專利名稱：￠700～800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬冶煉輔料技術領域，特別是一種<2 700 800mm圓坯中碳鋼連
鑄保護渣。
背景技術：
隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，無縫鋼管的需求向著特種、特大方向發(fā)展，其所要求的 多品種、高質量圓坯越來越引起眾多的圓坯鋼廠的關注。應運而生的的先進煉鋼工藝、 爐外精煉、連鑄保護澆筑、電磁攪拌、噴霧冷卻技術等，使高拉速生產(chǎn)無表面缺陷和內 部缺陷的高合格率大斷面圓坯不再是難事，同時穩(wěn)定順行的熱軋熱送軋制大斷面的無縫 鋼管的成為可能。圓坯連鑄不同于方坯、矩形坯、板坯連鑄，在鑄坯形成初期坯殼有一個應力支 撐點，所以要保證圓坯表面質量良好，在其周向的冷卻要求更為嚴格，這對圓坯連鑄所 使用的保護渣產(chǎn)品的要求也甚為嚴格。湖南衡陽無縫鋼管廠、江蘇興澄鋼廠等一些鋼廠的<2 700 800mm斷面圓坯順 利連鑄成功，國內圓坯生產(chǎn)達到了一個新的高度，中碳鋼鋼種作為圓坯生產(chǎn)中不可缺少 的一類，由于其鋼種及斷面等原因，隨之而來的裂紋、凹陷、夾渣、粘結、漏鋼等問題 接踵而來。具體分析，此<2 700 800mm中碳鋼圓坯連鑄有以下特點1)、此類鋼種初生凝固坯殼收縮特性差異大。圓坯中碳鋼C含量0.25 0.60%,其合金元素種類多，所占百分比例大，加大了不同鋼種之間坯殼凝固特性的差 異，因此對保護渣性能的要求特別高。2)、由于此鋼種合金元素種類多，比例大，其鋼水夾雜物的量和類別也較多 (除耐材類的氧化物夾雜外，其合金元素的氧化物夾雜也相當多)，更加重了對澆鑄過 程流場和坯殼特性的影響，因此作為連鑄順行不可缺少的保護渣，其性能的要求更為苛 刻。3) <2 700 800mm的圓坯，斷面大，比表面值小，冷卻慢，出結晶器的坯殼 薄，作為填充于結晶器與坯殼之間的保護渣，就起到尤為關鍵的作用，其性能的好壞直 接關系到連鑄順行否和鑄坯質量的好壞。目前國內<2 700 800mm圓坯連鑄使用的保護渣大部分依賴于進口，少部分 由國內廠家供應，由于鋼種特殊性和斷面大的因素，連鑄順行和鑄坯質量優(yōu)良一直是<2 70 800mm圓坯連鑄的一個瓶頸。對此，國內的少數(shù)有實力的保護渣廠家開始對較大斷面的圓坯中碳保護渣進行 初步的研究并申請專利，但其研究都存在相同的特點，以申請?zhí)?01010030221.5的《大 圓坯中碳鋼結晶器功能保護材料》為例進行說明，斷面<2 400 600，特點是高粘度 (0.7 0.9Pa.S)，充分考慮了中碳鋼鋼種復雜，坯殼收縮特性差異大的因素，采用高熔點 (1210 1270°C )，高粘度(0.7 0.9Pa.S)，來提高固態(tài)渣膜厚度減少液態(tài)渣膜厚度，提 高出結晶器鑄坯溫度，同時減少液渣流入量，避免流入的不均勻，解決坯殼收縮不均勻造成的鑄坯表面缺陷。雖然采用低堿度(0.85 1.05)，降低析晶比率來彌補潤滑效果的 不足，此對于斷面小一些的圓坯中碳鋼來說一定程度上提高了鑄坯表面缺陷；同時，因 斷面小，比表面值較大，冷卻較快，出結晶器的坯殼較厚，減少了拉漏鋼的危險。此種 代表的渣系如果用到<2 700 800mm斷面上，其會出現(xiàn)解決了裂紋等表面缺陷問題，但 粘結及漏鋼問題接連不斷的極端。綜上所述，由于<2 700 800mm圓坯中碳鋼自身的這些特性和目前此方面保護 渣的特點，使用和研究的情況，發(fā)明一種既提高大斷面圓坯表面質量，又解決粘結和漏 鋼問題，確保連鑄順行的保護渣勢在必行。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有在<2 700 800_中碳鋼圓坯生產(chǎn)使用的連鑄保護渣技術的不 足，使用較高的堿度，合適的熔點，較低的粘度的思路，提供一種<2 700 800mm高拉 速中碳鋼連鑄保護渣。