CN106077545A

CN106077545A - 一种高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣

Info

Publication number: CN106077545A
Application number: CN201610588495.3A
Authority: CN
Inventors: 王国华; 黄占基; 张帆; 徐鹏; 包秀芝
Original assignee: XIXIA COUNTY HENDERSON AND METALLURGY MATERIAL Co Ltd
Current assignee: XIXIA COUNTY HENDERSON AND METALLURGY MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明涉及一种高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣，其组成成份重量百分比为：CaO27.5%～33.5%，SiO₂27%～34%，Al₂O₃+MgO2%～7%，Fe₂O₃<5%，F2%～8%，R₂O4.5%～10.5%，C3.5%～9.5%，CaO/SiO₂0.8～1.3，其余组分为杂质。除开C后，按照上述成分，计算配料后经混匀造球入电炉熔化均匀，冷却破碎后过筛加入相应碳质骨架材料，之后经球磨制浆，最后喷雾制粒干燥获得成品保护渣。所述保护渣碱度低在0.8‑‑1.3之间，且保护渣在使用过程中性能稳定。在高碳耐磨钢的连铸过程中，所述保护渣能有效地控制、均匀弯月面区域初生坯壳通过渣膜向结晶器壁的传热，能有效减小铸坯发生凹陷、纵裂等表面缺陷的几率，并且同时能保证液渣膜对初生坯壳的润滑，避免粘结及粘结漏钢的发生，有利于连铸稳定顺行，并提高连铸效率。

Description

一种高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣

技术领域

本发明涉及连铸结晶器保护渣，具体涉及一种高碳耐磨钢板坯连铸用结晶器保护渣，适用于凝固过程有高碳耐磨钢反应产生的凹陷易产生裂纹，粘结钢种的高拉速板坯连铸生产，属于连铸生产技术领域。

背景技术

在高碳耐磨钢板坯的连铸生产过程中，高碳耐磨钢液相线温度较低，两相区温差较大，使得高碳耐磨钢在凝固过程中形成的稳定坯壳比低碳钢的要薄；同时凝固组织和显微偏析会对钢的高温机械性能造成影响，在高温条件下，相同温度的高碳耐磨钢强度会明显弱于低碳钢。因此在相同的钢水静压力作用下，高碳耐磨钢铸坯外扩变形倾向大，坯壳与结晶器间接触紧密，进而造成坯壳与结晶器壁间的摩擦力变大，增加粘结漏钢发生几率。由于钢中C>0.5 ,Ti>1时钢的组织结构出现较明显的改变，在连铸过程中铸坯的表面质量难以控制，主要缺陷为表面的凹陷及纵裂。目前国外对此类钢主要的采用模铸方式生产，在连铸方面为空白。我公司结合兴澄特钢针对此类钢种特性，设计与之匹配的连铸渣来解决连铸过程的缺陷，从而填补此类钢种在连铸上的空白。因此保护渣的理化性能与传统连铸保护渣之间存在较大的差异。要求板坯高碳耐磨钢保护渣应具有相对较低的黏度、较低的熔点、合适的结晶温度和良好的玻璃化倾向。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷不足，本发明提供了一种高碳耐磨钢板连铸用结晶器保护渣，本发明所述保护渣有效地协调了高碳耐磨钢板坯连铸过程中保护渣润滑铸坯，改善铸坯润滑的同时，提高了铸坯表面质量，提高连铸的生产效率。

本发明实现上述目的的技术解决方案是通过调整保护渣的成分达到的，具体如下：

其化学成份重量百分比位：CaO27.5%～33.5%，SiO₂27%～34%，Al₂O₃+MgO2%～7%，Fe₂O₃<5%，F2%～8%，R₂O4.5%～10.5%，C3.5%～9.5%，CaO/SiO₂0.8～1.3，其中R₂O为碱性金属氧化物，其余组分为杂质。

