一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，通過38～42%CaO、25～29%SiO2和7～10%F-，提高保護渣結(jié)晶能力，減少應力集中，改善潤滑；采用2～5％MgO和2～5%Al2O3改善渣膜的流動性，減少裂紋；設計堿度1.35～1.52，與25～29%SiO2與2～5%Al2O3、2～5％MgO，獲得很好的協(xié)調(diào)傳熱和控制傳熱效果；配碳范圍在4～7%，可有效控制熔速保證液渣供給，避免皮下氣泡的產(chǎn)生；本發(fā)明所用原料易得，渣耗量在0.32～0.38kg/噸鋼左右，噸鋼耗用成本相對降低；經(jīng)現(xiàn)場實際應用，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展良好、化渣均勻穩(wěn)定，鑄坯合格率高。
【專利說明】一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煉鋼輔料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣。
【背景技術(shù)】
[0002]連鑄結(jié)晶器保護渣是連鑄生產(chǎn)中的重要材料，可以改善鑄坯的表面和皮下質(zhì)量，擴大連鑄的鋼種。連鑄結(jié)晶器保護渣的堿度是一項重要的指標，它決定著整個保護渣的設計體系位置?，F(xiàn)在各大鋼廠主要使用的保護渣的堿度一般控制在0.9?1.5之間，使保護渣具有較好的吸附性，并且有著良好的傳熱效果。高堿度保護渣在生產(chǎn)過程中并不占主流，但是對于一些高拉速的凝固過程中有包晶反應易產(chǎn)生縱裂包晶鋼的來說，高堿度連鑄結(jié)晶器保護渣在控制該種高拉速的凝固過程中有包晶反應易產(chǎn)生縱裂的鋼種有著顯著的效果，能夠有效地控制鑄坯裂紋的產(chǎn)生，但是對于協(xié)調(diào)潤滑及控制傳熱的方面具有一定的不足。
[0003]在包晶鋼板坯的連鑄生產(chǎn)過程中，由于鋼液凝固過程中有包晶反應產(chǎn)生，坯殼凝固收縮量較大，加之結(jié)晶器內(nèi)坯殼冷卻不易均勻，極易導致應力集中，從而引發(fā)坯殼表面出現(xiàn)縱裂等表面質(zhì)量問題。針對這個問題，現(xiàn)在普遍采用的預防方法是均勻或減小彎月面附近初生坯殼向結(jié)晶器壁的傳熱，以減少初生坯殼的應力集中。具體方法主要有兩種，即通過調(diào)整結(jié)晶器本身參數(shù)及調(diào)整保護渣。
[0004]一般認為調(diào)整結(jié)晶器的參數(shù)，如減小結(jié)晶器水冷強度及減少結(jié)晶器上部銅板鍍層以減小結(jié)晶器的冷卻強度等手段可以在一定程度上減輕包晶鋼板坯的裂紋產(chǎn)生率，但減少結(jié)晶器水冷強度同時會使結(jié)晶器鑄坯坯殼厚度減小，出現(xiàn)鼓肚甚至漏鋼等事故。雖然可以通過調(diào)節(jié)結(jié)晶器的錐度可以在一定程度上緩解這個問題，但是整體減小結(jié)晶器的拔熱量必然會大幅度降低生產(chǎn)效率。同時，結(jié)晶器上部銅板鍍層的可以減小彎月面附近的熱能量，但是由于實際的種種限制也沒有大規(guī)模使用。
[0005]現(xiàn)在的普遍研究方向是通過調(diào)整保護渣的相關(guān)性能以期在不降低包晶鋼板坯連鑄生產(chǎn)效率的前提下以獲得表面及皮下質(zhì)量良好的鑄坯。目前，普遍采用利用保護渣內(nèi)槍晶石的析出以控制、均勻坯殼向結(jié)晶器壁的傳熱，通過這方法，大多數(shù)情況下能明顯改善包晶鋼在連鑄生產(chǎn)過程中的表面裂紋現(xiàn)象。但是在應用傳統(tǒng)包晶鋼生成區(qū)域的保護渣時時常發(fā)現(xiàn)坯殼的潤滑有不同程度的惡化，分析原因是由于保護渣結(jié)晶能力增強后固渣膜便厚，液渣膜相對變薄，從而惡化坯殼的潤滑情況，通過降低保護渣的粘度能夠在一定情況先緩解此種情況，但是很難從根本上解決此問題。隨后通過理論計算及實踐發(fā)現(xiàn)，槍晶石析出之后，剩余液渣的堿度將降低，微量SiO2將升高，第一可能使熔渣網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜化，使液渣粘度升高，二是過量的SiO2可能于熔渣的其他成分如Al203、Mg0等形成高熔點化合物，極易惡化，這些都會極易消弱保護渣的潤滑效果，使保護渣在協(xié)調(diào)傳熱和控制傳熱上存在缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展良好、化渣均勻穩(wěn)定，使用該保護渣制得的包晶鋼，一級品合格率在99.9%以上。
