一種合金鋼用環保型連鑄保護渣的制作方法

一種合金鋼用環保型連鑄保護渣的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼鐵冶金材料技術領域，具體涉及一種合金鋼用環保型連鑄保護渣。
【背景技術】
[0002] 連鑄保護渣是一種煉鋼中使用的輔助材料，覆蓋在連鑄機結晶器鋼水表面，在鋼 水釋放的熱量的作用下，逐漸升溫并發生燒結融化，在結晶器鋼液面上形成雙層Η層或者 多層的渣層結構。其主要功能是防止鋼水被二次氧化，絕熱保溫，改善鑄昆與結晶器之間的 傳熱。因此連鑄保護渣技術對鋼鐵生產過程的質量保證有著非常重要的意義。
[0003] 現有的連鑄保護渣含有較多的氣元素，氣是一種有毒元素，在連鑄生產過程中由 于高溫的作用，一部分氣化物會揮發到大氣中對空氣造成污染同時危害人類健康。除了導 致大氣污染和水污染外，還會腐蝕相關的連鑄設備。隨著環保對冶金行業越來越嚴格的要 求，從源頭上解決連鑄生產的氣污染問題，必要而且有意義。合金鋼中含有的化Ti化等 元素，各種夾雜物對保護渣物化性能影響相差較大，對保護渣吸收夾雜物的能力W及由于 鋼-渣反應和吸收夾雜物后性能的穩定性要求特別高。含碳量在〇.〇8%-〇. 16%的中碳包 晶、亞包晶鋼，凝固過程會發生包晶反應，初生昆殼收縮較大，而且生長不均勻，容易導致表 面裂紋。為減緩包晶反應產生的劇烈體積收縮而引起的應力過大，需要控制昆殼尤其是在 彎月面附近向結晶器的傳熱速度，所W實現對初生凝固昆殼的緩冷就成為保護渣首要的任 務和核必功能。因此合金鋼對連鑄保護渣的質量會提出更高的要求。現有的連鑄保護渣難 W滿足合金鋼高質量的要求，難W減少合金鋼生產過程的質量缺陷。
[0004] 中國發明專利201010110275. 2采用了Bz化、化2〇、化〇等作為助溶劑，基本可 W達到無氣或者低氣的要求。其中，所述保護渣成分按重量百分比為：化2〇3-15%，MgO 3-12%，A1203 <8%，B2032-9%，Cl-15%，其余為CaO與Si〇2，CaO/Si〇2為1. 1-1.5 ;所 述保護渣中化2〇與MgO之和在10%W上。然而其存在的問題是必須加入較多的助溶劑降 低烙點，增加了成本同時難W滿足合金鋼的生產要求。
[0005] 中國發明專利201210270965. 3公開了一種高溫合金用連鑄結晶器保護渣配 方。該保護渣的組成成分按重量百分比計含有；Si〇232. 3-37.8%、化O3I. 0-40. 0%、A1203 3. 0-6. 0%、Li2〇 3. 5-3. 5%、胞2〇 5. 5-9. 5%、F5. 5-8. 5%、TC4. 5-6. 5%、0. 4 < 化2〇3《2. 2〇/〇， 其余為Κ2〇《2%、MnO《1%及其它微量組分；該保護渣中二元堿度化0/Si〇2控制在 1.07-1. 15之間，保護渣的理化性能參數為：半球點烙化溫度為1094-115(TC，125(rC下的 粘度為0. 18-0. 28Pa·S，析晶溫度為820-100(TC，凝固溫度為930-100(TC。雖然改配方能 滿足合金鋼的生產要求，但是其缺點是含有氣元素。

【發明內容】

[0006] 為了克服現有連鑄保護渣含有有毒的氣元素和難W保證合金鋼生產質量的不足， 本發明的目的在于提出一種新型的環保型合金鋼用連鑄保護渣；同時滿足綠色環保和高質 量合金鋼生產的兩方面要求。
[0007] 為實現本發明的上述目的，本發明采用如下技術方案。
