本發(fā)明涉及保護渣制備，具體地說，涉及一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣。

背景技術：

1、結(jié)晶器是指用來成型和初步凝固鋼液的一種設備，它是一個銅質(zhì)的容器，通常呈垂直或傾斜放置，其內(nèi)部形狀決定了最終鑄坯的截面形狀（如板坯、方坯等），且結(jié)晶器內(nèi)壁通常非常光滑，以便于鑄坯的順利脫模，在連鑄過程中，高溫鋼液被倒入結(jié)晶器內(nèi)，在冷卻水的作用下，鋼液首先在結(jié)晶器內(nèi)開始凝固形成一個固體外殼，隨著連鑄機的拉坯動作，這個殼體不斷生長，直至完全凝固成為鑄坯，如果保護渣中含有碳或碳的化合物，很容易造成鋼水增碳，從而在結(jié)晶器內(nèi)部形成富碳層，這層沉積物被稱為“富碳層”，富碳層的存在會導致鑄坯表面質(zhì)量下降，如出現(xiàn)凹陷、裂紋等問題。

2、傳統(tǒng)保護渣在連鑄過程中確實起到了隔離空氣、減少熱損失、促進坯殼均勻生長等重要作用，但是其保護渣中往往含有較高的碳含量，難以避免富碳層的產(chǎn)生，進而影響鑄坯的質(zhì)量，鑒于此，提供了一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，以解決上述背景技術中提出的結(jié)晶器富碳層的產(chǎn)生問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于提供了一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，包括以下重量份數(shù)的組分：氧化鈣38-44重量份、二氧化硅53-67重量份、氟化鈣8-13重量份、氧化鋁5-7重量份、氧化鎂3-9重量份、氧化鋯1-5重量份、助熔劑4-6重量份和改性保護劑1-3重量份；

3、其中，改性保護劑由金屬鉻和金屬鎘按照質(zhì)量比為3：5～7混合再經(jīng)混合改性處理后與丙二酸復合得到。

4、作為本技術方案的進一步改進，所述改性保護劑的具體制備方法如下：

5、在惰性氣體氬氣的氛圍下，使用高頻感應爐將鉻和鎘的混合物加熱至1900-2000℃，繼續(xù)加熱并攪拌，確保所有金屬都完全熔化并均勻混合，將熔化的合金倒入預熱的模具中，使其自然冷卻，得到鉻鎘合金，將丙二酸加入去離子水中攪拌配成溶液，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph值，然后將硝鉻鎘合金浸入到上述溶液中，確保合金表面完全被覆蓋，在恒溫水浴中浸泡，完成反應后，從溶液中取出合金樣品，使用去離子水徹底清洗，去除未反應的丙二酸或其他雜質(zhì)，使用無水乙醇清洗，自然干燥，得到改性保護劑。

6、由于保護渣中含有碳或碳的化合物，保護渣中的碳會以溶解碳或未溶解碳顆粒的形式存在，溶解碳以原子形態(tài)存在于熔渣中，通過擴散向鋼水傳遞；而未溶解的碳顆粒則因為浮力作用上浮，或者隨著熔渣流動而在結(jié)晶器壁附近沉積，當這些碳顆粒下沉速度大于其上浮速度時，碳粒子就會與鋼水直接接觸，由于碳在鋼水中的溶解度較大，很容易造成鋼水增碳，從而在結(jié)晶器內(nèi)部形成富碳層，而金屬鉻能夠與保護渣中的碳或碳的化合物反應以及鋼水中析出的碳發(fā)生反應，形成較為穩(wěn)定的化合物，不容易進一步分解回碳原子，從而降低了碳元素從鋼水向渣中的擴散速率，減少了富碳層的厚度，提高連鑄的效率和鑄坯的表面質(zhì)量，然而金屬鉻的熔點較高，這意味著在連鑄過程中，鉻以純金屬形式加入到保護渣中，不會完全熔化，尤其是在保護渣溫度低于其熔點的情況下，它會在渣中形成固體顆粒，增加了渣的粘度，導致流動性下降，這會影響保護渣覆蓋鋼水的能力，進而影響鋼水的純凈度，同時由于保護渣的一個重要功能是在結(jié)晶器和鋼水之間提供良好的絕熱層，固體鉻顆粒的存在會改變保護渣的熱傳導性質(zhì)，導致結(jié)晶器冷卻效果增強，不利于結(jié)晶器內(nèi)鋼水的均勻凝固，因而需將對鉻進行改性；而金屬鎘的熔點較低，遠低于鋼鐵連鑄溫度，因此通過金屬鉻與金屬鎘混合改性，達到降低金屬熔點的目的，金屬鎘的存在可以降低保護渣的熔點，使得渣料更容易流動并形成均勻的液態(tài)層，進而提高其潤滑效果，減少鋼坯與渣之間的摩擦，有利于鑄坯表面質(zhì)量的提高，同時經(jīng)丙二酸上的羧基與金屬表面的活性位點結(jié)合形成配位鍵，吸附在金屬顆粒的表面，形成一層保護膜，提供了空間位阻效應，防止顆粒在保護渣中的團聚，提高了顆粒在保護渣中的分散性。

