一種結晶器保護渣及其制備方法

專利名稱：一種結晶器保護渣及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種結晶器保護渣及其制備方法，具體講是一種中碳鋼寬板 坯含錳結晶器保護渣及其制備方法。
背景技術：
隨著我國鋼鐵產能的不斷施放，入爐原料價格的上漲，中厚板在鋼鐵 行業的競爭也不斷加劇，但作為終端汽車、家電用戶的寬幅大斷面鑄坯在 國內生產廠家還較少，其成品也具有一定的競爭優勢。因此開發生產適宜 市場要求的高附加值寬幅鋼材是國內各大鋼鐵公司的戰略抉擇。但生產寬
幅鑄坯(寬度大于1500mm)的鋼種大部分為中碳鋼，目前在我國連鑄生產 品種所占比例較高，中碳鋼的[C]含量多在0. 09 0. 25%，其多屬于包晶鋼， 由于其特性的凝固特性，鑄坯表面易產生縱裂紋、星狀裂紋等典型缺陷， 影響熱冷軋外觀質量及使用性能。對于[C]含量多在0.09 0. 16%的鋼中， 尤其是寬幅鑄坯，凝固過程中發生包晶反應，結晶器彎月面以下50咖區域 初生坯殼收縮大，晶粒粗大，初生坯殼不均勻，易產生裂紋，因此要求中 碳鋼寬板結晶器保護渣具有較低的傳熱能力，良好的潤滑效果，較高的堿 度。

發明內容
為了克服現有中碳鋼寬板坯含錳結晶器保護渣使用性能上的不足，本 發明提供一種導熱系數小，潤滑性能好，提高板鑄坯表面質量的中碳鋼寬 板坯含錳結晶器保護渣。同時提供一種結晶器保護渣的制備方法
機理說明由于在保護渣的設計和配制時，針對中碳鋼的凝固特性盡量提高保護 渣的堿度，減少結晶器能保護渣的惡化狀況，避免保護渣結殼，降低惡化 鑄坯質量的現象。要求在確保潤滑性的前面提下，采取"弱冷"制度，使
保護渣低粘度、高堿性、高玻璃態，傳熱均勻，確保液渣層厚度適中(L=8 12mm)，且具有一定的均勻穩定性；合適的噸鋼消耗。但當傳統保護渣堿 度低CaO/SiO2〈1.20時，800"時保護渣導熱系數>0.247\￥/111上，引起表面 裂紋；當保護渣堿度高CaO/SK)2〉1.45時，保護渣熔化凝固后全為晶體失 去潤滑作用，造成連鑄生產漏鋼事故。而采用上述事例是對中碳鋼寬板坯 保護渣從應用上進行證實。因為保護渣要適應寬斷面鑄坯生產，關鍵在保 護渣要有適宜的組成。添加MnO作為改善保護渣性能的一種途徑，MnO 可在熔渣內形成低熔點的錳橄欖石，降低粘度和熔點，使熔渣在較寬的范 圍內保持均勻液態。同時協調保護渣結晶與潤滑的矛盾，滿足該連鑄機機 型澆鑄裂紋敏感性鋼種控制傳熱的要求。經過427爐連續試驗，澆鋼35000 多噸，保護渣在結晶器內液渣層厚度為8 13mm，保護渣單耗為0.53kg/t 鋼，鑄坯合格率99.7%，紅送率100%，該型含MnO保護渣完全滿足工藝 要求。
經過實驗，本發明在生產時添加MnO作為改善保護渣性能的一種途徑, 因為MnO可在熔渣內形成低熔點的錳橄欖石，降低粘度和熔點，使熔渣在 較寬的范圍內保持均勻液態。同時協調保護渣結晶與潤滑的矛盾，滿足該 連鑄機機型澆鑄裂紋敏感性鋼種控制傳熱的要求。
本發明的結晶器保護渣的生產設備采用目前國內外通用的預熔空心 顆粒連鑄結晶器保護渣生產線，其主體設備主要包括行星式輪碾機、壓 球機、水冷無襯預熔爐、顎式破碎機、擺磨、攪拌磨、柱塞泵、噴霧造粒 干燥塔。制造方法采用通行的預熔空心顆粒結晶器保護渣生產工藝。
本結晶器保護渣主要添加了能改善保護渣傳熱、潤滑、穩定適應性的MnC03，本結晶器保護渣的化學成分的質量百分配比為:
氧化鈣 34.5 37.5% 0<%三氧化二鋁<3.00% 0<%三氧化二鐵<2.00% 氟化鈣 12.00 16.50% 氧化鋰 0.40 0.80%
