連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于連鑄結晶器保護渣技術領域，具體涉及連鑄包晶鋼用低成本高堿度結 晶器保護渣。
[0002]
【背景技術】
[0003] 連鑄保護渣是連鑄過程中的關鍵性輔料，對連鑄工藝的順行和鑄坯表面質量的控 制具有重要影響。連鑄過程中，將其連續加入結晶器內鋼水表面上，熔化后渣液流入結晶器 和坯殼之間。保護渣的主要作用是絕熱保溫、防止鋼液氧化、吸收鋼中夾雜、潤滑鑄坯和控 制傳熱，其中控制鑄坯向結晶器的傳熱和對移動鑄坯進行潤滑是保護渣最重要的作用。
[0004] 包晶鋼板坯連鑄生產的難點是控制表面縱裂紋，因為鋼液凝固過程中發生包晶反 應，凝固收縮量很大，尤其是當碳含量在〇. 08%~0.17%范圍時，一旦鋼水在結晶器內冷卻不 均及冷卻過快，初生坯殼厚度就會不均勻，在各種應力的作用下于薄弱處被撕裂，形成表面 縱裂紋。減小結晶器彎月面區域熱流密度是控制鑄坯表面縱裂紋的關鍵。具體方法有減弱 結晶器冷卻強度和調整傳熱介質(保護渣)的性能。而減弱冷卻水不僅降低了彎月面區域傳 熱，還降低了結晶器中下部的傳熱，導致出結晶器鑄坯坯殼厚度降低，出現鼓肚甚至漏鋼等 事故，存在一定的不足之處。
[0005] 目前最有效的方法就是使用結晶態保護渣。結晶態保護渣表面粗糙度大，界面熱 阻高，而且結晶體內的微孔多，故傳導傳熱能力弱；同時結晶態保護渣中透明玻璃體少，可 減少輻射傳熱。在包晶鋼連鑄保護渣設計中，通常調整堿度（即Ca0/Si0 2)與F含量，可以有 效控制槍晶石(3Ca0 · 2Si02 · CaF2)的析出，合理調節保護渣的結晶性能。高堿度保護渣與 傳統包晶鋼保護渣相比，轉折溫度低、析晶速度快，既能保證對鑄坯的潤滑功能，又能及時 地減弱彎月面區域的傳熱，很好的協調了保護渣潤滑和傳熱的功能，在保證連鑄順行的前 提下消除了包晶鋼鑄坯表面縱裂紋。
[0006] 中國專利CN101898232A公布了一種寬厚板坯連鑄含錳低合金鋼連鑄保護渣，其堿 度為1.65~1.75，Li2〇為4.0~5.0%，成本較高，而且由于其凝固溫度較低為1130~1150°C， 即使其結晶性能強，由于固渣膜薄，渣膜熱阻也不大，不能有效地降低彎月面區域熱流密 度，而且現場統計表明，其控制縱裂的效果仍然不明顯。中國專利CN104707958A公開了一種 澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護渣，其含較多Li 20,保護渣成本非常高，工業化應用受到限 制。中國專利CN103317112A公開了一種包晶鋼連鑄用高堿度結晶器保護渣及其制備方法， 雖然其未公布具體堿金屬氧化物的比例，但按照其公布的保護渣成分配置并測試，發現該 保護渣含Li 20 2 1.0%，否則達不到其設計的性能，故該保護渣的成本也較高。因此，隨著碳 酸鋰價格成倍增長，目前包晶鋼高堿度連鑄保護渣的成本不斷升高，大規模工業化應用越 來越困難。
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【發明內容】
[0008] 針對現有技術存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供連鑄包 晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣，使該保護渣在少加或不加 Li2〇的情況下，能有效地協 調了保護渣的潤滑和傳熱功能，在生產安全順行的情況下消除鑄坯表面縱裂紋，提高鑄坯 表面及皮下質量。
[0009] 為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:連鑄包晶鋼用低成本高堿度 結晶器保護渣，由基體和相對于基體總重量的3.0~8.0%的炭質材料混合而成;所述的基體 包括如下對％的組分：他20 9~14.0%、卩-9.5~14.0%、]\^0<4.0%、〇&0 44.0~49.0%、5120 23.0~29.0%、Al2〇3 2.5~5.0〇/c^PFe2〇3<3.0%。
[0010] 進一步，CaO和Si02的質量比為1.65~2.05:1。
[0011] 更進一步，所述炭質材料為炭黑和/或石墨。
[0012] 再進一步，所述基體的組分還包括Li20 < 0.50%。
[0013] 相比現有技術，本發明具有如下有益效果： 1、為了減少或消除包晶鋼鑄坯表面縱裂紋，本發明保護渣采用高堿度，少加或不加 Li20，提高Na20和F含量，同時控制MgO <4.0份，通過各成分之間的協同配伍作用，實現了合 適的粘度與熔化溫度、較低的凝固溫度和高析晶速度，既維持了結晶器銅板與坯殼之間的 潤滑，又保證了結晶器上部的固渣膜具有一定的晶體比例，有效地控制彎月面區域的傳熱， 消除鑄坯表面縱裂紋。
[0014] 2、本發明連鑄保護渣結晶能力強，熔點低、粘度、凝固溫度適中（熔點1050~1200 °C，1300°C粘度0.04~0.20Pa · S，凝固溫度1170~1260°C，結晶率大于90%)，將本發明結晶器 保護渣應用于包晶鋼連鑄生產中，結果顯示在澆鑄過程中結晶器液面狀況良好，未出現粘 結漏鋼等異常狀況，結晶器熱流穩定，鑄坯表面及皮下質量良好，鑄坯原始合格率均在98% 以上，在保證鑄坯順行、防止粘結的基礎上，有效控制鑄坯縱裂的發生。
[0015] 3、本發明結晶器保護渣中少用或不用Li20,成本更加低廉，制備方法更加簡便快 捷，使用的制備設備均為常用設備，適用于大規模工業化應用，具有良好的市場推廣前景。
[0016]
【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例對本發明連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣作進一 步說明。