[0008] 碳質材料、溶劑W及基料是連鑄保護渣的Η大組成部分。基料通常分為酸性材料 和堿性材料，其中酸性材料包括；玻璃粉、娃石粉W及石英砂等；堿性材料包括；高爐渣、赤 泥W及娃灰石等物質。蘇打、蠻石W及測砂等為主要的溶劑材料。炭質材料一般有炭黑類、 石墨類和焦炭粉等物質。另外，現在越來越多的生產單位和應用單位對人工合成的保護渣 的應用，送使得其成為一類保護渣的原料組成部分。為了適應保護渣質量的提高W及種類 的增多，盡可能的使生產的原料性能和成分穩定。
[0009] 本發明所涉及的保護渣為一種合金鋼用無氣環保型保護渣，其組成為在CaO為主 要成分的基礎上，配W-定量的B203、Li20助烙劑，同時要減少化20、Si02的含量，增加 A1203W減少稀±氧化物的產生及MgO、A1203等。適量增加組元K20,改善保護渣烙融特 性。兼作助烙劑。采用較高堿度（Ca0/Si02)，該比值一般在1. 1W上，可W提高保護渣的 結晶溫度和結晶率，一方面減少福射傳熱，另一方面結晶體內的微小裂紋、空隙會阻礙和衰 減傳熱強度，達到減緩傳熱和減少裂紋的目的，保護渣中通常還含有1%左右的化203,可W 加快碳質材料燒損、減少燒結層厚度。
[0010] MgO和A1203-樣，都是網絡結構限制體，能夠限制保護渣中結晶相的析出。保 護渣結晶溫度隨堿度增加而增大，隨著網絡限制體A1203和MgO的增多而降低，而化20和 CaO則能提高結晶度。因此化20和MgO必須具備一定的加入量，單項W不低于3%為宜， 且化20和MgO的總和不得低于10%，否則也不利于晶體的形成。在保證一定晶體析出量 的同時，提高化20,降低MgO有助于降低析晶溫度，反之增加析晶溫度.本保護渣W鎮娃巧 石（3Ca0·MgO · 2Si02)和鋼娃巧石（化20 · CaO · Si02)為主要析出相，可取代含F渣中 的槍晶石，有效抑制鑄昆表面裂紋的發生。該保護渣由于不含對人體及環境有危害的F，因 此可謂是一種綠色產品。經生產現場使用驗證，使用該無氣保護渣，不但對連鑄浸入式水口 的腐蝕程度明顯降低，比同類型含F渣低13%左右。而且不會造成二冷水抑值的降低，對 設備的鎊蝕程度必然大大減輕。另外二冷水中也不再產生氣化物的富集，明顯改善了循環 水的處理和排放壓力。
[0011] 在堿度大于1和小于1時，Li20和K20含量的變化對烙點的影響基本相同。烙 點隨著Li20和K20含量而降低。當Li20和K20含量小于10%，烙點隨著Li20和K20含量 的增加而顯著減小；當Li20和K20含量增加到10%左右，在增加Li20和K20含量烙點幾 乎不降低。由此可見，堿金屬只能在一定范圍之內能顯著地改變烙點，Li20作為一種可 選的助烙劑，在烙點、粘度偏高時可適當添加，當其含量超過送個范圍后，對烙點的作用效 果明顯減小。
[0012] 與現有技術相比本發明的有益效果。
[0013] 本發明的無氣環保型保護渣，由于各項使用性能及指標均在傳統保護渣的范圍 內，因此，對鑄昆表面質量沒有任何負面影響。生產實績表明，使用本發明的環保型合金鋼 連鑄保護渣，鑄昆表面質量良好，沒有產生表面夾渣、針孔、凹陷等質量問題和粘結漏鋼事 故，用于包晶鋼、含裂紋敏感性元素的合金鋼種上，也未產生縱向裂紋，完全滿足了連鑄工 藝的各項需求。
【具體實施方式】
[0014] 針對合金鋼種，鑄昆斷面在135X950-1550mm2,拉速在2. 0-3.Om/min的連鑄工藝 條件下，研究及設計相應保護渣。對于裂紋敏感的合金鋼保護渣來說，首先要確保鑄昆適 宜的傳熱效果(緩冷作用)，然后W較低的粘度和足夠的單耗來確保潤滑作用。根據上述原 則開發了用于中薄板昆鋼種的具有高堿度、高結晶性能、能在結晶器內對初生昆殼進行緩 冷的連鑄保護渣。根據鋼種特點及高拉速對保護渣物化性能的要求，確定各性能指標的 基本取值范圍：堿度CaO/Si02=l. 2-1. 28 ;烙化溫度T半=1000-115(TC;粘度（130(rC) =0. 07-0. 15化S;結晶性能為50%-75%結晶體；保護渣消耗量為0. 40-0. 70kg/t鋼；烙渣層 厚度為l〇-14mm。具體如表1所示。
