CN102009142B

CN102009142B - 30MnSi钢专用连铸结晶器功能保护材料

Info

Publication number: CN102009142B
Application number: CN201010247663A
Authority: CN
Inventors: 李书成; 李伟锋; 王小梅
Original assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Current assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-08-09
Also published as: CN102009142A

Abstract

本发明公开了一种30MnSi钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原料包括碳黑、石墨、膨润土、萤石、石英、氟化钠、铁泥、白碱、镁砂、硅灰石、水渣，其重量百分含量分别为3％、9％、4.5％、11％、7.5％、2％、2％、7％、1％、17％、34％。该功能保护材料在使用时，铺展性、保温性和熔化性能表现良好；结晶器内四周传热量稳定和均匀，满足高拉速要求；试验渣渣条小、改善了流入不均现象，保护渣润滑性好，防止了粘结性漏钢。铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

Description

30MnSi钢专用连铸结晶器功能保护材料

技术领域

本发明属炼钢用冶金辅料，特别涉及一种建筑用30MnSi钢专用连铸结晶器功能保护材料。

背景技术

30MnSi钢主要用于生产预应力混凝土用钢棒，具有高强韧性、低松驰性、良好的可焊性、墩锻性、节省材料等特点，与混凝土握裹力强，广泛应用于高强度预应力混凝土离心管桩、高架桥墩、铁路轨枕等应力构件中，其市场前景广阔。

目前，快速发展的高效连铸技术已日臻成熟，冶金行业已把大力开发高品质钢材列为发展战略的主要内容之一。高品质钢材的连铸生产还必须采取一系列有效的措施以保证产品的质量，譬如采用连铸新技术、新工艺，二冷段采用电磁搅拌、轻压下、计算机自动控制新技术等等，以此来减少铸坯质量，不断提高连铸生产效率。而30MnSi这一钢种对质量要求比较严格，尤其对钢的纯净度以及表面质量要求非常苛刻，因此对应的保护渣的设计必须具备较强的吸附夹杂能力、较强的稳定性、润滑性能，以满足高拉速、高质量无缺陷铸坯的需要，针对这些问题，我们开发了该钢种专用连铸结晶器保护渣。

张家港润忠炼钢厂生产30MnSi钢，浇注断面：140mm×140mm，150mm×150mm，结合炉机匹配情况和产量要求，该铸机一般拉速控制在3.4 m/min左右。由于该钢种成分中合金元素含量比较高，同时要求表面质量好，不得有影响其使用性能的各类缺陷，所以对保护渣提出了更高的要求：1)、良好的吸附夹杂物功能，及稳定的熔融特性和控热能力，由于该钢中易氧化元素多，保护渣需要良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液渣物性保持稳定；2)、适宜的液渣层厚度，液渣层过厚或过薄，铸坯表面都会产生裂纹等缺陷，优以厚度不足为甚，裂纹数量随液渣层的减薄而剧增；3)、减少渣圈生成，渣圈厚时会把液渣向下流动的通道堵死，局部堵塞的时间越长表面纵裂就越严重；4)、合适的渣耗量，保护的渣耗量随着液渣粘度、结晶器振动频率、负滑脱率以及拉速的减少而增大；5）、合适的熔渣粘度和渣膜厚度，适宜的粘度才能保护合适的液渣供给，从而保证液渣的均匀流入，获得分布均匀的渣膜，保证铸坯的均匀凝固，降低摩擦力并使结晶器散热均匀化，防止裂纹的产生及粘结漏钢。总之，该保护渣技术的核心就是快速成渣，以保证对铸坯充足的润滑；同时必须使结晶器保护渣液态渣膜具有良好的填充性和缓冷性，防止铸坯的不均匀凝固，从而保证高拉速生产条件下获得高质量的铸坯。

发明内容

为实现本发明的目的，所述的30MnSi钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原料包括碳黑、石墨、膨润土、萤石、石英、氟化钠、铁泥、白碱、镁砂、硅灰石、水渣，其重量百分含量分别为3%、9%、4.5%、11%、7.5%、2%、2%、7%、1%、17%、34%。

所述功能保护材料中MgO重量百分含量为2.0～5.0%，Fe₂O₃重量百分含量为1.0～3.0%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.87～0.93，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O 、F^- 、K₂O，其重量百分含量为SiO₂31.5～35.5%，CaO 28.2～32.2%，Al₂O₃2.8～4.8%、Na₂O 5～7%、F^-5～7%、K₂O <1.0%。

下面对本发明作进一步详述：

30MnSi属中碳钢，且钢中合金含量较高，在高拉速连铸生产时易出现纵裂纹、粘结、漏钢等问题，因此所用保护渣的重点也是在于润滑；此外钢中夹杂较多要求保护渣吸收能力要好，防止铸坯表面夹渣和粘渣，同时必须防止振痕过深引发横裂纹。