7、作為本技術方案的進一步改進，所述丙二酸的質(zhì)量分數(shù)為12-18%。

8、作為本技術方案的進一步改進，所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為0.1-1mol/l。

9、作為本技術方案的進一步改進，所述ph值調(diào)整為2-4。

10、作為本技術方案的進一步改進，所述恒溫水浴的溫度設置為60-90℃，反應時間2-3h。

11、作為本技術方案的進一步改進，所述助熔劑為氧化鈉、氧化鉀和氧化鋰的一種或多種組合。

12、作為本技術方案的進一步改進，所述保護渣的具體制備方法如下：

13、將氧化鈣、二氧化硅、氟化鈣、氧化鋁、氧化鎂和氧化鋯放入混料機中，進行初步混合30-40min，然后加入改性保護劑，繼續(xù)混合10-20min使保護劑均勻分布在各組分中，將混合好的物料放入烘箱中，在100-120℃下干燥1-2h，將干燥后的物料放入馬弗爐中煅燒，煅燒后的物料自然冷卻至室溫，冷卻后的保護渣通過篩網(wǎng)篩分，去除大顆粒后，得到一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣。

14、作為本技術方案的進一步改進，所述馬弗爐煅燒溫度為800-1000℃，煅燒時間為1-2h。

15、作為本技術方案的進一步改進，所述保護渣的粒度為0.2-1mm。

16、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

17、該一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣中，采用改性保護劑，利用金屬鎘能夠與保護渣和鋼液中的碳元素反應生成穩(wěn)定化合物，消除了結(jié)晶器上富碳層的產(chǎn)生，通過與金屬鎘混合改性，來降低鉻的熔點，避免了鉻在保護渣中不完全熔化的問題，同時采用丙二酸表面處理以提高其在保護渣中分散性，防止顆粒在保護渣中的團聚，使得制備的保護渣既能有效消除結(jié)晶器富碳層，還能提高保護渣的潤滑效果，提高鑄坯表面質(zhì)量。

技術特征：

1.一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：包括以下重量份數(shù)的組分：氧化鈣38-44重量份、二氧化硅53-67重量份、氟化鈣8-13重量份、氧化鋁5-7重量份、氧化鎂3-9重量份、氧化鋯1-5重量份、助熔劑4-6重量份和改性保護劑1-3重量份；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述改性保護劑的具體制備方法如下：

3.根據(jù)權利要求1所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述丙二酸的質(zhì)量分數(shù)為12-18%。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為0.1-1mol/l。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述ph值調(diào)整為2-4。

6.根據(jù)權利要求2所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述恒溫水浴的溫度設置為60-90℃，反應時間2-3h。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述助熔劑為氧化鈉、氧化鉀和氧化鋰的一種或多種組合。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述保護渣的具體制備方法如下：

9.根據(jù)權利要求8所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述馬弗爐煅燒溫度為800-1000℃，煅燒時間為1-2h。

10.根據(jù)權利要求8所述的一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，其特征在于：所述保護渣的粒度為0.2-1mm。

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及保護渣制備技術領域，涉及一種消除結(jié)晶器富碳層的保護渣，包括以下重量份數(shù)的組分：氧化鈣38?44重量份、二氧化硅53?67重量份、氟化鈣8?13重量份、氧化鋁5?7重量份、氧化鎂3?9重量份、氧化鋯1?5重量份、助熔劑4?6重量份和改性保護劑1?3重量份，其中，改性保護劑由金屬鉻和金屬鎘按照質(zhì)量比為3：5～7混合再經(jīng)混合改性處理后與丙二酸復合得到，采用改性保護劑，利用金屬鎘與保護渣和鋼液中的碳元素反應，消除結(jié)晶器上富碳層的產(chǎn)生，通過與金屬鎘混合改性，降低了鉻的熔點，避免了鉻在保護渣中不完全熔化的問題，并采用丙二酸表面處理以提高其在保護渣中分散性，是得保護渣既能有效消除結(jié)晶器富碳層，還能提高鑄坯表面質(zhì)量。

技術研發(fā)人員：彭鍇,翟勝輝,翟榮燦,楊恒,姜騰超,趙東輝
受保護的技術使用者：洛陽科豐冶金新材料有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19