[0007]—種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石40~45%、水泥熟料13~15%、螢石11~15%、碳酸鈉1~3%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨3.5~5%、氟化鈉4%、鈉長石3.5~6%、方解石5~8%、續(xù)砂1~4%、冰晶石1.5~4%、鋁礬土 1~4%、粘合劑1.2%。
[0008]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣的化學成分重量百分比為:CaO:38%~42%，SiO2:25% ~29%，MgO:2% ~5%，Al2O3:2% ~5%，f-:7% ~10%，Li2O:3% ~
4.5%, Na2O:3% ~5.2%，C:4% ~7%,余量:雜質(zhì)。
[0009]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.35~
1.52，熔點 1050°C~ 1120°C，1300°C下粘度 0.48 ~0.55Pa.S。
[0010]所述粘合劑是由糊精、羧甲基纖維鈉、植物淀粉中的一種或幾種組成。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:
I)本方案通過控制保護渣在彎月面析晶速度以控制傳熱，以適宜的析晶能力滿足高拉速包晶鋼的生產(chǎn)需求。CaO、SiO2和F_作為析出槍晶石的主要成分，38%~42%的CaO能夠有效提高保護渣初始結(jié)晶能力，減少應力集中，避免惡化潤滑，SiO2為保護渣的主要酸性氧化物，是保護渣中重要的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形成體，與堿性氧化物反應生成低熔點化合物，降低保護渣的熔點，加入量在25%~29%可以控制獲得較好的熔渣熔點及結(jié)晶性能，有利于使彎月面附近液渣膜的厚度維持在一定水平，改善潤滑，避免弱化保護渣的結(jié)晶性能；7%~10%的F_，能夠減小保護渣的高溫粘度，提高保護渣的消耗量，在一定程度上提高潤滑性能。
[0012]2)采用2%~5%的MgO，在保護渣中替代部分CaO，降低鋼液面波動，改善保護渣的潤滑性能；A1203對保護渣的粘度、結(jié)晶傾向影響比較大；2%~5% MgO和2%~5%A1203能夠改善渣膜的流動性，使渣膜均勻生長，避免產(chǎn)生裂紋缺陷。
[0013]3)保護渣的堿度為1.35~1.52，使保護渣在高拉速的凝固過程中具有較好的吸附性，并且有著良好的傳熱效果。保護渣中成分設計25%~29%Si02與2%~5%A1203、2%~5% MgO,形成高熔點化合物較少，保護渣鋪展效果好，使用過程中協(xié)調(diào)傳熱和控制傳熱效果上較好，減少產(chǎn)生縱裂紋，彌補了高拉速高堿度情況下協(xié)調(diào)潤滑及控制傳熱方面的不足。
[0014]4) 3% ~4.5%Li20、2% ~ 5 % MgO 和 3% ~ 5.2% Na2O,能夠降低渣的粘度、熔化溫度，并抑制保護渣的過度結(jié)晶化。
[0015]5)本發(fā)明技術(shù)方案將配碳范圍控制在4%~7%之間，保溫效果比較好，確保鋼液彎月面溫度不會過低，彎月面不會過早凝固，避免保護渣在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)殼、避免發(fā)粘，又使保護渣在結(jié)晶器內(nèi)有清晰的粉渣層、燒結(jié)層、液渣層結(jié)構(gòu)，可有效控制熔速保證液渣供給；同時有利于鋼水內(nèi)氣體的析出，避免皮下氣泡的產(chǎn)生。
[0016]6)本發(fā)明所用原料易得，主要原料硅灰石、水泥熟料、方解石、鈉長石等成本低廉，螢石、鎂砂、冰晶石、鋁礬土等用量相對較少，有利于降低成本；現(xiàn)場澆鑄時，所述保護渣渣耗量在0.32~0.38kg/噸鋼左右，噸鋼耗用成本相對降低。
[0017]7)經(jīng)現(xiàn)場實際應用，在澆鑄過程中，鋼液面波動小，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展良好、無結(jié)殼結(jié)團現(xiàn)象、火苗適中、化渣均勻穩(wěn)定。觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則，鑄坯表面總體平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率在99.9%以上?！揪唧w實施方式】
