CN105642849A - 含钛钢连铸用结晶器保护渣 - Google Patents

Abstract

本发明提供含钛钢连铸用结晶器保护渣，包括如下wt%的组分：CaO15~35%、SiO₂ 7~15%、Al₂O₃ 10~30%、F^- 3~15%、Li₂O3~10%、BaO5~20%、Mn₂O₃ 5~20%、C2~12%、MgO≤1.5%和Fe₂O₃≤2%。本发明连铸保护渣熔点960~1200℃，1300℃黏度0.08~0.18Pa.s，相对于传统渣系SiO₂含量较低，Al₂O₃含量较高，同时配入一定量Mn₂O₃作为强氧化剂，有效消除或缓解含钛钢连铸过程中结晶器内钢渣界面固态凝结物的危害，维持保护渣性能的相对稳定，提高连浇炉数和铸坯表面质量，减少铸坯表面修磨量。

Description

含钛钢连铸用结晶器保护渣

技术领域

本发明属于连铸结晶器保护渣技术领域，具体涉及含钛钢连铸用结晶器保护渣。

背景技术

在含钛浇铸过程中，由于钢水中铝、钛、氮含量高，在浇铸温度下可析出大量的TiN上浮至钢渣界面，与保护渣中组分的SiO₂等发生反应，同时渣中组分与钢液中[Al]、[Ti]反应使渣系碱度升高，产生钙钛矿等高熔点物质与钢渣裹混在一起，在结晶器内钢渣界面形成固态凝结物，导致保护渣成分和性能的改变，也阻碍保护渣液渣的正常供给，这些因素都容易造成漏钢、夹渣及其它铸坯表面及皮下缺陷等问题，影响连铸顺行。

传统的含钛钢结晶器保护渣主要由CaO和SiO₂组成，此外为了调节熔融渣的黏度和凝固温度，会添加Al₂O₃、MgO、Na₂O、F和Li₂O等，另外为调整熔渣的熔化速度还会添加C等。

保护渣中增加Al₂O₃和TiO₂组分，能在一定程度上减少渣钢反应带来的不利影响。例如，中国专利201410710112.6公开的“一种新型耐蚀合金钢连铸保护渣及其应用”，此发明的技术特征在于，其组成成份的重量百分比为：CaO：17%~25%，SiO₂：23%~31%且CaO/SiO₂=0.7~0.9，Al₂O₃：10%~14%，MgO：1~4%，助熔剂：Na₂O+Li₂O：10%~15%，B₂O₃：1%~8%，TiO₂：1%~6%，BaO：4％~8％，F：10%~13%。该发明适量增加Al₂O₃和TiO₂组分，降低渣钢反应性，稳定了保护渣成分，从而保护渣理化性能控制在合理的范围内。但是，该发明保护渣中SiO₂含量仍然较高，Al₂O₃和TiO₂含量较少，降低钢渣反应性效果不明显。另外，该发明中Na₂O含量较高，仍会与钢水中的铝、钛发生反应，从而对熔性能等造成不利影响，而且Na₂O会以Na-Al-O晶体不均匀析出，影响铸坯到结晶器的传热。

保护渣中加入适量Fe₂O₃作为强氧化剂，可以减弱SiO₂与钢中Al、Ti反应性。中国专利200710193114.2公开的“含钛板坯不锈钢专用连铸结晶器保护渣及其生产工艺”，该发明保护渣中Fe₂O₃含量为≤3%，通过加入一定量Fe₂O₃可以有效减弱SiO₂与钢中Al、Ti反应性，能够有效地降低铸坯表面缺陷，生产顺行高，但是配入氧化剂Fe₂O₃与上浮至钢渣界面的TiN反应:(Fe₂O₃)+[TiN]=[Fe]+(TiO₂)，生成的铁单质混裹在熔渣中为生成“结鱼”（即结晶器内钢渣界面固态凝结物）提供有利条件，保护渣黏度增大，恶化保护渣润滑性能，易造成卷渣且不利于渣钢分离。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供含钛钢连铸用结晶器保护渣，用以缓解结晶器内钢渣界面固态凝结物的危害，且具有能够维持保护渣性能相对稳定、提高连浇炉数、提高铸坯表面质量和减少铸坯表面修磨量的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：含钛钢连铸用结晶器保护渣，包括如下wt%的组分：CaO15~35%、SiO₂7~15%、Al₂O₃10~30%、F^-3~15%、Li₂O3~10%、BaO5~20%、Mn₂O₃5~20%、C2~12%、MgO≤1.5%和Fe₂O₃≤2%。

