Si02.CaF2)的析出有關(guān)，因此氟能有效提高結(jié)晶器與鑄坯間保護渣渣膜的熱阻，降低裂紋敏感鋼種裂紋發(fā)生率。然而，熔融保護渣在高溫下與冷卻水相互作用，使冷卻水中的氟離子濃度和酸度增加并不斷富集，某廠連鑄機扇形段冷卻水的PH值達到3.5，氟離子濃度最高達到200mg/L以上，造成連鑄設(shè)備腐蝕，增加了循環(huán)水處理的難度，提高中和劑的成本，也加大了冷卻水廢水的排放壓力。國家標準規(guī)定冷卻水排放標準，氟離子濃度不大于10ppm(參見GB3838-88)。中國專利03117824.3以及美國專利6461402均提供了一種無氟保護渣，這兩項專利的核心是開發(fā)保護渣中氟的替代品，使用其它助熔劑如Li20、B203等來代替保護渣中的氟，開發(fā)出適用于特定鋼種使用性能的無氟保護渣。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種低污染型連鑄保護渣，主要解決由于氟離子增加導(dǎo)致的連鑄設(shè)備腐蝕以及后處理難度增加和處理成本上升的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)思路是熔融保護渣中的氟對冷卻水的污染程度除了和保護渣本身的氟含量有關(guān)外，還和保護渣的其他成分有關(guān)，也就是說保護渣的其他成分影響保護渣中的氟在冷卻水中的溶解。所以相同含氟量的保護渣對冷卻水的氟離子濃度和酸度影響可以相差很大，本發(fā)明充分利用了氟在保護渣中的重要作用，通過合適的原料的搭配，對冷卻水的污染程度控制在二級以下，提供了一種低污染型保護渣。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種低污染型連鑄保護渣，其組成成分的重量百分配比為CaO:28~35%,Si02:28~34%,A1203:3~7%,Na20:8~13%,F:3~5%,B203:3-5%,Li20:1~5%,MnO:3-5%,MgO:4~8%?？刂蒲趸}和二氧化硅的重量比即CaO/Si02大于1，8F%+1.2Si02%+B203%+A1203%+MnO%控制《2.40.8CaO%+Na20%+Li20%+MgO%低污染型連鑄保護渣的配制采用常規(guī)的保護渣配制方法。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用熱模擬試驗，研究了熔融保護渣中的組分對冷卻水PH值和氟離子濃度的影響，試驗方法將IO克已經(jīng)除碳的保護渣放入1350'C高溫爐石墨坩堝中熔化8分鐘后，取出快速倒入盛放200ml冷卻水的不銹鋼槽中，待冷卻均勻后去除殘渣取槽中水樣進行檢測，分析水樣的ra值及氟離子濃度射艮據(jù)冷卻水的PH值和氟離子濃度將冷卻水的污染程度分為四類，見分類表l國家標準規(guī)定(標準GB3838-88)，冷卻水氟離子濃度低于10mg/L屬于一級排放標準；1020mg/L為二級標準，對應(yīng)表中的低氟污染類型。表l:保護渣對冷卻水污染類型分類<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>熱模擬試驗中保護渣與冷卻水的比例遠高于連鑄生產(chǎn)中實際的保護渣與冷卻水的比例，前者大約是后者的25倍，也就是說如果熱模擬試驗得出該保護渣屬低氟污染型，冷卻水符合二級排放標準，則實際生產(chǎn)中使用該保護渣時冷卻水循環(huán)25次后排放還屬二級排放標準。試驗表明隨著氟含量的增加冷卻水中的氟離子濃度增加，PH值降低(酸度增加)，但當氟含量大于5%時，冷卻水中氟離子濃度明顯上升ffl值明顯下降研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)了不管保護渣的其他成分如何變化，要達到上表中的低污染型，保護渣的中的氟元素必須《5%;同時也發(fā)現(xiàn)了即使保護渣中的氟《5%，如果沒有其他成分的合理組合，也不一定成為低污染型保護渣，也可能是中污染型甚至是高污染型，這說明了熔融保護渣中的氟元素在水中的溶解作用還受保護渣其他組分的影響，因此低污染型保護渣不僅僅是降氟問題。