專利名稱：大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金輔料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護
材料。
背景技術(shù)：
高品質(zhì)鋼連鑄連鑄生產(chǎn)過程中，還必須采取必要措施以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，主要是 采用電磁攪拌、凝固末端輕壓下等新技術(shù)。由于大方坯在軋制過程中斷面收縮率大，因此可 彌散化中心缺陷，還可以使碳偏析進一步降低。所以大多鋼廠生產(chǎn)高品質(zhì)優(yōu)特鋼傾向于用 斷面超過300mm的大方坯生產(chǎn)。由于高品質(zhì)優(yōu)特鋼中加入合金種類增多，造成鋼水中夾雜 物類型多，而且含量高。因此要求保護渣具有較強的吸收夾雜物的能力，而且在保護渣吸收 夾雜物后，其理化性能仍能滿足連鑄工藝的要求。所以研制生產(chǎn)與其相適應(yīng)的大方坯結(jié)晶 器保護渣便成為連鑄工作者關(guān)心和工作的重點。大方坯低碳系列結(jié)晶器保護渣便是其中之 石家莊電爐連鑄機，澆注斷面300mmX360mm。拉速在0. 45 0. 75m/min.之間， 澆鑄的鋼禾中:20CrMnTi、20ft、20CrMo，鋼水C :0. 18 0. 23%，Als :0. 02 0. 05%，鋼水的凝 固收縮處于亞包晶鋼范圍，而且鋼水酸溶鋁很高。結(jié)晶器保護渣在確保潤滑.改善減緩傳 熱.吸附溶解鋼水上浮氧化鋁的冶金功能十分關(guān)鍵。由此，為了實現(xiàn)最佳操作性能和獲得 滿意的產(chǎn)品質(zhì)量，對保護渣提出了更高的要求1)合適的液渣層厚度，液渣層小于或大于 合適厚度，鑄坯表面都會產(chǎn)生裂紋等缺陷，優(yōu)以厚度不足為甚，裂紋數(shù)量隨液渣層的減薄而 劇增；2)減少渣圈生成，渣圈厚時會把液渣向下流動的通道堵死，局部堵塞的時間越長表 面縱裂就越嚴重；3)合適的渣耗量，保護的渣耗量隨著液渣粘度.結(jié)晶器振動頻率.負滑 脫率以及拉速的減少而增大；4)合適的熔渣粘度和渣膜厚度，由于大方坯澆鑄時的特點 a、鋼水靜壓力大；b、坯殼線收縮大，鑄坯熱容量大。鋼水靜壓力聚集在坯殼角部形成剪切應(yīng) 力，因此大方坯角部往往最容易縱裂紋、凹陷等缺陷。液渣流入不均勻容易在銅壁和凝殼間 產(chǎn)生空隙，從而引發(fā)鑄坯的不均勻凝固。由于渣膜在整個凝固殼外表面上的分布不可能是 均勻的，在渣膜過薄的情況下渣膜厚度的不均勻相對顯得突出；5)由于優(yōu)特鋼中易氧化元 素多，保護渣需要良好的吸收鋼液上浮夾雜物功能，并使液渣物性保持穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種解決低碳鋼大方坯表面縱裂凹陷、鑄中粘結(jié)性漏鋼、鑄坯表面夾 渣和粘渣問題的大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護材料。 —種大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護材料，該功能保護材料的原料包括以下成 分熔化料、碳酸鋇、碳酸鈉、螢石、硅灰石、石墨碳、電熔鎂砂、炭黑、膨潤土，其重量百分含 量分別為46%、5. 0%、7. 0%、4. 0%、18. 0%、10. 0%、4. 0%、4. 0%、2. 0%，所述熔化料的成 份及重量百分比是Si02 28%、CaO 40%、 Al2034. 0%、 R20 9. 0%、F— 7%、MgO 5.0%，余量
為燒失。
所述功能保護材料中Ba0重量百分含量為2. 0 3. 0%， MgO重量百分含量為 3. 0 6. 0%，二元堿度(CaO/Si02重量比)為1. 0 1. l，其余為Si02、CaO、Al203、Na20、F—， 其重量百分含量為Si02 21. 0 29. 0%，CaO 22. 0 31. 0%，A1203 < 10. 0%、Na20 6. 0 9.0%、F— 2. 0 4. 0%、K20 < 0. 5%。 所述功能保護材料中BaO重量百分含量為2. 5% ，MgO重量百分含量為4. 5%，二元 堿度(CaO/Si02重量比)為1. 04，其余為Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量為Si02 25%，CaO 26%，A1203 5%、Na20 7.5%、F— 3.0%、K20 0.3%。 大方坯低碳鋼的碳重量百分含量C :0. 18 0. 23%，在凝固過程中還有包晶反應(yīng)， 鋼在彎月面處凝固收縮大，角部容易形成縱裂紋和凹陷。