一種大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣，其通過采用低碳量，高粘度，減少坯殼內部熱應力小，增加渣耗量，從而減少裂紋；保護渣堿度0.8～1.1，避免因傳熱不均而產生裂紋；8～12％Na2O、6～8%F-和3～4.5%Li2O實現了結晶器中上部的弱冷和傳熱均勻，提高吸收夾雜效果，減少裂紋；2～8%MnO削弱晶格振動和傳導傳熱，提高保護渣結晶性能和鑄坯質量。所述保護渣原料易得，生產成本低；經現場試驗，保護渣鋪展性較好，渣透氣性較好，化渣均勻穩定，不結團，該保護渣渣耗量在0.32～0.42kg/噸鋼左右，消耗成本相對較低，鑄坯一級品合格率提高顯著。
【專利說明】一種大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣
【技術領域】
[0001]本發明屬于煉鋼輔料制備【技術領域】，具體涉及一種大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣。
【背景技術】
[0002]耐磨高錳鋼特別適用于沖擊磨料磨損和高應力碾碎磨料磨損工況，常用于制造球磨機襯板，錘式破碎機錘頭，顎式破碎機顎板，圓錐破碎機軋白壁、破碎壁，挖掘機斗齒、斗壁，鐵道道岔，拖拉機和坦克的履帶板等抗沖擊、抗磨損的鑄件。
[0003]連鑄圓坯由于其形狀上的不利因素易產生表面缺陷，嚴重時會導致漏鋼事故。耐磨高錳鋼在連鑄過程中，其線收縮值，為2.4~3.5%，是碳鋼線收縮值的兩倍以上，因此高錳鋼鑄件在凝固收縮過程中收縮受阻時就會產生很大的內應力，容易在連鑄過程中出現不可預測的事故。
[0004]對于該類鋼種的連鑄來說，目前國內的結晶器保護渣產品主要依賴進口，存在問題是:①保護渣成本高，造成產品的生產成本居高不下；②進口渣不能有效結合我國現場具體工藝情況及時做出相應的調整，難以滿足實際需要；③由于高錳鋼連鑄過程中的夾雜物多且呈高熔點狀，故保護渣在使用過程中質量極易惡化，造成工藝不順行和鑄坯表面質量問題較多，使鋼鐵企業的生產成本增加。
[0005]文獻《圓坯大斷面中碳高錳鋼專用保護渣的應用研究》中，最終設計的配方成分為=SiO2:34.45%, Al2O3:6.25%, Fe2O3 1.83%, CaO:27.28%, MgO:1.08%, K2O:0.2%, Na2O:
4.41%, 1:3.81%, C固:18.25%, H2O 0.3% ;堿度 0.79，熔點 1205°C，粘度 8.47 泊，該方案原渣中不含MnO、粘度高，致使冷卻過程中結晶體數量少，傳熱效果不夠理想，仍會有裂紋產生，而鋼液中的MnO易在潘中g集，易發生粘結漏鋼現象。
【發明內容】
[0006]本發明目的是為了彌補現有技術的不足，提供一種能夠適應大圓坯耐磨高錳鋼連鑄生產的高錳連鑄結晶器保護渣。
[0007]—種大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣，其由如下質量百分含量的原材料制得:娃灰石54~60%、招f凡土 4~6%、碳黑3 %、石墨I~2%、螢石9~12%、碳酸鈉1.5~3%、碳酸鋰5~7 %、方解石3.5~5.5 %、碳酸錳3~4%、粘合劑0.2~2%、輕燒鎂砂2%~
6% ο
[0008]所述大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣，其化學成分及質量百分含量為:CaO:29% ~ 33%, SiO2:30% ~ 36%,MgO:3% ~ 6%,LiO2:3% ~4.5%,Al2O3:6% ~10%,Na2O:8% ~12%，1:6% ~8%，MnO:2% ~8%，C:2.8% ~8%，余量:雜質。
[0009]所述大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣的堿度即Ca0/Si02為0.8~1.1，熔點 IlOO0C- 1150°C，1300°C下粘度 0.4 ~0.6Pa.S。
[0010]所述粘合劑是由糊精、羧甲基纖維鈉、植物淀粉中的一種或幾種組成。[0011]本技術方案的有益效果如下:
