一種高鋁鋼用連鑄保護渣及其制造方法

專利名稱：：一種高鋁鋼用連鑄保護渣及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及煉鋼輔助材料及其制造方法，特別涉及一種高鋁鋼用連鑄保護渣及其制造方法。
背景技術：
：在鋼水連續鑄造時，在連鑄結晶器內的鋼水面上不斷地加入保護渣，熔化的保護渣隨著結晶器的振動不斷流入鑄坯和結晶器之間，起到潤滑和控制傳熱的作用；熔渣隔絕空氣避免鋼水氧化；未熔的固態渣對鋼水具有保溫作用；熔渣還吸收鋼水中的氧化鋁等夾雜物。保護渣主要的化學成分為Ca0，Si02以及Al203等，再加入堿式碳酸鹽及氟化物調節熔點、粘度，加入炭素材料調節熔化速度。作為主要成分之一的Si02在保護渣熔渣中的含量為30%50%。熔渣中的(Si02)在渣鋼界面會和鋼水中的強還原性金屬元素起化學反應，例如4[Al]+3(Si02)—2(Al203)+3[Si]反應的結果是Al203進入熔渣，Si進入了鋼水。如果鋼水中還含有鈦元素、稀土類金屬元素則也會發生類似的化學反應。由此可見熔渣中的八1203的增量由兩部份組成吸收鋼水中上浮的八1203夾雜物以及渣鋼反應生成的A1203,。通常情況下熔渣中的八1203的增量在3%6%，鋁鎮靜鋼比鋁硅鎮靜鋼高一些。熔渣中的八1203的增量會對熔渣性能產生一些影響，但保護渣的性能設計時考慮了這一因素，所以通常情況下不會出現什么問題。當鋼水中的A1、Ti、稀土類元素含量較高時，這些元素的氧化物進入熔渣較多時，會惡化熔渣的性能。例如當鋼水中的[Al]含量大于〉P/。時，熔渣中的A1203的增量>15%(極大部份為鋼水中的[Al]與熔渣的(Si02)反應后的產物)，熔渣中的Si02的減量為大于13%，會生成2Ca0.A1203.Si02的高熔點礦物(鈣鋁黃長石)，提升熔渣的熔點和粘度，熔渣不能均衡地流入結晶器與鑄坯之間，鑄坯表面質量惡化，使連鑄不能繼續進行，甚至出現漏鋼事故。同樣，Ti、稀土類元素的氧化物在熔渣中過度富集也會提升熔渣的熔點、粘度而引發類似的問題。對于這類A1、Ti、稀土類元素含量較高的鋼種，普通的連鑄保護渣顯然是不適用的。專利KR-2005041475為了解決含Ti〉0.4以上的鐵素體不繡鋼連鑄時因熔渣中Si02與鋼水中的Ti反應使熔渣損失Si02，從而使Ca0/Si02急劇上升，影響對鑄坯的潤滑，因而將熔渣的初始CaO/Si02設計得較低，為0.60.7，使熔渣的最終的CaO/Si02不大于1.0。但這等于提高了熔渣中(Si02)的活度，促進了熔渣中(Si02)與鋼水中[A1]等元素的反應。專利JP-57184563將保護渣中的Si02限制在7%以下，控制CaO含量為4060%，八1203含量為2040%。這種保護渣由於Si02低，玻璃性差，熔化溫度高，助熔劑的加入量大，特別是元素F的加入量提高后會污染環境，腐蝕設備。
發明內容本發明的目的是提供一種高鋁鋼用連鑄保護渣及其制造方法，抑制上述強還原性元素被氧化后進入熔渣使熔渣變性，解決含有高Al、Ti及稀土類具有強還原性元素鋼的連續鑄造問題，從而使這類鋼種連鑄生產順行，鑄坯表面質量良好。本發明解決上述問題的技術方案為一種高鋁鋼用連鑄保護渣，其化學成分百分配比為CaO+Al203%:50%60%，且CaO%/Al203%=0.71.3，SrO:410%，BaO:25%，MgO:l3%，助熔劑歸1016%，Li20:25%，F:612%，并保持Si02《2%。本發明保護渣中CaO和A1A是主要成份，通常(CaO+Al203H大于50%，而CaO%/Al2O3%=0.71.3這個要求是根據〔&0^1203相圖而來的。從相圖上看當Ca0%/Al203%=0.71.3時正是鋁酸鈣的玻璃化形成區，是低熔點區。當(^0%〃1203%接近于1時正是CaO-Al203的共晶點，此位置熔點最低。SrO、BaO、MgO可起到在熔渣吸收鋼水中的Al203夾雜物后維持其粘度的穩定性的作用，其次從"多組元混合效應"出發，保護渣的組元越多，熔點越低。Sr0的含量在410。/。范圍時降低熔點、粘度的作用最顯著，BaO、MgO降低熔點、粘度的作用不顯著，所以加入量較少。加入適量的調整保護渣物理性能的助熔劑Na20、Li20和F，這些助熔劑也是保護渣成分中不可缺少的組成部分。在保護渣前述的組元加入量的條件下，如果Na20小于10%則保護渣熔點偏高而不適用，Na20大于16%則熔點過低。Li20有降低熔渣熔點、粘度作用，又有促進玻璃化的作用，但價格昂貴，它和Na20的最佳匹配加入量為25%。F是調整保護渣粘度的最重要的元素，在本發明保護渣中，F的加入量小于6。/。時，粘度調節不到位，大于12%時不僅粘度偏低，而且F過高對環境會造成影響。