專利名稱:390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及冶金輔料,特別是一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料。
背景技術(shù):
390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板主要應(yīng)用于各類商用車(chē)領(lǐng)域,用于制造重卡、輕卡、皮卡等各種貨車(chē)和客車(chē)。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,為提高汽車(chē)的承載能力,延長(zhǎng)汽車(chē)使用壽命和節(jié)能、節(jié)材以及安全行駛等要求,用熱軋低合金高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼板生產(chǎn)汽車(chē)相關(guān)部件,已成為發(fā)展趨勢(shì)。目前汽車(chē)制造業(yè)所使用的高強(qiáng)鋼,主要是420L,510L和610L。與汽車(chē)行業(yè)的高速發(fā)展相對(duì)應(yīng),高強(qiáng)鋼的市場(chǎng)需求近幾年也保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。隨著汽車(chē)減重過(guò)程中以薄規(guī)格高強(qiáng)鋼代替原先的Q235B和Q345B,高強(qiáng)和超高強(qiáng)汽車(chē)用鋼用量會(huì)迅速增加。寶鋼在一煉鋼3#機(jī)生產(chǎn)390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板,斷面為230X(1100 2150) 拉速為0. 8 1.3米/min。該鋼種的特殊性,就是極易造成板坯縱向裂紋。為了獲得滿意的產(chǎn)品質(zhì)量。因此對(duì)保護(hù)渣性能的要求也非常的嚴(yán)格,保護(hù)渣在確保潤(rùn)滑,改善減緩傳熱, 吸附鋼水中的夾雜物。還必須保證做到以下幾點(diǎn)1)穩(wěn)定的液渣層厚度,液渣層厚度的大小,會(huì)影響鑄坯表面產(chǎn)生裂紋等缺陷。2、避免渣圈生成,渣圈多了影響渣膜導(dǎo)入的均勻性,還會(huì)把液渣向下流動(dòng)的通道堵死,影響坯子均勻散熱,表面容易出現(xiàn)縱裂;3)良好的鋪展性和透氣性,使渣子在結(jié)晶器內(nèi)能夠很快的形成三層結(jié)構(gòu),來(lái)保證渣膜的流入的均勻性。 4)合適的渣耗量,充分填充坯子與結(jié)晶器之間的縫隙,并達(dá)到理想的渣膜厚度,來(lái)緩慢坯子與結(jié)晶器之間的對(duì)流傳熱力)較低的熔渣粘度,由于鋼種的收縮特性,導(dǎo)致坯子在凝固收縮的過(guò)程中,與結(jié)晶器之間形成的氣隙,比一般的包晶鋼形成的氣隙要大。相應(yīng)熱傳遞也就快,這樣必須通過(guò)液渣膜均勻而過(guò)多的流入縫隙之間,形成足夠厚的隔熱帶,來(lái)影響坯子緩慢傳熱,避免過(guò)快導(dǎo)熱,出現(xiàn)縱裂。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料, 解決鑄坯坯表面縱裂現(xiàn)象。一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括:Si02 28 . 0 33. 0%, CaO 40. 0 45. 0%, Al2O3 2. 0 6. 0%、R2O 6. 0 9. 0%、F —
3.5 7. 0%、MgO 4. 0 7. 0%)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、冰晶石、碳酸鋰、碳黑,其重量百分含量分別為 62. 0 70. 0%、3. 0 5. 0%、3. 0 4. 0%、15. 0 20. 0%、4. 0 6. 0%、2. 0
4.0%、1. 0 2. 0%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%,MgO重量百分含量為 3. 0 6. 0%,二元堿度(Ca0/Si02)為 1. 35 1. 45,其余為 SiO2, CaO、A1203、Nei2O 和 F 一,其百分含量為 SiO2 25. 0 32. 0%, CaO 35. 0 42. 0%, Al2O3 <5%, R2O 7. 5 10. 5%、F — 8. 0 10. 0%。