而且在電爐冶煉的含鈦齒輪鋼在 鋼的連鑄及其凝固過程中，由于鈦的氧化物、氮化物、碳氮化物易于析出，而出物的聚集和 長大在鋼中形成夾雜物并從鋼中排出，嚴重惡化功能保護材料的性能，在結(jié)晶器彎月面形 成"冷皮"或在鑄坯上形成表面缺陷，影響連鑄工藝的順行。采用高堿度高玻璃性功能保護 材料可以在連鑄過程中吸收并同化上浮的氮化鈦夾雜，保持功能保護材料在高溫下穩(wěn)定的 流變特性。 功能保護材料化學成分設(shè)計。首先要求功能保護材料的二元堿度(CaO/Si02)不能 太高，一般要小于1. 10，以保證結(jié)晶器內(nèi)渣膜形成良好的玻璃態(tài)，改善坯殼與結(jié)晶器之間的 潤滑，本發(fā)明控制功能保護材料的二元堿度在1. 0 1. 10范圍內(nèi)。其次，采用多種熔劑的 方法調(diào)節(jié)功能保護材料熔點和粘度，其中BaO是一個重要熔劑，對降低功能保護材料粘度 和熔點顯著，同時BaO還能改善功能保護材料的潤滑性能，減少渣圈析出的結(jié)石量，使渣圈 厚度減薄很多，本發(fā)明功能保護材料中BaO重量百分含量控制范圍為2. 0 3. 5% ;MgO能 降低功能保護材料熔點、粘度、結(jié)晶溫度和凝固溫度，改善功能保護材料的穩(wěn)定性，本發(fā)明 功能保護材料中MgO重量百分含量控制范圍為3. 0 6. 0% ;作為常規(guī)功能保護材料熔劑 重要成分的N^O在本發(fā)明功能保護材料中含量不能太高，一方面避免在渣膜中析出霞石， 破壞渣膜的玻璃性能，減少功能保護材料中的化20含量同時還可堤高功能保護材料的表面 張力，有利于渣_金分離，減少鑄坯表面夾渣和粘渣，本發(fā)明功能保護材料中Na20重量百分 含量控制范圍為6. 0 7. OX，N^O在功能保護材料的作用仍然是降低熔點和粘度；功能保 護材料中的F—主要作用是降低渣粘度，改善液渣流動性，但在本發(fā)明中要特別注意控制功 能保護材料中的F—含量，若渣中CaF2含量過高會引起槍晶石(3Ca0. 2Si02. CaF2)等高熔點 物的析出，破壞熔渣的玻璃性，使?jié)櫥瑮l件惡化，另外F—離子含量過高還會對伸入式水口造 成嚴重侵蝕，減少水口使用壽命，為此，本發(fā)明功能保護材料中F—重量百分含量控制范圍為 2. 0 4. 0%。最后，就是要求功能保護材料快速熔化，形成足夠的液渣層和保證一定的渣 消耗量。要求配碳量不能太高，但也不能過低，否則形成的液渣層和燒結(jié)層太厚，使得結(jié)渣 條嚴重，阻礙功能保護材料的均勻流入。因此，配碳種類選用比表面積大和燃燒速度快的炭 黑。本發(fā)明功能保護材料中C重量百分含量控制范圍為12. 0 15. 0%。
功能保護材料物理性能確定。本發(fā)明要求功能保護材料具有較低的熔點、粘度、凝 固溫度和較快的熔化速度。具體設(shè)置要求為熔點(半球點溫度)為1120 117(TC;130(TC 的粘度為0. 45 0. 650Pa S ;凝固溫度為1120 1190°C (粘度-溫度曲線判定)；熔化 速度為35 45秒(渣柱法測試)。 配渣基料的選用和特點。功能保護材料的性能取決于制渣基料的選擇，常規(guī)的機而成，由于受熱后產(chǎn)生分解化合物而影響到性能變化，影響了 熔渣的穩(wěn)定性。本研究選擇用預(yù)熔型渣作為功能保護材料配渣基料，該特制的預(yù)熔型渣除 了含有常規(guī)的預(yù)熔型渣基本成分外，如Si02、 CaO、 A1203、 Na20、 F—，還含有本發(fā)明功能保護材 料需要的MgO成分。 采用上述研究結(jié)果生產(chǎn)的該功能保護材料，在石鋼3機3流大方坯連鑄機上澆注 低碳系列鋼，拉速在0. 45 0. 75m/min.時的渣耗量為0. 55Kg/T鋼、鋼水表面液渣層厚 度7 llmm。經(jīng)現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，該功能保護材料使用時，在結(jié)晶器內(nèi)鋪展性、保溫性和 熔化性能表現(xiàn)良好；結(jié)晶器內(nèi)傳熱量穩(wěn)定和均勻，滿足波動范圍內(nèi)的拉速要求；試驗渣渣 條小、改善了流入不均現(xiàn)象，功能保護材料潤滑性好，防止了粘結(jié)性漏鋼。鑄坯表面沒有裂 紋.夾渣和粘渣現(xiàn)象，鑄坯表面質(zhì)量好。
具體實施方式

實施例一 —種大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護材料，該功能保護材料的原料包括以下成
分熔化料、碳酸鋇、碳酸鈉、螢石、硅灰石、石墨碳、電熔鎂砂、炭黑、膨潤土，其重量百分含
量分別為46%、5. 0%、7. 0%、4. 0%、18. 0%、10. 0%、4. 0%、4. 0%、2. 0%。 所述功能保護材料中Ba0重量百分含量為2. 1^，MgO重量百分含量為5. 7%，二元
堿度(CaO/Si02重量比)為1. 02，其余為Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量為Si02
