專利名稱：含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于冶金輔料技術領域，特別是一種含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣及其 制造方法。
背景技術：
含硫易切削鋼因其在機械加工過程中切削加工性能良好，具有刀具受力小、切削 加工時易斷屑、表面光潔度好、刀具使用壽命長等優(yōu)點被廣泛地應用。鋼中硫主要以MnS的 形式存在鋼中，由于MnS夾雜物割斷了基體的連續(xù)性和應力集中源作用而使車屑易斷，潤 滑作用好使刀具的磨損減小，從而改善了鋼材的切削性能。含硫易切削鋼在連鑄進行生產(chǎn)時存在以下問題1)，由于含硫易切削鋼高溫強度 低，所以裂紋敏感性強；2)，鋼中氧含量高，極易產(chǎn)生皮下氣孔、結(jié)疤、表面裂紋等缺陷；3)， 該鋼種界面張力小，鋼渣混合后難以分離，鑄坯易產(chǎn)生夾渣和粘渣；4)，澆注時鑄坯溫度變 化較大，硫化物在鑄坯心部的易偏析，影響鋼錠的內(nèi)部及表面質(zhì)量。目前，市場上尚未有專門針對含硫易切削鋼專用結(jié)晶器的保護渣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種結(jié)合含硫易切削鋼的澆鑄條件、澆鑄速度、結(jié)晶器振幅及鑄坯斷 面情況下，滿足拉速的同時防止鋼水二次氧化、潤滑鑄坯、吸附夾雜和緩沖結(jié)晶器對坯殼的 過度冷卻，確保鑄坯的外部質(zhì)量的含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣及其制造方法。一種含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣，其化學成分的質(zhì)量百分配比如下，CaO 29 35%，Si02 2 5 30%，Mg0 2 5%，A1203 3 5%，F(xiàn)e203 2 6%;Na0+K205 11 %， Li2O 0 2%，CaF2+NaF 5 9%，Mn0 0 5%，A1 灰 0. 5 2. 0%,B203 0 2%。，固體碳 5 11%，余量為造料粘接劑和水份。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，一種含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣，其化學成分的質(zhì) 量百分配比如下，CaO :32%,Si02 27. 5%, MgO 3. 5%, Al2O3 4%, Fe2O3 4% ；NaCHK2O 8%, Li2O 1%, CaF2+NaF 7%, MnO 2. 5%, Al 1. 25%, B2O3 :1%。，固體碳 8%，余量為造料粘合 劑和水份。本發(fā)明的含硫易切削鋼專用連鑄結(jié)器晶保護渣主要考慮以下因素保護渣堿度保護渣堿度是反映熔體結(jié)構(gòu)的指標，在一定程度上對保護渣的熔體結(jié)構(gòu)有很大的 影響，對保護渣的結(jié)晶特性和保護渣的凝固行為影響很大，直接關系到保護渣的導熱性能 和潤滑性能，是衡量保護渣特性的重要指標。保護渣堿度直接影響渣膜的結(jié)晶率，高堿度渣 會形成高結(jié)晶率的渣膜，高結(jié)晶率的保護渣膜可以有效降低和控制鑄坯經(jīng)渣膜向結(jié)晶器的 傳熱，使鑄坯坯殼生長均勻，避免裂紋產(chǎn)生。特別是含硫易切削鋼高溫強度低，裂紋敏感性 強，保護渣要有合適高的堿度。提高熔渣的堿度，使擴散速度加快，有利于加快吸收鋼水中 的夾雜。所以提高堿度是提高熔渣吸收夾雜和控制表面縱裂的有效手段。本保護渣堿度控制在1. 1 1. 3。保護渣的熔化溫度保護渣的熔化溫度主要決定于保護渣組成與結(jié)構(gòu)，如基料的組分，助熔劑的種類 和成分等，保護渣熔化溫度直接影響結(jié)晶器鋼液面上的液渣層厚度及結(jié)晶器與鑄坯之間的 固渣膜厚度，影響結(jié)晶器內(nèi)初始坯殼形成的厚度和均勻性。本發(fā)明所述保護渣采用500目以上超細硅灰石等基料，大比例添加預熔料，增加 水磨制漿研磨時間，使保護渣各種原材料充分混合，因此，保護渣在結(jié)晶器中熔化均勻性得 到提高，結(jié)晶器內(nèi)的固態(tài)渣膜厚度均勻，有效地按制結(jié)晶器的傳熱，避免硫化物在心部的偏 析和表面裂紋的產(chǎn)生，本發(fā)明的保護渣熔化溫度控制在1110 1140°C。添加有效成分氧化亞鐵和金屬鋁鋼中硫主要以MnS的形式存在鋼中，當鋼水中保持適當?shù)难鹾繒r，MnS夾雜物和 氧結(jié)合后，夾雜物形狀保持近似球狀，減少了 MnS夾雜物的長寬比，降低析出的MnS型硫化 物的硬度，提高切削鋼的切削性能；如果鋼中氧含量高，極易產(chǎn)生皮下氣孔結(jié)疤表面裂紋等 缺陷；通過添加有效成分氧化亞鐵和金屬鋁，合理控制其比例，控制鋼水中氧的含量，將氧 含量保持在0. 