一種大斷面圓坯鋼坯連鑄結晶器保護渣及其制備方法

專利名稱：一種大斷面圓坯鋼坯連鑄結晶器保護渣及其制備方法
技術領域：
本發明屬于煉鋼輔料技術領域，特別涉及一種大斷面圓坯鋼坯連鑄結晶 器保護渣及其制備方法。
背景技術：
連鑄結晶器保護渣是連鑄生產中的重要材料，是生產無缺陷鑄坯的必要 手段。連鑄保護渣在結晶器中有五大功能隔絕空氣，防止鋼水二次氧化； 絕熱保溫，防止鋼水表面局部冷凝；凈化鋼水界面，吸收鋼中上浮夾雜物； 潤滑鑄坯表面，減少拉坯阻力；改善鑄坯和結晶器間的凝固傳熱。連鑄保護 渣的性能直接影響到鑄坯的表面質量和內部質量乃至鋼材的成材率。
高拉速(大板坯拉速在1.2m/min以上)連鑄技術是保證煉鋼一軋鋼連 續作業線能夠維持平衡、物流量平衡的必要條件。但是隨著澆注速度的增加, 連鑄面臨著漏鋼和鑄坯質量惡化等問題。造成漏鋼的原因主要有①高拉速 下連鑄保護渣相對消耗量減少，使潤滑渣膜的厚度和均勻性得不到保證，造 成結晶器內粘結現象加強，磨擦阻力增大，造成初生凝固坯殼中的拉伸應力 增加；②結晶器銅板溫度增高，凝殼減薄；③鑄坯出結晶器下口時，較薄的 坯殼容易鼓肚，鑄坯由面支撐突然轉變為線支撐。造成鑄坯質量惡化的原因 有①由于拉坯速度較高，單位時間注入結晶器內的鋼液量大，而結晶器由 于容積小，對高速鋼流的緩沖作用小，使結晶器內液面波動加劇，容易巻入 熔渣及夾雜；彎月面波動加劇，常引起鑄坯裂紋、凹坑、夾雜、氣孔等缺陷， 同時使結晶器鋼液面上熔渣層難以保持；②在澆注過程中板坯結晶器壁各處 溫度場分布不均勻(尤其是水口附近)，在流股的強烈沖刷下，使凝固坯殼 厚度不均勻，易造成鑄坯的裂紋。
而高拉速連鑄生產寬板坯鋼板，由于板坯連鑄的寬厚比較大，噸鋼鋼液 與結晶器壁的接觸面積大，鋼液散熱速度比其它類型斷面的鑄坯要快，因此 鋼液凝固速度快，結晶器液面溫度低，造成保護渣的熔化條件不好，易造成
3鑄坯表面和皮下夾渣及皺皮等缺陷；另外鑄坯在凝固過程中沿寬邊水平方向 有較大的拉伸應力，此拉伸應力也是造成板坯縱裂的主要原因之一，隨著板 坯寬度的增加，縱裂出現率呈上升趨勢。
由于高拉速連鑄生產寬板坯存在以上諸多問題，對保護渣的性能提出了 較高的要求，目前有些進口保護渣如德國斯多伯格公司制造的保護渣能解決 以上部分問題，但是進口保護渣費用高，不適于大范圍推廣。

發明內容
本發明的目的在于提供一種大斷面圓坯鋼坯連鑄結晶器保護渣，以適應 目前高拉速連鑄生產寬板坯鋼板的需要，減少漏鋼現象，提高鑄坯質量。
本發明采用的技術方案如下-
一種大斷面圓坯鋼坯連鑄結晶器保護渣，所述保護渣的重量百分組成如 下Si02 2 7 33%、 Ca0 24 30%、 Mg0 1 3%、 Fe203不大于2呢、A1203 5 10%、 Na20 4 9%、 F 1 4%、 MnO 0. 5 2. 5%、 C固15 20%。
較好的，所述保護渣的重量百分組成如下所述保護渣的重量百分組成 如下Si02 30 32%、 Ca0 26 28%、 Mg0 1.5 2.5%、 FeA不大于1. 5%、 A1203 5 7%、 Na20 5 7%、 F 3 4%、 MnO 0.5 1. 5%、 CH17 19%。
所述連鑄結晶器保護渣的組成是根據CaO-Si02-Al203三元系中的偽硅石 灰區域選擇各成分組成，在構成保護渣的組分中CaO作為主要的堿性材料， Si02作為主要的酸性材料，Na20、 CaF2、 "0作為主要的助熔劑，碳質組分作 為骨架材料以及熔速控制劑。通過基料和熔劑的有機組合，調整保護渣的化 學成份，以調節保護渣的熔化溫度、粘度、結晶性能、吸收夾雜能力、傳熱 能力等理化指標，滿足在特殊斷面狀態下能保持正常的渣耗量和液渣層厚度 及合理傳熱量的需要，從而保證了結晶器出口端的坯殼厚度，實現無粘結連 鑄生產。
