專利名稱：高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金輔料結(jié)晶器保護(hù)渣，特別涉及高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，連鑄技術(shù)已逐步走向成熟。然而，由于煉鋼技術(shù)的不斷完善，煉鋼節(jié)奏加快，爐子出鋼量增大，與煉鋼和后續(xù)的軋鋼能力相比，連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力仍然是整個鋼鐵生產(chǎn)過程中的限制性環(huán)節(jié)。為此，近些年來，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)普遍采用高效連鑄技術(shù)。所謂高效連鑄通常是指比常規(guī)連鑄生產(chǎn)效率更高，以高拉速為核心，以高質(zhì)量、無缺陷鑄坯生產(chǎn)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)高連澆率、高作業(yè)率的連鑄系統(tǒng)技術(shù)，其核心是高拉速技術(shù)。但高拉速連鑄技術(shù)的實(shí)現(xiàn)給連鑄工藝帶來了許多新的難題，其中之一就是隨著澆注速度的增加，連鑄保護(hù)渣相對消耗量減少，造成結(jié)晶器壁與凝固坯殼之間的潤滑不充分、傳熱不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致鑄坯表面缺陷，甚至發(fā)生粘結(jié)性漏鋼，尤其是在非穩(wěn)態(tài)澆注時期。因此，隨著拉速的不斷提高，開展與拉速相適應(yīng)的結(jié)晶器保護(hù)渣技術(shù)的研究一直是連鑄工作者關(guān)心和工作的重點(diǎn)。
梅鋼新建的2#板坯連鑄機(jī)，澆注斷面210×900～1200mm2。從保證爐機(jī)匹配和產(chǎn)量要求出發(fā)，要求該板坯鑄機(jī)工作拉速最高達(dá)2.4m/min，一般拉速在1.5～2.4m/min.之間，應(yīng)該說該板坯鑄機(jī)拉速在國內(nèi)已投產(chǎn)的同類鑄機(jī)中是最高的。隨著拉速的進(jìn)一步提高，有兩個限制因素必須解決凝固速率以及坯殼與結(jié)晶器壁間的摩擦力。因此，起潤滑鑄坯減小摩擦力和控制結(jié)晶器傳熱特征的結(jié)晶器保護(hù)渣的正確應(yīng)用，是高拉速連鑄得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。由此，為了實(shí)現(xiàn)最佳操作性能和獲得滿意的產(chǎn)品質(zhì)量，對保護(hù)渣提出了更高的要求1)成渣速度快，能夠及時補(bǔ)充液渣的快速消耗，在高速澆鑄或拉速變化較大的情況，仍能維持足夠的保護(hù)渣消耗量；2)結(jié)晶器壁與坯殼間的渣膜厚度適宜、分布均勻，防止坯殼與結(jié)晶器壁直接接觸，以降低摩擦力并使結(jié)晶器散熱均勻化，防止裂紋的產(chǎn)生及粘結(jié)漏鋼，避免鑄坯產(chǎn)生表面缺陷；3)足夠的熔渣層厚度，防止高速連鑄或拉速較大波動時，熔渣供應(yīng)不足以及固體渣顆粒流入；4)穩(wěn)定的操作性能，具有良好的吸收鋼液上浮夾雜物功能，并使液渣物性穩(wěn)定；5)在高拉速及拉速變化大時保護(hù)渣具有穩(wěn)定的熔融特性和控?zé)崮芰?。總之，高拉速保護(hù)渣技術(shù)的核心就是快速成渣、達(dá)到一定的渣消耗量，以保證對鑄坯的潤滑；同時也滿足不同鋼種澆注對結(jié)晶器傳熱控制的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種解決高速連鑄中的粘結(jié)性漏鋼、鑄坯表面夾渣和粘渣問題的高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣，包括熔化料、碳酸鋰、碳酸鈉、螢石、石英砂、硅灰石、錳礦粉、鐵泥、炭黑、膨潤土，其重量百分含量范圍分別為50～65％、1.2~3.6％、2.3~6.0％、3.0~6.9％、6.0~9.5％、7.0~10.0％、5.0~9.0％、1.0~3.5％、2.0~7.0％、2.0~5.5％。
保護(hù)渣中Li2O重量百分含量為1.0～1.5％，MnO重量百分含量為2.0～3.0％，MgO重量百分含量為3.0～5.0％，F(xiàn)e2O3重量百分含量為0.7～1.5％，二元堿度(CaO/SiO2)為0.93～0.97，其余為SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、F-，其百分含量為SiO228.0～34.0％，CaO 27.0～33.0％，Al2O3＜5.0％、Na2O 6.0～7.0％、F-5.0～6.0％、k2O＜0.5％。
板坯低碳鋼的碳含量一般小于0.08％，在凝固過程中沒有包晶反應(yīng)。低碳鋼在彎月面處凝固收縮大，同時低碳鋼拉速大，因此低碳鋼保護(hù)渣的重點(diǎn)也是在于潤滑；此外低碳鋼中夾雜較多要求保護(hù)渣吸收能力要好，防止鑄坯表面夾渣和粘渣。
