專利名稱：超低碳鋼用高拉速連鑄保護(hù)渣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鋼連鑄用輔助材料，尤其涉及超低碳鋼用高拉速連 鑄保護(hù)渣。
背景技術(shù)：
連鑄保護(hù)渣是一種粉末狀或小顆粒狀煉鋼輔助材料，用于覆蓋在 連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)的鋼水表面。它具有絕熱保溫、防止鋼水氧化、吸收 夾雜、潤滑及控制傳熱等多種功能，是煉鋼過程控制最終產(chǎn)品一一鑄 坯質(zhì)量的最后一道工藝要素，不適宜的保護(hù)渣性能，會(huì)引起鑄坯產(chǎn)生 夾渣、裂紋等表面缺陷，嚴(yán)重的甚至造成漏鋼事故。因此，保護(hù)渣是 保證連鑄工藝順行和鑄坯表面質(zhì)量的重要手段。
保護(hù)渣通常以CaO、 Si02二元系為主，外配CaF2、 Na20、 Li20等 助熔劑，以及少量的Al2Cb、 MgO、 MnO、 FeO等組元，從而達(dá)到適宜 的熔化溫度和粘度。由于保護(hù)渣的熔點(diǎn)相對(duì)于鋼水溫度而言低400~500 °C，因此，為控制相對(duì)低熔點(diǎn)的保護(hù)渣在鋼水表面能緩慢熔化，還必 須配入一定量的炭質(zhì)材料，如碳黑和石墨。炭質(zhì)材料由于具有很高的 熔點(diǎn)，能有效阻止保護(hù)渣液滴的聚集，從而延緩了保護(hù)渣的熔化速度； 且炭質(zhì)材料又能完全燃燒變?yōu)闅怏w，對(duì)保護(hù)渣不造成污染，因此是一 種既廉價(jià)又實(shí)用的骨架材料，目前尚未找到其它能有效替代炭質(zhì)材料 的物質(zhì)。
保護(hù)渣加到鋼水表面后，由于炭質(zhì)材料的作用，由上而下主要形 成兩層結(jié)構(gòu)上部為粉渣層，下部為熔融層。保護(hù)渣在實(shí)際使用過程 中，由于炭質(zhì)材料并不能快速氧化燃燒，因此在熔融層表面會(huì)形成一 富碳層。 一旦鋼水表面波動(dòng)過大，熔渣中富集的碳很容易就進(jìn)入到鋼 水中，從而造成鋼水增碳。通常來說，保護(hù)渣引起的鋼水增碳量在 7 8ppm左右。對(duì)于低碳、中碳及高碳鋼，由于鋼水中的原始碳含量較高，相比之下，保護(hù)渣造成的增碳可以忽略不計(jì)。但對(duì)于超低碳鋼，
由于原始碳含量在20ppm左右，有的甚至更低。對(duì)這類鋼種而言， 7 8ppm的增量足以使鋼種改判，為此，必須采取有效措施來緩解這一 問題。
日本專利JP11197804，提出降低保護(hù)渣中炭質(zhì)材料的配入量到 2.0%以下來緩解對(duì)鋼水的增碳。但這仍會(huì)造成5 6ppm的增碳，隨著 鋼種等級(jí)的逐漸提高，已不能滿足用戶的需求。
中國專利02137288.8、 200610095062.0通過添加阻燃劑或金屬熔 速調(diào)節(jié)劑來延緩保護(hù)渣中碳的氧化速度，從而有效減少碳的配入量。 但阻燃劑屬于低熔點(diǎn)物質(zhì)，加入量偏少，不能有效發(fā)揮作用，加入量 過多，會(huì)使保護(hù)渣過早形成液相，從而產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象，這易使保護(hù)渣 在使用過程中產(chǎn)生渣條，即結(jié)渣圈，因此是保護(hù)渣不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象。 同樣，金屬熔速調(diào)節(jié)劑在保護(hù)渣中的加入量也不易過多，否則金屬顆 粒對(duì)保護(hù)渣的粘度、流動(dòng)性均會(huì)產(chǎn)生負(fù)面作用。
