專利名稱：一種薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護(hù)渣及制備方法，特別是薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣及制備方法，屬煉鋼連鑄技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
連鑄結(jié)晶器用保護(hù)渣的作用可概括為以下五點(diǎn)1)防止鋼液面受空氣的再氧化；2)對(duì)裸露的鋼液絕熱保溫；3)吸收和溶解非金屬夾雜物；4)在結(jié)晶器與坯殼之間起潤(rùn)滑作用；5)控制傳熱速度和穩(wěn)定性。上述保護(hù)渣的五大作用中，在結(jié)晶器與坯殼之間的潤(rùn)滑和控制傳熱尤為重要。潤(rùn)滑作用由保護(hù)渣玻璃化性能決定，控制傳熱由結(jié)晶性能決定。然而，二者是矛盾的，潤(rùn)滑性能好的保護(hù)渣結(jié)晶性能較差，而結(jié)晶性能好的保護(hù)渣，控制傳熱能力強(qiáng)，潤(rùn)滑效果差。潤(rùn)滑和控制傳熱比較，潤(rùn)滑作用更為重要，只有在保證澆鑄順行的前提下，控制傳熱，防止裂紋的產(chǎn)生。
FTSC薄板坯連鑄機(jī)是一種非常先進(jìn)的薄板坯鑄機(jī)，它即不同于常規(guī)板坯又不同于其它CSP機(jī)型的薄板坯鑄機(jī)，它的H2漏斗型結(jié)晶器漏斗區(qū)長(zhǎng)度加長(zhǎng)，減緩了初生坯殼的變形速率，從理論上講有利于生產(chǎn)裂紋敏感性較強(qiáng)的鋼種。但FTSC與CSP在結(jié)晶器上部的錐度均為1.1％，而在結(jié)晶器下部CSP結(jié)晶器為平面，F(xiàn)TSC結(jié)晶器仍保持了8mm的開(kāi)口度，漏斗形狀貫穿整個(gè)銅板，并一直延續(xù)到扇形段0段中部。在結(jié)晶器出口處，為將鑄坯鼓肚形狀矯平，特別設(shè)計(jì)了一套帶形狀的輥?zhàn)印?br> 在生產(chǎn)中由FTSC薄板坯澆鑄的低碳鋼主要有SPHC、SPHD，其化學(xué)成分如下表SPHC、SPHD化學(xué)成分范圍(％)

按與連鑄工藝相關(guān)的鋼水凝固特性，這類鋼種初生鐵素體坯殼中[P]、[S]偏析小，初生坯殼強(qiáng)度高，凝固生長(zhǎng)較均勻。在這種情況下連鑄保護(hù)渣的主要任務(wù)是保證鑄坯得到充分潤(rùn)滑以實(shí)現(xiàn)高拉速。由于低碳鋼高溫凝固收縮高于中碳鋼，因此在澆注低碳鋼時(shí)，會(huì)造成結(jié)晶器下部漏斗區(qū)域銅板和坯殼之間氣隙加大或渣膜變厚，使得中心部位傳熱變差，坯殼變薄。另外，當(dāng)這種鑄坯進(jìn)入二冷區(qū)時(shí)，由于支撐輥漏斗形狀一直延續(xù)到扇形0段中部，因此也會(huì)使鑄坯中心部位脫離支撐而承受一個(gè)拉應(yīng)力，這就使得FTSC薄板坯連鑄機(jī)在澆注中碳鋼時(shí)鑄坯出現(xiàn)裂紋的幾率較小，但發(fā)生粘結(jié)的傾向增強(qiáng)，而澆鑄低碳鋼時(shí)鑄坯又容易產(chǎn)生縱裂。因此，與該凝固特性相匹配的保護(hù)渣技術(shù)明顯不同于CSP的保護(hù)渣，顯然FTSC薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣不能機(jī)械地照搬相對(duì)成熟的CSP保護(hù)渣技術(shù)指標(biāo)。目前FTSC薄板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀是尚未找到FTSC工藝下行之有效的保護(hù)渣技術(shù)解決方案，致使FTSC鑄機(jī)因保護(hù)渣不匹配而發(fā)生事故較多，鑄坯表面質(zhì)量難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣及制備方法，該保護(hù)渣可實(shí)現(xiàn)低析晶溫度、高凝固溫度和較高析晶比例，從而滿足了FTSC薄板坯連鑄用低碳鋼的工藝要求。