保護(hù)渣化學(xué)成分設(shè)計。首先要求保護(hù)渣的二元堿度(CaO/SiO2)不能太高，一般要小于1.0，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)明控制保護(hù)渣的二元堿度在0.93～0.97范圍內(nèi)。其次，采用多種熔劑的方法調(diào)節(jié)保護(hù)渣熔點(diǎn)和粘度，其中l(wèi)i2O是一個重要熔劑，對降低保護(hù)渣粘度和熔點(diǎn)非常顯著，同時Li2O還能改善保護(hù)渣的潤滑性能，尤其對高拉速要求低熔點(diǎn)和低粘度的保護(hù)渣特別適用，本發(fā)明保護(hù)渣中Li2O含量控制范圍為1.0～1.5％；MnO不僅能降低保護(hù)渣的熔點(diǎn)、粘度和凝固溫度，還能提高保護(hù)渣的熔化速度，加速液渣的形成，同時對保護(hù)渣的結(jié)晶溫度影響較小，有利于穩(wěn)定渣膜傳熱，本發(fā)明保護(hù)渣中MnO含量控制范圍為2.0～3.0％；一定量的MgO也能降低保護(hù)渣熔點(diǎn)、粘度、結(jié)晶溫度和凝固溫度，改善保護(hù)渣的穩(wěn)定性，本發(fā)明保護(hù)渣中MgO含量控制范圍為3.0～5.0％；作為常規(guī)保護(hù)渣熔劑重要成分的Na2O在本發(fā)明保護(hù)渣中含量不能太高，一方面避免在渣膜中析出霞石，破壞渣膜的玻璃性能，減少保護(hù)渣中的Na2O含量同時還可提高保護(hù)渣的表面張力，有利于渣-金分離，減少鑄坯表面夾渣和粘渣，本發(fā)明保護(hù)渣中Na2O含量控制范圍為6.0～7.0％，Na2O在保護(hù)渣的作用仍然是降低熔點(diǎn)和粘度；保護(hù)渣中的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保護(hù)渣中的F-含量，若渣中CaF2含量過高會引起槍晶石(3CaO.2SiO2.CaF2)等高熔點(diǎn)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(yán)重侵蝕，減少水口使用壽命，為此，本發(fā)明保護(hù)渣中F-含量控制范圍為5.0～6.0％。最后，就是要求保護(hù)渣快速熔化，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(yán)重，阻礙保護(hù)渣的均勻流入。因此，配碳種類選用比表面積大和燃燒速度快的炭黑，同時添加了一定量的氧化劑，如鐵泥，加快碳質(zhì)材料的燒損，減少燒結(jié)層厚度。本發(fā)明保護(hù)渣中C含量控制范圍為3.0～4.0％，F(xiàn)e2O3含量控制范圍為0.7～1.5％。
保護(hù)渣物理性能確定。本發(fā)明要求保護(hù)渣具有較低的熔點(diǎn)、粘度、凝固溫度和較快的熔化速度。具體設(shè)置要求為熔點(diǎn)(半球點(diǎn)溫度)為1040～1070℃；1300℃的粘度為0.10～0.16Pa·S；凝固溫度為1080～1120℃(粘度-溫度曲線判定)；熔化速度為20～30秒(渣柱法測試)。
配渣基料的選用和特點(diǎn)。保護(hù)渣的性能取決于制渣基料的選擇，常規(guī)的機(jī)混渣主要采用多種生料混合而成，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。本發(fā)明選擇用預(yù)熔型渣作為保護(hù)渣配渣基料即熔化料，該預(yù)熔型渣除了含有常規(guī)的預(yù)熔型渣基本成分外，如SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、F-，還含有本發(fā)明保護(hù)渣需要的MgO成分。由于減少了生料的配入比例，熔渣性能的穩(wěn)定性得到了提高。特別是預(yù)熔型連鑄渣基料即熔化料比例達(dá)到了50～65％，減少了在結(jié)晶器內(nèi)的分解化合反應(yīng)過程，明顯增加了使用效果的穩(wěn)定性。
生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)渣成品的理化性能穩(wěn)定性與所使用生產(chǎn)工藝和控制標(biāo)準(zhǔn)是直接相關(guān)的。為了適應(yīng)高拉速板坯保護(hù)渣的高質(zhì)量需求，使得生產(chǎn)的保護(hù)渣熔化均勻性，避免分熔和結(jié)渣條，本發(fā)明保護(hù)渣采用了如下質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)1)每種原料粒度要求通過250目；2)混勻攪拌和水磨成漿時間各1-2小時。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明在梅鋼210×900～1200mm22#板坯連鑄機(jī)上澆注低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，拉速穩(wěn)定在2.0m/min.時的渣耗量為0.45kg/T鋼、鋼水表面液渣層厚度8～12mm。