CN107282903B

CN107282903B - 一种超低碳钢用连铸结晶器保护渣

Info

Publication number: CN107282903B
Application number: CN201611253209.4A
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 李晓阳; 赵春宝; 徐金岩; 杜震宇; 陈永彦; 王旭阳
Original assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Current assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2019-04-05
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN107282903A

Abstract

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种超低碳钢用连铸结晶器保护渣，其化学成分及其重量百分含量为：CaO 35％～43％、SiO₂ 40%～51％、MgO 1%～3％、Al₂O₃ 4.0%～6.0%、Na₂O 3%～5％、F^‑2%～4%和C_固1%～2％。本发明保护渣在既保证保温作用的同时，又保持合适的熔化速度，所得铸坯表面光滑、振痕规律，较浅，无加渣、皮下气泡等质量问题，铸坯中碳含量未增加。

Description

一种超低碳钢用连铸结晶器保护渣

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种超低碳钢用连铸结晶器保护渣。

背景技术

超低碳钢是指含碳量在 0.003% 以下供冷轧用钢，关键是脱碳的水平及精炼后至连铸浇注成坯的过程中防止钢水增碳，保护渣在连铸工艺上起着至关重要的作用，现有炼钢连铸用的保护渣通常含有 CaO、SiO₂、Al₂O₃ 等氧化物的矿物原料组成，加入含有 Na、F等元素的助熔剂来调整保护渣的熔点、粘度，再配入一定数量的炭素材料来控制保护渣在结晶器钢水面上的熔化速度。保护渣在钢水面上自下而上形成熔渣层、烧结层、粉渣层，具有下列作用：粉渣层起保温作用；熔渣层能隔绝空气避免钢水氧化；熔渣吸收和溶解钢水中上浮的夹杂物；熔渣流入结晶器与铸坯之间形成渣膜起润滑作用，通过改变保护渣的成分性能控制渣膜的结晶性，改变渣膜的热阻，控制铸坯向结晶器的传热，从而控制铸坯的初始凝固过程。但是，保护渣在实际使用过程中，保护渣熔化速度控制不严格，铸坯表面常常有缺陷。

中国专利CN103817301B公开了一种用于超低碳钢的连铸结晶器保护渣，其通过在保护渣中添加活性炭，不仅能够使得空气能够通过保护渣层使得碳迅速氧化生产二氧化碳气体排出，而且其本身具备强大的吸附功能，存储了一部分空气从而加快了氧化速度，使得其在保证保护渣迅速熔融后，迅速将碳除去，使得保护渣不含碳，从源头上防止超低碳钢增碳现象的发生；在活性炭迅速氧化后，由于活性炭的消耗使得空隙消失，保护渣能够迅速将钢坯密封隔离空气，防止钢坯再次氧化。但是，该专利固定碳均氧化成二氧化碳气体逸出，保护渣保温效果差、熔速过快，导致熔渣层过厚，熔渣层来不及消耗，熔渣层会进入钢液中，造成铸坯皮下夹渣，铸坯表面有缺陷。

中国专利CN101530896B公开了一种超低碳钢用高拉速连铸保护渣，包括预熔料和配料，预熔料的化学成分百分配比为：CaO：30～40％，SiO₂：35～45％，Al₂O₃：3～10％，MgO：1～5％，F：4～8％，Na₂O：6～12％，B₂O₃：0.5～3％，其余为原料带入的微量杂质，预熔料的碱度 CaO/SiO₂为 0.70～1.05，粘度为 0.2～0.5Pa.s，预熔料经预熔处理；配料为：添加 0.7～0.9％的单质碳；添加硼系阻燃剂，其中少部分以硼砂的形式配入，加入量为 0.25～1.5％；其余大多数硼系材料预熔到预熔料中，预熔后渣中 B₂O₃的含量为 0.5～3％。所述配料还包括：添加 0.2～0.8％的 CaSi粉，0.8～4.0％的锰矿。但是，该专利采用阻燃剂延缓保护渣中碳的氧化速度，减少保护渣中碳的加入量，但是其含碳量减少必将造成熔化速度过快，导致熔渣层过厚，熔渣层来不及消耗，熔渣层会进入钢液中，造成铸坯皮下夹渣，铸坯表面有缺陷。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种超低碳钢用连铸结晶器保护渣。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超低碳钢用连铸结晶器保护渣，其化学成分及其重量百分含量为：CaO 35％～43％、SiO₂ 40%～51％、MgO 1%～3％、Al₂O₃ 4.0%～6.0%、Na₂O 3%～5％、F^-2%～4%和C_固1%～2％。

优选地，所述保护渣的二元碱度为0.74～0.95。

优选地，所述保护渣的熔点1100℃~1150℃，1300℃下粘度为0.25~0.45Pa·s，熔化速度30～40s。

优选地，所述保护渣由以下重量百分比的原料制成：预熔料55%～60%、硅灰石6%～10%、冰晶石5%～10%、萤石13%～16%、铝矾土4%～6%、玻璃粉1%～3%、镁砂2%～4%、碳黑2%～4%和粘合剂2%～4%。