進一步，調整所述保護渣具有如下理化性能熔化溫度為1070 1150 。C, 130CrC粘度為0. 45 0. 65Pa'S。
在堿度R為0. 75 1. 10范圍內，析晶率為零，即熔融保護渣可實現90°/。 玻璃化率，熔融保護渣液體具有優良的潤滑功能。通過提高保護渣的熔化溫度使結晶器與鑄坯之間的保護渣具有較高比 率的固相，從而澆注包晶鋼時，結晶器散熱更加均勻，達到均勻緩冷之目的。
保護渣具有合適的粘度，使液態渣能均勻地流入結晶器和鑄坯間的縫 隙，形成均勻的渣膜，使結晶器內傳熱均勻、熱流穩定，初生坯殼厚度均勻， 防止裂紋的產生。
因此所述保護渣可減少鑄坯縱向裂紋的產生，提高鑄坯質量。
較好的，所述保護渣由下列重量配比的原料制成預熔料(其成份及重 量百分比組成為Si0242 45%、 Ca036 39%、 Mg0 1. 5 3. 5%、 FeA不大于 1%、 Al2034 6%、 Na20 5 7%、 F 2 4%) 58 66%、水泥熟料0 8%、鋁鋇土 2.0 6%、石英粉1 5%、碳酸鈉2 8%、螢石1 5%、碳酸錳1 4%、半補 強碳黑1 3%、鱗狀石墨15 20%。
保護渣熔化速度與碳質材料的類型、質量分數、粒徑和配碳方式都是有 關的。隨著保護渣中碳質材料的質量分數增加，熔化速度逐漸降低。在低質 量分數條件下，粒度較小、分散度較大、著火點較低、表面自由能較高、無 定形結構的活性炭和碳黑具有良好的隔離作用；在高質量分數條件下，粒度 較大、分散度較小、著火點較高、表面自由能較低、片狀結構的石墨具有良 好的骨架作用。因此確定保護渣中碳含量的控制范圍為3.0 6.0%，而原料 來源優選由占原料總重量2 4%的半補強碳黑和3 5%的鱗狀石墨組成。
另外原料粒度應盡量小，不易引起分熔；優選各原料粒度不大于-300目。
原料采用預熔料是出于保護渣熔化均勻性的考慮。熔化均勻性差的保護 渣加到結晶器鋼液面，易熔的成分首先熔化而流失，難熔的殘留部分成為燒 結物，這樣便可能逐漸在結晶器銅板四周結成很厚的渣殼，渣面上也常出現 固體燒結粒子或硬塊，這些未熔的燒結物很容易在彎月面附近被巻入坯殼造 成夾渣缺陷，同時不均勻熔化還影響熔渣向結晶器與坯殼間的均勻注入，這 種熔化不均勻的保護渣往往造成液渣層偏離原始的化學成份，使保護渣的各 種性能指標發生改變，影響其使用效果。另外在連鑄過程中，結晶器鋼液面 上的溫度場是不穩定的，鋼液面各點溫度的承受位置和時間不斷變化，作用
5在保護渣層各點的溫度梯度也隨著位置和時間發生變化，這就造成保護渣層 各點的升溫速度是隨著溫度梯度的提高逐漸降低的。因此控制保護渣熔化的 均勻性必須控制保護渣半球點溫度對升溫速度變化的穩定性。而預熔料配制 的保護渣一方面具有均一穩定的性能，其次只有預熔料配制的保護渣在結晶 器中熔化時表現出的溫度和熔化后在鋼液面上具有的熔化溫度是一致的。故 高拉速連鑄寬板坯使用保護渣必須以預熔材料做為基料。
本發明所述保護渣用于l. 7 1. 9m/niin最高2. 0 m/min的拉速，澆注220咖 X1500mm的斷面時，保護渣平均耗量在O. 42 0. 48kg/噸鋼；合適的渣耗量 可減少鑄坯縱裂。
本發明還提供了一種如上所述大斷面圓坯鋼坯連鑄結晶器保護渣的制 備方法，將原料破碎至粒度不大于-300目，然后充分混合、水磨成槳，噴霧 干燥后即得所述保護渣，所述原料及其重量配比為預熔料58 66% 、水泥熟 料0 8%、鋁鋇土2.0 6%、石英粉1 5%、碳酸鈉2 8%、螢石1 5%、碳 酸錳1 4%、半補強碳黑1 3%、鱗狀石墨15 20%。