帶入保護渣中的不可避免的雜質Si02總量小于2%，降低保護渣中的Si02含量，可減少熔渣中Si02的活度，減弱熔渣的氧化性。優選地，所述CaO%/Al203%"l。實驗研究證實了在外加成份、外加助熔劑相同的條件下，當"0%〃1203%接近于1時保護渣的熔化溫度最低，因此，CaO%/Al203%"l是最理想的。一種高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法，包括以下步驟(1)按下列化學成分百分配比準備原料CaO+Al203%:50%60%，且CaO%/Al203o/o=0.71.3,SrO:410%，BaO:25。/。，MgO:13%，并保持不可避免的雜質Si02總量小于2%。調節保護渣性能的助熔劑配比為Na20:1016%,Li20:25%，F:612%;(2)熔化，可在大于保護渣熔化溫度20(TC以上的溫度下用無爐襯水冷爐壁電爐熔化，如用無爐襯豎爐以焦碳為熱源熔化難于達到Si02總量小于2%的目標；(3)水淬，熔渣直接進入常溫水池冷卻凝固成玻璃體；(4)干燥，將水分烘干為含水量小于2%為下一步粉碎作準備；(5)粉碎；(6)加入24%的碳素材料，通過各種設備制成粉末狀，顆粒狀或中空球狀保護渣，炭素材料的作用是調節保護渣的熔化速度。優選地，所述步驟(6)中，碳素材料為石墨和碳黑，以兩種材料同時使用為好。優選地，所述步驟(5)中，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過至少為200目篩子。本發明與現有技術相比具有如下有益效果1.可以解決含有高Al、Ti及稀土類具有強還原性元素鋼的連續鑄造問題，抑制上述強還原性元素被氧化后進入熔渣使熔渣變性。2.改善保護渣的成分，從而使含有高Al、Ti及稀土類具有強還原性元素的鋼種連鑄生產順行，無漏鋼報警情況發生，鑄坯表面質量良好。圖1為Ca0-Al203相圖。圖2為CaO與A1203對熔化溫度的交互作用示意圖。圖3為二氧化硅的活度示意圖。具體實施方式實施例l一種高鋁鋼用連鑄保護渣，其化學成分百分配比為CaO+Al203%:58%且CaO%/Al203%=0.93，SrO:12%，BaO:3%，MgO:1%,助熔劑Na20:10%，Li20:3%，F:8%,并保持Si02《2%。在原料配比中，務必使帶入保護渣中的不可避免的雜質Si02總量小于2。/。。降低保護渣中的Si02含量，可大大減少熔渣中Si02的活度，大大減弱熔渣的氧化性，二氧化硅的活度如圖3所示。制作上述高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法，包括以下步驟(1)按下列化學成分百分配比準備原料Ca0+Al203%:58%且CaO%/Al203%=0.93，SrO:12%，BaO:3%，MgO:1%，助熔劑配比為Na20:10%，Li20:3%，F:8%，并保持Si02《2%;(2)熔化，用無爐襯水冷爐壁電爐熔化；(3)水淬，熔渣直接進入水池凝固成玻璃體；(4)干燥，將水分烘干，為粉碎作準備；(5)粉碎，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過200目；(6)加入2.2%的石墨和碳黑材料制成保護渣。實施例2一種高鋁鋼用連鑄保護渣，其化學成分百分配比為Ca0+Al203%:55%且CaO%/Al203%=0.72，SrO:10%，BaO:2%，MgO:3%，助熔劑Na20:14%，Li20:2%，F:7%，并保持Si02《20%。制作上述高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法，包括以下步驟(1)按下列化學成分百分配比準備原料CaO+Al203%:55%且CaO%/Al203%=0.72，SrO:10%，BaO:2%,MgO:3%;助熔劑配比為Na20:14%，Li20:2%，F:7。/。，并保持Si02《2。/o;(2)熔化，用無爐襯水冷爐壁電爐熔化；(3)水淬，熔渣直接進入水池凝固成玻璃體；(4)干燥，將水分烘干，為粉碎作準備；(5)粉碎，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過200目；(6)加入3.6%的石墨和碳黑材料制成保護渣。實施例3作為Ca0-Al203系保護渣，本實施例中，保護渣中CaO和Ah03是主要成份，通常(CaO+Al203)。/。大于50%，從相圖上看當CaO%/Al203%=0.71.3時正是鋁酸鈣的玻璃化形成區，是低熔點區。而當(^0%/^1203%接近于1時正是Ca0-Al203的共晶點，此位置熔點最低。因此，CaO%/Al203%^l是最理想的，如圖1所示。實驗研究證實了在外加成份、外加助熔劑相同的條件下，當CaO。/。