CN102728797A

CN102728797A - 一种有效控制csp中碳钢裂纹的结晶器保护渣

Info

Publication number: CN102728797A
Application number: CN2012101981918A
Authority: CN
Inventors: 邹明; 常崇民; 成东全; 马明胜; 谯德高; 郑跃强; 李�诚; 吕钢; 王德勇
Original assignee: Gansu Jiu Steel Group Hongxing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Gansu Jiu Steel Group Hongxing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-10-17

Abstract

一种有效控制CSP中碳钢裂纹的结晶器保护渣，其化学成分的质量分数为CaO35~38%，SiO₂28~31%、Al₂O₃1~3%、MgO1~2%、Fe₂O₃0.5~1.5%、F^-10~11.5%、Na₂O9~11.5%、MnO1.5~3.5%、固定碳5~8%，其余为不可避免的微量元素。本发明为控制CSP中碳钢裂纹，将碱度提高了0.04～0.09，碱度控制在1.20～1.25，打破了本领域中认为碱度不能高过1.16的束缚，并将粘度控制在0.08~0.09Pa·S，熔点为1155~1185℃；使其溶解、吸收夹杂物的能力提高，并通过减少玻璃体达到减缓传热，从而达到减少纵裂纹的目的；并通过调整配碳，控制液渣层厚度，缓解因保护渣碱度过高，导致析晶温度高、润滑性能恶化，造成的粘结漏钢。

Description

一种有效控制CSP中碳钢裂纹的结晶器保护渣

技术领域

本发明涉及炼钢、连铸技术中适用于薄板坯连铸裂纹控制的结晶器保护渣，具体指一种有效控制CSP中碳钢裂纹的结晶器保护渣。

背景技术

CSP工艺由于其特有的漏斗型结晶器、薄板坯、高拉速、结晶器冷却强度高和比表面积大等特点，与板坯连铸相比，薄板坯连铸面临的浇铸条件非常严格和苛刻，给改善铸坯质量和稳定连铸操作带来较大困难。CSP薄板坯连铸技术所呈现的每一个特点所造成的影响，均与保护渣有直接的关系。近几年来，由于保护渣原因导致的铸坯质量事故和结晶器漏钢事故频繁发生，严重影响了CSP生产的顺行。

CN1060050A钢铁研究总院发明的薄板坯连铸保护渣及制造方法，其成分按重量百分比计为：CaO30~35%，SiO₂28~35 %、Na₂O5~10%、F^-7~10%、B₂O₃3~8%、C2.7~3.5 %、Al₂O₃ 3%、MgO1.5~2.0 %、MnO 2~3.5%、Fe₂O₃

3 %、H₂O

0.5%。其二元碱度CaO/SiO₂(重量比)为0.99~1.16，1300℃时的粘度为0.3~0.75泊，软化温度为970~1000℃，熔融温度为1050~1080℃。该渣系熔化速度快、熔化均匀、渣耗0.3kg/t钢、传热均匀、润滑及保温效果好，铸坯表面平整光洁，表面质量良好。

CN1528546A西峡龙城冶材集团有限公司，发明的超薄板坯专用连铸结晶器保护渣及其生产工艺，其成分重量百分比为：CaO26~33%、SiO₂28~35%、Fe₂O₃

1.5%、MgO3~6%、Al₂O₃3~6%、R₂O(Na₂O+K₂O+Li₂O)9~12%、F^-4~7%、MnO 1~4%、H₂O

0.5%。B₂O₃3~8%、C2.7~3.5 %。二元碱度（CaO/ SiO₂）为0.95±0.06，软化温度Ts为1020±20℃，半球温度Tm为1040±20℃，析晶温度Tc为1100±20℃，析晶率Rp为0~15%。此发明提出薄板坯专用保护渣设计模型：较低的熔点，通常半球温度控制在1040±20℃；较低的粘度，为了确保合适的渣耗，粘度控制在0.13±0.05Pa·S，1300℃；中等析晶温度和较低的析晶率，一般析晶温度控制在1095±20℃，析晶率控制在0~15%；较大的钢渣界面张力，通常界面张力控制在大于290达因。依靠低温条件下析晶率高的Li₂O来降低热流密度，防止裂纹的产生。

CN1927502A唐山钢铁股份有限公司发明的一种薄板坯连铸用低碳钢保护渣及制备方法，用于解决FTSC连铸机生产低碳钢出现铸坯表面纵裂或粘结问题。是其化学成分重量百分比为：SiO₂28~32%、CaO29~33%、Al₂O₃3~5%、MgO1~3%、Fe₂O₃≤3%、F^-7~9%、(Na₂O+K₂O)9~12%、Li₂O≤2.0%、固定碳7、粘结剂1~3%，物理水≤0.5%。二元碱度R(CaO/SiO₂)为1.00+0.05，1300℃时的粘度为0.15~0.05Pa·S，熔点为1070±20℃，析晶温度为1135±15℃，析晶比例为10±5%，容重为0.65±0.15g/cm3。此发明所述保护渣实现了低析晶温度、高凝固温度和较高析晶比例的渣膜控制目标。其使用效果超过了国内外同行产品，完全满足FTSC薄板坯连铸低碳钢要求。