21.9%， CaO 22.3%，A1203 5.0%為0 6.3%、F— 3.8%、K20 0.2%。 實施例二 —種大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護材料，該功能保護材料的原料包括以下成
分熔化料、碳酸鋇、碳酸鈉、螢石、硅灰石、石墨碳、電熔鎂砂、炭黑、膨潤土，其重量百分含
量分別為46%、5. 0%、7. 0%、4. 0%、18. 0%、10. 0%、4. 0%、4. 0%、2. 0%。 所述功能保護材料中BaO重量百分含量為2.8X，MgO重量百分含量為3.5X，二元
堿度(CaO/Si02重量比)為1. 07，其余為Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量為Si02
28.0%， CaO 30.0%，A1203 6%、Na20 6.2%、F— 2.3%、K20 O眉。 實施例三 —種大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護材料，該功能保護材料的原料包括以下成 分熔化料、碳酸鋇、碳酸鈉、螢石、硅灰石、石墨碳、電熔鎂砂、炭黑、膨潤土，其重量百分含 量分別為46%、5. 0%、7. 0%、4. 0%、18. 0%、10. 0%、4. 0%、4. 0%、2. 0%。
所述功能保護材料中BaO重量百分含量為2. 5% ，MgO重量百分含量為4. 5%，二元 堿度(CaO/Si02重量比)為1. 04，其余為Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量為Si02 25%， CaO 26%，A1203 5%、Na20 7.5%、F— 3.0%、K20 0.3%。 以上三種實施例中所述熔化料的成份及重量百分比是Si02 28%、CaO 40%、A1203 4. 0%、R20 9.0%、F— 7%、MgO 5. 0%，余量為燒失。
權(quán)利要求
一種大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護材料，其特征在于該功能保護材料的原料包括以下成分熔化料、碳酸鋇、碳酸鈉、螢石、硅灰石、石墨碳、電熔鎂砂、炭黑、膨潤土，其重量百分含量分別為46％、5.0％、7.0％、4.0％、18.0％、10.0％、4.0％、4.0％、2.0％，所述熔化料的成份及重量百分比是SiO228％、CaO 40％、Al2O34.0％、R2O 9.0％、F-7％、MgO 5.0％，余量為燒失
2. 如權(quán)利要求1所述的功能保護材料，其特征在于所述功能保護材料中BaO重量百 分含量為2. 0 3. 0%， MgO重量百分含量為3. 0 6. 0%， 二元堿度(CaO/Si02重量比) 為1. 0 1. l，其余為Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量為Si0221. 0 29. 0%，CaO 22. 0 31. 0%， A1203 < 10. 0%、Na20 6. 0 9. 0%、F—2. 0 4. 0%、K20 < 0. 5%。
3. 如權(quán)利要求2所述的功能保護材料，其特征在于所述功能保護材料中BaO重量百 分含量為2. 5X，MgO重量百分含量為4. 5%，二元堿度(CaO/Si02重量比)為1.04，其余為 Si02、 CaO、 A1203、 Na20、 F—，其重量百分含量為Si022 5%， CaO 26%， Al20335%、 Na20 7. 5%、 F—3. 0%、K 00. 3%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大方坯低碳鋼連鑄結(jié)晶器功能保護材料，其原料包括以下成分熔化料、碳酸鋇、碳酸鈉、螢石、硅灰石、石墨碳、電熔鎂砂、炭黑、膨潤土，其重量百分含量分別為46％、5.0％、7.0％、4.0％、18.0％、10.0％、4.0％、4.0％、2.0％，所述熔化料的成份及重量百分比是SiO2 28％、CaO 40％、Al2O3 4.0％、R2O 9.0％、F- 7％、MgO 5.0％，余量為燒失。本發(fā)明在結(jié)晶器內(nèi)鋪展性、保溫性和熔化性能表現(xiàn)良好；結(jié)晶器內(nèi)傳熱量穩(wěn)定和均勻，滿足波動范圍內(nèi)的拉速要求；試驗渣渣條小、改善了流入不均現(xiàn)象，功能保護材料潤滑性好，防止了粘結(jié)性漏鋼。
文檔編號B22D11/111GK101745615SQ20101003021
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者李書成, 李偉峰, 李保軍 申請人:河南省西保冶材集團有限公司