本發(fā)明所稱問(wèn)題是由以下技術(shù)方案解決的一種薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣，用于FTSC薄板坯連鑄機(jī)的低碳鋼薄板生產(chǎn)中，所述保護(hù)渣化學(xué)成分重量百分比如下SiO228-32，CaO 29-33，Al2O33-5，MgO 1-3，F(xiàn)e2O3≤3，F(xiàn) 7-9，Na2O+K2O 9-12，Li2O≤2.0，C 7-9，粘結(jié)劑1-3，所述保護(hù)渣為堿性保護(hù)渣即堿度R＞1，式中R＝CaO/SiO2。
上述薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣，所述粘結(jié)劑為水泥熟料、木質(zhì)璜酸鈉、羧甲基纖維素鈉任意一種或三種組合或其中任意兩種組合。
上述薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣的制備方法，它由生產(chǎn)預(yù)熔料和生產(chǎn)成品保護(hù)渣兩步組成。所述預(yù)熔料生產(chǎn)工藝過(guò)程如下按照配比將石灰石、石英砂、廢玻璃和螢石破碎成0.1～1mm的顆粒，然后與純堿和氟化鈉粉狀原料混合、造塊、烘干、入爐熔化，再經(jīng)冷凝、破碎后備用；所述成品保護(hù)渣生產(chǎn)工藝過(guò)程如下取上述預(yù)熔料按照配比加入炭質(zhì)材料和粘結(jié)劑，充分混勻后經(jīng)水磨制漿、噴霧造粒、篩分、冷卻、檢測(cè)、包裝，制成成品保護(hù)渣。
上述薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣的制備方法，所述預(yù)熔料出爐時(shí)采用大水流量沖渣強(qiáng)制冷卻，得到玻璃體相的預(yù)熔料。
上述薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣的制備方法，所述水磨制漿工序中磨炭時(shí)間為1～3小時(shí)，所述炭質(zhì)材料為中超碳黑和高碳石墨，中超碳黑與高碳石墨之比為1∶2.5～3.5。
本發(fā)明根據(jù)FTSC薄板連鑄機(jī)生產(chǎn)低碳鋼對(duì)保護(hù)渣的要求即為避免薄板坯高拉速下結(jié)晶器彎月面處高冷卻強(qiáng)度條件下出現(xiàn)鑄坯表面縱裂紋，需提高凝固溫度；為減少粘結(jié)漏鋼，需同時(shí)降低保護(hù)渣析晶溫度。對(duì)保護(hù)渣的組分和生產(chǎn)工藝進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，采用特殊復(fù)合組份的堿性保護(hù)渣及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，使該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了低析晶溫度、高凝固溫度和較高析晶比例的渣膜控制目標(biāo)，為協(xié)調(diào)鑄坯潤(rùn)滑和控制傳熱提供了保障。本發(fā)明保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)熔化均勻性良好，渣條很少，液渣層厚度在10～20mm、渣耗量在0.3～0.4Kg/t。結(jié)晶器寬窄面熱流密度合理，結(jié)晶器熱像圖正常，基本杜絕了粘結(jié)和由粘結(jié)引起的漏鋼事故，漏鋼率≤0.25％，鑄坯表面質(zhì)量良好，合格率達(dá)到99％以上。其使用效果超過(guò)國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品，完全可滿足FTSC薄板坯連鑄用低碳鋼的工藝要求。