保护渣化学成分设计。由于是小方坯生产，必须保证适宜的传热，首先要求保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂）不能太高，一般要控制在0.83～0.97之间，以保证结晶器内渣膜形成一定比例的玻璃态，良好传热的同时改善坯壳与结晶器之间的润滑，本发明控制保护渣的二元碱度在0.87～0.93范围内。其次，采用多种熔剂的方法调节保护渣熔点和粘度。作为常规保护渣熔剂重要成分的Na₂O在本发明保护渣中的作用除了降低熔点和粘度外，另一方面可促使渣膜析出晶体，并提高结晶速率，破坏渣膜的玻璃性能，从而达到延缓传热，减少纵裂纹产生的目的，本发明保护渣中Na₂O含量控制范围为5.0～7.0%；一定量的MgO也能降低保护渣熔点、粘度、结晶温度和凝固温度，改善保护渣的稳定性，本发明保护渣中MgO含量控制范围为2.0～5.0%；保护渣中的F-主要作用是降低渣粘度，改善液渣流动性，但在本发明中要特别注意控制保护渣中的F-含量，若渣中CaF₂含量过高会引起枪晶石（3CaO.2SiO₂.CaF₂）等高熔点物的析出，破坏熔渣的玻璃性，使润滑条件恶化，另外F^-离子含量过高还会对伸入式水口造成严重侵蚀，减少水口使用寿命，为此，本发明保护渣中F-含量控制范围为5.0～7.0%。最后，就是要求保护渣快速熔化，形成足够的液渣层和保证一定的渣消耗量。要求配碳量不能太高，但也不能过低，否则形成的液渣层和烧结层太厚，使得结渣条严重，阻碍保护渣的均匀流入。因此，配碳种类选用比表面积大和燃烧速度快的炭黑，同时添加了一定量的石墨，改善保护渣的铺展性，加快碳质材料的烧损，减少烧结层厚度。本发明保护渣中C含量控制范围为9.0～11.0%，Fe₂O₃含量控制范围为1.0～3.0%。

保护渣物理性能确定。本发明要求保护渣具有较高的熔点、粘度和较快的熔化速度。具体设置要求为：熔点（半球点温度）为1110～1150 ℃；1300℃的粘度为0.2～0.4 Pa·S；熔化速度为37～47秒（渣柱法测试）。

保护渣的性能取决于制渣基料的选择，常规的机混渣主要采用多种生料混合而成。本研究选择用硅灰石作为保护渣配渣基料，该料含有的常规成分为：SiO₂、CaO 、MgO、Al₂O₃，与常规的预熔料相比不含Na₂O 、F-，有效地控制了渣中Na₂O 、F-含量，获得具有适宜的玻璃性和结晶性能渣膜，保证铸坯与结晶器之间的润滑，使熔渣性能的稳定性得到了提高，明显增加了使用效果的稳定性。

生产工艺和质量控制标准。保护渣成品的理化性能稳定性与所使用生产工艺和控制标准是直接相关的。为了适应高拉速保护渣的高质量需求，本发明保护渣采用了如下质量控制标准：1）每种原料粒度要求通过320目；2）混匀搅拌和水磨成浆时间各1小时。

采用上述研究结果由河南省西保冶材集团有限公司生产的该保护渣, 在张家港润忠炼钢厂浇注30MnSi钢，拉速在3.0～3.4m/min时的渣耗量为0.3 kg/T钢、钢水表面液渣层厚度3～6mm。经现场试验结果表明，该保护渣使用时，在结晶器内铺展性、保温性和熔化性能表现良好；结晶器内四周传热量稳定和均匀，满足高拉速要求；试验渣渣条小、改善了流入不均现象，保护渣润滑性好，防止了粘结性漏钢。铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

具体实施方式

实施例一：

一种30MnSi钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原料包括碳黑、石墨、膨润土、萤石、石英、氟化钠、铁泥、白碱、镁砂、硅灰石、水渣，其重量百分含量分别为3%、9%、4.5%、11%、7.5%、2%、2%、7%、1%、17%、34%。

所述保护渣中MgO重量百分含量为2.2%，Fe₂O₃重量百分含量为2.6%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.90，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O 、F^-、K₂O，其重量百分含量为SiO₂31.5%，CaO 28.5%，Al₂O₃4.6%、Na₂O 5.2%、F^-6.8%、K₂O 0.8%。

实施例二：

所述保护渣中MgO重量百分含量为5.0%，Fe₂O₃重量百分含量为1.3%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.92，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O 、F^-、K₂O，其重量百分含量为SiO₂ 35.0%，CaO 32.2%，Al₂O₃3.0%、Na₂O 6.7%、F^-5.7%、K₂O 0.3%。

实施例三：

所述保护渣中MgO重量百分含量为3.5%，Fe₂O₃重量百分含量为2.0%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.90，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O 、F^-、K₂O，其重量百分含量为SiO₂33.5%，CaO 30.2%，Al₂O₃3.8%、Na₂O 6%、F^-6%、K₂O 0.5%。

Claims

1.一种30MnSi钢专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于：其原料包括碳黑、石墨、膨润土、萤石、石英、氟化钠、铁泥、白碱、镁砂、硅灰石、水渣，其重量百分含量分别为3%、9%、4.5%、11%、7.5%、2%、2%、7%、1%、17%、34%。