CN104511580B - 一种低碳钢用钢水熔剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低碳钢用钢水熔剂，属于炼钢连铸技术领域。主要解决现有技术中熔剂组分容易卷入钢水造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种低碳钢用连铸结晶器保护渣，其组成成分的重量百分比为：CaO 32～40%，MnO2 3～8%，SiO2 30～40%，Al2O3 3～7%，MgO 2～5%，CF 0～3%，Na2O 0～2%、Fe2O3 0～1%、Li2O 1～3%、B2O3 2～5%,其余为不可避免的杂质。保护渣中二元碱度值(CaO/SiO2)为0.80～1.33。本发明主要用于板坯铸机生产低碳钢时结晶器内钢水的结晶器内润滑、保护。

Description

一种低碳钢用钢水熔剂
技术领域
本发明涉及板坯铸机浇铸钢水生产中钢水连铸熔剂，特别涉及一种低碳钢用连铸钢水熔剂，属于炼钢连铸技术领域。
背景技术
连铸是炼钢过程一道主要工艺，是决定铸坯质量好坏的关键工序。钢水熔剂在板坯连铸中的作用主要表现为保温、传热、润滑、隔绝空气以及吸附夹杂。连铸铸坯的表面质量缺陷，尤其是铸坯的纵裂、黏结、夹渣、振痕等缺陷，在很大程度上取决于连铸结晶器所用的钢水熔剂。因此，性能适宜的钢水连铸熔剂对连铸非常重要。
钢水熔剂的主要物理性能有熔点、熔速、粘度、结晶温度等。通过调整钢水连铸熔剂的成分，可以改进其物性参数。一般来说，不同的钢种所用的钢水熔剂成分体系也有所差别。低碳铝镇静钢系列的钢种一般采用高速连铸，但保护渣容易卷入钢水中。为防止此问题，低碳铝镇静钢用的保护渣黏度比较高。另外因为钢水脱氧方式是铝脱氧，钢中的Al2O3在结晶器内要上浮，被钢水熔剂吸收后，会改变钢水熔剂的黏度等物性参数。这就要求钢水熔剂中Al2O3的初始含量相对要低，从而随着在浇注进行，平衡状态下钢水熔剂中的Al2O3保持合理水平，钢水熔剂的物性参数在整个浇注过程中保持稳定。而渣的黏度高，由于单位消耗不足、黏结发生率比较高，不能稳定地进行浇注。同时由于低碳钢凝固速度快，凝固收缩率小，连铸坯的坯壳生成均匀，钢水熔剂要有良好的润滑和传热功能，玻璃化性能好，尽量减少结晶体的出现。因此要求保护渣低熔点、低碱度、低结晶温度、适当的黏度和高熔化速度。
现有技术中缺乏满足低碳钢生产需要的低熔点、低碱度、低结晶温度、适当的黏度和高熔化速度的连铸结晶器钢水熔剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种低碳钢用钢水熔剂，主要解决现有技术中结晶器钢水熔剂熔化速度不当而卷入钢水造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
一种低碳钢用钢水熔剂，其组成成分的重量百分比为：CaO 32～40%，MnO2 3～8%，SiO2 30～40%，Al2O3 3～7%，MgO 2～5%，CF 0～3%，Na2O 0～2%、Fe2O30～1%、Li2O 1～3%、B2O3 2～5%,其余为不可避免的杂质。
本发明较现用连铸结晶器低碳钢钢水熔剂体现了如下特点：
本发明钢水熔剂通过加入一定量的Al2O3主要是为了保证连铸结晶器钢水的液渣层厚度，对连铸结晶器弯月面附近的钢水起到保温作用，考虑到低碳铝镇静钢中Al2O3 在结晶器中的上浮去除，保护渣中的Al2O3 含量不能过高，经多次生产实践，意外的发现初始Al2O3 含量为3～7%，可以大幅度减少连铸板坯的气泡性缺陷和氧化铝夹杂物缺陷，同时钢水熔剂在使用过程中的物性稳定，能够保证了连铸生产的顺行。