其中，混合與水磨制漿優選循序各進行兩次，每次混合與水磨制漿時間 各控制在1 1.5h。再進一步水磨制漿濃度為50 58%;各原料水磨制漿時 加入1. 8 3. 0%的粘結劑，所述的粘結劑為羧甲基纖維素鈉。
粘結劑選用高粘度的纖維素鈉，在水磨制漿工序中，50% 65%的保護 渣干料與水和粘結劑一起在高速攪拌機內混磨，各組份原料、特別是碳質材 料得到充分混勻和分散并形成流動性較好的料漿。
本發明相對于現有技術，有以下優點
本發明連鑄保護渣在結晶器內流動性和鋪展性好，能夠均勻覆蓋鋼液
面，無堆現象存在；鋼液面上可以觀察均勻的火苗，渣面活躍，瑢化均勻，
渣面無結團現象。保溫性能較好，在澆鑄溫度較低時，液面無結冷鋼現象。
能保證鑄坯得到充分潤滑以實現高拉速；吸收夾雜物后性能穩定，可實現連
鑄生產的穩定順行。避免了漏鋼現象，提高鑄坯質量，平均可使板坯縱裂和
角部橫裂減少2/3以上；成本低，便于推廣。
具體實施方式
實施例1
以下以具體實施例來說明本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不限 于此
實施例l
保護渣組成如下
Si02 28. 4%、 CaO 29.9%、 MgO 2. 2%、 Fe203l. 2%、 Al2037. 5%、 Na20 4. 8%、 F 2.2%、 MnO 1.7%、 Qa 17. 2%、 H20 0.33%，余量為燒失、K20、 Ti02等雜質。
每100份原料取預熔料62份、水泥熟料8份、鋁鋇土 5份、石英粉1 份、碳酸鈉2份、螢石1份、碳酸錳2.5份、半補強碳黑1.5份、鱗狀石墨 17份。將以上各原料粉碎至粒度不大于300目，然后充分混合lh,加入2. 5% 羧甲基纖維素鈉為粘結劑，水磨2h得到濃度為55。/。的漿料，噴霧干燥后即 得所述保護渣。
實施例2 (實施例2和3在允許的范圍內變換一下保護渣組成) 保護渣組成如下
Si02 31. 1%、 CaO 27. 1%、 MgO 2%、 FeAl. 2%、 A1A6. 3%、 Na20 6. 1%、 F 3.4%、 MnO 1.2%、 C固17. 5%、 H20 0.33%，余量為燒失、K20、 Ti02等雜質。
每100份原料取預熔料64份、水泥熟料2. 0份、鋁鋇土 3. 5份、石英 粉2. 5份、碳酸鈉3. 5份、螢石3. 5份、碳酸錳2. 0份、半補強碳黑2. 0份、 鱗狀石墨17份；將以上各原料粉碎至粒度不大于300目，然后充分混合lh, 加入2.2% (加入的量)羧甲基纖維素鈉為粘結劑，水磨2h，得到濃度為58% 的漿料，噴霧干燥后即得所述保護渣。
實施例3 保護渣組成如下-
Si02 31. 5%、 CaO 24. 1%、 MgO 1. 2%、 Fe203 1. 0%、 Al2036. 0%、 Na20 8 . 8%、 F 3.5%、 MnO 0.8%、 C固18.0%、 H20 0. 33%，余量為K20、 Ti。2等(雜質)。 每100份原料取預熔料60份、鋁礬土3.0份、石英粉4.5份、碳酸鈉
77.5份、螢石4.0份、碳酸錳1.5份、半補強碳黑2.5份、鱗狀石墨17份; 將以上各原料粉碎至粒度不大于300目，然后充分混合lh,加入3%羧甲基 纖維素鈉為粘結劑，水磨2h，得到濃度為58%的漿料，噴霧干燥后即得所 述保護渣。
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權利要求