上述保護(hù)渣在連鑄機(jī)拉速較低，鋼水表面波動(dòng)較小的情況下能有 效降低對(duì)鋼水的增碳作用，但隨著拉速的提高，鋼水波動(dòng)加大，這又 導(dǎo)致保護(hù)渣富碳層與鋼水的直接接觸，增碳現(xiàn)象明顯。同時(shí)高拉速對(duì) 保護(hù)渣的性能要求更高，要求更加穩(wěn)定的冶金性能，上述專利添加的 助燃劑或阻燃劑加入量過少，將無法起到應(yīng)有的作用，加入量過多， 又將破壞保護(hù)渣的相關(guān)性能，因此已不能適應(yīng)超低碳鋼用高拉速保護(hù) 渣的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超低碳鋼用高拉速連鑄保護(hù)渣，該保 護(hù)渣能有效減緩保護(hù)渣對(duì)鋼水的增碳，又不對(duì)保護(hù)渣的冶金理化性能 產(chǎn)生負(fù)面影響，從而保證保護(hù)渣有效發(fā)揮作用。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種超低碳鋼用高拉速連鑄保護(hù)渣，包括
預(yù)熔料和配料，預(yù)熔料的化學(xué)成分百分配比為CaO: 30~40%， Si02: 35~45%， A1203: 3~10%， MgO: 1~5%， F:4 8%， Na20:6~12%， B203: 0.5~3%，其余為原料帶入的微量雜質(zhì)，預(yù)熔料的堿度CaO/Si02為0.70 1.05，粘度為0.2~0.5Pa.s，預(yù)熔料經(jīng)預(yù)熔處理； 配料為
添加0.7 0.9%的單質(zhì)碳；
添加硼系阻燃劑，其中少部分以硼砂的形式配入，加入量為
0.25 1.5%;其余大多數(shù)硼系材料預(yù)熔到預(yù)熔料中，預(yù)熔后渣中B203 的含量為0.5~3%，即為預(yù)熔料內(nèi)B203的含量。 所述的配料還包括添加0.2 0.8%的CaSi粉。 所述的配料還包括添加0.8 4.0%的錳礦。 所述單質(zhì)碳的碳質(zhì)材料是碳黑或石墨或二者的混合物。 本發(fā)明的保護(hù)渣為一種超低碳鋼用板坯連鑄保護(hù)渣，其成分主要 由CaO、 Si02組成，外配一定量的氟化物、純堿等助熔劑及少量的 A1203、 MgO。為保證保護(hù)渣快速熔化及熔化的均勻性，這些保護(hù)渣原 料按一定比例機(jī)械混合后，需事先進(jìn)行預(yù)熔處理，即在一高溫爐中加 熱熔化，溫度通常在140(TC以上，通過預(yù)熔處理，可保證各原料成分 的均勻混合。由于各物質(zhì)間形成了復(fù)雜的固熔體，使得各物質(zhì)熔點(diǎn)趨 于一致，保護(hù)渣的熔化溫度區(qū)間，也就是熔化終了溫度和熔化開始溫 度之差，就可以控制在較窄的范圍內(nèi)。熔化后的液渣通過水冷迅速降 溫，再研磨成粉劑，成為保護(hù)渣的預(yù)熔料，該預(yù)熔料與少量其他原料(如 石墨、碳黑、硼砂、CaSi粉、錳礦等)充分機(jī)械混合后即制成保護(hù)渣成 品，從而使保護(hù)渣具備更穩(wěn)定的性能。
本發(fā)明的保護(hù)渣對(duì)堿度有要求，即CaO/Si02控制在0.70~1.05之 間，這樣可以有效抑制熔渣中析出大量的晶體，從而保證較好的傳熱 能力和潤滑效果。通過配加CaF2、 Na2C03、 Li2C03等助熔劑使粘度達(dá) 到0.2~0.5Pa.s，該粘度范圍既能保證熔渣不輕易被巻入到鋼水中，又 能保證適宜的消耗量。助熔劑的加入量為20~40°/。。該保護(hù)渣可適用拉 速為1.2~2.2m/min。