二氧化硅24.5 27.5% 氧化鎂 3.0 5.0% 碳酸錳 3.00 8.00% 氧化鈉 7.00 8.00%% 固定碳3.5 5.00%
渣堿度CaO/Si02: 1.25 1.50。
其中三氧化二鋁、三氧化二鐵是由其他原料帶進去的，只能盡量減少 但不可以為零。
本結晶器保護渣的最佳化學成分質量百分配比為
二氧化石王
氧化鎂
25.40
3.34
5.00
7.30
4.59
氧化轉 36.09 三氧化二鋁2.40 三氧化二鐵1.47
氟化轉 14.00 氧化鈉
氧化鋰 0.41 固定碳
渣堿度CaO/Si02: 1.42，熔點1099。C，熔速28秒，粘度0.140Pa.s， 80(TC時保護渣導熱系數為0.125W/m.k。結晶器內保護渣液渣層厚度為8 13匪，保護渣渣耗為0.53kg/t鋼，鑄坯合格率99.8%，紅送率100%，該 型含Mn0保護渣完全滿足工藝要求。
本結晶器保護渣的制備方法的主要步驟是加工基料、成品保護渣原料 混合、加工混合料。
A加工基料的步驟依次如下
準備原料一配料計量一混合均勻一擠壓造球一自然干燥一預熔一基 料一破碎一磨粉 準備的原料是石灰石、石英砂、白云石、水泥熟料、螢石、蘇打與膨潤土 配料計量是將上述的原料按照下述的質量份配合 石灰石26 30 石英砂 22 26 白云石 17 21
水泥熟料5 7 螢石8 10 蘇打 9 11
膨潤土3 5 水 15 17
混合均勻
將上述配合好的原料，混合均勻。 擠壓造球
把混合好的原料用壓球機擠壓成球， 一般直徑50 60mm; 自然干燥
把制成的球放在地上，自然干燥，硬度不要求，能成球，水分小于10% 即可。 預熔
把干燥后的球加入水冷無襯預熔爐內，同時加入33 37質量份的焦碳 進行預熔熔化成基料； 破碎
把制成的基料用顎式破碎機破碎，再用擺磨進行磨粉，磨成粒徑一200 目的粉料；
B成品保護渣原料混合
將準備好的-200目的基料92 112質量份，與作為熔劑的蘇打4.0 4.2 質量份、碳酸錳6.7 6.9質量份、碳酸鋰1.35 1.38質量份與螢石16 17 質量份及碳質材料中超碳黑1.34 1.39質量份、半步強炭黑6.7 6.9質量 份加入到加工成的粉料中，同時加入粘結劑羥甲基纖維素鈉2.1 2.3質量 份和水55 56質量份；熔劑與碳質材料的粒度為200目。這里每份的質量 與配料計量的質量相同。
C加工混合料的步驟依次如下
攪拌磨磨漿一造粒與干燥一成品檢驗一計量包裝。
7攪拌磨磨漿
是將上述原料和水用攪拌磨磨30 50分鐘，制成料漿，料漿常溫粘度 7.0士0.5泊，不反干不沉淀。 造粒與干燥
是用噴霧造粒干燥塔造粒，粒度0.25 1.50111111 ，經干燥制成結晶器保 護渣成品，最后成品撿驗后包裝。
本中碳鋼寬板坯含錳結晶器保護渣的預熔原料是石灰石、石英砂、鋁 礬土、水泥熟料、螢石、蘇打、膨潤土，預熔好的基料破碎后配入熔劑(螢 石、蘇打、碳酸錳、碳酸鋰)，碳質材料(炭黑)、粘結劑(1.6%羥甲基纖 維素鈉)，30 40%的水，經攪拌磨磨漿后噴霧造粒，制成結晶器保護渣。
本發明采用含錳板坯結晶器保護渣，可以提高寬板中碳鋼鑄坯的表面
質量，減少裂紋，導熱系數小，潤滑性能好，提高紅送率，使鑄坯合格率 達100%;在連鑄設備、工藝正常穩定的情況下，鑄坯表面質量比傳統保護 渣使用后的質量率提高30%，(現有中碳鋼寬板坯含錳結晶器保護渣使用 后鑄坯合格率《70%);寬板含錳結晶器保護渣有較強的吸附夾雜的能力， 保護渣穩定性較好；添加MnO主要是協調裂紋敏感性鋼種鑄坯傳熱與潤化 之間矛盾，采用Ca0-Si02-Al203-NaO-CaF2渣系，渣樣中MnO加入量在3 7， 渣的堿度在1.30 1.40，粘度O. 130 0. 150Pa,S，此時MnO在熔渣中可明 顯降低輻射傳熱，避免縱裂紋的產生。