I)本發明保護洛，采用低碳量，高粘度；碳含量控制在2.8%?8%，減小鋼液凝固收縮時的收縮阻力，有效減少了鋼液凝固時由于鋼中的鐵素體向奧氏體轉變而產生的大幅度相變收縮，細化晶粒，坯殼內部熱應力小，坯殼生長均勻，不易產生裂紋；采用較高的粘度有利于控制鑄坯表面的振痕深度，同時有利于獲得高表面質量的的鑄坯，Al2O3對保護渣的粘度、結晶傾向影響比較大，隨著Al2O3含量的增加，保護渣的粘度增加，結晶傾向增加，故將Al2O3控制在6%?10%之間，使保護渣粘度控制在0.4?0.6Pa.s，避免連鑄圓坯由于其形狀上的不利因素易產生的表面缺陷，在適當增加渣耗量、減少粘結漏鋼風險的同時，獲得的鑄坯表面總體平整光滑。
[0012]2)保護渣堿度控制在0.8?1.1之間較為合適，形成低熔點的CaO-SiO2-Al2O3三元相系，能夠有效抑制傳熱，避免因傳熱不均而造成的裂紋的現象，又能獲得較好的潤滑效果，避免鋼液中晶粒向粗大化方面發展。
[0013]3)本方案的設計保護渣堿度在0.8?1.1，同時控制組分Na20、F_和Li2O含量分別在8%?12% Na20,6%?8%F_和3%?4.5%Li20,能夠降低結晶體析出溫度，控制保護渣渣膜在冷凝過程中析出的結晶體數量，使保護渣在冷凝過程中部分轉變為槍晶石、螢石、鈉氟石等結晶體，實現了結晶器中上部的弱冷和傳熱均勻，減少了裂紋的產生；同時，Na2O, CaO和F—，能夠有效提高保護渣的吸收夾雜效果，減少高錳鋼連鑄過程中的高熔點狀夾雜物，防止成分偏析，從而避免橫列紋的產生。
[0014]4)加入2%?8%Mn0能明顯降低保護渣粘度和熔化溫度，有效改善粘結漏鋼現象，減少透明玻璃體，削弱晶格振動和傳導傳熱，提高保護渣的結晶性能和鑄坯質量。
[0015]5)保護渣的熔點越高，越不容易產生裂紋，因為熔點提高之后結晶器內出生坯殼與結晶器銅板壁之間的固渣膜厚度增加，保護渣的熱阻增大、保護渣傳熱均勻指數增加；但考慮到耐磨高錳鋼的線收縮至較大、熔化條件惡劣，故熔點只能比常規保護渣稍高，將熔點控制在IlOO0C- 1150°C之間。
[0016]6)本方案的原料易得，主要原料硅灰石成本低廉，螢石、鋁釩土等用量相對較少，使得生產保護渣成本相對較低，易于實現大規模生產使用。
[0017]7)經現場使用試驗表明，采用本發明保護渣，液渣層厚度8?12mm，達到了理想的設計標準；在澆鑄過程中，保護渣鋪展性較好，能均勻的鋪展于鋼水表面；保護渣透氣性較好，火苗較小且火焰分布均勻，化渣均勻穩定，不存在結團等現象；該保護渣渣耗量在
0.32?0.42kg/噸鋼左右，消耗成本相對較低；等鑄坯冷卻后，觀察冷態下鑄坯，鑄坯表面總體平整光滑無異常，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯一級品合格率提高顯著。
[0018]8)本發明方案經現場試驗，保護渣質量穩定，且能夠有效結合我國現場具體工藝情況及時做出相應的調整，在本發明保護渣原料和成分的范圍內，基本可以滿足我國大部分鋼廠的實際需要。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例對本發明作進一步說明。
[0020]實施例一一種為某廠大圓坯高錳耐磨鋼設計的連鑄結晶器保護渣，其原材料配方為:硅灰石58%、鋁釩土4.7 %、碳黑3 %、石墨1.3 %、螢石10.2 %、碳酸鈉2.3%、碳酸鋰6%、方解石5.1%、碳酸錳5.4 %、糊精1%、輕燒鎂砂3%。
[0021]采用常規工藝制得保護渣，其主要理化指標化驗結果如下:CaO:29.7%, SiO2:34.9%, MgO:3.7%, LiO2:3.6%, Al2O3:6.2%, Na2O:8.8%, F-:6.7%, MnO:2.8%, C:3.2%，余
量:雜質。
[0022]所述保護渣堿度即Ca0/Si02為0.85，熔點1132°C，1300°C下粘度0.45Pa.S。
[0023]開澆起步時，將調整后的保護渣推入結晶器中，經觀測，鋼液面波動在3mm以內，拉速穩定在0.45 m/min，此時測量液渣層厚度IOmm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在9.5~10.5_，達到了理想的設計標準。經觀測，在澆鑄過程中，保護渣鋪展性較好，能均勻的鋪展于鋼水表面。保護渣透氣性較好，火苗較小且火焰分布均勻，化渣均勻穩定，不存在結團等現象。經統計，該保護渣渣耗量在0.35kg/噸鋼左右。等鑄坯冷卻后，觀察冷態下鑄坯，鑄坯表面總體平整光滑無異常，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯一級品合格率提高顯著。
[0024]實施例二
一種為某廠大圓坯高錳耐磨鋼設計的連鑄結晶器保護渣，其原材料配方為:硅灰石
56.7%、鋁釩土 5.2%、碳黑3%、石墨1.5%、螢石12.4%、碳酸鈉2.1%、碳酸鋰6.7%、方解石