一種<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣，其原材料包括炭黑、微晶石墨 粉、電廠灰粉、輕燒鎂砂粉、鋁礬土粉、石灰石粉、硅灰石粉、螢石粉、工業(yè)純堿、硼 砂，其重量百分比分別是 2%、13%, 15%, 9%, 3%, 5%, 25%, 14%, 12%, 2%。進一步，所述<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣的成份及重量百分含量 如下AL2O3含量在5 8%，MgO含量在7 10%，二元堿度(Ca0/Si02質量百分 比)1.05 1.15，其余為CaO、SiO2> Fe203、NaO> F、B、C，其重量百分比為20.5 28.5%, 18.5 25.5%，0.5 ~ 3.0%, 5 10%，4 9%，0.5 1.5%，14 18%。進一步，所述<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣的成份及重量百分含量如 下AL2O3含量6.23%，MgO含量8.96%，二元堿度(Ca0/Si02質量百分比)1.10，其余 為 CaO、SiO2> Fe203、NaO> F、B、C，其重量百分比為 24.15%，21.87%, 1.24%, 7.04%, 6.39%, 0.89%, 16%。本發(fā)明的<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣物理指標范圍如下R1.05 1.15，熔點 1120 1160°C，粘度(1300°C )0.3 0.6Pa · S，析晶率 10 30%，噸鋼消 耗 0.5 0.8Kg/t。本發(fā)明的<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣設計思路如下1.指標范圍確定①熔點1120 1160°C。一般情況下，解決鑄坯表面缺陷上講，特別是裂紋的角 度出發(fā)，熔點越高，越不容易產(chǎn)生裂紋，越有利于提高鑄坯表面質量，如前所述目前國 內所用的大圓坯保護渣的特點，熔點高，結晶器內初生坯殼與結晶器銅板壁之間的固渣 膜厚度增加，保護渣熱阻增大、保護渣傳熱均勻指數(shù)增加；但發(fā)生粘結的傾向增加，為 避免從一個極端走到另一個極端，同時考慮到圓坯的中碳鋼C 0.25 0.60%，其合金元 素種類多，比例大，鋼液相線溫度較低、熔化條件惡劣，熔點只能比常規(guī)圓坯保護渣稍 低，將熔點確定在1120°C 1160°C這個范圍。②堿度1.05 1.15。其一，圓坯中碳鋼的合金量大，種類多，形成的初生坯殼 熱塑性差和硬度大，需要彎月面處渣膜快速形成結晶體，延緩脆弱坯殼的快速傳熱，削 弱坯殼收縮應力和鋼水靜壓力及拉坯剪切力對坯殼的影響；其二，夾雜物多，種類雜，其極易在初生坯殼晶間誘發(fā)晶間裂紋，隨著鑄坯的向下移動而擴大為大的表面缺陷。因 此較高的堿度，提升了保護渣吸附夾雜的容納能力，從而確保鑄坯表面質量。③粘度(1300°C )0.3 0.6Pa.S。粘度是表示熔渣中結構微元體移動能力大小 的一項物理指標。結合本渣系選用的是堿性渣(RM)，沒有大集團的硅氧復合離子，粘 度隨溫度變化的較大，本質上就要求粘度不能太高；同時為避免由于斷面大，比表面值 小，冷卻慢，出結晶器的坯殼薄，和合金元素加入量多，坯殼熱塑性差，造成的粘結現(xiàn) 象，選用較低的粘度，提高液渣流入結晶器與坯殼之間的量，增加潤滑，降低粘結現(xiàn)象 的發(fā)生。④C量14 18%。由于圓坯中碳鋼的澆鋼溫度較低，保護渣的融化對結晶器 內鋼液表面的溫度影響特別大，較低的配碳，直接造成鑄流搭橋、結冷鋼；同時降低彎 月面區(qū)域的溫度，導致坯殼收縮不均勻，產(chǎn)生裂紋，氣體排出不暢，出現(xiàn)針孔，振痕加 深等表面缺陷問題。