优选地，所述预熔料包括以下重量百分比的原料制成：SiO₂35.0～45.0%、CaO40.0～45.0%、Al₂O₃3.0～6.0%、Na₂O 2.0～5.0%、MgO 3.0～6.0%和F^-5%～8%。

优选地，所述粘合剂为羧甲基纤维素钠和/或木质素磺酸钠。

优选地，所述粘合剂为羧甲基纤维素钠和木质素磺酸钠，两者重量比为1:1～3。

优选地，上述的超低碳钢用连铸结晶器保护渣的制备方法包括以下步骤：

（1）配料：按上述化学成分及其重量百分含量准备各种原料；

（2）熔化：用电炉熔化除炭质材料、粘合剂外的各种原料；

（3）水淬：熔化出来的熔渣直接进入水池冷却凝固成玻璃体；

（4）干燥：将玻璃体烘干至含水量≤2％；

（5）粉碎：将玻璃体粉碎至粉末粒度≥200目；

（6）配制：步骤（5）粉末中加入炭质材料和粘合剂；

（7）喷雾造粒：将步骤（6）各种原料在搅拌机搅拌均匀，依次入球磨机干磨，水磨机磨细并造浆，喷雾造粒，即得。

1. 保护渣的碱度是由CaO及SiO₂的比值确定的，碱度太高，吸收夹杂的能力更强，但析晶温度变高，不利于润滑和传热，本发明保护渣的碱度为0.74～0.95之间，既能达到吸附夹杂的工艺要求，又能实现坯壳润滑和传热，降低甚至杜绝卷渣和裂纹等缺陷的产生。

过高的CaO将使保护渣初始结晶能力过强，提高保护渣的析晶温度，在一定程度上恶化润滑，本发明确定CaO重量百分含量为35%～43%。SiO₂是保护渣中重要的网络结构形成体，与碱性氧化物反应生成低熔点化合物，降低保护渣的熔点，通过其加入量可以控制熔渣的熔点及结晶性能。一定的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容易弱化保护渣的结晶性能，本发明确定SiO₂的重量百分含量为SiO₂ 40%～51％。

2. MgO属于碱性金属氧化物，在保护渣中能替代部分CaO，也能改善保护渣的润滑性能。但由于MgO自身的熔点比较高，并且容易与其他成分结合生成高熔点化合物，含量较高时候能提升熔渣的转折温度，恶化铸坯润滑。本发明MgO重量百分含量为1%～3%。

Al₂O₃属于两性氧化物，可吸附钢水中的夹杂物。Al₂O₃对保护渣的粘度、结晶倾向影响比较大，含量过高，容易增加熔渣的粘度，不利于润滑。本发明Al₂O₃重量百分含量为4%～6%。

3. Na₂O：主要来源于保护渣中碳酸钠材料，Na₂O熔点为920℃，属于网络外体氧化物，能破坏硅酸盐网络结构，在保护渣中起降低熔点和粘度的作用。本发明Na₂O重量百分含量3～5%。

F^-：主要来源于保护渣中萤石材料，熔渣中适量的F^-离子可使硅氧聚合体解体。将其控制在2～4%可显著降低渣的粘度，且不会影响熔渣的玻璃性。

4. C_固添加的原则是保温效果要好、可有效控制熔速保证液渣供给。保温效果好不仅会避免保护渣在结晶器内结壳、避免发粘，还由于温度较高，钢液弯月面温度不会过低，弯月面不会过早凝固、有利于钢水内气体的析出，从而避免皮下气泡的产生。本发明C_固重量百分含量为在1%～2%，使保护渣在具有较好的保温作用的同时，有使保护渣在结晶器内有清晰的粉渣层、烧结层、液渣层结构，来保证液渣的供应，避免超低碳钢钢水增碳。

5. 保护渣的熔化温度对渣吸收夹杂物能力及润滑作用都有较大影响，保护渣的熔点在1100~1150℃范围内时，能够显著提高保护渣在融化过程中的热稳定性和化学稳定性，从而实现在超低碳铸坯连铸过程中具备良好的吸附夹杂性能及其均匀传热性能。

6. 保护渣的粘度过低，渣耗量过大，铸坯振痕深，导致渣膜增厚且不均匀，铸坯容易产生裂纹；粘度过高会使渣耗量降低，导致渣膜变薄，甚至部分坯壳得不到充分的润滑，容易引起振痕浅紊乱和扭曲诱发铸坯皮下微裂纹甚至导致粘结漏钢事故。粘度值为0.25~0.45Pa·s，满足渣耗要求的同时，减少甚至避免超低碳铸坯质量问题的产生。

