CN110315038B - 一种防止卷渣的结晶器保护渣及应用 - Google Patents

一种防止卷渣的结晶器保护渣及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防止卷渣的结晶器保护渣，包括以下质量百分比的成分：CaO+MgO：34.0‑39.0％，SiO2+Al2O3：39.0‑48.0％，Na2O+F：5.0‑13.0％，LiO2：0.25‑0.7％，TiO2：1.0‑2.5％，BaO：0.5‑1.5％，F.c：0.9‑1.2％，R：0.80‑1.3。本发明将钢水中的部分成分SiO2+Al2O作为一个整体进行提升，提高保护渣粘度。避免使用SiO2来增加粘度同时，增加了液态渣的氧化性。同时降低Fc减少，适当的液态熔融层，将钢水吸附后的液态保护渣迅速流入到结晶器坯壳，避免长时间吸附氧化铝恶化液态渣的性能。本发明的保护渣能够有效防止连铸过程中的钢水卷渣。

Description

一种防止卷渣的结晶器保护渣及应用
技术领域
本发明涉及连续铸钢机械中的连铸辅料的应用领域，特别是连铸浇钢过程中使用保护渣。
背景技术
在连铸过程中，保护渣是钢水连续铸造过程中加入到结晶器内覆盖在钢水表面的一种人工合成的辅助材料。它是将含CaO、SiO2的原料、Al2O3，氟化物及含Na+材料按合适的比例进行配渣，在高温下熔化后制成预熔粉，然后配入一定的碳(Carbon,简称C)质材料和各种添加剂，经混匀、干燥后制成。
保护渣主要起润滑、隔热保温、防止二次氧化、吸附钢水中的夹杂物等功能，在结晶器内钢水液面上形成粉渣层、烧结层、富碳层、液渣层四层结构，总厚度一般为40-60mm。坯壳和结晶器之间的渣膜由固态渣膜和液态渣膜组成，固态渣膜又分为结晶体和玻璃体。结晶体对初生坯壳的传热影响较大，而玻璃体主要起润滑作用。随着结晶器的振动，保护渣熔融层流入坯壳和结晶器之间的缝隙，随着拉坯的不断进行，熔融层不断流入，同时新渣被不停地加入其中吸附的主要成分是CaO来完成。
目前的保护渣，主要问题是不能保证连铸过程中的防止卷渣的问题。在宝钢股份炼钢厂的连铸工序，经常发生在结晶器内保护渣被卷入的情况。卷渣非常严重的，体现在热轧有夹渣缺陷，热轧进行封闭并修磨后到了冷轧，又表现出来。卷渣后的板坯，造成了公司合同匹配的下降，很多成了无委托合同。目前超低碳钢的保护渣存在有几个方面的问题。其中一个主要的问题是防止卷渣以及吸附能力不足，而且最为关键的是不能防止钢水在结晶器内的卷渣。为了保证钢水的纯净度且保证结晶器的保护渣卷渣，需要技术上的突破。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种可以防止结晶器卷渣的保护渣。同时提供其应用。
本发明的技术方案是，一种防止卷渣的结晶器保护渣，包括以下质量百分比的成分：CaO+MgO：34.0-39.0％，SiO2+Al2O3：39.0-48.0％，Na2O+F：5.0-13.0％，LiO2：0.25-0.7％，TiO2：1.0-2.5％，BaO：0.5-1.5％，F.c：0.9-1.2％，R：0.80-1.3。
R指的是碱度，就是CaO/SiO2的比值，由于CaO是碱性，SiO2呈酸性，比值是评价渣中酸碱性的一个指标。
根据本发明的防止卷渣的结晶器保护渣，优选的是，所述保护渣的碱度为0.80-1.1。
根据本发明的防止卷渣的结晶器保护渣，优选的是，所述CaO+MgO组合中，CaO占比33％-36％，MgO占比1％-5％。
根据本发明的防止卷渣的结晶器保护渣，优选的是，所述SiO2+Al2O3组合中，SiO2占比36％-41％，Al2O3占比3％-10％。
根据本发明的防止卷渣的结晶器保护渣，优选的是，所述Na2O+F组合中，Na2O占比2％-6％，F占比3％-7％。
根据本发明的防止卷渣的结晶器保护渣，优选的是，所述保护渣成分经过混合、成球、煅烧、造粒后，成为中空球状连铸保护渣；其中球状粒度在0.3mm-0.35mm的粒度，其中空为体积的1/3-1/2。
本发明还提供了上述保护渣在防止连铸过程中卷渣上的应用。
本发明是防止结晶器保护渣卷渣保护渣。技术方案主要有四部分组成：
1.提高超低碳钢的保护渣碱度，保证保护渣吸附氧化铝的能力。同时保证的熔融性和铺展性。减少Na2O的含量来降低保护渣的流动性提高低粘度，提高消耗量，同时保证其低熔点的特性。Na2O+F用量占总量的9-11％。
2.减少单质碳(F.c)以期降低熔化速度。融化速度降低，保护渣融化后转变为液态渣层覆盖在钢水表面，钢水里面的Al2O3被液态保护渣吸附后，及时流入结晶器与坯坯的间隙，避免覆盖剂液态层过厚恶化保护渣性能。单质碳占其用量占总量的0.9-1.2％。
3.使用TiO2来部分代替Li2O。由于Li2O原料价格大幅度上涨，不能保证产能发挥。经过优化Li2O的含量为0.25-0.7％，TiO2的含量1.0-2.5％。
4.在保护渣中使Al2O3来部分代替SiO2可以作为网络形成物，并提高保护渣粘度。粘度的提高可以避免保护渣的卷入。SiO2的减少可以减少如下的反应发生。此反应是保护渣不能有效吸附氧化铝的原因。
[Al]+(SiO2)＝(Al2O3)+[Si]
将上述(1)、(2)、(3)、(4)三部分原料按设计的成份经混合、成球、煅烧、造粒后，加工成中空球状连铸保护渣。
其中，Al2O3网络形成物多一点，FC少一点。加大液面的交流。粘度增加，防止卷渣，减少渣金直接的。一部分的TiO2与CaO生产钙钛矿，熔点可以增加，粘度增加，这个时侯需要将高熔点的这些熔融液态渣释放到坯壳中间，所以熔融层要比较薄。同时要吸附氧化铝降低钢水中非金属夹杂物，需要一定比例的BaO来完成，抵消增加Al2O3增加粘度的造成吸附能力不强的问题。因为BaO的B2+离子，与O2-结合若，可以与Al2O-形成配对，在底层液面吸附钢水中的氧化铝，并以一定的速度流入到坯壳中。上方不断融化，下方不断吸附并流入坯壳中。低熔点，适当的粘度，较薄的液态渣层。