进一步地，所述 CaO/SiO₂为0.8～1.3。

所述CaO为32.5%，SiO₂为33%，F^-为7%，Al₂O₃、MgO之和为6%，R₂O为9%，Fe₂O₃为1.5%，C为4%，其余为杂质。

所述CaO为28%，SiO₂为29%，F^-为5.8%，Al₂O₃、MgO之和为4.8%，R₂O为9%，Fe₂O₃为4%，C为8.2%，其余为杂质。

所述CaO为30%，SiO₂为31%，F^-为5%，Al₂O₃、MgO之和为5%，R₂O为7.5%，Fe₂O₃为2.5%，C为6.5%，其余为杂质。

本发明有效地协调了高碳耐磨钢板坯连铸过程中保护渣润滑铸坯，改善铸坯润滑的同时，降低了铸坯表面的裂纹及漏钢发生率，提高了铸坯表面及皮下质量，提高连铸的生产效率。

具体实施方式

本发明提供一种适用于连铸过程中高碳耐磨钢板坯连铸的结晶器保护渣，本发明连铸结晶器保护渣解决的技术问题为：在高碳耐磨钢板坯连铸过程中，随着保护渣中吸附钢液中的三氧化二铝夹杂及氧化钛析出物后，导致保护渣的熔点、粘度进一步升高，从而导致保护渣润滑性能不足危害连铸顺行，本发明所述保护渣有利于协调高碳耐磨钢连铸过程中吸附夹杂物后熔点、粘度升高后与润滑的矛盾，利于连铸顺行，从而提高铸坯质量及连铸生产效率。

具体而言，本发明通过对连铸结晶器保护渣的化学配比进行改进而实现上述目的，其化学成份重量百分比满足：27.5%<CaO<33.5%，27%<SiO₂<34%，2%<Al₂O₃+MgO<7%，Fe₂O₃<5%，2%<F^-<8%， 4.5%<R₂O <10.5%，3.5%<C<9.5%，CaO/SiO₂为0.8～1.3，其中R₂O为碱性金属氧化物，其余组分为杂质。

所述 CaO/SiO₂为0.8～1.3。

进一步地，其化学成份的较佳重量百分比为：所述CaO为30%，SiO₂为31%，F^-为5%，Al₂O₃、MgO之和为5%，R₂O为7.5%，Fe₂O₃为2.5%，C为6.5%，其余为杂质。

本发明连铸结晶器保护渣的化学成份作用机理及其配入量限定说明如下：

CaO：是保护渣中枪晶石矿相的主要成份，来源广且成本低。化学分析时，将萤石中氟化钙带入的Ca元素换算成对应重量百分比的CaO。由于CaO为结晶相的主要成分，而且保护渣在弯月面处需要快速析晶以控制传热，所以其组分重量百分比需较高，而过高的CaO将使保护渣初始结晶能力过强，提高保护渣析晶温度，在一定程度上恶化润滑，经过理论设计及实验验证，确定其重量百分比范围为：27.5%<CaO<33.5%。

SiO₂：为保护渣内主要的酸性氧化物，也为枪晶石的主要成分之一，是保护渣中重要的的网络结构形成体，与碱性氧化物反应生成低熔点化合物，降低保护渣熔点。通过控制其加入量可调节保护渣熔点与结晶性能，一定量的SiO₂有利于使弯月面附近液渣膜的厚度维持在一定水平，改善润滑。但是过高的SiO₂易弱化保护渣结晶性能，经过理论设计及实验，本发明最终将SiO₂含量控制在27%<SiO₂<34%。

F^-：为保护渣中主要的助熔剂，亦为生成枪晶石的主要成分之一。在一定范围内加入，能减小保护渣的高温粘度，提高保护渣消耗量，在一定程度上改善润滑。碱度较高时加入过多，则易促使高熔点物相的析出，不利润滑。本发明所述保护渣中F^-由萤石带入，化学成分分析时将萤石中Ca换算为对应重量百分比的CaO。经过理论设计及实验，本发明将F^-含量控制范围为2%<F^-<8%。

Al₂O₃+MgO：Al₂O₃为两性氧化物，在碱性熔渣中属于网络结构形成体，能在一定范围内调节熔渣结晶性能。其含量超过一定范围时易大幅度增加熔渣的粘度，不利润滑，由于其本身熔点较高，且在某些情况下易生成高熔点化合物，所以其含量不应过高。MgO属于碱土金属氧化物，在保护渣中部分代替CaO，亦能改善保护渣的润滑性能，但与Al₂O₃一样，MgO本身的熔点较高，并且易与其它组分结合生成高熔点化合物，含量较高时能提高熔渣转折温度，恶化铸坯润滑。所以经过理论设计及实验，本发明将Al₂O₃+MgO含量控制为：2%<Al₂O₃+MgO<7%。

