專利名稱：一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵連鑄用保護渣，特別涉及一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣。
背景技術：
當前，國內在低碳鋼尤其是超低碳鋼的連鑄生產中，最容易出現的問題就是增碳。該問題已成為超低碳鋼連鑄生產中的最大難題。以前我們解決該類問題的主要思路就是盡可能地降低連鑄結晶器保護渣中的自由碳含量，即盡量少引入碳質材料或不用碳質材料，但只要用碳質材料就可能出現鋼水增碳，不用碳質材料又導致保護渣保溫效果差，同時還伴隨出現渣條大、結殼等問題，所以總體來說效果很不理想。US4038067提出了采用BN為代表的氮化物以替代炭素材料。氮化物熔點較高，其晶格類似于石墨，可作為保護渣中的骨架材料，但價格昂貴，且保護渣的鋪展性和保溫性不如含碳保護渣。專利CN92106323.7采用大然硅灰石、石灰石、鉀長石、螢石、工業純堿、蛙石組成的無碳保護渣，該發明防止鑄坯增碳的作用明顯，但熔點粘度低，耗量大，易燒結，保溫性與鋪展性不佳。在保護渣中加入強還原性金屬如SiCa粉，FeMn粉等，在保護渣的熔融過程中這些物質將優先與氧反應從而減緩碳素材料的氧化，這樣可以減少碳素材料的配入量，從而達到防止鑄坯增碳的目的。例如專利特開昭64-66056采用的就是加入0.5-5.0%的強還原性金屬粉的方法。這類方法的不足在于:所添加的強還原性金屬粉的化學活性比較大，在生產加工及運輸過程中有特別的要求；另外，價格也比較貴。而國外早在幾年前就已經嘗試在超低碳鋼連鑄生產中使用無碳的彩色保護渣，這種保護渣的使用不僅有效解決了連鑄坯鋼水增碳問題，而且也保證了良好的鑄坯質量。但在國內使用該種進口保護渣則存在兩大主要問題:(1)成本較高；(2)不能有效結合每個鋼廠的具體生產工藝條件進行單獨設計，針對性不強。
發明內容
本發明的目的是提供一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，不僅能夠提高保護渣的保溫性能以及有效控制其熔化速度，而且有效解決了連鑄坯鋼水增碳問題，保證了良好的鑄坯質量。為實現本發明的目的，一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其原料包括螢石粉3 5%、工業純堿3 5%、硅灰石粉44 55%、輕燒鎂砂粉5.5 7.5%、鋁礬土粉2.5 4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5 6%、碳酸鋰2%、氧化鐵紅8 18%、粘合劑I 2%、減水劑0.1 1%。優選的，一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其原料包括螢石粉3 5%、工業純堿3 5%、硅灰石粉44 55%、輕燒鎂砂粉5.5 7.5%、鋁礬土粉2.5 4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5 6%、碳酸鋰2%、氧化鐵紅15.5 17.5%、粘合劑I 2%、減水劑0.1 1%。
所述超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣中CaO:25.5% 31.5%，SiO2:27.5% 35.5%, Γ:4.5% 8.5%, MgO:5% 7%，Fe2O3:15.5% 17%，Al2O3:2% 5%，Na2O:6.5% 9%, MnO:彡 1%，Li2O S 1%，二元堿度(Ca0/Si02) =0.92。下面對本發明作進一步詳述:
(I)氧化鐵紅是極小的微粒，分散能力很強，所以能夠達到很大的表面積，能夠覆蓋所有構成保護渣的常用原材料。這些著色原料的一部分具有較高的熔點，一部分具有較高的分解溫度。這些特征溫度與常規碳的氧化溫度非常接近，因此彩色保護渣控制熔化速度的能力與通過調節控制自由碳來控制熔化速度的能力是相同。(2)氧化鐵紅可以給保護渣著色，提高保護渣的熱射線吸收性能，充分發揮保護渣的保溫效果:玻璃是由多原子組成的大分子結構物質，多原子分子在振動時，只有振動過程中能改變分子的對稱行為而使偶極矩發生變化，才能吸收紅外輻射。振動過程中偶極矩變化越大，相應的吸收帶越強。振動粒子的電荷越多，則偶極矩的變化越大，紅外吸收就越強，由于偶極矩和玻璃分子結構中存在的雜質及缺陷直接相關，故可通過加入外來離子來提高材料的紅外吸收性能。由于過渡族金屬離子在保護渣的網絡結構中由于與周圍氧離子的距離不等，它們之間會產生一個較大的偶極矩，當晶格振動時其偶極矩的變化將增大，它們有自己的特征振動譜帶，這個譜帶與保護渣自身的譜帶相疊加，進一步提高了材料的紅外輻射性能。(3)保護渣中加入Fe3+過渡金屬離子在保護渣中的固溶對保護渣的結構產生影響，使保護渣中S1、0、Al等元素的化學環境發生變化，降低了分子結構的對稱型，從而使保護渣的紅外吸收性能提高。這是由于Fe3+的離子半徑較小，最外層電子對核的屏蔽作用小，因而有效核電核較大，對配體有較強的吸引力，所以它們有很強的形成配合物的傾向。由于配合物分裂能的不同，其選擇吸收光的波長不同，因此過渡族金屬元素在玻璃中的著色不同。加入Fe2O3后的保護渣變成紅褐色，這是因為它們吸收可見光區中某些波長的光而呈現出未被吸收的那部分光的顏色。事實上，過渡族金屬元素的吸收光的范圍往往擴展到近紫色光區和紅外光區，它們吸收光的范圍大致在200 25000nm的波長范圍，熱射線也被包含在這個范圍之內。(4)由于該彩色連鑄結晶器保護渣，原材料中沒有用到碳質材料類，因而其自身不會造成鋼水增碳。(5) Fe2O3是氧化鐵材料中最穩定的化合物，熱穩定性好、純度高，是一種很好的催化劑。因此氧化鐵紅的加入在一定程度上增加了保護渣的穩定性，有效地保證了保護渣不同基粒的均勻熔化。與現有技術相比，本發明具有如下優點:原材料價格便宜，便于推廣使用；保護渣的熔化溫度較低，粘度較大，既能形成適當的熔渣層厚度，又降低了熔渣層中的碳向鋼液擴散的系數，鋼液不增碳；保護渣中含有一定量的氧化劑，以使富集碳層中的碳充分氧化，降低了富集碳層向鋼液增碳的可能性，而且不會引起鋼液增氧，鋼液不增碳；雖然渣中不含碳，但不發生熔渣層過厚、渣板結等問題，保護渣在結晶器中鋪展性好，渣面活躍；鑄坯，振痕清晰、規則、 較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯表面平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率由原來的86.2%提高至99.9%以上。