CN1411931A广州珠江钢铁有限责任公司发明的CSP薄板坯连铸结晶器保护渣，克服现有技术从薄板坯连铸过程中渣耗急剧下降，造成润滑不良和传热不均，造成粘结漏钢和铸坯表面质量差。本发明在常规熔剂的基础上配加Li₂O、BaO、MgO等熔剂来实现薄板坯连铸的要求；Li₂O、BaO、MgO重量百分比含量分别为1.0~2.5%、9%以内、3.0~6.0%。其熔点，Q235B、16Mn渣采用高熔点(1060℃)、高碱度(0.9~1.1)，低粘度(1.0~1.6泊)，Q195渣采用低熔点(1000℃)、低碱度(0.78~0.86)，高粘度(1.5~2.0泊)；具有铺展性、熔化性、保温性良好，窄面渣膜形成、拔热量稳定性好，玻璃性好，防止粘结性漏钢，铸坯表面少见夹渣、裹渣现象，使钢板表面平滑光亮。

国内外目前对于薄板坯低碳钢用保护渣多采用低碱度、高粘度方案，而薄板坯中碳钢保护渣采用高碱度(小于1.16)、低粘度方案。采用较高碱度保护渣，是为了提高其溶解、吸收夹杂物的能力，并通过减少玻璃体达到减缓传热，从而达到减少纵裂纹的目的。但保护渣碱度过高，导致析晶温度高，易恶化坯壳的润滑，造成坯壳粘结漏钢。

发明内容

本发明提供一种有效控制CSP中碳钢裂纹的结晶器保护渣，该保护渣的二元碱度(CaO/SiO₂)为1.20~1.25，1300℃时粘度为0.08~0.09Pa·S，可有效防止粘结漏钢和铸坯裂纹。

本发明的技术方案如下：一种有效控制CSP中碳钢裂纹的结晶器保护渣，其化学成分的质量分数为CaO35~38%，SiO₂28~31 %、Al₂O₃1~3%、MgO1~2 %、Fe₂O₃0.5~1.5%、F^-10~11.5%、Na₂O9~11.5%、MnO1.5~3.5%、固定碳5~8 %，其余为不可避免的微量元素。

本发明通过对现有保护渣进行持续不断的优化而得，为控制CSP中碳钢裂纹，将碱度提高了0.04～0.09，碱度控制在1.20～1.25，打破了本领域中认为碱度不能高过1.16的束缚，并将粘度控制在0.08~0.09Pa·S，熔点为1155~1185℃；使其溶解、吸收夹杂物的能力提高，并通过减少玻璃体达到减缓传热，从而达到减少纵裂纹的目的；并通过调整配碳，控制液渣层厚度，缓解因保护渣碱度过高，导致析晶温度高、润滑性能恶化，造成的粘结漏钢。

本发明的原理分析：采用石墨和碳黑等碳质材料，因其具有很高的的熔点，能有效地阻止保护渣液滴的聚集，从而控制保护渣熔化速度、调节液渣层厚度。

本发明采用较高熔点增加保护渣层的热阻；高碱度(1.20~1.25)提高溶解、吸收钢中夹杂物的速度，提高其析晶率来降低保护渣的传热，该保护渣使用后，结晶器宽面热流密度为2.2~2.4MW/m²，窄面热流密度为1.8~2.0 MW/m²，热流比控制在75~95%。

本发明增加了CaO的量，CaO属于网络外体氧化物，可提高保护渣碱度，明显降低保护渣粘度，并对吸收氧化物夹杂有利。但碱性渣的粘度随温度变化较大，当冷却到液相线温度时，由于结晶能力强则不断析出晶体，会严重破坏熔渣的玻璃性。

本发明利用MnO结晶时的细晶特性，既有较好的润滑性，又能抑制传热；其渣膜呈棕红色，对热传递有一定的折射作用，从而削弱了结晶器的热流密度，利于控制传热。

本发明提高了CaF₂和Na₂O的量，易造成枪晶石(3CaO·2SiO·2CaF₂)和霞石 (Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂)等高熔点物的析出，利于传热性能的控制，但破坏熔渣的玻璃性，使润滑条件恶化。而F^-离子可促使硅氧聚合体解体，从而降低熔渣粘度，避免了因F^-含量过高而引起的高熔点物析出问题；Na₂O属网络外体氧化物，能破坏硅酸盐网络结构，在保护渣中起降低熔融温度和粘度的作用，改善润滑性能。