圖1是本發明的中碳鋼寬板含錳結晶器保護渣制造方法流程圖。 上述圖中
1、準備原料 2、配料計量3、混合均勻 4、擠壓造球
5、自然干燥 6、預熔 7、基料 8、破碎 9、磨粉
10、熔劑、碳質材料 11、粘結劑、水12、原料計量混合13、攪拌磨磨漿 14、造粒 15、干燥 16、成品檢驗
具體實施例方式
下面結合實施例及其附圖詳細說明本結晶器保護渣及其制備方法的具體實施方式
，但本結晶器保護渣及其制備方法的具體實施方式
不局限于 下述的實施例。 結晶器保護渣實施例
結晶器保護渣實施例化學成分的質量百分配比為 氧化f5 36,09 二氧化硅 25.40
三氧化二鋁2.40 氧化鎂 3.34
三氧化二鐵 1.47 碳酸錳 5.00
氟化鈣 14.00 氧化鈉 7.30
氧化鋰 0.41 固定碳 4.59
渣堿度CaO/Si02: 1.42，熔點廳。C，熔速28秒，粘度0.140Pa.s， 800 。C時保護渣導熱系數為0.125W/m.k。 結晶器保護渣制備方法實施例
申請人在第二煉鋼廠生產碳素結構鋼Q235-B板坯，鋼種成品成分要 求C: 0.12 0.20%， Si: 0.12 0.30%， Mn: 0.30 0.70%， P:《0.045%， S:《0.045%;鑄坯規格為220X1510mm2，連鑄拉鋼過程中中包鋼水溫 度為1550 1535°C，拉速l.l 1.20m/min。以及集裝箱板SPA-H板坯，鋼 種成分C: 0.06—0.11%， Si: 0.30-0.60%, Mn: 0.30 0.50%, P: 0.070 0.120%， S:《0.025%， Cu: 0.25 0.35%， Cr: 0.40 0.60%; Ni: 0.15 0.40%; 鑄坯規格為220X1510mm2，鑄坯規格為200X1240mm2，連鑄拉鋼過程 中使用含錳結晶器保護渣，渣堿度CaO/Si02=1.42，熔點1099°C，熔速28 秒，粘度0.14(^^， 80(TC時保護渣導熱系數為0.125W/m.k,結晶器內保護 渣液渣層厚度為8 13mm,保護渣渣耗為0.53kg/t鋼，鑄坯紅送率為99.8%。本實施例的結晶器保護渣的制備方法為下述依次的步驟，參見圖1: 準備原料1是準備公制卯目的
石灰石、石英砂、白云石、水泥熟料、螢石、蘇打與膨潤土； 配料計量2是將上述的原料按照下述的質量份配合
混合均勻3
將上述配合好的原料，混合均勻。 擠壓造球4
把混合好的原料用壓球機擠壓成直徑55mm的球； 自然干燥5
把制成的球放在地上，自然干燥，硬度不要求，能成球，水分小于1%
把干燥后的球加入水冷無襯預熔爐內，同時加入350Kg焦碳進行預熔熔 化成基料7; 破碎8
把制成的基料用顎式破碎機破碎，再用擺磨進行磨粉9，磨成粒徑-200 目的粉料；
成品保護渣原料混合12
是將步驟1至9準備好的-200目的基料1000 Kg、蘇打41Kg、碳酸錳 68.5Kg、碳酸鋰13.7Kg、螢石164Kg、及碳質材料中超碳黑13.7Kg、半步 強炭黑68.5Kg加入到加工成的粉料中，同時加入粘結劑羥甲基纖維素鈉 22Kg和水547Kg;熔劑與碳質材料的粒度為200目。
攪拌磨磨漿13
是將上述原料用攪拌磨磨漿30分鐘；
石灰石280Kg 水泥熟料60Kg 膨潤土 40Kg
石英砂 240Kg 螢石90Kg 水 160Kg
白云石190Kg 蘇打100Kg
即可。 預熔6