Fe₂O₃：具有很强的氧化性，应将Fe₂O₃的量控制在较低范围内，避免向钢水增氧，经过理论设计及实验，本发明将Fe₂O₃重量百分比控制在小于5%的范围。

C：在保护渣中起到骨架隔离的作用，主要用于调节保护渣的熔化速度，并且防止过度烧结的产生。本发明将C含量控制在3.5%<C<9.5%范围。

高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣的制备方法步骤为：

1）原材料及要求：检测原材料的化学成分，选择化学成分重量百分比满足以下要求的原材料：

吉林硅灰石：SiO₂52±3.5 CaO±3.5

萤石：CaF₂≥90 SiO₂＜7.2 CaCO₃＜3.0

硼玻璃：Al₂O₃＜9.5 R2O＞15.0 B2O3＞27.8

氧化铁红：Fe₂O₃≥35

熟铝矾土：Al₂O₃≥80

工业苏打：Na₂CO₃≥98.5

太原炭黑：C固≥98

-285石墨：C固≥85

增碳剂C固≥90

玻璃：SiO₂70±3.0 Al₂O₃＜5.0 Na₂O≥9.0

2) 根据高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣组成化学成份重量百分比条件，计算得到各原材料的重量比例；

3）按照计算所得重量分别称取相应原料（碳质材料除外），将称量好的原料混合均匀后造粒，入电炉中熔化均匀（在1350℃~1450℃度保温25min左右），出炉后空冷，得到预熔料；

4）将预熔料破碎研磨过200目筛以后，加入预先配制好的碳质材料，之后在球磨机中加入干料重量1倍左右的常温水，干料重量1％～2％的粘结剂，精磨45分钟，制成料浆；

5) 将料浆送入喷雾颗粒干燥塔喷雾制粒干燥，成品要求水分不大于 0.5％，粒度小于2mm，密封装袋待用。

表1列出了按照本发明所述的高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣成分生产的三个实例的化学成份重量百分比，其余为不可避免的杂质。表2列出了三个实例保护渣对应的一些重要性能。表3列出了三个实例保护渣对应浇铸的钢种断面与典型成份。

表1 本发明所述连铸保护渣的典型化学成份（重量百分比，wt%）

配方	SiO₂	CaO	Al₂O₃+MgO	Fe₂O₃	F^-	R₂O	C
								1	32.5	33	6	1.5	7	9	4
2	28	29	4.8	4	5.8	9	8.2
								3	30	31	5	2.5	5	7.5	6.5

表2 本发明所述连铸保护渣的性能

配方	1300℃粘度,Pa.S	软化点,℃	熔点，℃	流动点，℃
					1	0.110	977	1000	1035
2	0.113	965	990	1048
					3	0.125	970	995	1043

表3 对应钢种的典型化学成份

成份	C	Si	Mn	Ti
					1	＞0.5	0.25—0.30	0.50—0.6	＞1.0

其中：浇铸的该钢种为板坯，断面为150mm×（1800~3200mm）。试验结果表明，在浇铸过程中结晶器液面状况良好，未出现粘结漏钢等异常状况，结晶器热流稳定。铸坯原始合格率均在98.5%以上，铸坯表面及皮下质量良好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于：其化学成份重量百分比为：CaO27.5%～33.5%，SiO₂27%～34%，Al₂O₃+MgO2%～7%，Fe₂O₃<5%，F2%～8%，R₂O4.5%～10.5%，C3.5%～9.5%，CaO/SiO₂0.8～1.3，其中R₂O为碱性金属氧化物，其余组分为杂质。

2.根据权利要求1和2所述的高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于，所述CaO为32.5%，SiO₂为33%，F^-为7%，Al₂O₃、MgO之和为6%，R₂O为9%，Fe₂O₃为1.5%，C为4%，其余为杂质。

3.根据权利要求1和2所述的高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于，所述CaO为28%，SiO₂为29%，F^-为5.8%，Al₂O₃、MgO之和为4.8%，R₂O为9%，Fe₂O₃为4%，C为8.2%，其余为杂质。

4.根据权利要求1和2所述的高碳耐磨钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于，所述CaO为30%，SiO₂为31%，F^-为5%，Al₂O₃、MgO之和为5%，R₂O为7.5%，Fe₂O₃为2.5%，C为6.5%，其余为杂质。