為避免以上問題的出現(xiàn)，增加配碳，提高保溫性能，可有效防止鑄 流搭橋和結冷鋼，并維持彎月面區(qū)域較高的溫度，解決鑄坯的表面缺陷問題。故碳范圍 在14 18%。2.材料的選擇搭配①碳質材料的選擇。碳質材料在保護渣中的其中一個重要作用就是，隔離和圍 限非碳質材料相互粘連，形成液渣。采用2%的炭黑、13%的微晶石墨、15%的電廠灰 粉，目的是增大抑制保護渣燒結的同時，由于炭黑和電廠灰粉燃點較低，微晶石墨燃點 較高，使高低燃點的碳質材料比例合理，增加渣面活躍程度，使融化均勻，減少渣圈。②基料及調整材料的選擇。為了保證保護渣在結晶器內融化均勻性和穩(wěn)定性， 從保護渣的材料配比上進行了優(yōu)化，增加了調整材料的使用比例，縮小了基料與、調整 材料、熔劑類材料之間的比例差距，如硅灰石與鋁礬土和工業(yè)純堿之間只有10 13%的 差距，從整體看，基料的種類更多樣化，避免了過高的基料和過低的熔劑之間在融化過 程中，由于相互侵融不好，而造成的分融，從而保證了融化體系的均勻性和穩(wěn)定性。③熔劑的選擇。在選用常規(guī)的螢石粉和工業(yè)純堿中的鈉和氟降低熔點的同時， 經(jīng)過試驗引入業(yè)界熟知的酸性溶劑硼砂，其降低熔點和粘度效果及玻璃化特性十分顯 著。氧化硼熔點450°C，在降低熔點的同時，是熔體保持較高的過熱度，給出了較多的可 供原子或分子利用的空穴，使之成為流體結構；從而使渣的粘度降低，抑制高熔點物質 的析出，同時也減輕了渣的分融傾向；也能提高氧化鋁和氧化錳等夾雜物在保護渣中的 飽和濃度，即提高了保護渣吸收夾雜物后的穩(wěn)定性。④本發(fā)明的<2 700 800_圓坯中碳鋼連鑄保護渣經(jīng)在湖南衡陽無縫鋼管廠 的<2 700 800mm圓坯上試驗及正常使用，在結晶器內，鋪展性良好，化渣均勻，液渣 層9 12mm，渣耗量0.62kg/t，鑄坯表面質量合格率達98%以上，同時未發(fā)生粘結及漏 鋼現(xiàn)象，滿足了 <2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄對保護渣性能的苛刻要求。
具體實施例方式實施例一一種<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣，其原材料包括炭黑、微晶石墨 粉、電廠灰粉、輕燒鎂砂粉、鋁礬土粉、石灰石粉、硅灰石粉、螢石粉、工業(yè)純堿、硼砂，其重量百分比分別是 2%、13%, 15%, 9%, 3%, 5%, 25%, 14%, 12%, 2%。進一步，所述<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣的成份及重量百分含量如 下AL2O3含量在5.45%，MgO含量在9.24%，二元堿度(Ca0/Si02質量百分比)1.05 1.15，其余為 CaO、SiO2> Fe203、NaO> F、B、C，其重量百分比為 26.58%，24.5%, 2.6%, 8.36%, 5.24%, 0.7%, 17%。實施例二 一種<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣，其原材料包括炭黑、微晶石墨 粉、電廠灰粉、輕燒鎂砂粉、鋁礬土粉、石灰石粉、硅灰石粉、螢石粉、工業(yè)純堿、硼 砂，其重量百分比分別是 2%、13%, 15%, 9%, 3%, 5%, 25%, 14%, 12%, 2%。進一步，所述<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣的成份及重量百分含量如 下AL2O3含量在7.78%，MgO含量在7.15%，二元堿度(Ca0/Si02質量百分比)1.05 1.15，其余為 CaO、SiO2> Fe203、NaO> F、B、C，其重量百分比為 22.5%，23.9%, 0.94%, 6.5%, 8.1%, 0.88%, 14.5%。