[0018] 連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣，由基體和相對于基體總重量的3.0~ 8.0%的炭質材料混合而成;所述的基體包括如下wt%的組分:Na 20 9~14.0%、F- 9.5~14.0%、 Mg0<4.0%、Ca0 44.0~49.0%、Si20 23.0~29.0%、Al203 2.5~5.0〇/c^Fe203 <3.0%。
[0019] 所述CaO和Si20的質量比為1.65~2.05:1。
[0020] 所述炭質材料為炭黑和/或石墨。
[0021] 上述連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣，所述基體的組分還包括Li20< 0.50%〇
[0022] 上述連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣的制備方法，包括如下步驟： 1)以螢石、水泥熟料、方解石、石英、硅灰石、鎂砂、熟鋁礬土、純堿、鋰精礦和炭質材料 作為原材料，根據所述保護渣的組分重量百分含量計算所述各原材料的用量，并根據計算 的用量稱取各原材料； 2 )將步驟1)稱取的螢石、水泥熟料、方解石、石英、硅灰石、鎂砂、熟鋁礬土、純堿和鋰精 礦混合，在1350~1450°C內保溫30~40分鐘，使各原材料熔化均勻，隨后出爐自然冷卻，得到 預熔料； 3)對步驟2)得到的預熔料進行破碎磨細至75μπι以下，加入步驟1)稱取的炭質材料，得 到干料； 4 )將步驟3 )得到的干料、水和纖維素粘結劑放入精磨機中精磨30-60分鐘，制成料漿； 其中，所述干料、水和纖維素粘結劑的重量比為1: 〇. 8~1.2:1.6~2; 5)將步驟4)得到的漿料噴霧干燥制粒，制得所述結晶器保護渣。
[0023]制得的所述結晶器保護渣中水分含量<0.5%，粒度在0.01~1.0 mm。
[0024] 下表1中給出了實施例和比較例，實施例和比較例保護渣的組分及其對應的重要 理化性能具體如表1所示，與比較例相比，本發明的保護渣少含或不含Li 20,提高了 Na20和F 含量，同時控制MgO <4.0份，恪點、粘度、晶體比例基本一致。
[0025] 衷1比較例和實施例
采用上述比較例和實施例中的保護渣進行了現場澆鑄試驗，澆鑄的鋼種見表2,澆鑄斷 面分別為250 X 2100mm2和250 X 1700mm2，拉速為0 · 8~1 · Om/min。試驗結果表明，采用實施例 中所述保護渣在澆鑄過程中結晶器液面狀況良好，未出現粘結漏鋼等異常狀況，結晶器熱 流穩定，鑄坯表面及皮下質量良好，鑄坯原始合格率均在98%以上，達到了比較例中保護渣 澆鑄的鑄坯原始合格率，說明該高堿度連鑄保護渣在保證鑄坯順行、防止粘結的基礎上，可 有效控制鑄坯縱裂的發生。從比較例和實施例的理化性能比較可以看出，本發明結晶器保 護渣與實施例的理化性能相當，應用效果相近，但是與實施例相比大大降低了生產成本，每 噸保護渣成本降低3000元以上，市場推廣前景更好。 「nn?Al 志〇好點細抽的曲刑乂舌縣
本發明的上述實施例僅僅是為說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式 的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形 式的變化和變動。凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本 發明的保護范圍之列。
【主權項】
1. 連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣，其特征在于，由基體和相對于基體總重 量的3.0~8.0%的炭質材料混合而成;所述的基體包括如下wt%的組分:Na 20 9~14.0%、F_ 9.5 ~14.0%、Mg0<4.0%、Ca0 44.0~49.0%、Si20 23.0~29.0%、Al203 2.5~5.0〇/c^PFe203 <3.0%。2. 根據權利要求1所述連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣，其特征在于，CaO和 Si〇2的質量比為1.65~2.05:1。3. 根據權利要求1或2所述連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣，其特征在于，所 述炭質材料為炭黑和/或石墨。4. 根據權利要求1所述連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣，其特征在于，所述基 體的組分還包括Li20 < 0.50%。
【專利摘要】本發明提供連鑄包晶鋼用低成本高堿度結晶器保護渣，由基體和相對于基體總重量的3.0~8.0%的炭質材料混合而成；所述的基體包括如下wt%的組分：Na2O？9~14.0%、F-？9.5~14.0%、MgO？≤4.0%、CaO？44.0~49.0%、Si2O？23.0~29.0%、Al2O3？2.5~5.0%和Fe2O3？≤3.0%。本發明結晶器保護渣結晶能力強，熔點低、粘度、凝固溫度適中，能在生產安全順行的情況下消除包晶鋼板坯表面縱裂紋，有效地協調了保護渣控制傳熱和潤滑功能，且組分中少含或不含Li2O，成本低。
【IPC分類】B22D11/111
【公開號】CN105537547
【申請號】CN201610103387
【發明人】李平, 王謙, 何生平, 朱禮龍
【申請人】唐山市鑫焱昌科技有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年2月25日