010-0. 025%，提高其切削性能，以確保鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。本發(fā)明的易切削鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的制造方法，包括下列步驟a.按重量百分比將30%質(zhì)量的水泥熟料、40%質(zhì)量的螢石粉、30%質(zhì)量的白堿混 合配料、攪拌、造球、干燥，制得的直徑為30 50毫米的混合球，烘干保證水份< 2% ；要求 化學成分質(zhì)量百分比:CaO 40 46%, SiO2 :3 9% ；MgO 0 3%, Al2O3 0 5%, Fe2O3 0 3% ；NaCHK2O 11 15%，F(xiàn) 12 18%，其余為揮發(fā)份。b.將10%質(zhì)量的螢石塊、10%質(zhì)量的白云石、15%質(zhì)量的石灰石、25%質(zhì)量的玻 璃、10%質(zhì)量的焦炭和30%質(zhì)量的混合球充分混合后加熱至1110 1140°C熔化，再進行水 淬，烘干處理至水分彡0. 5%，球磨，過篩后粒度400目在96%以上，得到保護渣預熔料；要 求化學成分質(zhì)量百分比CaO 38 44%，SiO2 30 36%，MgO :0 5%，Al2O3 :0 5%， Fe2O3 0 33% ；NaCHK2O :4 8%，F(xiàn) :5 11 % ；c.將50%質(zhì)量的保護渣預熔料、20%質(zhì)量的500目超細硅灰石、5%質(zhì)量的水泥、 8%質(zhì)量的NaF、l. 5%質(zhì)量的金屬鋁粉、3%質(zhì)量的氧化亞鐵、2. 5%質(zhì)量的碳酸鋰、質(zhì)量 的硼砂、7%質(zhì)量的碳質(zhì)材料、2%質(zhì)量的粘結(jié)劑按比例配料，放入攪拌機充分混合，水磨制 漿，水磨時間彡50min，液壓泵輸入噴霧干燥塔中噴霧造粒，泵壓力1. 0 1. 6MPa，塔體進風 口溫度550 660°C，出風口溫度150 200°C。所述的輔助材料球粒度為過篩后500目在 96%以上，所述碳質(zhì)材料為固體碳，可以是碳黑，石黑或其混合物；d.對上述所得預熔型中空保護渣顆料進篩選，過篩后粒度0. 20 1. Omm的顆粒在 95%以上，水份彡0.3%，即得到含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣。通過添加有效成分氧化亞鐵和金屬鋁，合理控制其兩者的比例，以達到控制鋼水 中氧的含量，將氧含量保持在0. 010-0. 025%，MnS與氧結(jié)合成中間產(chǎn)物，降低析出的MnS型 硫化物的硬度，減少了 MnS夾雜物的長寬比，使夾雜物保持近似球狀，提高其切削性能，以 提高鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。經(jīng)現(xiàn)場試驗證明，該保護渣在使用過程中，保護渣鋪展性好，熔化性， 保溫性能良好。在某鋼廠200X900 1200mm板坯連鑄機上澆鑄含硫易切削鋼時，拉速穩(wěn) 定在1. 5m/min時的渣耗為0. 45Kg/T鋼，鋼水表面液渣層厚度8_12mm，結(jié)晶器內(nèi)四個面?zhèn)鳠崃糠€(wěn)定和均勻結(jié)晶器磨擦力穩(wěn)定；試驗渣渣條小，液渣流入均勻，保護渣潤滑性好。鑄坯表 面無夾渣和粘渣現(xiàn)象，鑄坯表面質(zhì)量完好。
具體實施例方式實施例1 一種含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣，其化學成分的質(zhì)量百分配比如下 Ca033. 5 %, SiO2 30. 1 %, Li2O 1.0%, NaO 8.5%, B2O3 0. 6 %, F 8.3%, MgO 2. 4%, Al2033. 2%, Al+ 0. 8%, Fe2O3 2.3%，C 6.8%。余量為造料粘合劑和水份。保護渣物理性質(zhì)熔點1065°C，13000C的粘度0. IlPa · S，熔化速度24秒。實施例2 一種含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣，其化學成分的質(zhì)量百分配比如下 Ca036. 5 %, SiO2 32.1 %, Li2O 1.1%, NaO 6.5%, B2O3 0.2%, F 6.3%, MgO 2.4%, Al2033. 5%, Al+ 1. 2%, Fe2O3 2.0%，C 7.8%。余量為造料粘合劑和水份。保護渣物理性質(zhì)熔點1045°C，13000C的粘度0. IOPa · S，熔化速度26秒。實施例三一種含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣，其化學成分的質(zhì)量百分配比如下， Ca032 %, SiO2 27. 5 %, MgO 3. 5 %, Al2O3 4 %, Fe2O3 4 % ；NaCHK2O 8 %, Li2O 1 %, CaF2+NaF7%, MnO 2. 5%，Al灰1. 25%，B2O3 1 %。，固體碳8%，余量為造料粘合劑和水份。