炭質(zhì)材料是控制保護(hù)渣熔化的一種最有效且無其它物質(zhì)能替代的 保護(hù)渣的重要組元，同時(shí)又是對(duì)鋼水產(chǎn)生增碳作用的罪魁禍?zhǔn)?，因此?在保證炭質(zhì)材料能有效控制保護(hù)渣熔化的前提下應(yīng)盡可能地降低其加 入量。炭質(zhì)材料一般用碳黑或石墨，或二者的混合物，碳黑的含碳量基本是100%，石墨的含碳量在85%左右。本發(fā)明提出的超低碳鋼用保 護(hù)渣中單質(zhì)碳的配入量在0.7~0.9%之間。配入量超過0.9%，保護(hù)渣液 渣層表面易形成富碳層，對(duì)鋼水增碳產(chǎn)生隱患；低于0.7%，不能有效 控制保護(hù)渣的熔化過程。
由于本發(fā)明的保護(hù)渣中碳的配入量比傳統(tǒng)保護(hù)渣中碳的配入量明 顯偏低，為充分發(fā)揮碳在保護(hù)渣熔化過程中所起的骨架作用，延緩碳 的燒損速度，渣中需添加一定量的硼系材料阻燃劑。由于硼的氧化物 熔點(diǎn)較低，在高溫下呈熔融態(tài)，能有效封閉碳的活性部位，阻滯氧的 擴(kuò)散，從而延緩了碳的氧化。阻燃劑加入量過少，不能起到明顯的作 用，加入量過多，由于其熔點(diǎn)很低，使保護(hù)渣的熔化溫度區(qū)間明顯增 大，致使保護(hù)渣產(chǎn)生嚴(yán)重的燒結(jié)現(xiàn)象，燒結(jié)直接導(dǎo)致保護(hù)渣在結(jié)晶器 內(nèi)的使用過程中產(chǎn)生渣圈，惡化了保護(hù)渣使用性能的穩(wěn)定性。為此硼 系阻燃劑采用兩步加入法，其中以硼砂的形式外配的比例占 0.25~1.5%，其余的加入量均與保護(hù)渣原料一起經(jīng)預(yù)熔處理，如硼砂、 硼鈣礦、硼酐等，預(yù)熔后8203所占比例為0.5~3%。這樣，不但有效增 加了硼化物的配入量，使其更充分地發(fā)揮阻燃作用，而且由于預(yù)熔處 理，保護(hù)渣的熔化溫度區(qū)間明顯縮小，從而也防止了燒結(jié)現(xiàn)象的產(chǎn)生。
除了硼系材料外，CaSi粉等還原劑也是一種有效的阻燃劑。它與 碳共存于保護(hù)渣中，由于自身的氧化作用需奪取一部分氧，因此微觀 范圍內(nèi)也能有效抑制碳的氧化速度。CaSi粉氧化后產(chǎn)生CaO和Si02， 均為保護(hù)渣的重要組成，因此不會(huì)對(duì)保護(hù)渣性能產(chǎn)生不良影響。CaSi 粉加入過少，不能有效發(fā)揮阻燃作用，加入過多，由于氧化產(chǎn)生過量 的熱量，又會(huì)促進(jìn)保護(hù)渣的熔化。因此CaSi粉適宜的加入量為 0.2~0.8%。
超低碳鋼是鋁鎮(zhèn)靜鋼，因此鋼水中Al的含量較高。Al是一種很強(qiáng) 的還原劑，可與保護(hù)渣中的Si02發(fā)生如下反應(yīng)
4Al + 3Si02 = 2Al203 + 3Si 生成物八1203進(jìn)入到保護(hù)渣中，Si進(jìn)入到鋼水中。這樣一來，保
護(hù)渣中的Si02減少，Al203增加，破壞了保護(hù)渣的原有組成，因此性能 也發(fā)生變化。為此，可在保護(hù)渣中添加少量的MnO，由于硅與氧的親和力大于錳與氧的親和力，因此加入的MnO可以優(yōu)先與鋼水中的Al 反應(yīng)，從而減少了渣中Si02的損失，而MnO含量的變化對(duì)保護(hù)渣性 能的影響很小。本發(fā)明在保護(hù)渣中以錳礦的形式添加MnO，錳礦的主 要成分為MnC03，在保護(hù)渣熔化過程中受熱分解成MnO和C02， C02 的產(chǎn)生又可以降低碳周圍的氧分壓，也起到了延緩保護(hù)渣中碳燒損的 作用。錳礦的加入量為0.8 4.0%。
