高拉速薄板坯包晶鋼連鑄結晶器保護渣及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煉鋼輔料技術領域，具體涉及一種高拉速薄板坯包晶鋼連鑄結晶器保護渣及其制備方法。
【背景技術】
[0002]包晶鋼的碳含量一般為0.08-0.18%，其主要特點是:包晶鋼屬于裂紋敏感鋼種。在相變過程中產生較大的體積收縮極易產生表面裂紋，而且在結晶器中凝固時，由于傳熱不均而產生局部的應力集中，使該部位可能發生縱裂現象，在結晶器內容易發生漏鋼事故，是連鑄較難澆鑄的鋼種。
[0003]包晶鋼的含碳量較低，屬于典型的中碳鋼，而且發生包晶反應的溫度較高，反應速度較慢，化學成分較難達到均勻，所以易產生偏析，而且難消除，材料易發生斷裂。
[0004]綜上所屬由于包晶鋼的這些特點，導致在澆鑄過程中易出現鑄坯表面裂紋，粘結漏鋼等冋題。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明的目的是提供一種高拉速包晶鋼薄板坯連鑄結晶器保護渣及其制備方法，本發明采用了高堿度，低粘度，高比例使用預熔料的全新思路。
[0006]本發明的目的之一在于提供一種高拉速薄板坯包晶鋼連鑄結晶器保護渣，其原料配方重量百分比為:硅灰石57-60%、螢石7-9%、碳酸鈉8-10%、碳酸鋰0_2%、玻璃粉7_9%、鋁礬土 3-5%、炭黑 4.5-4.7%、石墨 5-5.5%，粘結劑 1.5-2%ο
[0007]本發明所述保護渣化學成分重量百分比為:氧化鈣36.8-38.3%、二氧化硅23.5-25%、氧化鎂2.9-3.4%、三氧化二鋁3.1-3.7%、氧化鈉4-4.2%、氧化鋰0-1.3%、固定炭
7.8-8.5%。
[0008]本發明所述所述粘結劑為淀粉和水玻璃中的任意一種。
[0009]本發明所述炭黑為半補強炭黑、中超炭黑中的一種或幾種。
[0010]本發明所述保護渣堿度即Ca0/Si02S 1.50-1.54，熔點1050_1100°C，1300°C下粘度為 0.2-0.25Pa.S。
[0011]本發明的另一目的在于提供一種高拉速薄板坯包晶鋼連鑄結晶器保護渣的制備方法，包括如下步驟:
O按下述配比準備原料:硅灰石57-60%，螢石7-9%，碳酸鈉8-10%，碳酸鋰0_2%，玻璃粉 7-9%，鋁礬土 3-5%，炭黑 4.5-4.7%，石墨 5-5.5%，粘結劑 1.5-2% ；
將上述原料中的娃灰石、螢石、玻璃粉、銷帆土破碎成0.1-1mm的顆粒，然后與銷帆土、石墨混合、造塊、烘干，在豎爐內用焦炭做燃料進行熔化，經冷凝、粉碎成直徑2_的預熔基料做半成品使用；
2)將預熔基料充分機械混勻攪拌加水調漿，水含量控制在35-45% ;加入步驟I)所述重量百分比的碳酸鈉、碳酸鋰，熔化后加入步驟I)所述重量百分比的炭黑進行預攪拌，然后加入重量百分比為1.5-2%的粘結劑，攪拌磨漿后，泥漿由泥漿泵輸送，以1.0-2.5Mpa的壓力在噴吹塔中噴射，噴吹溫度控制在750-800°C，即得到保護渣半成品；
3)保護渣半成品在料倉內冷卻至50°C以下，得到保護渣成品，顆粒度< 0.2mm，其中0.2-0.17mm的粒徑在90%以上，水份< 0.30%。
[0012]本發明所述粘結劑為淀粉和水玻璃中的任意一種。
[0013]本發明所述炭黑為半補強炭黑、中超炭黑中的一種或幾種。
[0014]本發明的設計思路和原理如下:
包晶鋼這種裂紋敏感性鋼，保護渣設計的重點放在控制從鑄坯傳往結晶器的熱流上，限制結晶器通熱量，希望保護渣有較大的熱阻。同時兼顧潤滑即保證保護渣流入，選用凝固溫度高，析晶溫度也高的保護渣，有助于減少鑄坯在冷卻過程中的熱應力。包晶鋼要使用保護渣要使結晶器內冷卻以弱冷為主，設計時考慮以下因素:為達到較高的結晶率和凝固溫度，需要使用高堿度保護渣；由于凝固溫度比較高，為了確保適當的消耗量，黏度要適當的設計低一些。
[0015]1.堿度(Ca0/Si02)的設計
堿度是保護渣一項重要指標，它決定著整個保護渣的設計體系位置。在常規情況下保護渣是以Ca0-Si02-A1203三元相系中的低熔點區域設計，其堿度在0.8-1.6這個區域內。隨著保護渣堿度的增加其析晶傾向增加，在堿度大于1.0后其析出晶粒向粗大方向發展，這對抑制傳熱，解決裂紋是有利的。