[0015] 表1保護渣技術要求
保護渣成分為；CaO:40. 5%，Si〇2 :30%，Al2〇3 ;5%，MgO;3.5%，B203;4%，C: 1. 5%，Li2〇 2. 5-3. 5%、胞2〇 5. 5-9. 5%其余為原料帶入的微量雜質，該渣堿度為1. 3,在 130(TC的粘度為0. 38Pa.S，凝固溫度為117(TC，析晶率100%。
[001引 實施例1 ;CaO ;40. 5%，Si02 :30%，Al203 ;5%，MgO ;3.5%，B203;4%，C ;1. 5%, LizO 2. 5%、胞209. 5%，CaO/Si02為1. 2 ;凝固溫度為117(TC，析晶率100%。
[0017]實施例 2;CaO;40.5%，Si〇2 :30%，Al2〇3;5%，Mg0 ;3.5%，B203;4%，c;1. 5%, LizO3.5%、胞2〇5. 5%，CaO/Si〇2為 1. 5;凝固溫度為 117(TC，析晶率100%。
[0018] 實驗結果表明送兩種保護渣較好，沒有表面質量缺陷。同時由于不含有氣元素有 效的降低鋼水對浸入式水口的侵蝕，在降低成本的同時提高了合金鋼的生產質量。在試驗 中，保護渣在結晶器鋼水液面的烙化狀態較好，液面的烙渣層厚度為生產出的鑄 昆表面比較光滑，振痕淺且比較均勻，沒有凹陷、裂紋等問題。通過該實驗可W驗證該保護 渣有利于均勻散熱W及減小摩擦力，在做到綠色環保的同時，保證了鑄昆的質量。
【主權項】
1. 一種合金鋼用環保型連鑄保護渣，其特征在于，所述保護渣成分按重量百分比為： CaO：40. 5%,Si02 ：30%,A1203 ：5%,MgO：3. 5%,B203 ：4%,C：1.5%,Li20 2.5-3.5%. Na20 5. 5-9. 5%，Ca0/Si02為1. 2-1. 5 ;所述保護渣中Na20與Li20之和優選在9%以上；凝 固溫度為1170°C，析晶率100%。2. 根據權利要求1所述的合金鋼用環保型連鑄保護渣，其特征在于，所述保護渣中添 加有Li20,其重量百分比為：Li20 < 3. 5%。3. 根據權利要求1所述的合金鋼用環保型連鑄保護渣，其特征在于，所述保護渣的熔 點為：1100-1250°C。4.根據權利要求3所述的合金鋼用環保型連鑄保護渣，其特征在于：保護渣中粒度為 0·2-1. 0mm級彡 80%，小于 0·2mm級<17%。
【專利摘要】本發明公開了一種環保型合金鋼用連鑄保護渣，由下述質量百分比原料制備而成：CaO：40.5％，SiO2：30％，Al2O3：5％，MgO：3.5％，B2O3：4％，C：1.5％，Li2O2.5-3.5%、Na2O5.5-9.5%，CaO/SiO2為1.2-1.5；所述保護渣中Na2O與Li2O之和在10％以上。凝固溫度為1170℃，析晶率100％。對設備無腐蝕，可防止鋼液的氧化，鋼液熱損失小，凈化鋼渣界面效果好。該保護渣中二元堿度CaO/SiO2控制在1.1-1.5之間，在綠色環保的同時降低了保護渣對連鑄設備的腐蝕，提高了合金鋼的生產質量。
【IPC分類】B22D11/111
【公開號】CN105312524
【申請號】CN201410369000
【發明人】姜丹寧
【申請人】姜丹寧
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年7月31日