實施例三一種<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣，其原材料包括炭黑、微晶石墨 粉、電廠灰粉、輕燒鎂砂粉、鋁礬土粉、石灰石粉、硅灰石粉、螢石粉、工業(yè)純堿、硼 砂，其重量百分比分別是 2%、13%, 15%, 9%, 3%, 5%, 25%, 14%, 12%, 2%。進一步，所述<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣的成份及重量百分含量如 下AL2O3含量6.23%，MgO含量8.96%，二元堿度(Ca0/Si02質量百分比)1.10，其余 為 CaO、SiO2> Fe203、NaO> F、B、C，其重量百分比為 24.15%，21.87%, 1.24%, 7.04%, 6.39%, 0.89%, 16%。
權利要求
1.一種<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣，其特征在于，其原材料包括炭 黑、微晶石墨粉、電廠灰粉、輕燒鎂砂粉、鋁礬土粉、石灰石粉、硅灰石粉、螢石粉、 工業(yè)純堿、硼砂，其重量百分比分別是2%、13%, 15%, 9%, 3%, 5%, 25%, 14%, 12%, 2%。
2.如權利要求1所述的<2700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣，其特征在于所 述<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣的成份及重量百分含量如下AL2O3含量在 5 8%，MgO含量在7 10%，二元堿度(Ca0/Si02質量百分比)1.05 1.15，其余為 CaO> SiO2> Fe203、NaO> F、B、C，其重量百分比為 20.5 28.5%，18.5 25.5%， 0.5 3.0%，5 10%，4 9%，0.5 1.5%，14 18%。
3.如權利要求2所述的<2700 800_圓坯中碳鋼連鑄保護渣，其特征在于所 述<2 700 800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣的成份及重量百分含量如下AL2O3含量 6.23%, MgO 含量 8.96%，二元堿度(Ca0/Si02 質量百分比)1.10，其余為 CaO、SiO2> Fe203、NaO> F、B、C，其重量百分比為 24.15%，21.87%, 1.24%, 7.04%, 6.39%, 0.89%, 16%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種￠700～800mm圓坯中碳鋼連鑄保護渣，其原材料包括炭黑、微晶石墨粉、電廠灰粉、輕燒鎂砂粉、鋁礬土粉、石灰石粉、硅灰石粉、螢石粉、工業(yè)純堿、硼砂，其重量百分比分別是2％、13％、15％、9％、3％、5％、25％、14％、12％、2％。該產(chǎn)品在的￠700～800mm圓坯上試驗及正常使用，在結晶器內，鋪展性良好，化渣均勻，液渣層9～12mm，渣耗量0.62kg/t，鑄坯表面質量合格率達98％以上，同時未發(fā)生粘結及漏鋼現(xiàn)象，滿足了￠700～800mm圓坯中碳鋼連鑄對保護渣性能的苛刻要求。
文檔編號B22D11/111GK102009146SQ20101057793
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權日2010年12月8日
發(fā)明者屈黨軍, 張洪戰(zhàn), 張福, 徐金巖, 陳永艷 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司