權利要求
一種含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣，其特征在于其化學成分的質(zhì)量百分配比如下，CaO 29～35％，SiO2 25～30％，MgO 2～5％，Al2O3 3～5％，F(xiàn)e2O32～6％；NaO+K2O 5～11％，Li2O 0～2％，CaF2+NaF 5～9％，MnO 0～5％，Al灰0.5～2.0％，B2O3 0～2％。，固體碳5～11％，余量為造料粘接劑和水份。
2.如權利要求1所述的含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣，其特征在于其化學成分的 質(zhì)量百分配比如下，CaO 32%, SiO2 27. 5%, MgO 3. 5%, Al2O3 A%, Fe2O3 4% ；NaCHK2O 8%, Li2O 1%, CaF2+NaF 7%, MnO 2. 5%, Al 1. 25%, B2O3 :1%。，固體碳 8%，余量為造料 粘合劑和水份。
3.如權利要求1所述的含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣的制備方法，其特征在于它 包括下列步驟a.按重量百分比將30%質(zhì)量的水泥熟料、40%質(zhì)量的螢石粉、30%質(zhì)量的白堿混合配 料、攪拌、造球、干燥，制得的直徑為30 50毫米的混合球，烘干保證水份≤ 2% ；要求化學 成分質(zhì)量百分比CaO 40 46%，SiO2 :3 9% =MgO 0 3%,Al2O3 0 5%,Fe2O3 0 3% ；NaCHK2O :11 15%，F(xiàn) :12 18%，其余為揮發(fā)份。b.將10%質(zhì)量的螢石塊、10%質(zhì)量的白云石、15%質(zhì)量的石灰石、25%質(zhì)量的玻璃、 10%質(zhì)量的焦炭和30%質(zhì)量的混合球充分混合后加熱至1110 1140°C熔化，再進行水淬， 烘干處理至水分≤0. 5%，球磨，過篩后粒度400目在96%以上，得到保護渣預熔料；要求化 學成分質(zhì)量百分比:CaO 38 44%, SiO2 30 36%,MgO 0 5%, Al2O3 0 5%, Fe2O3 0 33% ；NaCHK2O :4 8%，F(xiàn) :5 11 % ；c.將50%質(zhì)量的保護渣預熔料、20%質(zhì)量的500目超細硅灰石、5%質(zhì)量的水泥、8% 質(zhì)量的NaF、l. 5%質(zhì)量的金屬鋁粉、3%質(zhì)量的氧化亞鐵、2. 5%質(zhì)量的碳酸鋰、質(zhì)量的硼 砂、質(zhì)量的碳質(zhì)材料、2%質(zhì)量的粘結(jié)劑按比例配料，放入攪拌機充分混合，水磨制漿，水 磨時間彡50min，液壓泵輸入噴霧干燥塔中噴霧造粒，泵壓力1. 0 1. 6MPa，塔體進風口溫 度550 660°C，出風口溫度150 200°C。所述的輔助材料球粒度為過篩后500目在96% 以上，所述碳質(zhì)材料為固體碳，可以是碳黑，石黑或其混合物；d.對上述所得預熔型中空保護渣顆料進篩選，過篩后粒度0.20 1. Omm的顆粒在 95%以上，水份≤0.3%，即得到含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣。
全文摘要
本發(fā)明公開一種含硫易切削鋼專用結(jié)晶器保護渣及其制造方法，其化學成分的質(zhì)量百分配比如下，CaO 29～35％，SiO2 25～30％，MgO 2～5％，Al2O3 3～5％，F(xiàn)e2O3 2～6％；NaO+K2O 5～11％，Li2O 0～2％，CaF2+NaF 5～9％，MnO 0～5％，Al灰0.5～2.0％，B2O3 0～2％，固體碳5～11％，余量為造料粘接劑和水份。含硫易切削鋼高溫強度低，裂紋敏感性強，保護渣要有合適高的堿度。提高熔渣的堿度，使擴散速度加快，有利于加快吸收鋼水中的夾雜。所以提高堿度是提高熔渣吸收夾雜和控制表面縱裂的有效手段。
文檔編號B22D11/111GK101982257SQ20101050827
公開日2011年3月2日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者張國令, 朱云峰, 李黨軍, 王慶來 申請人:河南通宇冶材集團有限公司