—種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括沘. 33. 0%, CaO 40. 0 45. 0%,Al2032. 0 6. 0%,R20 6. 0 9. 0%、F —3. 5 7. 0%、MgO 4. 0 7. 0%)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、冰晶石、碳酸鋰、碳黑,其重量百分含量分別為 66. 0%、4. 0%、3. 5%、17. 0%、5. 0%、3. 0%、1. 5%。390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板是明顯的亞包晶合金鋼。此類鋼種的特點(diǎn)是碳含量 0. 10%,處在亞包晶區(qū),發(fā)生包晶發(fā)應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程中伴隨著較大的線收縮和S元素的偏析,體積收縮后結(jié)晶器與坯殼間的間隙大,使得在結(jié)晶器內(nèi)形成的初始坯殼厚度不均勻,熱應(yīng)力使得坯殼的薄弱處產(chǎn)生裂紋,鑄坯出結(jié)晶器后受二冷噴水的急冷,并在二冷區(qū)繼續(xù)不斷擴(kuò)展。S元素偏析后造成鋼種的熱脆性加劇裂紋的生成。Mn含量1. 4%,Mn元素具有典型的快速傳熱的特點(diǎn),因此此鋼種極易因Mn含量高傳熱快造成鑄坯裂紋。Nb含量主要用于鋼種微合金化,提高鋼種的強(qiáng)度。但Nb元素與鋼水中的N(C)元素發(fā)應(yīng)生成NbNC,在鑄坯凝固過(guò)程中析出。析出的NbNC增加鋼種的脆性,是造成板坯裂紋的另一重要原因。保護(hù)渣化學(xué)成分設(shè)計(jì)。首先要求保護(hù)渣的二元堿度(Ca0/Si02)必須達(dá)到1.3以上,以保證結(jié)晶器內(nèi)渣膜形成厚的結(jié)晶象,改善坯殼與結(jié)晶器之間的傳熱,為了控制結(jié)晶器內(nèi)傳熱,包晶鋼保護(hù)渣應(yīng)選擇堿度高、結(jié)晶溫度高和結(jié)晶比大的保護(hù)渣,同時(shí)在不影響結(jié)晶溫度和結(jié)晶比的條件下,最大限度降低凝固溫度,以改善渣膜的潤(rùn)滑效果。結(jié)晶溫度對(duì)保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)潤(rùn)滑和傳熱都有較大的影響。這是因?yàn)楸Wo(hù)渣熔化的液渣流入結(jié)晶器和坯殼之間形成固態(tài)渣膜和液態(tài)渣層,當(dāng)結(jié)晶溫度高時(shí)液渣中就容易析出硅灰石、鈉、鈣黃長(zhǎng)石和槍晶石等高熔點(diǎn)晶體,從而影響保護(hù)渣的潤(rùn)滑性能;同時(shí),在固態(tài)渣膜中析出大量晶體質(zhì)增加了渣膜熱量傳遞的熱阻。在澆注包晶鋼等裂紋敏感性鋼時(shí), 為了達(dá)到減少結(jié)晶器傳熱的目的可以適當(dāng)提高保護(hù)渣的結(jié)晶溫度,但由于渣膜潤(rùn)滑性能變差,粘結(jié)幾率增大,因此,包晶鋼保護(hù)渣粘度較其它渣小。結(jié)晶比就是指固態(tài)渣膜中析出晶體的百分比,可以用來(lái)描述保護(hù)渣的潤(rùn)滑性能和傳熱能力。這是因?yàn)樵诠虘B(tài)渣膜的形成過(guò)程中不斷有晶體析出,由于體積收縮使得形成的固態(tài)渣膜中有許多空隙,從而增加了保護(hù)渣的傳熱熱阻達(dá)到了控制傳熱的效果;同時(shí)由于晶體質(zhì)膜的潤(rùn)滑能力不如玻璃質(zhì)膜,當(dāng)晶體質(zhì)膜較厚時(shí)將影響保護(hù)渣的潤(rùn)滑性能,以達(dá)到控制潤(rùn)滑的效果。堿度對(duì)保護(hù)渣結(jié)晶比有明顯的影響,隨著堿度的升高,保護(hù)渣的結(jié)晶率也有明顯的提高。對(duì)于澆注包晶鋼等裂紋敏感性鋼就需要適當(dāng)?shù)脑黾颖Wo(hù)渣的結(jié)晶率來(lái)控制保護(hù)渣的傳熱效果,降低發(fā)生縱裂的可能性。本發(fā)明控制保護(hù)渣的二元堿度在1. 35 1. 45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Li2O是一個(gè)重要熔劑,對(duì)降低保護(hù)渣粘度和熔點(diǎn)顯著,同時(shí) Li2O還能提高保護(hù)渣的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明保護(hù)渣中Li2O含量控制范圍為2.0 3.0%;; 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(shí)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(dòng)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(guò)高會(huì)引起槍晶石(3Ca0 · 2Si02 · 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(guò)高還會(huì)對(duì)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7.0 8. 