4.9%、碳酸錳3.1%、植物淀粉1%、輕燒鎂砂3.4%。
[0025]采用常規工藝制得保護渣，其主要理化指標化驗結果如下:CaO:31.1%, SiO2:32.4%, MgO:4.1%, LiO2:4.2%, Al2O3:6.5%, Na2O:8.2%, F-:7.2%, MnO:2.7%, C:3.4%，余
量:雜質。
[0026]所述保護渣堿度即Ca0/Si02為0.97，熔點1125°C，1300°C下粘度0.56Pa.S。
[0027]開澆起步時，將調整后的保護渣推入結晶器中，經觀測，鋼液面波動在3mm以內，拉速穩定在0.35 m/min，此時測量液渣層厚度10.5mm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在10~11mm，達到了理想的設計標準。經觀測，在澆鑄過程中，保護渣鋪展性較好，能均勻的鋪展于鋼水表面。保護渣透氣性較好，火苗較小且火焰分布均勻，化渣均勻穩定，不存在結團等現象。經統計，該保護渣渣耗量在0.37kg/噸鋼左右。等鑄坯冷卻后，觀察冷態下鑄坯，鑄坯表面總體平整光滑無異常，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯一級品合格率提高顯著。
[0028]實施例三
一種為某廠大圓坯高錳耐磨鋼設計的連鑄結晶器保護渣，其原材料配方為:硅灰石
57.4%、鋁釩土 5.8%、碳黑3 %、石墨2%、螢石9.8%、碳酸鈉1.5%、碳酸鋰5%、方解石5.5 %、碳酸錳3.2 %、羧甲基纖維鈉0.8%、輕燒鎂砂6%。
[0029]采用常規工藝制得保護渣，其主要理化指標化驗結果如下:CaO:29%, SiO2:30%,MgO:6%, LiO2:3%, Al2O3:7.8%, Na2O:8%，F-:6%, MnO:2%, C:8%，余量:雜質。
[0030]所述保護渣堿 度即Ca0/Si02為0.96，熔點1125°C，1300°C下粘度0.51Pa.S。
[0031]開澆起步時，將調整后的保護渣推入結晶器中，經觀測，鋼液面波動在3.5mm以內，拉速穩定在0.6m/min，此時測量液渣層厚度8.5mm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在8~9_，達到了理想的設計標準。經觀測，在澆鑄過程中，保護渣鋪展性較好，能均勻的鋪展于鋼水表面。保護渣透氣性較好，火苗較小且火焰分布均勻，化渣均勻穩定，不存在結團等現象。經統計，該保護渣渣耗量在0.32kg/噸鋼左右。等鑄坯冷卻后，觀察冷態下鑄坯，鑄坯表面總體平整光滑無異常，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯一級品合格率提高顯著。
[0032]實施例四
一種為某廠大圓坯高錳耐磨鋼設計的連鑄結晶器保護渣，其原材料配方為:硅灰石58%、鋁釩土 5.2 %、碳黑3 %、石墨I %、螢石10.4%、碳酸鈉3%、碳酸鋰6 %、方解石5.2%、碳酸錳4 %、糊精0.1%、羧甲基纖維鈉0.1 %、輕燒鎂砂4%。
[0033]采用常規工藝制得保護渣，其主要理化指標化驗結果如下:CaO:29%, SiO2:30%,MgO:3%, LiO2:3%, Al2O3:6%, Na2O:12%，F-:6%, MnO:8%, C:2.8%，余量:雜質。
[0034]所述保護渣堿度即Ca0/Si02為0.96，熔點1120°C，1300°C下粘度0.4Pa.S。
[0035]開澆起步時，將調整后的保護渣推入結晶器中，經觀測，鋼液面波動在3mm以內，拉速穩定在0.35 m/min，此時測量液渣層厚度11.5mm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在11~12_，達到了理想的設計標準。經觀測，在澆鑄過程中，保護渣鋪展性較好，能均勻的鋪展于鋼水表面。保護渣透氣性較好，火苗較小且火焰分布均勻，化渣均勻穩定，不存在結團等現象。經統計，該保護渣渣耗量在0.42kg/噸鋼左右。等鑄坯冷卻后，觀察冷態下鑄坯，鑄坯表面總體平整光滑無異常，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯一級品合格率提高顯著。
[0036]實施例五
一種為某廠大圓坯高錳耐磨鋼設計的連鑄結晶器保護渣，其原材料配方為:硅灰石54%、鋁釩土 6 %、碳黑3 %、石墨I %、螢石9%、碳酸鈉1.5%、碳酸鋰5.5 %、方解石3.8 %、碳酸錳3%、糊精1%、羧甲基纖維鈉0.2 %、輕燒鎂砂2%。