圖1是本發(fā)明保護(hù)渣預(yù)熔料生產(chǎn)工藝流程；圖2是本發(fā)明成品保護(hù)渣噴霧造粒生產(chǎn)工藝流程。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)和研究，明確保護(hù)渣凝固溫度(或成為轉(zhuǎn)折溫度)與析晶溫度這兩項(xiàng)指標(biāo)在控制鑄坯表面裂紋和防止粘結(jié)漏鋼方面的不同作用，即為了避免薄板坯高拉速下結(jié)晶器彎月面處高冷卻強(qiáng)度條件下出現(xiàn)鑄坯表面縱裂紋，應(yīng)提高凝固溫度，對(duì)FTSC薄板坯連鑄低碳鋼時(shí)保護(hù)渣凝固溫度為1200～1230℃；為減少粘結(jié)漏鋼，應(yīng)同時(shí)降低保護(hù)渣析晶溫度，保護(hù)渣析晶溫度為1120～1150℃。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，保護(hù)渣采用特殊復(fù)合組份，即R＞1的堿性保護(hù)渣。
本發(fā)明方法由生產(chǎn)預(yù)熔料和生產(chǎn)成品保護(hù)渣兩步組成，參看圖1，在生產(chǎn)預(yù)熔料工藝中，將石灰石、石英砂、廢玻璃和螢石等用料破碎成0.1～1mm的顆粒，然后與純堿等粉狀原料混合、造塊、烘干，在豎爐內(nèi)用焦炭作燃料進(jìn)行熔化，經(jīng)冷凝、破碎后作為半成品使用。這種細(xì)顆粒配量方案避免了一般厚板坯及CSP薄板坯保護(hù)渣生產(chǎn)中使用粗塊狀石灰石等原料入爐時(shí)容易生成硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、槍晶石(3CaO·2SiO2·CaF2)等高熔點(diǎn)物相的弊端。沒(méi)有高熔點(diǎn)物相的生成，用該預(yù)熔料配制的保護(hù)渣在澆鑄FTSC薄板坯時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)結(jié)晶性能的穩(wěn)定控制，避免了隨澆鑄時(shí)間延長(zhǎng)結(jié)晶性能過(guò)強(qiáng)造成的結(jié)晶器熱流過(guò)低和粘結(jié)漏鋼。預(yù)熔料熔渣出爐時(shí)采用大流量水量沖渣強(qiáng)制冷卻以得到玻璃體相的預(yù)熔料。使用全玻璃相預(yù)熔料和螢石、氟化鈉、碳酸鋰，這些不容易生成高溫下穩(wěn)定水合物的材料。配制保護(hù)渣可避免結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣在凝固過(guò)程中氫氧根(-OH)引起的結(jié)晶性能難于準(zhǔn)確控制的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了減少粘結(jié)和鑄坯表面縱裂紋的雙重功效。這也是FTSC低碳鋼保護(hù)渣不同于目前其它類型鑄機(jī)用保護(hù)渣的重要技術(shù)特征。
參看圖2，在生產(chǎn)成品保護(hù)渣的磨漿工藝中，磨炭時(shí)間應(yīng)保證1小時(shí)以上，一般達(dá)到3小時(shí)。延長(zhǎng)磨炭時(shí)間一方面可使炭質(zhì)材料在保護(hù)渣中分散更加均勻，增加渣中炭的有效濃度，極大地減少渣條的產(chǎn)生；另一方面，部分石墨充分細(xì)化和分散于渣中，在熔渣凝固過(guò)程中起到形核劑的作用，使保護(hù)渣在低于凝固溫度的固態(tài)渣膜中能穩(wěn)定的析出晶體，控制傳熱以減少或消除FTSC澆鑄的低碳鋼鑄坯表面的縱裂紋。此外，噴霧造粒工藝中，粘結(jié)劑的選擇和料漿濃度控制是兩個(gè)非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。