为了解决结晶器内钢水卷渣问题，将钢水中的部分成分SiO2+Al2O作为一个整体进行提升，提高保护渣粘度。避免使用SiO2来增加粘度同时，增加了液态渣的氧化性。同时降低Fc减少，适当的液态熔融层，将钢水吸附后的液态保护渣迅速流入到结晶器坯壳，避免长时间吸附氧化铝恶化液态渣的性能。
连铸在生产过程中，需要使用保护渣。保护渣的作用，众所周知，有防氧化、绝热保温、吸附夹杂物以及润滑铸坯的作用。其中，保护渣在结晶器内，在高温液态钢水的作用下，熔化为三层结构。最下面与液态钢水接触的部分是液态渣，中间为烧结层，最上层为粉渣层。保护渣的成分里面，CaO呈现碱性，是吸附Al2O3的主要成分，保护渣作用吸附，就是有CaO来实现。SiO2是网络形成物，其成分的黏度主要由该成分体现。增加该成分，保护渣黏度提高，黏度提高，可以一定程度减少卷渣。但是单纯提高SiO2，就会降低保护渣碱度，降低吸附性能。所以要从其他成分，以及保护渣在结晶器内部的生成物进行设计。
在保护渣中是Al2O3在10％以下，也是网络形成物。可以适当提高该成分来提高黏度。还有一个成分，是TiO2，该成分与与CaO生成钙钛矿，熔点会有所提高，这样可以一定程度提高黏度。通过上述提高黏度后，如何能够保证吸附和润滑，就是需要保护渣要动态更新，防止熔融层过厚，过厚的熔融层吸附了较多的非金属氧化物后，会引起性能的变化。所以在成分设计中，将自由碳，就是Free Carbon(简称为Fc)，可以将该成分在一定能范围内减少。这样可以使得保护渣液态熔化后，由于形成了钙钛矿可以在保证一定黏度的条件下，吸附一非金属夹杂物，但是由于较少的Fc，液态的熔融层很快流入到坯壳内。而上方新的烧结层又转变为了液渣层，所以较少的Fc可加大液面的交流。通过几个技术手段，粘度增加，防止卷渣，而且保证保护渣的及时更新，保护渣性能不发生改变。但是比较是增加了Al2O3，吸附Al2O3能力有所下降，所以需要增加其他成分，但是却没有改变保护渣性能。这里，需要一定比例的BaO来完成，抵消增加Al2O3增加粘度，造成吸附能力不强的问题。因为BaO的B2+离子，与O2-结合若，可以与Al2O-形成配对，在底层液面吸附钢水中的氧化铝，并以一定的速度流入到坯壳中。
本发明的有益效果是：
一防止结晶器保护渣卷渣保护渣，可广泛使用于连续铸钢中生产的工序，减少开浇异常，稳定连续浇注的特点
具体实施方式
实施例1
防止结晶器保护渣卷渣保护渣，按照技术方案，按照技术说明的成分的重要的组成部分，进行下面的工艺进行制作。
1、保护渣来料。按照36％的Si2O，10％的Al2O3，及35.5％的CaO，2.5％的MgO，5.5％的Na2O及6.5％的F(来源CaF2)，LiO2为0.7％，TiO2为1.5％，BaO为0.8％以及1％的单质碳进行成分的配比。其中CaO和Al2O3可以使用硅灰石进行作为来料来源。SiO2可采用石英砂作为来料的来源，MgO菱镁矿，烧结温度控制700-950度，制备出来的纯度达到95％以上的MgO的主要成分。
2、将上述制备的预熔料与镁砂，进行机械的混合，造成中间包防止保护渣卷渣的中间包保护渣。其中制备出来的保护渣在整体组分中的成分如下表。
CaO+MgO SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>O+F LiO<sub>2</sub>+TiO2 BaO F.c R
38 46 12 2.2 0.8 1 0.99
3、三部分原料按设计的成份经混合、成球、煅烧、造粒后，加工成中空球状连铸保护渣。球状粒径0.3mm，中空的体积占球状总体积的一半。
实施例2
1、保护渣来料。按照41％的Si2O，5％的Al2O3，及36％的CaO，1.5％的MgO，4.5％的Na2O及7％的F(来源CaF2)，LiO2为0.5％，TiO2为2％，BaO为1.3％以及1.2％的单质碳进行成分的配比。其中CaO和Al2O3可以使用硅灰石进行作为来料来源。SiO2可采用石英砂作为来料的来源，MgO菱镁矿，烧结温度控制700-950度，制备出来的纯度达到95％以上的MgO的主要成分。
2、将上述制备的预熔料与镁砂，进行机械的混合，造成中间包防止保护渣卷渣的中间包保护渣。其中制备出来的保护渣在整体组分中的成分如下表。
CaO+MgO SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>O+F LiO<sub>2</sub>+TiO2 BaO F.c R
37.5 46.0 11.5 2.5 1.3 1.2 0.88
3、三部分原料按设计的成份经混合、成球、煅烧、造粒后，加工成中空球状连铸保护渣。球状粒径0.32mm，中空的体积占球状总体积的一半。
实施例3
1、保护渣来料。按照38％的Si2O，8％的Al2O3，及35％的CaO，3％的MgO，6％的Na2O及5％的F(来源CaF2)，LiO2为0.35％，TiO2为2.5％，BaO为1.5％以及1.1％的单质碳进行成分的配比。其中CaO和Al2O3可以使用硅灰石进行作为来料来源。SiO2可采用石英砂作为来料的来源，MgO菱镁矿，烧结温度控制700-950度，制备出来的纯度达到95％以上的MgO的主要成分。
2、将上述制备的预熔料与镁砂，进行机械的混合，造成中间包防止保护渣卷渣的中间包保护渣。其中制备出来的保护渣在整体组分中的成分如下表。
CaO+MgO SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>O+F LiO<sub>2</sub>+TiO2 BaO F.c R
38 46.0 11 2.85 1.05 1.1 0.90
3、三部分原料按设计的成份经混合、成球、煅烧、造粒后，加工成中空球状连铸保护渣。球状粒径0.35mm，中空的体积占球状总体积的一半。