7. 本发明各化学成分配合使用，在既保证保温作用的同时，又保持合适的熔化速度，所得铸坯表面光滑、振痕规律，较浅，无加渣、皮下气泡等质量问题，铸坯中碳含量未增加。

具体实施方式

下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。

本发明实施例1~8和对比实施例1~3超低碳钢用连铸结晶器保护渣的化学成分及其重量百分含量见表1。

本发明实施例1~8超低碳钢用连铸结晶器保护渣的原料及其重量百分含量见表2。

本发明实施例1~8超低碳钢用连铸结晶器保护渣的预熔料的化学成分及其重量含量见表3。

对比实施例1~4的粘合剂为羧甲基纤维素钠和木质素磺酸钠，两者重量比为1:2。

对比实施例5的粘合剂为羧甲基纤维素钠和木质素磺酸钠，两者重量比为1:1。

对比实施例6的粘合剂为羧甲基纤维素钠和木质素磺酸钠，两者重量比为1:3。

对比实施例7的粘合剂为羧甲基纤维素钠。

对比实施例8的粘合剂为木质素磺酸钠。

上述的超低碳钢用连铸结晶器保护渣的制备方法包括以下步骤：

（2）熔化：用电炉熔化除炭质材料、粘合剂外的各种原料；

（4）干燥：将玻璃体烘干至含水量≤2％；

（5）粉碎：将玻璃体粉碎至粉末粒度≥200目；

（6）配制：步骤（5）粉末中加入炭质材料和粘合剂；

本发明实施例1~8和对比实施例1~3超低碳钢用连铸结晶器保护渣的性能指标见表4。

表1 实施例1~8和对比实施例1~3保护渣的化学成分的重量百分含量（wt%）

表2 实施例1~8保护渣的各种原料重量百分比（wt%）

表3 实施例1~8预熔料的化学成分的重量百分含量（wt%）

表4 本发明实施例1~8和对比实施例1~3保护渣性能参数

由表4可知，相比较于对比实施例，对比实施例1的C_固含量增加，CaO含量降低，熔化速度慢，粘度提高；对比实施例2的C_固含量减少，Na₂O增加，熔点降低，熔化速度提高；对比实施例3的Na₂O减少，CaO含量提高，粘度降低，熔点提高；本发明实施例1~8超低碳钢用连铸结晶器保护渣二元碱度为0.74～0.95，熔点1100℃~1150℃，1300℃下粘度为0.25~0.45Pa·s。二元碱度合适，吸附夹杂，具有良好的润滑效果，而且提高了保护渣析晶率增加渣膜热阻，达到铸坯缓冷效果，减少裂纹产生；本发明保护渣熔点合适，熔化速度适度，改善结晶器内的热流效果，防止增碳发生；本发明保护渣粘度合适，满足渣耗要求的同时，减少甚至避免超低碳铸坯质量问题的产生；本发明熔化速度合适，熔渣层厚度合适，铸坯表面无夹渣现象。

本发明实施例1~8和对比实施例1~3超低碳钢用连铸结晶器保护渣应用于超低碳钢方坯冶炼，对比实施例1出现粘钢漏钢现象，钢水增碳，对比实施例2铸坯均出现夹渣，对比实施例3出现裂纹等缺陷。本发明实施例1~8保护渣在钢水连铸过程中，保护渣能均匀覆盖于结晶器中，火苗活跃、正常，液渣层厚度15～18mm，每吨钢渣耗量为0.5～0.6kg/吨，熔化速度30～40s，能满足连铸生产的需要。取连铸过程中渣条进行化验，粘度由0.25～0.45上升至0.6～0.8，说明保护渣具有良好的吸附夹杂能力，保证了钢水的纯净度。所得铸坯表面光滑、振痕规律，较浅，无加渣、皮下气泡等质量问题，铸坯中碳含量未增加，铸坯质量良好。

Claims

1.一种超低碳钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，其化学成分及其重量百分含量为：CaO 36.76％～42.31％、SiO₂ 40%～51％、MgO 1%～3％、Al₂O₃ 4.0%～6.0%、Na₂O 3%～5％、F^-2%～4%和C_固1%～2％；

所述保护渣由以下重量百分比的原料制成：预熔料55%～60%、硅灰石6%～10%、冰晶石5%～10%、萤石13%～16%、铝矾土4%～6%、玻璃粉1%～3%、镁砂2%～4%、碳黑2%～4%和粘合剂2%～4%；

所述预熔料包括以下重量百分比的原料制成：SiO₂35.0～45.0%、CaO 40.0～45.0%、Al₂O₃3.0～6.0%、Na₂O 2.0～5.0%、MgO 3.0～6.0%和F^-5%～8%。

2.根据权利要求1所述的超低碳钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述保护渣的二元碱度为0.74～0.95。

3.根据权利要求1所述的超低碳钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述保护渣的熔点1100℃~1150℃，1300℃下粘度为0.25~0.45Pa·s，熔化速度30～40s。

4.根据权利要求1所述的超低碳钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述粘合剂为羧甲基纤维素钠和/或木质素磺酸钠。

5.根据权利要求4所述的超低碳钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述粘合剂为羧甲基纤维素钠和木质素磺酸钠，两者重量比为1:1～3。