CN103121089B

CN103121089B - 一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣

Info

Publication number: CN103121089B
Application number: CN201310078020.6A
Authority: CN
Inventors: 李晓阳; 别飞雄; 张福; 陈永艳; 王正英; 赵春宝; 薄红涛; 谭政委; 王旭阳
Original assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Current assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: CN103121089A

Abstract

本发明公开了一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，其原料包括萤石粉3～5%、工业纯碱3～5%、硅灰石粉44～55%、轻烧镁砂粉5.5～7.5%、铝矾土粉2.5～4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5～6%、碳酸锂2%、氧化铁红8～18%、粘合剂1～2%、减水剂0.1～1%。该保护渣在结晶器中铺展性好，渣面活跃；铸坯，振痕清晰、规则、较浅，无沾渣、卷渣现象，铸坯表面平整光滑无异常，铸坯一级品合格率由原来的86.2%提高至99.9%以上。

Description

一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣

技术领域

本发明涉及钢铁连铸用保护渣，特别涉及一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣。

背景技术

当前，国内在低碳钢尤其是超低碳钢的连铸生产中，最容易出现的问题就是增碳。该问题已成为超低碳钢连铸生产中的最大难题。以前我们解决该类问题的主要思路就是尽可能地降低连铸结晶器保护渣中的自由碳含量，即尽量少引入碳质材料或不用碳质材料，但只要用碳质材料就可能出现钢水增碳，不用碳质材料又导致保护渣保温效果差，同时还伴随出现渣条大、结壳等问题，所以总体来说效果很不理想。US4038067提出了采用BN为代表的氮化物以替代炭素材料。氮化物熔点较高，其晶格类似于石墨，可作为保护渣中的骨架材料，但价格昂贵，且保护渣的铺展性和保温性不如含碳保护渣。专利CN92106323.7采用大然硅灰石、石灰石、钾长石、萤石、工业纯碱、蛙石组成的无碳保护渣，该发明防止铸坯增碳的作用明显，但熔点粘度低，耗量大，易烧结，保温性与铺展性不佳。

在保护渣中加入强还原性金属如SiCa粉，FeMn粉等，在保护渣的熔融过程中这些物质将优先与氧反应从而减缓碳素材料的氧化，这样可以减少碳素材料的配入量，从而达到防止铸坯增碳的目的。例如专利特开昭64-66056采用的就是加入0.5-5.0%的强还原性金属粉的方法。这类方法的不足在于:所添加的强还原性金属粉的化学活性比较大，在生产加工及运输过程中有特别的要求;另外，价格也比较贵。

而国外早在几年前就已经尝试在超低碳钢连铸生产中使用无碳的彩色保护渣，这种保护渣的使用不仅有效解决了连铸坯钢水增碳问题，而且也保证了良好的铸坯质量。但在国内使用该种进口保护渣则存在两大主要问题：（1）成本较高；（2）不能有效结合每个钢厂的具体生产工艺条件进行单独设计，针对性不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，不仅能够提高保护渣的保温性能以及有效控制其熔化速度，而且有效解决了连铸坯钢水增碳问题，保证了良好的铸坯质量。

为实现本发明的目的，一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，其原料包括萤石粉3～5%、工业纯碱3～5%、硅灰石粉44～55%、轻烧镁砂粉5.5～7.5%、铝矾土粉2.5～4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5～6%、碳酸锂2%、氧化铁红8～18%、粘合剂1～2%、减水剂0.1～1%。

优选的，一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，其原料包括萤石粉3～5%、工业纯碱3～5%、硅灰石粉44～55%、轻烧镁砂粉5.5～7.5%、铝矾土粉2.5～4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5～6%、碳酸锂2%、氧化铁红15.5～17.5%、粘合剂1～2%、减水剂0.1～1%。

所述超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣中CaO：25.5%～31.5%，SiO₂：27.5%～35.5%，F^-：4.5%～8.5%，MgO：5%～7%，Fe₂O₃：15.5%～17%，Al₂O₃：2%～5%，Na₂O：6.5%～9%，MnO：≤1%，Li₂O：≤1%，二元碱度（CaO/SiO₂）=0.92。

下面对本发明作进一步详述：

（1）氧化铁红是极小的微粒，分散能力很强，所以能够达到很大的表面积，能够覆盖所有构成保护渣的常用原材料。这些着色原料的一部分具有较高的熔点，一部分具有较高的分解温度。这些特征温度与常规碳的氧化温度非常接近，因此彩色保护渣控制熔化速度的能力与通过调节控制自由碳来控制熔化速度的能力是相同。

（2）氧化铁红可以给保护渣着色，提高保护渣的热射线吸收性能，充分发挥保护渣的保温效果：玻璃是由多原子组成的大分子结构物质，多原子分子在振动时，只有振动过程中能改变分子的对称行为而使偶极矩发生变化，才能吸收红外辐射。振动过程中偶极矩变化越大，相应的吸收带越强。振动粒子的电荷越多，则偶极矩的变化越大，红外吸收就越强，由于偶极矩和玻璃分子结构中存在的杂质及缺陷直接相关，故可通过加入外来离子来提高材料的红外吸收性能。由于过渡族金属离子在保护渣的网络结构中由于与周围氧离子的距离不等，它们之间会产生一个较大的偶极矩，当晶格振动时其偶极矩的变化将增大，它们有自己的特征振动谱带，这个谱带与保护渣自身的谱带相叠加，进一步提高了材料的红外辐射性能。