[0018]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0019]實施例一
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石41.5%、水泥熟料13.9%、螢石13.6%、碳酸鈉1.6%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨4.3%、氟化鈉4%、鈉長石3.8%、方解石5.7%、鎂砂1.6%、冰晶石3%、鋁礬土 2%、糊精0.6%、植物淀粉0.6%。
[0020]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:Ca0:39.7%，SiO2:29.3%, MgO:2.4%, Al2O3:3.5%, r:9.2%, C:4.9%, Na2O:4.6%, Li2O:4.5%，余量:雜質(zhì)。
[0021]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.35，熔點1050°C，1300°C下粘度 0.48Pa.S。
[0022]實施例二
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石43.2%、水泥熟料14.3%、螢石13.2%、碳酸鈉1.3%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨4.8%、氟化鈉4%、鈉長石3.5%、方解石5.2%、鎂砂2.6%、冰晶石1.6%、鋁礬土 1.3%、植物淀粉1.2%。
[0023]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:Ca0:39.4%，SiO2:27.5%, MgO:3.8%, Al2O3:4.2%, r:8.7%, LiO2:4.2%, Na2O:5.2%, C:5.2%，余量:雜質(zhì)。
[0024]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.43，熔點1096°C，1300°C下粘度 0.51Pa.S。
[0025]實施例三
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石40%、水泥熟料11%、螢石15%、碳酸鈉3%、碳酸鋰1%、碳黑1.8%、石墨5%、氟化鈉4%、鈉長石6%、方解石5%、鎂砂3%、冰晶石2%、鋁礬土 2%、糊精1.2%。
[0026]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:CaO:38%, SiO2:25%,MgO:5%, Al2O3:3.5%, r:10%, Li2O:4.5%, Na2O:5.2%, C:7%，余量:雜質(zhì)。
[0027]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.52，熔點1120°C，1300°C下粘度 0.55Pa.S。
[0028]實施例四
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石40%、水泥熟料15%、螢石13%、碳酸鈉1.5%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨3.5%、氟化鈉4%、鈉長石3.5%、方解石8%、鎂砂4%、冰晶石1.5%、鋁礬土 1%、羧甲基纖維鈉0.2%、植物淀粉1%。
[0029]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:CaO:42%, SiO2:28%,MgO:4.5%, Al2O3:2%, r:7%, LiO2:3%, Na2O:4.7%, C:5.8%，余量:雜質(zhì)。
[0030]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.5，熔點1107°C，1300°C下粘度 0.52Pa.S。
[0031]實施例五
一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其原料配方重量百分比組成為:硅灰石45%、水泥熟料11%、螢石13%、碳酸鈉1%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨3.5%、氟化鈉4%、鈉長石3.5%、方解石5%、鎂砂1%、冰晶石4%、鋁礬土 4%、糊精1%、羧甲基纖維鈉0.2%。