[0037]采用常規工藝制得保護渣、其主要理化指標化驗結果如下:CaO:29%, SiO2:36%,MgO:3%, LiO2:3%, Al2O3:10%, Na2O:8%，F-:6%, MnO:2%, C:2.8%，余量:雜質。
[0038]所述保護渣堿度即Ca0/Si02為0.8，熔點1135°C，1300°C下粘度0.53Pa.S。
[0039]開澆起步時，將調整后的保護渣推入結晶器中，經觀測，鋼液面波動在3mm以內，拉速穩定在0.55m/min，此時測量液渣層厚度IOmm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在10~11mm，達到了理想的設計標準。經觀測，在澆鑄過程中，保護渣鋪展性較好，能均勻的鋪展于鋼水表面。保護渣透氣性較好，火苗較小且火焰分布均勻，化渣均勻穩定，不存在結團等現象。經統計，該保護渣渣耗量在0.34kg/噸鋼左右。等鑄坯冷卻后，觀察冷態下鑄坯，鑄坯表面總體平整光滑無異常，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯一級品合格率提高顯著。
[0040]實施例六
一種為某廠大圓坯高錳耐磨鋼設計的連鑄結晶器保護渣，其原材料配方為:硅灰石60%、鋁釩土 4 %、碳黑3 %、石墨1.4%、螢石12%、碳酸鈉1.5%、碳酸鋰7 %、方解石3.5 %、碳酸錳3.6 %、糊精1%、植物淀粉1%、輕燒鎂砂2%。
[0041]采用常規工藝制得保護渣，其主要理化指標化驗結果如下:CaO:33%, SiO2:30%,MgO:3%, LiO2:4.5%, Al2O3:6%, Na2O:8%，F-:8%, MnO:2%, C:5.2%，余量:雜質。
[0042]所述保護渣堿度即Ca0/Si02為1.1，熔點1150°C，1300°C下粘度0.6Pa.S。[0043]開澆起步時，將調整后的保護渣推入結晶器中，經觀測，鋼液面波動在3_以內，拉速穩定在0.4m/min，此時測量液渣層厚度Ilmm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在10.5?11.5mm,達到了理想的設計標準。經觀測，在澆鑄過程中，保護渣鋪展性較好，能均勻的鋪展于鋼水表面。保護渣透氣性較好，火苗較小且火焰分布均勻，化渣均勻穩定，不存在結團等現象。經統計，該保護渣渣耗量在0.39kg/噸鋼左右。等鑄坯冷卻后，觀察冷態下鑄坯，鑄坯表面總體平整光滑無異常，振痕清晰、規則、較淺，無沾渣、卷渣現象，鑄坯一級品合格率提高顯著。
【權利要求】
1.一種大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣，其特征在于，所述保護渣由如下質量百分含量的原材料制得:硅灰石54~60%、鋁釩土 4~6%、碳黑3 %、石墨1~2%、螢石9~12%、碳酸鈉1.5~3%、碳酸鋰5~7 %、方解石3.5~5.5 %、碳酸錳3~4%、粘合劑0.2~2%、輕燒鎂砂2%~6%。
2.如權利要求1所述大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣，其特征在于，所述保護渣化學成分及質量百分含量為:CaO:29%~33%，SiO2:30%~36%，MgO:3%~6%，LiO2:3% ~4.5%, Al2O3:6% ~10%，Na2O:8% ~12%，F-:6% ~8%，MnO:2% ~8%，C:2.8% ~8%，余量:雜質。
3.如權利要求1所述大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣，其特征在于:所述保護渣堿度即 Ca0/Si02 為 0.8 ~1.1，熔點 1100。。~1150°C，1300°C下粘度 0.4 ~0.6Pa.S。
4.如權利要求1所述大圓坯耐磨高錳鋼用連鑄結晶器保護渣，其特征在于:所述粘合劑是由糊精、羧甲基纖維鈉、植物淀粉中的一種或幾種組成。
【文檔編號】B22D11/111GK103817302SQ201410068319
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】薄紅濤, 張福, 王旭陽, 馬曉娜, 杜震宇, 龐炎, 梁冠東 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司