造成冷卻水的污染的原因是保護渣中的氟化物與冷卻水反應(yīng)生成氫氟酸溶于水后，導(dǎo)致冷卻水的酸性和氟離子濃度上升保護渣對冷卻水的污染主要是通過以下反應(yīng)進行，CaF2+H20=Ca0+2HF2CaF2+Si02=SiF4+2Ca0SiF4+2H20=Si02+4HF不同組分對上述反應(yīng)的影響程度各不相同，有的互相制約保護渣的堿度(Ca0/Si02)對保護渣的氟在冷卻水中的溶解行為是有影響的fe0和Si02是保護渣的主要成分，在保護渣中兩者之和通常大于60%，試驗表明當CaO/Si02〉1時，氟的溶解度幵始降低，對冷卻水酸度的影響減弱說明保護渣中堿性氧化物的增加抑制了氟的溶解，試驗表明隨著N&QLyDNfeO&O這些堿性氧化物含量的增加，氟的溶解度開始降低，對冷卻水酸度約影響降低，這和保護渣中Ca0/Si02的增加有類似的規(guī)律表明AW^hW這些氧化物和前述的氧化物具有相反的作用，即B2(^AW^,等氧化物在冷卻水中呈酸性，這些氧化物有利于保護渣中的F元素的溶解對上述氧化物組分影響熔融保護渣中F元素在冷卻水中溶解情況進行了定量的試驗研究，也結(jié)合氟含量對F元素溶解的影響，對試驗結(jié)果進行數(shù)學(xué)回歸處理后得到了如下的關(guān)系式8F%+1.2Si02%+B203%+A1203%+MnO%"污染成分指數(shù)"=-0.8CaO%+Na20%+Li20%+MgO%指數(shù)值越大，則保護渣中的F元素越容易溶解，從式中可以看出F元素含量的影響最大，系數(shù)達到8，盡管如此，由于保護渣中配入的氟的絕對量有限，而CaOSiO,等絕對量較高，所以CaQSi()2的影響也很大其它成分并不是都配入保護渣中，且配入量有限，因此對冷卻水的影響相對較弱模擬試驗結(jié)果表明，當"污染成分指數(shù)"《2.4時，冷卻水中的氟離子濃度達到了二級排放標準，也就是說該保護渣是低污染型保護渣本發(fā)明獲得的保護渣既能有效地滿足保護渣的各項使用性能指標，同時對冷卻水的污染程度控制在二級以下，滿足了環(huán)保排放的要求。具體實施例方式表2中是本發(fā)明的兩個比較例和3個實施例的對比數(shù)據(jù)比較例1保護渣氟含量較高，達到6.91%，"污染成分指數(shù)"(8F%+1.2Si02%+B203%+A1203%+MnO%)/(0.8CaO%+Na20%+Li20%+MgO%)比值為2.61，超出2.4，該保護渣對冷卻水的影響很大，PH值為4.8,氟離子濃度為45.36mg/L，屬高污染型比較例保護渣2氟含量為4.4%，"污染成分指數(shù)"為2.50，超出2.4，該保護渣對冷卻水的影響較大，PH值為6.9，氟離子濃度為34.75mg/L,屬中污染型。而通過本發(fā)明配制的保護渣實施例1例2和實施例3氟重量百分含量分別為4.5%5.0%和橋，"污染成分指數(shù)"分別為2.251.89和1.96,均低于2.4，兩個保護渣對冷卻水的影響均較小，達到低污染水節(jié)可以看出，盡管實施例12保護渣中氟含量比比較例2保護渣要高，但只要合理調(diào)節(jié)"污染成分指數(shù)"的配比，同時氟含量不超過5%，保護渣對冷卻水的影響可以控制在低氟污染水平。表2本發(fā)明的實施例與原有保護渣氟污染類型之比較<table>complextableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1一種低污染型連鑄保護渣，其組成成分的重量百分配比為CaO28～35％，SiO228～34％，Al2O33～7％，Na2O8～13％，F(xiàn)3～5％，B2O33～5％，Li2O1～5％，MnO3～5％，MgO4～8％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低污染型連鑄保護渣，其特征是，CaO/Si02大于l。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低污染型連鑄保護渣，其特征是，控制8F%+1.2Si02%+B2(V%+A1203%+MnO%-《全文摘要本發(fā)明涉及一種連鑄保護渣，特別涉及一種低污染型連鑄保護渣。主要解決由于氟離子增加導(dǎo)致的連鑄設(shè)備腐蝕以及后處理難度增加和處理成本上升的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種低污染型連鑄保護渣，其組成成分的重量百分配比為CaO28～35％，SiO₂28～34％，Al₂O₃3～7％，Na₂O8～13％，F(xiàn)3～5％，B₂O₃3～5％，Li₂O1～5％，MnO3～5％，MgO4～8％?？刂蒲趸}和二氧化硅的重量比即CaO/SiO₂大于1，“污染成分指數(shù)”(8F％+1.2SiO₂％+B₂O₃％+Al₂O₃％+MnO％)/(0.8CaO％+Na₂O％+Li₂O％+MgO％)≤2.4本發(fā)明獲得的保護渣既能有效地滿足保護渣的各項使用性能指標，同時對冷卻水的污染程度控制在二級以下，滿足了環(huán)保排放的要求。文檔編號B22D11/11GK101096049SQ20061002825公開日2008年1月2日申請日期2006年6月28日優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日發(fā)明者晨張,朱祖民,蔡得祥申請人:寶山鋼鐵股份有限公司