/Al20W接近于1時保護渣的熔化溫度最低，如圖2所示。因此，在本實施例中，按照CaO%/Al203%^l來配成保護渣原料CaO+Al203%:58%且CaO%/Al203%=l，SrO:5%，BaO:5%，MgO:2%，助熔劑歸12%，Li20:3%，F:9%，并保持Si02《2。/。。制作上述高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法，包括以下步驟(1)按下列化學成分百分配比準備原料CaO+Al203%:55%且CaO%/Al203%=l，SrO:5%，BaO:5%，MgO:2%;助熔劑配比為Na20:12%,Li20:3%，F:9%;并保持Si02《2%;(2)熔化，用無爐襯水冷爐壁電爐熔化；(3)水淬，熔渣直接進入水池凝固成玻璃體；(4)干燥，將水分烘干，為粉碎作準備；(5)粉碎，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過200目；(6)加入3%的石墨和碳黑材料制成保護渣。實施例4一種高鋁鋼用連鑄保護渣，其化學成分百分配比為Ca0+Al203%:57%_￡CaO%/Al203%=1.28，SrO:8%,BaO:4%，MgO:1%，助熔劑Na20:16%，Li20:5%，F:12。/。，并保持Si02《20/0。制作上述高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法，包括以下步驟(1)按下列化學成分百分配比準備原料Ca0+Al203%:57%且Ca0%/Al203%=1.28，Sr0:8%，Ba0:4%，Mg0:1%;助熔劑配比為Na20:16%，Li20:5%，F:12%;并保持Si02《2。/o;(2)熔化，用無爐襯水冷爐壁電爐熔化；(3)水淬，熔渣直接進入水池凝固成玻璃體；(4)干燥，將水分烘干，為粉碎作準備；(5)粉碎，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過200目；(6)加入2.6%的石墨和碳黑材料制成保護渣。表1為本發明的4個實施例與現有技術中保護渣使用結果比較列表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1.一種高鋁鋼用連鑄保護渣，其特征在于其化學成分百分配比為CaO+Al2O3％50％～60％，且CaO％/Al2O3％＝0.7～1.3，SrO4～10％，BaO2～5％，MgO1～3％，助熔劑Na2O10～16％，Li2O2～5％，F6～12％，并保持SiO2≤2％。2.如權利要求1所述的高鋁鋼用連鑄保護渣，其特征在于所述CaO%/Al203%"1。3.—種高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)按下列化學成分百分配比準備原料CaO+Al203%:50%60%，且CaO%/Al203%=0.71.3，SrO:410%，BaO:25%，MgO:13%，助熔劑Na20:1016%，Li20:25%，F:612%，并保持Si02《2%;(2)熔化，可在大于保護渣熔化溫度20(TC以上的溫度下進行；(3)水淬，熔渣直接進入常溫水池冷卻凝固成玻璃體；(4)干燥，將水分烘干為含水量小于2%，為下一步粉碎作準備；(5)粉碎；(6)加入24%的碳素材料制成保護渣。4.如權利要求3所述的高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法，其特征在于所述步驟(6)中，所述碳素材料為石墨和碳黑。5.如權利要求3所述的高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法，其特征在于所述步驟(5)中，粉碎后的粉末粒度為篩下物80%通過至少為200目篩子。全文摘要本發明涉及煉鋼輔助材料及其制造方法，特別涉及一種高鋁鋼用連鑄保護渣及其制造方法。本發明的主要技術特征為按照下列化學成分百分配比制成保護渣原料CaO+Al₂O₃％50％～60％，且CaO％/Al₂O₃％＝0.7～1.3，SrO4～10％，BaO2～5％，MgO1～3％，助熔劑Na₂O10～16％，Li₂O2～5％，F6～12％，并保持SiO₂≤2％。再經過熔化、水淬、干燥、粉碎步驟，再加入炭素材料制成保護渣。本發明可以抑制強還原性元素被氧化后進入熔渣使熔渣變性，使含高鋁、Ti及稀土類鋼種連鑄生產順利進行，鑄坯表面質量良好。文檔編號B22D11/11GK101332497SQ200710042540公開日2008年12月31日申請日期2007年6月25日優先權日2007年6月25日發明者鐵莊,晨張,朱祖民,蔡得祥申請人:寶山鋼鐵股份有限公司