本發(fā)明的保護(hù)渣用于板坯連鑄超低碳鋼工藝，可實(shí)現(xiàn)1.2 2.2m/min 的拉速作業(yè)。該保護(hù)渣不僅克服了渣鋼反應(yīng)對(duì)保護(hù)渣性能產(chǎn)生的負(fù)面 影響，而且使用本保護(hù)渣可以大大降低保護(hù)渣對(duì)鋼水的增碳作用，傳 統(tǒng)保護(hù)渣的平均增碳量為5 6ppm，本發(fā)明保護(hù)渣可以實(shí)現(xiàn)增碳量小于 2ppm的目標(biāo)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
一種超低碳鋼用連鑄保護(hù)渣，其預(yù)熔料化學(xué)成分的重量百分配比 為CaO: 31%， Si02: 42%， A1203: 7%， MgO: 2%， F:7%， Na20:8%， B203: 1.0%，其余為原料帶入的微量雜質(zhì)，其堿度CaO/SiO2=0.74，粘 度為0.45Pa,s。在預(yù)熔料的基礎(chǔ)上，配入碳黑0.45%，石墨0.45%，硼 砂1.3%， CaSi0.7%，錳礦1.2%。
上述超低碳鋼用連鑄保護(hù)渣的制備方法，包括以下步驟
(1) 預(yù)熔，按一定比例配制保護(hù)渣的原材料，如硅灰石、石英砂、 鋁磯土、螢石、純堿、硼砂、鎂砂等，混均后在水冷爐襯的豎爐或電 爐中熔化，使熔渣成分達(dá)到上述預(yù)熔料的要求；
(2) 水淬，預(yù)熔出來的熔渣直接進(jìn)入水池中快速凝固；
(3) 干燥，將急冷下來的熔渣樣中的水分烘干；
(4) 粉碎，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過200目；
(5) 配制，在粉碎后的預(yù)熔料中加入碳黑0.45%，石墨0.45%， 硼砂1.3%， CaSi粉0.7%，錳礦1.2%;
(6) 混均，將配制好的保護(hù)渣進(jìn)行充分混均。實(shí)施例2
一種超低碳鋼用連鑄保護(hù)渣，其預(yù)熔料化學(xué)成分重量百分配比為 CaO: 34%, Si02: 39%， A1203: 4%, MgO: 3%， F:5%， Na20:ll%， B203: 2.8%，其余為原料帶入的微量雜質(zhì)，其堿度CaO/SiO2=0.87，粘 度為0.25Pa,s。在預(yù)熔料的基礎(chǔ)上，配入碳黑0.4%，石墨0.4%，硼砂 0.3%， CaSi0.3%，錳礦3.4%。
上述超低碳鋼用連鑄保護(hù)渣的制備方法，包括以下步驟
(1) 預(yù)熔，按一定比例配制保護(hù)渣的原材料，如硅灰石、石英砂、 鋁礬土、螢石、純堿、硼砂、鎂砂等，混均后在水冷爐襯的豎爐或電 爐中熔化，使熔渣成分達(dá)到上述預(yù)熔料的要求；
(2) 水淬，預(yù)熔出來的熔渣直接進(jìn)入水池中快速凝固；
(3) 干燥，將急冷下來的熔渣樣中的水分烘干；
(4) 粉碎，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過200目；
(5) 配制，在粉碎后的預(yù)熔料中加入碳黑0.4%,石墨0.4%,硼 砂0.3%， CaSi粉0.3。/。，錳礦3.4%;
(6) 混均，將配制好的保護(hù)渣進(jìn)行充分混均。
一種超低碳鋼用連鑄保護(hù)渣，其預(yù)熔料化學(xué)成分重量百分配比為 CaO: 37%, Si02: 36%， A1203: 8%， MgO: 2%， F:6%， Na20:7%， B203: 2%，其余為原料帶入的微量雜質(zhì)，其堿度CaO/SiO2=1.03，粘 度為0.36Pa.s。在預(yù)熔料的基礎(chǔ)上，配入碳黑0.4%，石墨0.3%,硼砂 0.8%, CaSi0.5%，錳礦2.2%。
上述超低碳鋼用連鑄保護(hù)渣的制備方法，包括以下步驟