本发明钢水熔剂通过加入一定量的MnO2、Fe2O3，主要是为了向钢水熔剂中引入氧，确保钢水熔剂在高温下保持较高的熔化速度，避免因熔化速度不够，而使得钢水熔剂卷入钢水造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题，但其含量过高，导致溶化速度过快，起不到炼钢熔剂的润滑性能。经多次生产实践，意外的发现钢水熔剂中MnO2 含量为3～8%、Fe2O3含量为0～1%效果最佳合适。
本发明钢水熔剂通过加入一定量的Li2O除了促进结晶外，也能改善保护渣的润滑性能。通过对研究发现，Li2O含量由0.5％增加到1.5％，保护渣的粘度减小0.08Pa•s，孕育时间减小25s。但Li2O含量达1.5％后，晶体孕育时间变化幅度不大，故继续增加Li2O含量对结晶速度并没有提高。再通过Li2O对渣膜热流的影响研究发现，通过渣膜的热流随着Li2O含量的增加而增加；加入Li2O后，保护渣的活化能降低，在高温区域，粘度比较高，保护渣不易被卷入，但在低温区域，与未添加Li2O的保护渣相比，粘度很低，所以可保证保护渣的消耗量。根据保护渣的熔点设定范围以及促进结晶的需要，本发明选择Li2O含量为1～3%。
本发明钢水熔剂通过加入一定量的B2O3也起到两个方面的作用，一是增强保护渣吸收脱氧产物的功能，同时也能降低保护渣的凝固温度，改善保护渣的润滑性能。研究发现，随着B2O3含量增加，保护渣临界冷却速度减小，渣样的结晶能力减弱，玻璃性增强。B2O3每增加1%，保护渣熔点降低11℃，相当于在同样的浇铸温度下保护渣的过热度提高，从而使得结晶相的析出受到抑制，提高了熔渣的玻璃化率，改善保护渣的润滑性能。通过对B2O3含量对熔化温度和粘度的影响规律研究发现，B2O3含量的增加可以使熔渣粘度和熔化温度大幅降低。B2O3加入渣中能显著降低熔渣的熔化温度，进而使得熔渣的流动性增强，再者，B2O3属酸性氧化物，其“网络”形成体的作用较SiO2弱，因此它的增加就降低了SiO2的作用。再加上熔渣的流动性增强，这两方面的共同作用降低了熔渣的粘度，改善熔渣的玻璃性，进而改善熔渣的润滑性能。经过综合考虑，本发明保护渣中B2O3含量为2～5%。
进一步，本发明钢水熔剂Na2O较低，Li2O较高，且助熔剂中还含有K2O、B2O3、CaF2等助熔剂，可以有效避免卷渣缺陷和后续冷轧产品中发生“白斑黑芯”缺陷。
本发明保护渣的物理性能为熔点（半球点温度）为1080～1110 ℃；1300℃的粘度为0.29～0.36 Pa·S。
本发明的制备方法为：原料准备→配料→搅拌混匀→水磨成浆→喷雾造粒→成品包装，其中混匀搅拌和水磨成浆时间各60分钟。
本发明原料包括水泥熟料、硅灰石、锰矿石、碳酸钠、碳酸锂、氟化钠、无水硼砂、铝矾土、膨润土、氧化铁鳞，原料组分（重量百分比）要求如下：
水泥熟料：CaO 62.0～64.0%、SiO2 19.0～21.0%；
硅灰石：CaO 45.0～46.0%、SiO2 51.0～52.0%；
锰矿石:MnO2 90.0～91.0%；
碳酸钠：Na2CO3 98.0～99.0%；
碳酸锂：Li2CO3 98.0～99.0%；
无水硼砂：Na2O 30.0～31.0%、B2O3 67.0～69.0%；
氟化钠：NaF 97.0～99.0%；
铝矾土：Al2O3 83.0～86.0%；
膨润土: SiO2 75.0～78.0%
氧化铁鳞Fe2O395～97%；
本发明所述的水泥熟料、硅灰石、锰矿石、碳酸钠、碳酸锂、氟化钠、无水硼砂、铝矾土、膨润土、氧化铁鳞的粒度均小于250目。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：