Claims (6)

1.一种防止卷渣的结晶器保护渣，其特征在于：包括以下质量百分比的成分：CaO+MgO：34.0-39.0％，SiO2+Al2O3：39.0-48.0％，Na2O+F：5.0-13.0％，LiO2：0.25-0.7％，TiO2：1.0-2.5％，BaO：0.5-1.5％，F.c：0.9-1.2％，R：0.80-1.3；所述SiO2+Al2O3组合中，SiO2占比36％-41％，Al2O3占比3％-10％。
2.根据权利要求1所述的防止卷渣的结晶器保护渣，其特征在于：所述保护渣的碱度R为0.80-1.1。
3.根据权利要求1所述的防止卷渣的结晶器保护渣，其特征在于：所述CaO+MgO组合中，CaO占比33％-36％，MgO占比1％-5％。
4.根据权利要求1所述的防止卷渣的结晶器保护渣，其特征在于：所述Na2O+F组合中，Na2O占比2％-6％，F占比3％-7％。
5.根据权利要求1所述的防止卷渣的结晶器保护渣，其特征在于：所述保护渣成分经过混合、成球、煅烧、造粒后，成为中空球状连铸保护渣；其中球状粒度在0.3mm-0.35mm的粒度，其中空为体积的1/3-1/2。
6.权利要求1所述保护渣在防止连铸过程中卷渣上的应用。
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