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，該保護(hù)渣使用時，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)四個面?zhèn)鳠崃糠€(wěn)定和均勻，滿足高拉速要求；試驗(yàn)渣渣條小、改善了流入不均現(xiàn)象，保護(hù)渣潤滑性好，防止了粘結(jié)性漏鋼。鑄坯表面無夾渣和粘渣現(xiàn)象，鑄坯表面質(zhì)量好。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述舉例1、2#熔化料(河南西峽縣保護(hù)材料集團(tuán)有限公司生產(chǎn))、碳酸鋰、碳酸鈉、螢石、石英砂、硅灰石、錳礦粉、鐵泥(主要成份Fe2O3)、炭黑、膨潤土，其重量百分含量范圍分別為58％、3.0％、5.0％、4.0％、7.0％、9.0％、6.0％、1.0％、4.0％、3.0％。保護(hù)渣中Li2O重量百分含量為1.0～1.5％，MnO重量百分含量為2.0～3.0％，MgO重量百分含量為3.0～5.0％，F(xiàn)e2O3重量百分含量為0.7～1.5％，二元堿度(CaO/SiO2)為0.93～0.97，其余為SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、F-，其百分含量為SiO228.0～34.0％，CaO 27.0～33.0％，Al2O3＜5.0％、Na2O 6.0～7.0％、F-5.0～6.0％、k2O＜0.5％。本發(fā)明保護(hù)渣采用了如下質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)1)每種原料粒度要求通過250目；2)混勻攪拌和水磨成漿時間各1小時。舉例2、2#熔化料、碳酸鋰、碳酸鈉、螢石、石英砂、硅灰石、錳礦粉、鐵泥、炭黑、膨潤土，其重量百分含量范圍分別為53％、1.5％、3.5％、4.0％、6.5％、7.0％、6.0％、1.2％、4.0％、3.0％。其余與實(shí)施例1相同。舉例3、2#熔化料、碳酸鋰、碳酸鈉、螢石、石英砂、硅灰石、錳礦粉、鐵泥、炭黑、膨潤土，其重量百分含量范圍分別為62％、3.5％、3.0％、3.0％、6.0％、7.0％、9.0％、3.0％、7.0％、5.0％。其余與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣，其組成成分的重量百分比為熔化料50～65％、碳酸鋰1.2～3.6％、碳酸鈉2.3～6.0％、螢石3.0～6.9％、石英砂6.0～9.5％、硅灰石7.0～10.0％、錳礦粉5.0～9.0％、鐵泥1.0～3.5％、炭黑2.0～7.0％、膨潤土2.0～5.5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣，其特征是所述的保護(hù)渣中Li2O重量百分含量為1.0～1.5％，MnO重量百分含量為2.0～3.0％，MgO重量百分含量為3.0～5.0％，F(xiàn)e2O3重量百分含量為0.7～1.5％，余量為SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、F-、K2O，其百分含量為SiO228.0～34.0％，CaO27.0～33.0％，Al2O3＜5.0％、Na2O 6.0～7.0％、F-5.0～6.0％、K2O＜0.5％，C 3.0～4.0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣，其特征是保護(hù)渣二元堿度CaO/SiO2為0.93～0.97。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣，其特征是各組分的目數(shù)≥250目。
全文摘要
本發(fā)明涉及高拉速板坯連鑄低碳鋼結(jié)晶器保護(hù)渣，克服了高拉速板坯連鑄低碳鋼現(xiàn)有技術(shù)中液渣層薄，潤滑不良，造成粘結(jié)漏鋼、鑄坯表面夾渣和粘渣質(zhì)量問題。保護(hù)渣由熔化料、碳酸鋰、碳酸鈉、螢石、石英砂、硅灰石、錳礦粉、鐵泥、碳黑、膨潤土組成，其組成成分的重量百分比為熔化料50～65％、碳酸鋰1.2~3.6％、碳酸鈉2.3~6.0％、螢石3.0~6.9％、石英砂6.0~9.5％、硅灰石7.0~10.0％、錳礦粉5.0~9.0％、鐵泥1.0~3.5％、炭黑2.0~7.0％、膨潤土2.0~5.5％。保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展性、保溫性、熔化性能好，結(jié)晶器內(nèi)四個面?zhèn)鳠崃糠€(wěn)定和均勻，液渣層厚度為8～12mm，渣條少，保護(hù)渣潤滑性好，防止粘結(jié)性漏鋼，鑄坯表面無夾渣和粘渣現(xiàn)象，鑄坯表面質(zhì)量好。
文檔編號B22D11/11GK1824429SQ200510024060
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者陳志平, 文光華, 江中塊, 唐萍, 董漢君 申請人:寶鋼集團(tuán)上海梅山有限公司