使用粘結(jié)劑的目的在于增強(qiáng)粉末渣在水中的乳濁度，避免不同組份、特別是炭質(zhì)材料在料漿中的偏析，這樣才能保證成品空心顆粒保護(hù)渣組成性能均勻；使用粘結(jié)劑的另一個(gè)目的是為了提高顆粒渣強(qiáng)度，減少儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的粉化和灰塵。使用粘結(jié)劑不能惡化保護(hù)渣熔點(diǎn)、粘度等基本熔化性能和燒結(jié)溫度等燒結(jié)性能。適宜于FTSC薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣噴霧造粒生產(chǎn)工藝的粘結(jié)劑基本模式可選取水泥熟料、木質(zhì)璜酸鈉、羧甲基纖維素鈉中一種或幾種組合。
本發(fā)明保護(hù)渣性能要求見(jiàn)下表

本發(fā)明所用原材料及化學(xué)成分重量百分比見(jiàn)下表


以下提供幾個(gè)實(shí)施例實(shí)施例1選取原料取廢玻璃、螢石、石灰石、鎂砂、碳酸鋰、石英砂、中超炭黑、高炭石墨、氟化鈉、純堿、羧甲基纖維素鈉。
上述原料化學(xué)成分重量百分比為SiO228，CaO 29，Al2O35，MgO 3，F(xiàn)e2O33，F(xiàn) 9，Na2O+K2O 10，Li2O 2，C 9，CMC 2。
制備方法1.生產(chǎn)預(yù)熔料將上述原料中石灰石、廢玻璃和螢石等破碎成0.1～1mm的顆粒，然后與純堿和氟化鈉粉狀原料混合、造塊、烘干、入爐熔化，再經(jīng)冷凝、破碎后備用。預(yù)熔料出爐時(shí)應(yīng)采用大水流量沖渣強(qiáng)制冷卻，得到玻璃體相的預(yù)熔料。
2.生產(chǎn)成品保護(hù)渣取上述預(yù)熔料照配比加入炭質(zhì)材料和羧甲基纖維素鈉，炭質(zhì)材料為中超碳黑和高碳石墨，中超碳黑與高碳石墨之比為1∶2.5。充分混勻后經(jīng)水磨制漿、噴霧造粒、篩分、冷卻、檢測(cè)、包裝，制成成品保護(hù)渣。
實(shí)施例2選取原料取廢玻璃、螢石、石灰石、石英砂、白云石、鎂砂、碳酸鋰、中超炭黑、高炭石墨、純堿、氟化鈉粉、水泥熟料、木質(zhì)璜酸鈉、羧甲基纖維素鈉。
上述原料化學(xué)成分重量百分比為SiO231.6，CaO 32.9，Al2O34.5，MgO 2.8，F(xiàn)e2O30.7，F(xiàn) 7，Na2O+K2O 9，Li2O 1.9，C 8.5、CMC0.6、磺酸根0.5。
制備方法1.生產(chǎn)預(yù)熔料將上述原料中石灰石、石英砂、廢玻璃、白云石、鎂砂和螢石等破碎成0.1～1mm的顆粒，然后與純堿和氟化鈉粉狀原料混合、造塊、烘干、入爐熔化，再經(jīng)冷凝、破碎后備用。預(yù)熔料出爐時(shí)采用大水流量沖渣強(qiáng)制冷卻，得到玻璃體相的預(yù)熔料。
2.生產(chǎn)成品保護(hù)渣取上述預(yù)熔料按照配比加入中超碳黑、高碳石墨和木質(zhì)璜酸鈉、羧甲基纖維素鈉、水泥熟料，中超碳黑與高碳石墨之比為1∶3。充分混勻后經(jīng)水磨制漿、噴霧造粒、篩分、冷卻、檢測(cè)、包裝，制成成品保護(hù)渣。
實(shí)施例3選取原料取廢玻璃、螢石、石灰石、鎂砂、中超炭黑、高炭石墨、純堿、水泥熟料、羧甲基纖維素鈉。
上述原料化學(xué)成分重量百分比為SiO232，CaO 33，Al2O33，MgO 1，F(xiàn)e2O31.5，F(xiàn) 8.8，Na2O+K2O 12，C 7，CMC1.7。
制備方法1.生產(chǎn)預(yù)熔料將上述原料中石灰石、鎂砂、廢玻璃和螢石等破碎成0.1～1mm的顆粒，然后與純堿混合、造塊、烘干、入爐熔化，再經(jīng)冷凝、破碎后備用。預(yù)熔料出爐時(shí)應(yīng)采用大水流量沖渣強(qiáng)制冷卻，得到玻璃體相的預(yù)熔料。
2.生產(chǎn)成品保護(hù)渣取上述預(yù)熔料照配比加入炭質(zhì)材料和水泥熟料、羧甲基纖維素鈉，炭質(zhì)材料為中超碳黑和高碳石墨，中超碳黑與高碳石墨之比為1∶3.5。充分混勻后經(jīng)水磨制漿、噴霧造粒、篩分、冷卻、檢測(cè)、包裝，制成成品保護(hù)渣。