5%。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,所以配碳量不能太高,但也不能過(guò)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。本發(fā)明保護(hù)渣中C含量控制范圍為12. 0 15. 0%。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1120 1170 °C ;1300°C的粘度為 0. 05 0. 06Pa · S ;凝固溫度為1120 1190°C (粘度_溫度曲線判定);熔化速度為35 45秒(渣柱法測(cè)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。本研究選擇用預(yù)熔型渣作為保護(hù)渣配渣基料,該特制的預(yù)熔型渣除了含有常規(guī)的預(yù)熔型渣基本成分外,如Si02、CaO, A1203、Na20、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)熔型連鑄渣基料比例達(dá)到了 60 70%,減少了在結(jié)晶器內(nèi)的分解化合反應(yīng)過(guò)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)510L專用保護(hù)渣的高質(zhì)量需求,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(guò)250目;2)混勻攪拌和水磨成漿時(shí)間各1小時(shí)。采用上述研究結(jié)果由河南省西保冶材集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的該保護(hù)渣,在寶鋼一煉3#機(jī)達(dá)涅利板坯連鑄機(jī)上澆注斷面為230mmX (1100 2150) mm,390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板,拉速在0. 8 1. 3 m/min。渣耗量為0. 55 kg/T鋼、鋼水表面液渣層厚度10 12mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明,該保護(hù)渣使用時(shí),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)傳熱量穩(wěn)定和均勻,滿足波動(dòng)范圍內(nèi)的拉速要求;熱相圖穩(wěn)定。試驗(yàn)渣渣條小、改善了流入不均現(xiàn)象,保護(hù)渣潤(rùn)滑性好,防止了粘結(jié)性漏鋼。鑄坯表面沒(méi)有裂紋.夾渣和粘渣現(xiàn)象,鑄坯表面質(zhì)量好。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括28. 0 33. 0%, CaO 40. 0 45. 0%, Al2032. 0 6. 0%、R2O 6. 0 9. 0%、F — 3. 5
7.0%、MgO 4. 0 7. 0%)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、冰晶石、碳酸鋰、碳黑,其重量百分含量分別為 66. 0%、4. 0%、3. 5%、17. 0%、5. 0%、3. 0%、1. 5%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%,MgO重量百分含量為 3. 0 6. 0%,二元堿度(Ca0/Si02)為 1. 35 1. 45,其余為 SiO2, CaO、A1203、Nei2O 和 F 一,其百分含量為 SiO2 25. 0 32. 0%, CaO 35. 0 42. 0%, Al2O3 <5%, R2O 7. 5 10. 5%、F —
8.0 10. 0%。實(shí)施例二
一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括28. 0 33. 0%, CaO 40. 0 45. 0%, Al2O3 2. 0 6. 0%,R20 6. 0 9. 0%、F — 3. 5
7.0%、MgO 4. 0 7. 0%)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、冰晶石、碳酸鋰、碳黑,其重量百分含量分別為 69. 0%、5. 0%、3. 0%、15. 0%、4. 0%、2. 0%、1. 0%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%,MgO重量百分含量為 3. 0 6. 0%,二元堿度(Ca0/Si02)為 1. 35 1. 45,其余為 SiO2, CaO、A1203、Nei2O 和 F 一,其百分含量為 SiO2 25. 0 32. 0%, CaO 35. 0 42. 0%, Al2O3 <5%, R2O 7. 5 10. 5%、F —