(1) 預(yù)熔，按一定比例配制保護(hù)渣的原材料，如硅灰石、石英砂、 鋁礬土、螢石、純堿、硼鈣礦、鎂砂等，混均后在水冷爐襯的豎爐或 電爐中熔化，使熔渣成分達(dá)到上述預(yù)熔料的要求；
(2) 水淬，預(yù)熔出來的熔渣直接進(jìn)入水池中快速凝固；
(3) 干燥，將急冷下來的熔渣樣中的水分烘干；
(4) 粉碎，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過200目；(5) 配制，在粉碎后的預(yù)熔料中加入碳黑0.4%，石墨0.3%，硼 砂0.8%， CaSi粉0.5。/。，錳礦2.2%;
(6) 混均，將配制好的保護(hù)渣進(jìn)行充分混均。
權(quán)利要求
1、一種超低碳鋼用高拉速連鑄保護(hù)渣，其特征是包括預(yù)熔料和配料，預(yù)熔料的化學(xué)成分百分配比為CaO30～40％，SiO235～45％，Al2O33～10％，MgO1～5％，F(xiàn)4～8％，Na2O6～12％，B2O30.5～3％，其余為原料帶入的微量雜質(zhì)，預(yù)熔料的堿度CaO/SiO2為0.70～1.05，粘度為0.2～0.5Pa.s，預(yù)熔料經(jīng)預(yù)熔處理；配料為添加0. 7～0.9％的單質(zhì)碳；添加硼系阻燃劑，其中少部分以硼砂的形式配入，加入量為0.25～1.5％；其余大多數(shù)硼系材料預(yù)熔到預(yù)熔料中，預(yù)熔后渣中B2O3的含量為0.5～3％，即為預(yù)熔料內(nèi)B2O3的含量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低碳鋼用高拉速連鑄保護(hù)渣，其特征 是所述的配料還包括添加0.2~0.8%的CaSi粉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低碳鋼用高拉速連鑄保護(hù)渣，其 特征是所述的配料還包括添加0.8~4.0%的錳礦。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低碳鋼用高拉速連鑄保護(hù)渣，其特征 是所述單質(zhì)碳的碳質(zhì)材料是碳黑或石墨或二者的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及煉鋼連鑄用輔助材料。一種超低碳鋼用高拉速連鑄保護(hù)渣，包括預(yù)熔料和配料，預(yù)熔料的化學(xué)成分百分配比為CaO30～40％，SiO₂35～45％，Al₂O₃3～10％，MgO1～5％，F(xiàn)4～8％，Na₂O6～12％，B₂O₃0.5～3％，其余為原料帶入的微量雜質(zhì)，預(yù)熔料的堿度CaO/SiO₂為0.70～1.05，粘度為0.2～0.5Pa.s，預(yù)熔料經(jīng)預(yù)熔處理；配料為添加0.7～0.9％的單質(zhì)碳；添加硼系阻燃劑，其中少部分以硼砂的形式配入，加入量為0.25～1.5％；其余大多數(shù)硼系材料預(yù)熔到預(yù)熔料中，預(yù)熔后渣中B₂O₃的含量為0.5～3％。所述配料還包括添加0.2～0.8％的CaSi粉，0.8～4.0％的錳礦。本發(fā)明的保護(hù)渣能有效減緩保護(hù)渣對(duì)鋼水的增碳，又不對(duì)保護(hù)渣的冶金理化性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
文檔編號(hào)B22D11/111GK101530896SQ20081003465
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者晨 張, 朱祖民, 蔡得祥 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司