實(shí)施例4選取原料取廢玻璃、螢石、石灰石、鎂砂、中超炭黑、高炭石墨、純堿、水泥熟料、羧甲基纖維素鈉。
上述原料化學(xué)成分重量百分比為SiO232，CaO 33，Al2O33.5，MgO 1.5，F(xiàn)e2O31，F(xiàn) 8.8，Na2O+K2O 12，C 7.5，CMC 0.7。
制備方法1.生產(chǎn)預(yù)熔料將上述原料中石灰石、鎂砂、廢玻璃和螢石等破碎成0.1～1mm的顆粒，然后與純堿混合、造塊、烘干、入爐熔化，再經(jīng)冷凝、破碎后備用。預(yù)熔料出爐時(shí)應(yīng)采用大水流量沖渣強(qiáng)制冷卻，得到玻璃體相的預(yù)熔料。
2.生產(chǎn)成品保護(hù)渣取上述預(yù)熔料照配比加入炭質(zhì)材料和水泥熟料、羧甲基纖維素鈉，炭質(zhì)材料為中超碳黑和高碳石墨，中超碳黑與高碳石墨之比為1∶3.5。充分混勻后經(jīng)水磨制漿、噴霧造粒、篩分、冷卻、檢測(cè)、包裝，制成成品保護(hù)渣。
權(quán)利要求
1.一種薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣，用于FTSC薄板坯連鑄機(jī)的低碳鋼連鑄生產(chǎn)中，其特征在于所述保護(hù)渣化學(xué)成分重量百分比如下SiO228-32，CaO 29-33，Al2O33-5，MgO 1-3，F(xiàn)e2O3≤3，F(xiàn) 7-9，Na2O+K2O 9-12，Li2O≤2.0，C 7-9，粘結(jié)劑1-3。所述保護(hù)渣為堿性保護(hù)渣即堿度R＞1，式中R＝CaO/SiO2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣，其特征在于所述粘結(jié)劑為水泥熟料、木質(zhì)璜酸鈉、羧甲基纖維素鈉任意一種或三種組合或其中任意兩種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣制備方法，其特征在于它由生產(chǎn)預(yù)熔料和生產(chǎn)成品保護(hù)渣兩步組成，所述預(yù)熔料生產(chǎn)工藝過(guò)程如下按照配比將石灰石、石英砂、廢玻璃和螢石等破碎成0.1～1mm的顆粒，然后與純堿和氟化鈉粉狀原料混合、造塊、烘干、入爐熔化，再經(jīng)冷凝、破碎后備用；所述成品保護(hù)渣生產(chǎn)工藝過(guò)程如下取上述預(yù)熔料照配比加人炭質(zhì)材料和粘結(jié)劑，充分混勻后經(jīng)水磨制漿、噴霧造粒、篩分、冷卻、檢測(cè)、包裝，制成成品保護(hù)渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣制備方法，其特征在于所述預(yù)熔料出爐時(shí)采用大水流量沖渣強(qiáng)制冷卻，得到玻璃體相的預(yù)熔料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣制備方法，其特征在于所述水磨制漿工序中磨炭時(shí)間為1～3小時(shí)，所述炭質(zhì)材料為中超碳黑和高碳石墨，中超碳黑與高碳石墨之比為1∶2.5～3.5。
全文摘要
一種薄板坯連鑄用低碳鋼保護(hù)渣及制備方法，用于解決FTSC連鑄機(jī)生產(chǎn)低碳鋼出現(xiàn)鑄坯表面縱裂紋或粘結(jié)的問(wèn)題。特別之處是所述保護(hù)渣化學(xué)成分重量百分比如下SiO
文檔編號(hào)C21C7/04GK1927502SQ200610048368
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者李夢(mèng)英, 張洪波, 孔慶福, 楊杰, 白連臣, 吳振剛, 石玉良, 楊曉江, 佟志新 申請(qǐng)人:唐山鋼鐵股份有限公司