本发明降低了Al₂O₃的含量，使熔渣的粘度降低，利于吸收氧化铝夹杂；添加适量的MgO，可使熔渣在保持相同粘度及软化点时，增加渣的流动性，保证足够的渣耗。

本发明还考虑了保护渣的表面张力这一因素，添加适量的网状结构化合物SiO₂和Al₂O₃，利于增加渣-钢界面张力，则润湿角越小，两相间润湿程度越小，钢渣越易分离，对控制夹杂物分离、吸收和渣膜的润滑有利。

综合上述，本发明具有如下有益效果：

1、良好的铺展性、润滑性、熔化性及保温性，有很好的吸附夹杂的能力；

2、粘度适宜、析晶温度合理，液渣层厚度合理，渣膜形成均匀、稳定，对均匀缓慢冷却起到重要重要，热流密度合理，铸坯裂纹明显减少；

3、结晶器液面波动引起的卷渣缺陷明显减少，铸坯质量好，铸坯裂纹得到有效控制。

具体实施方式

实施例1

保护渣化学成分(质量分数)为CaO35.85%，SiO₂29.60%、Al₂O₃2.09%、MgO1.32 %、Fe₂O₃0.91%、F^-11.23%、Na₂O9.54%、MnO2.98%、固定碳6.31 %；物理性能为：粘度0.085Pa·S，碱度1.21，熔点1180℃。使用该保护渣浇铸中碳钢，断面尺寸为1500×70/52mm,拉速4.9m/min，PLC1#冷却曲线，润滑和传热性能控制较好，结晶器宽面热流密度为2.4~2.5MW/m²，窄面热流密度为2.0~2.1MW/m²，热流比控制在80~87%，渣条形成均匀，液渣层厚7mm，渣耗量为0.45kg/t钢，中碳钢裂纹率由原来的1.23%降为0.53%。

实施例2

保护渣中化学成分的质量分数为CaO36.53%，SiO₂29.25%、Al₂O₃1.96%、MgO1.15 %、Fe₂O₃0.98%、F^-10.97%、Na₂O9.23%、MnO3.01%、固定碳5.54%。物理性能如下：粘度0.089Pa·S，碱度1.25，熔点1185℃。使用该保护渣浇铸中碳钢，断面尺寸为1500×70mm，拉速3.8m/min,DSC5#冷却曲线，结晶器宽面热流密度为2.2~2.3MW/m²，窄面热流密度为1.7~1.8 MW/m²，热流比控制在74~82%。渣条形成均匀，润滑性良好，液渣层厚8mm，渣耗量为0.47 kg/t钢，中碳钢裂纹率由原来的1.23%降为0.43%。

实施例3

保护渣中化学成分的质量分数为CaO37.02%，SiO₂30.09%、Al₂O₃1.67%、MgO1.02 %、Fe₂O₃0.87%、F^-11.06%、Na₂O9.26%、MnO1.93%、固定碳7.65%。物理性能如下：粘度0.09Pa·S，碱度1.23，熔点1169℃。使用该保护渣浇铸中碳钢，断面尺寸为1250×70/60mm,拉速4.7m/min，PLC2#冷却曲线，结晶器宽面热流密度为2.2~2.3MW/m²，窄面热流密度为1.8~1.9MW/m²，热流比控制在82~86%。渣条形成均匀，润滑性好，液渣层厚7mm，渣耗量为0.45kg/t钢，中碳钢裂纹率由原来的1.23%降为0.45%。

本发明的生产工艺：

1）基料采用CaO-SiO₂-Al₂O₃三元系，取占总重80～85%的硅灰石粉、玻璃粉、水泥熟料、方解石、镁砂、铝钒土、橄榄砂、石英砂、钠长石等物料，分别破碎、磨细，使其粒径达40微米以下，制成粉末入料仓待用；

2）在搅拌桶里加适量水，首先加入10～15%助剂萤石、碳酸钠、氟化钠、碳酸锰、冰晶石等，溶化后加入所需炭质材料即炭黑和石墨进行预搅拌，然后再加入所需的步骤1）中已磨细至40微米以下的各种原材料，最后加入所需0.8～1.8%羧甲基纤维素钠或淀粉和2～3.5%木质素磺酸钙，充分搅拌均匀，要求料浆浓度控制在50~60%，然后在喷雾造粒塔中造粒，塔温控制在400℃~450℃；

3）造粒后干燥成型的保护渣在储料仓内冷却至100℃以下，粒度要求：0-0.2mm，其中0.17mm以上粒径的在80%以上；包装水份≤0.30%。

Claims

1.一种有效控制CSP中碳钢裂纹的结晶器保护渣，其特征在于，其化学成分的质量分数为CaO35~38%，SiO₂28~31 %、Al₂O₃1~3%、MgO1~2 %、Fe₂O₃0.5~1.5%、F^-10~11.5%、Na₂O9~11.5%、MnO1.5~3.5%、固定碳5~8 %，其余为不可避免的微量元素。