1.一種大斷面圓坯鋼坯連鑄結晶器保護渣，其特征在于所述保護渣的重量百分組成如下SiO2 27～33％、CaO 24～30％、MgO 1～3％、Fe2O3不大于2％、Al2O3 5～10％、Na2O 4～9％、F 1～4％、MnO 0.5～2.5％、C固15～20％。
2. 如權利要求1所述的結晶器保護渣，其特征在于所述保護渣的重量百分組成如下Si02 30 32%、 CaO 26 28%、 MgO，5 2.5%、 Fe203不大于1. 5%、A1203 5 7%、 Na20 5 7%、 F 3 4%、 MnO 0.5 1.5%、 Ca17 19%。
3. 如權利要求1或2所述的結晶器保護渣，其特征在于所述保護渣具有如下理化性能，熔化溫度為1070 1150°C， 130(TC粘度為0. 45 0. 65Pa S。
4. 如權利要求3所述的結晶器保護渣，其特征在于所述保護渣由下列重量配比的原料制成預熔料(其成份及重量百分比組成為Si0242 45%、 Ca036 39%、 Mg0 1.5 3. 5%、 「6203不大于1%、 Al2034 6%、 Na20 5 7%、 F2 4%) 58 66%、水泥熟料0 8%、鋁鋇土 2. 0 6%、石英粉1 5%、碳酸鈉2 8%、螢石l 5%、碳酸錳1 4%、半補強碳黑1 3%、鱗狀石墨15 20%。
5. 如權利要求4所述的結晶器保護渣，其特征在于所述各原料粒度不大于-300目。
6. —種制備如權利要求l所述的結晶器保護渣的方法，其特征在于將原料破碎至粒度不大于-300目，然后充分混合、水磨成漿，噴霧干燥后即得所述保護渣，所述原料及其重量配比為預熔料58 66% 、水泥熟料0 8%、鋁鋇土2.0 6%、石英粉1 5%、碳酸鈉2 8%、螢石1 5%、碳酸錳1 4%、半補強碳黑1 3%、鱗狀石墨15 20%。
7. 如權利要求6所述的制備結晶器保護渣的方法，其特征在于所述混合與水磨制漿優選循序各進行兩次，每次混合與水磨制漿時間各控制在1 1. 5h。所述水磨制漿的濃度為50 58%;所述各原料水磨制漿時加入1. 8 3. 0%的粘結劑。
8. 如權利要求6或7所述的制備結晶器保護渣的方法，其特征在于所述的粘結劑為羧甲基纖維素鈉。
全文摘要
本發明公開了一種大斷面圓坯鋼坯連鑄結晶器保護渣及其制備方法，所述保護渣的重量百分組成如下SiO₂ 27～33％、CaO 24～30％、MgO 1～3％、Fe₂O₃不大于2％、Al₂O₃ 5～10％、Na₂O 4～9％、F 1～4％、MnO 0.5～2.5％、C_固15～20％。所述連鑄結晶器保護渣的組成是根據CaO-SiO₂-Al₂O₃三元系中的偽硅石灰區域選擇各成分組成，在構成保護渣的組分中CaO作為主要的堿性材料，SiO₂作為主要的酸性材料，Na₂O、CaF₂、Li₂O作為主要的助熔劑，碳質組分作為骨架材料以及熔速控制劑。通過基料和熔劑的有機組合，調整保護渣的化學成分，以調節保護渣的熔化溫度、粘度、結晶性能、吸收夾雜能力、傳熱能力等理化指標，滿足在特殊斷面狀態下能保持正常的渣耗量和液渣層厚度及合理傳熱量的需要，從而保證了結晶器出口端的坯殼厚度，實現無粘結連鑄生產。
文檔編號B22D11/11GK101658907SQ20091006616
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月16日 優先權日2009年9月16日
發明者張國令, 徐潤玉, 朱云峰, 羅志剛 申請人:河南通宇冶材集團有限公司