（3）保护渣中加入Fe³⁺过渡金属离子在保护渣中的固溶对保护渣的结构产生影响，使保护渣中Si、O、Al等元素的化学环境发生变化，降低了分子结构的对称型，从而使保护渣的红外吸收性能提高。这是由于Fe³⁺的离子半径较小，最外层电子对核的屏蔽作用小，因而有效核电核较大，对配体有较强的吸引力，所以它们有很强的形成配合物的倾向。由于配合物***能的不同，其选择吸收光的波长不同，因此过渡族金属元素在玻璃中的着色不同。加入Fe₂O₃后的保护渣变成红褐色，这是因为它们吸收可见光区中某些波长的光而呈现出未被吸收的那部分光的颜色。事实上，过渡族金属元素的吸收光的范围往往扩展到近紫色光区和红外光区，它们吸收光的范围大致在200～25000nm的波长范围，热射线也被包含在这个范围之内。

（4）由于该彩色连铸结晶器保护渣，原材料中没有用到碳质材料类，因而其自身不会造成钢水增碳。

（5）Fe₂O₃是氧化铁材料中最稳定的化合物，热稳定性好、纯度高，是一种很好的催化剂。因此氧化铁红的加入在一定程度上增加了保护渣的稳定性，有效地保证了保护渣不同基粒的均匀熔化。

与现有技术相比，本发明具有如下优点:原材料价格便宜，便于推广使用；保护渣的熔化温度较低，粘度较大，既能形成适当的熔渣层厚度，又降低了熔渣层中的碳向钢液扩散的系数，钢液不增碳；保护渣中含有一定量的氧化剂，以使富集碳层中的碳充分氧化，降低了富集碳层向钢液增碳的可能性，而且不会引起钢液增氧，钢液不增碳；虽然渣中不含碳，但不发生熔渣层过厚、渣板结等问题，保护渣在结晶器中铺展性好，渣面活跃；铸坯，振痕清晰、规则、较浅，无沾渣、卷渣现象，铸坯表面平整光滑无异常，铸坯一级品合格率由原来的86.2%提高至99.9%以上。

具体实施方式

一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，其原料包括萤石粉3～5%、工业纯碱3～5%、硅灰石粉44～55%、轻烧镁砂粉5.5～7.5%、铝矾土粉2.5～4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5～6%、碳酸锂2%、氧化铁红8～18%、粘合剂1～2%、减水剂0.1～1%。

将本发明的超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣与原有保护渣(比较例8, 9)进行使用试验。采用本发明的保护渣，可有效防止钢水或铸坯增碳。具体实施例见表l，实施例和比较例的熔化速度对比，明显本发明的融化速度良好，良好的熔化速度和氧化铁红的作用，从而减少了保护渣中碳的配入量，有效实现超低碳钢的生产。表1中发明例和比较例对钢水增碳的影响。由实施例1、2、3、4、5、6、7可知，采用本发明的技术铸坯的碳量减少，对钢水不增碳，能满足超低碳钢的生产要求。

由表1可知，本发明提供的7个实施例，采用本发明的技术配方加入了一定量的氧化铁红，使加入保护渣的碳的粒子渗透到基渣料的粒子内，大大降低了碳的活性，延缓了碳的氧化速度，使得保护渣中的碳有效的发挥其控制熔化速度和的作用，从而减少保护渣中碳的加入量，其最终的铸坯增碳量明显小于比较例保护渣的铸坯增碳量。对于实施例7采用本发明技术方案，当Fe₂O₃含量在17%时，铸坯的碳量减少到0.00008，而且钢水不增碳；观察冷态下铸坯，振痕清晰、规则、较浅，无沾渣、卷渣现象，铸坯表面平整光滑无异常，铸坯一级品合格率由原来的86.2%提高至99.9%以上。

表1实施例保护渣及比较例保护渣主要成份和使用效果

Claims

1.一种超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，其特征在于：所用原材料及其重量百分比分别为，萤石粉3～5%、工业纯碱3～5%、硅灰石粉44～55%、轻烧镁砂粉5.5～7.5%、铝矾土粉2.5～4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5～6%、碳酸锂2%、氧化铁红8～18%、粘合剂1～2%、减水剂0.1～1%。

2.如权利要求1所述的超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，其特征在于：所用原材料及其重量百分比分别为，萤石粉3～5%、工业纯碱3～5%、硅灰石粉44～55%、轻烧镁砂粉5.5～7.5%、铝矾土粉2.5～4%、冰晶石粉7%、水泥熟料3.5～6%、碳酸锂2%、氧化铁红15.5～17.5%、粘合剂1～2%、减水剂0.1～1%。

3.如权利要求1所述的超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，其特征在于：其化学成分及重量百分比分别为：CaO：25.5%～31.5%，SiO₂：27.5%～35.5%，F^-：4.5%～8.5%，MgO：5%～7%，Fe₂O₃：15.5%～17%，Al₂O₃：2%～5%，Na₂O：6.5%～9%，MnO：≤1%，Li₂O：≤1%，二元碱度（CaO/SiO₂）=0.92。

4.如权利要求3所述的超低碳钢用彩色连铸结晶器保护渣，其特征在于：所述保护渣中Fe₂O₃重量百分比为17%，不添加任何碳质材料。