10造粒14與干燥15用噴霧造粒干燥塔造粒，粒度0.25 1. 50mm ，經干燥15，制成H91Kg 成品，最后成品檢驗16。制成的結晶器保護渣的化學成分的質量百分配比為 氧化鈣 36.09 二氧化硅 25.40三氧化二鋁2.40 氧化鎂 3.34三氧化二鐵1.47 碳酸錳 5.00氟化轉 14.00 氧化鈉 7.30氧化鋰 0.41 固定碳 4.59。
權利要求
1、一種結晶器保護渣，它的化學成分的質量份配比為氧化鈣 34.5～37.5％ 二氧化硅24.5～27.5％0＜％三氧化二鋁＜3.00％氧化鎂 3.0～5.0％0＜％三氧化二鐵＜2.00％碳酸錳 3.00～8.00％氟化鈣 12.00～16.50％ 氧化鈉 7.00～8.00％％氧化鋰 0.40～0.80％ 固定碳 3.5～5.00％渣堿度CaO/SiO21.25～1.50。
2、根據權利要求1所述的結晶器保護渣，其特征是它的化學成分的質量百分配比為二氧化硅 25.40 氧化鎂 3.34 碳酸錳 5.00 氧化鈉 7.30 固定碳 4.59 。
3、權利要求1所述的結晶器保護渣的制造方法，它的主要步驟是加 工基料、成品保護渣原料混合、加工混合料； A加工基料的步驟依次如下準備原料一配料計量一混合均勻—擠壓造球一自然干燥一預熔一基 料一破碎一磨粉 準備的原料是石灰石、石英砂、白云石、水泥熟料、螢石、蘇打與膨潤土 配料計量是將上述的原料按照下述的質量份配合氧化轉 36.09 三氧化二鋁2.40 三氧化二鐵1.47氟化韓 14.00氧化鋰 0.41石灰石 26 30石英砂 22 26白云石 17 21水泥熟料5 7 螢石8 10 蘇打 9 11膨潤土3 5 水 15 17混合均勻將上述配合好的原料，混合均勻； 擠壓造球把混合好的原料用壓球機擠壓成球， 一般直徑50 60mm; 自然干燥把制成的球放在地上，自然干燥成水分小于1%的球； 預熔把干燥后的球加入水冷無襯預熔爐內，同時加入33 37質量份的焦碳 進行預熔熔化成基料； 破碎把制成的基料用顎式破碎機破碎，再用擺磨進行磨粉，磨成粒徑一200 目的粉料；B成品保護渣原料混合是將準備好的-200目的基料92 112質量份，與作為熔劑的蘇打4.0 4.2質量份、碳酸錳6.7 6.9質量份、碳酸鋰1.35 1.38質量份與螢石16 17質量份及碳質材料中超碳黑1.34 1.39質量份、半步強炭黑6.7 6.9質 量份加入到加工成的粉料中，同時加入粘結劑羥甲基纖維素鈉2.1 2.3質 量份和水55 56質量份；C加工混合料包括下述步驟 攪拌磨磨漿一造粒與干燥攪拌磨磨漿是將上述原料用攪拌磨磨漿28 32分鐘； 造粒與干燥是用噴霧造粒干燥塔造粒，粒度0.25 1.50111111 ，經干燥制成結晶器保 護渣成品。
全文摘要
一種結晶器保護渣及其制備方法，保護渣的質量百分配比為氧化鈣36.09；二氧化硅25.40；三氧化二鋁2.40；氧化鎂3.34；三氧化二鐵1.47；碳酸錳5.00；氟化鈣14.00；氧化鈉7.30；氧化鋰0.41；固定碳4.59；渣堿度CaO/SiO₂1.25～1.50。制備方法的主要步驟是加工基料、成品保護渣原料混合、加工混合料；A加工基料的步驟為準備原料、配料計量、混合均勻、擠壓造球、自然干燥、預熔、基料、破碎成磨粉；B成品保護渣原料混合將蘇打、碳酸錳、碳酸鋰、螢石、碳質材料中超碳黑、半步強炭黑加粉料中，同時加入粘結劑；C加工混合料的步驟為攪拌磨磨漿與造粒與干燥。
文檔編號B22D11/111GK101658909SQ20091007530
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月5日 優先權日2009年9月5日
發明者立 程 申請人:太原鋼鐵(集團)有限公司