具體實施例方式一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其原料包括螢石粉3 5%、工業純堿3 5%、硅灰石粉44 55%、輕燒鎂砂粉5.5 7.5%、鋁礬土粉2.5 4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5 6%、碳酸鋰2%、氧化鐵紅8 18%、粘合劑I 2%、減水劑0.1 1%。優選的，一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其原料包括螢石粉3 5%、工業純堿3 5%、硅灰石粉44 55%、輕燒鎂砂粉5.5 7.5%、鋁礬土粉2.5 4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5 6%、碳酸鋰2%、氧化鐵紅15.5 17.5%、粘合劑I 2%、減水劑0.1 1%。所述超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣中CaO:25.5% 31.5%，SiO2:27.5% 35.5%, Γ:4.5% 8.5%, MgO:5% 7%，Fe2O3:15.5% 17%，Al2O3:2% 5%，Na2O:6.5% 9%, MnO:彡 1%，Li2O S 1%，二元堿度(Ca0/Si02) =0.92。將本發明的超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣與原有保護渣(比較例8，9)進行使用試驗。采用本發明的保護渣，可有效防止鋼水或鑄坯增碳。具體實施例見表1，實施例和比較例的熔化速度對比，明顯本發明的融化速度良好，良好的熔化速度和氧化鐵紅的作用，從而減少了保護渣中碳的配入量，有效實現超低碳鋼的生產。表I中發明例和比較例對鋼水增碳的影響。由實施例1、2、3、4、5、6、7可知，采用本發明的技術鑄坯的碳量減少，對鋼水不增碳，能滿足超低碳鋼的生產要求。
由表I可知，本發明提供的7個實施例，采用本發明的技術配方加入了一定量的氧化鐵紅，使加入保護渣的碳的粒子滲透到基渣料的粒子內，大大降低了碳的活性，延緩了碳的氧化速度，使得保護渣中的碳有效的發揮其控制熔化速度和的作用，從而減少保護渣中碳的加入量，其最終的鑄坯增碳量明顯小于比較例保護渣的鑄坯增碳量。對于實施例7采用本發明技術方案，當Fe2O3含量在17%時，鑄坯的碳量減少到0.00008，而且鋼水不增碳；觀察冷態下鑄坯，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯表面平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率由原來的86.2%提 高至99.9%以上。表I實施例保護渣及比較例保護渣主要成份和使用效果
權利要求
1.一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其特征在于:所用原材料及其重量百分比分別為，螢石粉3 5%、工業純堿3 5%、硅灰石粉44 55%、輕燒鎂砂粉5.5 7.5%、鋁礬土粉2.5 4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5 6%、碳酸鋰2%、氧化鐵紅8 18%、粘合劑1 2%、減水劑0.1 1%。
2.如權利要求1所述的超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其特征在于:所用原材料及其重量百分比分別為，螢石粉3 5%、工業純堿3 5%、硅灰石粉44 55%、輕燒鎂砂粉5.5 7.5%、鋁礬土粉2.5 4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5 6%、碳酸鋰2%、氧化鐵紅15.5 17.5%、粘合劑I 2%、減水劑0.1 1%。
3.如權利要求1所述的超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其特征在于:其化學成分及重量百分比分別為:CaO:25.5% 31.5%, SiO2:27.5% 35.5%, F-:4.5% 8.5%, MgO:5% 7%，Fe2O3:15.5% 17%，Al2O3:2% 5%，Na2O:6.5% 9%，Mn0≤ 1%，Li20≤ 1%，二元堿度(〔CaO/SiO2)=0.92。
4.如權利要求1所述的超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其特征在于:所述保護渣中Fe2O3重量百分比為17%，不添加任何碳質材料。
全文摘要
本發明公開了一種超低碳鋼用彩色連鑄結晶器保護渣，其原料包括螢石粉3～5%、工業純堿3～5%、硅灰石粉44～55%、輕燒鎂砂粉5.5～7.5%、鋁礬土粉2.5～4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5～6%、碳酸鋰2%、氧化鐵紅8～18%、粘合劑1～2%、減水劑0.1～1%。該保護渣在結晶器中鋪展性好，渣面活躍；鑄坯，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯表面平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率由原來的86.2%提高至99.9%以上。
文檔編號B22D11/111GK103121089SQ201310078020
公開日2013年5月29日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者李曉陽, 別飛雄, 張福, 陳永艷, 王正英, 趙春寶, 薄紅濤, 譚政委, 王旭陽 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司