进一步，所述CaO和SiO₂的质量比为1~3.2:1。

更进一步，应用于Ti=0.9%、Al=0.1%的钢种时，所述保护渣的组分还包括B₂O₃≤4%。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明针对含钛钢（特别是钛的质量含量≥0.3%的含钛钢）中含有铝和钛等活泼元素易与保护渣反应的性质，通过创造性的研究设计出本发明保护渣的成分和配比，本发明以碳作为骨架，通过添加SiO₂7~15%、Al₂O₃13~30%，有效减少或抑制了SiO₂与钢液中Al、Ti等活波元素发生反应，协同配伍配入强氧化剂Mn₂O₃5~20%，进一步减弱了SiO₂与钢水之间反应性，同时与上浮至钢渣界面的TiN发生反应，生成能溶于熔渣的低价锰氧化物和TiO₂，TiN在氧化性渣中溶解度较低，不容易出现裹混，使保护渣性能不易被恶化；本发明保护渣还复配了BaO5~20%，提高了保护渣的玻璃特性，有利于改善保护渣的润滑性及吸收Al₂O₃、TiO₂等夹杂后性能的稳定性；本发明成分中采用Li₂O3~10%代替Na₂O作为助熔剂，并辅以C2~12%，通过成分之间的协同配伍作用，发挥了更好的助熔效果，调节保护渣的熔化速度，能够维持了保护渣性能相对稳定。

2、本发明进一步为了在SiO₂含量较低的情况下能协调熔渣酸碱性，并改善保护渣润滑性，向保护渣中复配了B₂O₃，并通过研究发现B₂O₃的含量大于5%时会与钢液中Al发生反应，最终将B₂O₃含量控制≤4%范围内，取得了良好的协调改善效果。

3、本发明保护渣较传统含钛钢保护渣系SiO₂含量较低，Al₂O₃含量较高，同时配入适量的Mn₂O₃作为强氧化剂，减弱SiO₂与钢水之间反应性，有效缓解结晶器内钢渣界面固态凝结物的危害；经试验验证本发明保护渣的熔点可达960~1200℃，1300℃黏度0.08~0.18Pa.s，较一般保护渣黏度较小，黏度的降低可以使保护渣在结晶器内有良好的润滑作用，降低连铸过程中TiN、TiO₂等进入熔渣中造成熔渣黏度提高，有效防止了钢渣裹混及结晶器内钢渣界面固态凝结物大量出现。

4、将本发明结晶器保护渣用于含钛钢的连铸生产中，结果显示在浇铸过程中结晶器内钢渣界面没出现固态凝结物，有效保证了连铸顺行，铸坯表面质量及皮下质量良好，铸坯表面修磨量减少，取得了优异的技术效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明含钛钢连铸用结晶器保护渣作进一步详细说明。

含钛钢连铸用结晶器保护渣，包括如下wt%的组分：CaO15~35%、SiO₂7~15%、Al₂O₃10~30%、F^-3~15%、Li₂O3~10%、BaO5~20%、Mn₂O₃5~20%、C2~12%、MgO≤1.5%和Fe₂O₃≤2%。并且CaO和SiO₂的质量比为1~3.2:1。对于Ti=0.9%、Al=0.1%的钢种，还包括B₂O₃≤4%。

上述含钛钢连铸用结晶器保护渣的制备方法，包括如下步骤：

1）以萤石、方解石、水泥熟料、碳酸钡、石英砂、熟铝矾土、碳酸锂、硼酐、三氧化二锰和碳质材料作为原材料，根据所述保护渣的组分质量百分含量，计算所述各原材料的用量，并根据计算的用量称取各原材料；