[0032]按照常規(guī)工藝制備所述保護渣，其化學成分重量百分比為:Ca0:40.5%，SiO2:29%, MgO:2%, Al2O3:5%, f-:8.6%, Li2O:3.2%, Na2O:3%, C:4%、余量:雜質(zhì)。
[0033]所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為1.4，熔點1084°C，1300°C下粘度 0.51Pa.S。
[0034]將上述所制得的保護渣用于實際連鑄生產(chǎn)中，應用方法及試驗效果如下:
A鋼廠連鑄工藝:澆鑄斷面160*750mm2，拉速1.9~2.3m/min,開澆起步時，將本發(fā)明保護渣均勻推入結(jié)晶器，要求均勻覆蓋整個鋼液面，保護渣總渣層(即粉渣層、燒結(jié)層、液渣層三層厚度之和)在20~45mm之間，保持黑渣操作，不得使鋼液面裸露。
[0035]開澆后，鋼液面波動在3mm以內(nèi)，拉速穩(wěn)定在1.9m/min,此時測量液渣層厚度9mm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在8~12mm。在澆鑄過程中，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展良好、無結(jié)殼結(jié)團現(xiàn)象、火苗適中、化渣均勻穩(wěn)定。
[0036]觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則，鑄坯表面總體平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率在99.9%以上。
[0037]B鋼廠連鑄工藝:澆鑄斷面160*600mm2，拉速2.1~2.5m/min，開澆起步時，將本發(fā)明保護渣均勻推入結(jié)晶器，要求均勻覆蓋整個鋼液面，保護渣總渣層(即粉渣層、燒結(jié)層、液渣層三層厚度之和)在20~45mm之間，保持黑渣操作，不得使鋼液面裸露。
[0038]開澆后，鋼液面波動在4mm以內(nèi)，拉速穩(wěn)定在2.3m/min,此時測量液渣層厚度IOmm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在9~13mm。在澆鑄過程中，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展良好、無結(jié)殼結(jié)團現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計，該保護渣渣耗量在0.32、.38kg/噸鋼左右。
[0039]觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則。鑄坯一級品合格率在99.9%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其特征在于，所述保護渣原料配方重量百分比組成為:硅灰石40~45%、水泥熟料13~15%、螢石11~15%、碳酸鈉I~3%、碳酸鋰2%、碳黑1.8%、石墨3.5~5%、氟化鈉4%、鈉長石3.5~6%、方解石5~8%、鎂砂I~4%、冰晶石1.5~4%、鋁礬土 I~4%、粘合劑1.2%。
2.如權(quán)利要求1所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其特征在于，所述保護渣化學成分及質(zhì)量百分含量為:CaO:38%~42%，SiO2:25%~29%，MgO:2%~5%，Al2O3:2% ~5%, F-:7% ~10%, Li2O:3% ~4.5%,Na2O:3% ~5.2%,C:4% ~7%，余量:雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其特征在于:所述保護渣堿度即 CaO/SiOj 1.35 ~1.52，熔點 1050。。~1120°C，1300°C 下粘度 0.48 ~0.55Pa.So
4.如權(quán)利要求1所述高拉速包晶鋼專用超高堿度結(jié)晶器保護渣，其特征在于:所述粘合劑是由糊精、羧甲基纖維鈉、植物淀粉中的一種或幾種組成。
【文檔編號】B22D11/111GK103785807SQ201410068318
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】彭會志, 王正英, 梁冠東, 薄紅濤, 王旭陽, 譚政委, 王巖 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司