[0016]2.熔點的設計
通常情況下，從解決裂紋的角度出發，熔點越高越不容易產生裂紋，因為熔點高了之后結晶器內初生坯殼與結晶器銅板壁之間的固渣膜厚度增加，保護渣熱阻增大，保護渣傳熱均勻指數增加，因此熔點越高越不容易產生裂紋，但考慮到本發明堿度較高，為保證穩定的渣耗量，使液渣充分連續的填充進坯殼和銅板壁之間的間隙。本發明將保護渣的熔點設計在1050°C -1100°C這個范圍。
[0017]3.黏度的設計
保護渣加入結晶器后，很快形成液渣覆蓋在鋼水面上，同時隨著鑄坯的移動和結晶器的振動，液渣流入彎月面內形成渣膜將整個鑄坯包住，起到潤滑和改善傳熱的作用。渣膜的厚度和均勻性與黏度有很大關系，如果黏度過低會使渣膜厚度增加，且不均勻，鑄坯易產生裂紋。黏度過高，會使液渣流入困難使渣膜變薄，渣的流動性變差，潤滑不良。實踐證明，在唐鋼一鋼軋廠FTSC線上，將包晶鋼保護渣黏度設計在1300°C下0.2-0.25Pa.s既能起到很好的控制裂紋的作用，又很好的改善潤滑。
[0018]4配炭的設計
配炭是保護渣中的一項重要研宄內容。結晶器保護渣中炭是以炭黑、石墨、或者焦粉的形式加入的，用它們來控制保護渣的熔化速度和液態保護渣的絕熱。由于炭不溶于液渣，炭的顆粒形成骨架，組織或者延遲了液渣滴的聚合，炭的含量、類型、顆粒尺寸和著火溫度對保護渣的性能都有影響。炭黑能降低保護渣的熔化溫度，保護渣的完全熔化的時間隨著炭黑的增加而延長。但使用炭黑時，將易于造成鑄坯的裂紋缺陷。在設計配炭時要保證保護渣熔化均勻，穩定消耗。因此本發明使用炭黑+石墨的復合配碳形式(固定炭含量7.8-8.5%)，其目的是保證粉渣層和燒結層穩定成渣，穩定消耗，避免出現結塊，熔化不均的情況。
[0019]采用上述技術方案的有益效果在于:本發明一種高拉速薄板坯包晶鋼連鑄結晶器保護渣，可有效解決薄板坯包晶鋼保護渣澆鑄過程中出現的鑄坯表面夾渣，出現裂紋，粘結漏鋼等問題。具有結晶器內化渣均勻穩定，鑄坯質量好，不易粘結漏鋼的優點。
【具體實施方式】
[0020]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0021]實施例1
高拉速薄板坯包晶鋼連鑄結晶器保護渣，其原料配方重量百分比為:硅灰石57 %、螢石9 %、碳酸鈉9 %、碳酸鋰I %、玻璃粉7 %、鋁礬土 4 %、炭黑4.5%、石墨5 %，粘結劑1.5 %。
[0022]上述保護渣對應的化學成分重量百分比為:氧化鈣36.8 %、二氧化硅25 %、氧化鎂3 %、三氧化二鋁3.6 %、氧化鈉4 %、氧化鋰0.7 %、固定炭7.8 %。
[0023]粘結劑為淀粉；炭黑為半補強炭黑。
[0024]保護渣堿度即Ca0/Si02S 1.5，熔點 1.60°C，1300°C下粘度為 0.2 Pa.S。
[0025]上述高拉速薄板坯包晶鋼連鑄結晶器保護渣的制備方法，包括如下步驟:
將上述配比原料中的娃灰石、螢石、玻璃粉、銷帆土破碎成0.1-1mm的顆粒，然后與銷帆土、石墨混合、造塊、烘干，在豎爐內用焦炭做燃料進行恪化，經冷凝、粉碎成直徑2mm的預熔基料做半成品使用；將預熔基料充分機械混勻攪拌加水調漿，水含量35% ;加入上述重量百分比的碳酸鈉、碳酸鋰，熔化后加入上述重量百分比的炭黑進行預攪拌，然后加入重量百分比為1.5%的粘結劑，攪拌磨漿后，泥漿由泥漿泵輸送，以1.0Mpa的壓力在噴吹塔中噴射，噴吹溫度控制在750°C，即得到保護渣半成品；保護渣半成品在料倉內冷卻至35°C，得到保護渣成品，顆粒度彡0.2mm，其中0.2-0.17mm的粒徑在90%以上，水份0.30%ο
[0026]實施例2
高拉速薄板坯包晶鋼連鑄結晶器保護渣，其原料配方重量百分比為:硅灰石60%、螢石
8.2 %、碳酸鈉8 %、碳酸鋰O %、玻璃粉8 %、鋁礬土 5 %、炭黑4.7%、石墨5.5 %，粘結劑1.8%。
[0027]上述保護渣對應的化學成分重量百分比為:氧化鈣37.3 %、二氧化硅23.5 %、氧化鎂3.4 %、三氧化二鋁3.5 %、氧化鈉4.2 %、氧化鋰O %、固定炭8.1 %。
[0028]粘結劑為水玻璃；炭黑為中超炭黑。
[0029]保護渣堿度即Ca0/Si02^ 1.52，熔點 1050