2）将步骤1）称取的萤石、方解石、水泥熟料、碳酸钡、石英砂、熟铝矾土、碳酸锂和硼酐混合，放入矿热炉中在1350℃-1450℃内保温30~40分钟，使各原材料熔化均匀，随后出炉自然冷却，得到预熔料；

3）对步骤2）得到的预熔料进行破碎磨细，使磨细的预熔料粒度≤0.074μm后，加入步骤1）称取的Mn₂O₃和碳质材料，得到干料；

4）将步骤3）得到的干料、水和纤维素粘结剂放入精磨机中精磨30-60分钟，制成料浆；其中，所述干料、水和纤维素粘结剂的重量比为1:0.8~1.2:1.6~2；

5）将步骤4）得到的浆料送入喷雾颗粒干燥塔内干燥制粒，制得所述结晶器保护渣。

所述各原材料的化学组成重量百分比分别如下：

萤石：CaF₂≥90%，SiO₂≤6.0%，S≤0.05%，

方解石：CaO50-55%，Al₂O₃≤0.5%，MgO≤2.5%，Fe₂O₃≤0.5%，SiO₂≤1%，

水泥熟料：CaO62-68%，SiO₂20-25%，Al₂O₃≤6%，MgO≤3%，Fe₂O₃≤5%，

碳酸钡：BaCO₃≥95%，

石英砂：SiO₂≥95％，

熟铝矾土：Al₂O₃≥80%，SiO₂≤8%，MgO≤2.5%，Fe₂O₃≤3%，

碳酸锂：Li₂CO₃≥98％，

硼酐：B₂O₃≥95％，

三氧化二锰：Mn₂O₃≥95％，

碳质材料：C≥95％。

制得的所述结晶器保护渣中水分含量≤0.5％，粒度在0.01~1.0mm。

所述碳质材料为炭黑和/或石墨。

下表1中给出了4个具体实施例，4个实施例保护渣的组分及其对应的重要理化性能具体如表1所示。

表1保护渣的成分及主要理化性质

由上表1可以看出，本发明结晶器保护渣1300℃黏度低，可以使该保护渣在结晶器内具有良好的润滑作用。将上表1中实施例①②号渣应用于Ti=0.9%、Al=0.1%的钢种，③④号渣应用于Ti=0.3%、Al=0.035%的钢种；拉速为1.2m/min，结果显示：①②号渣在浇铸过程中结晶器内钢渣界面固态凝结物明显减少，连浇炉数≥3；③④号渣在浇铸过程中结晶器内钢渣界面没出现固态凝结物，有效保证了连铸顺行，铸坯表面质量及皮下质量良好，铸坯表面修磨量较现有保护渣减少50%以上。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.含钛钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于，包括如下wt%的组分：CaO15~35%、SiO₂7~15%、Al₂O₃10~30%、F^-3~15%、Li₂O3~10%、BaO5~20%、Mn₂O₃5~20%、C2~12%、MgO≤1.5%和Fe₂O₃≤2%。

2.根据权利要求1所述含钛钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于，所述CaO和SiO₂的质量比为1~3.2:1。

3.根据权利要求1所述含钛钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于，应用于Ti=0.3%、Al=0.035%的钢种时，结晶器保护渣的wt%组分为：CaO28.06%、SiO₂14.13%、Al₂O₃10.29%、F^-8.68%、Li₂O4.3%、BaO19.27%、Mn₂O₃11.69%、C2.42%、MgO0.5%和Fe₂O₃0.66%。

4.根据权利要求1所述含钛钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于，应用于Ti=0.9%、Al=0.1%的钢种时，所述保护渣的组分还包括B₂O₃≤4%。

5.根据权利要求4所述含钛钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于，应用于Ti=0.9%、Al=0.1%的钢种时，结晶器保护渣的wt%的组分为：CaO15.56%、SiO₂7.45%、Al₂O₃13.4%、F^-13.57%、Li₂O3.84%、BaO19.45%、Mn₂O₃19.59%、C2.48%、MgO1.46%、Fe₂O₃0.42%和B₂O₃2.78%。