1、本发明钢水熔剂铺展性良好、烟雾少，加入钢水熔剂后结晶器渣面化渣情况良好，不发生粘结，不结壳起球，渣条小。
2、本发明钢水熔剂引入一定量的MnO2、Fe2O3，确保钢水熔剂在高温下保持较高的熔化速度，避免因熔化速度不够，而使得钢水熔剂卷入钢水造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1，钢水熔剂化学成份重量百分比为：CaO 33.63%、MnO2 6.68%、SiO2 34.10%、Al2O3 3.32%、MgO 3.79%、Na2O 1.06%、Fe2O3 0.91%、Li2O 2.02%、B2O3 2.38%，其余为不可避免的杂质。保护渣物理性能参数：熔点是1098℃,1300℃的粘度为0.301Pa·S，二元碱度值(CaO/SiO2)为0.986。
实施例2，保护渣化学成份重量百分比为：CaO 35.56%、MnO2 5.08%、SiO2 36.30%、Al2O3 5.87%、MgO 1.54%、Na2O 1.76%、Fe2O30.81%、Li2O 2.03%、B2O3 2.98%，其余为不可避免的杂质。保护渣物理性能参数：熔点是1100℃,1300℃的粘度为0.35 Pa·S，二元碱度值(CaO/SiO2)为0.98。
本发明钢水熔剂铺展性良好、烟雾少，加入钢水熔剂后结晶器渣面化渣情况良好，不发生粘结，不结壳起球，渣条小；钢水熔剂的碳含量低，不会引起钢液的增碳，在使用过程中物性参数保持稳定，对于防止板坯夹渣缺陷有作用显著。
本发明钢水熔剂引入一定量的MnO2、Fe2O3，确保钢水熔剂在高温下保持较高的熔化速度，避免因熔化速度不够，而使得钢水熔剂卷入钢水造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题。
本发明钢水熔剂的物理性能为熔点（半球点温度）为1080～1110 ℃；1300℃的粘度为0.29～0.36 Pa·S，钢水熔剂中二元碱度值(CaO/SiO2)为0.80～1.33。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种低碳钢用钢水熔剂，其特征是组成成分的重量百分比为：CaO 32～40%，MnO2 3～8%，SiO2 30～40%，Al2O3 3～7%，MgO 2～5%，CF 0～3%，Na2O 0～2%、Fe2O30～1%、Li2O 1～3%、B2O3 2～5%,其余为不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种低碳钢用钢水熔剂，其特征是，所述的钢水熔剂由水泥熟料、硅灰石、锰矿石、碳酸钠、碳酸锂、氟化钠、无水硼砂、铝矾土、膨润土、氧化铁鳞这些原料按权利要求1成分配制。
3.如权利要求2所述的一种低碳钢用钢水熔剂，其特征是所述的原料其组成成分的重量百分比为：水泥熟料：CaO 62.0～64.0%、SiO2 19.0～21.0%；硅灰石：CaO 45.0～46.0%、SiO2 51.0～52.0%；锰矿石:MnO2 90.0～91.0%；碳酸钠：Na2CO3 98.0～99.0%；碳酸锂：Li2CO3 98.0～99.0%；无水硼砂：Na2O 30.0～31.0%、B2O3 67.0～69.0%；氟化钠：NaF 97.0～99.0%；铝矾土：Al2O3 83.0～86.0%；膨润土: SiO2 75.0～78.0%；氧化铁鳞Fe2O395～97%。
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