8.0 10. 0%。實(shí)施例三
一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括28. 0 33. 0%, CaO 40. 0 45. 0%, Al2O3 2. 0 6. 0%,R20 6. 0 9. 0%、F — 3. 5
7.0%、MgO 4. 0 7. 0%)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、冰晶石、碳酸鋰、碳黑,其重量百分含量分別為 63. 0%、3· 0%、4· 0%、18· 0%、6· 0%、4· 0%、2· 0%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%,MgO重量百分含量為 3. 0 6. 0%,二元堿度(Ca0/Si02)為 1. 35 1. 45,其余為 SiO2, CaO、A1203、Nei2O 和 F 一,其百分含量為 SiO2 25. 0 32. 0%, CaO 35. 0 42. 0%, Al2O3 <5%, R2O 7. 5 10. 5%、F —
8.0 10. 0%。
權(quán)利要求
1.一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,其特征在于包括預(yù)熔料 (預(yù)熔料成分包括:Si02 28 . 0 33. 0%, CaO 40. 0 45. 0%, Al2O3 2. 0 6. 0%、R2O 6. 0 9. 0%、F — 3. 5 7. 0%、MgO 4. 0 7. 0%)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、冰晶石、碳酸鋰、碳黑,其重量百分含量分別為 62. 0 70. 0%、3. 0 5. 0%、3. 0 4. 0%、15. 0 20. 0%、4. 0 6. 0%、 2. 0 4. 0%、1. 0 2. 0%。
2.如權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,其特征在于所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中Li2O重量百分含量為2. 0 3. 0%,Mg0重量百分含量為3. 0 6. 0%,二元堿度(Ca0/Si02) 為 1. 35 1. 45,其余為 SiO2, CaO、A1203、Na2O 和 F —,其百分含量為 SiO2 25. 0 32. 0%, CaO 35. 0 42. 0%, Al2O3 <5%、R2O 7. 5 10. 5%、F — 8. 0 10. 0%。
3.如權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,其特征在于一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,包括預(yù)熔料(預(yù)熔料成分包括=SiO2 28. 0 33. 0%,CaO 40. 0 45. 0%,Α12032· 0 6. 0%,R20 6. 0 9. 0%、F — 3. 5 7. 0%、Mg0 4. 0 7. 0%)、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、冰晶石、碳酸鋰、碳黑,其重量百分含量分別為66. 0%、4. 0%、3. 5%、17. 0%、 5. 0%、3· 0%、1· 5%ο
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種390MPa以上屈服強(qiáng)度鋼板專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料,包括預(yù)熔料、細(xì)玻璃粉、碳酸鈉、螢石、冰晶石、碳酸鋰、碳黑,其重量百分含量分別為62.0~70.0%、3.0~5.0%、3.0~4.0%、15.0~20.0%、4.0~6.0%、2.0~4.0%、1.0~2.0%。該保護(hù)渣使用時(shí),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)傳熱量穩(wěn)定和均勻,滿足波動(dòng)范圍內(nèi)的拉速要求;熱相圖穩(wěn)定。試驗(yàn)渣渣條小、改善了流入不均現(xiàn)象,保護(hù)渣潤(rùn)滑性好,防止了粘結(jié)性漏鋼。鑄坯表面沒(méi)有裂紋、夾渣和粘渣現(xiàn)象,鑄坯表面質(zhì)量好。
文檔編號(hào)B22D11/111GK102527964SQ20121004078
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者李書(shū)成, 李偉鋒, 王小梅, 黃占基 申請(qǐng)人:河南省西保冶材集團(tuán)有限公司