CN111347021B

CN111347021B - 一种esp高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料

Info

Publication number: CN111347021B
Application number: CN202010246469.9A
Authority: CN
Inventors: 薛源; 李伟锋
Original assignee: Xixia Xibao Metallurgical Materials Co ltd
Current assignee: Xixia Xibao Metallurgical Materials Co ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: CN111347021A

Abstract

本发明属于冶金辅料技术领域，具体涉及一种ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料。包括按重量百分含量计的如下原料组分：预熔料：40‑50%、轻烧白碱：6.5‑10.5%、萤石粉：17‑23%、氟化钠：0.5‑5%、膨润土：0.5‑5%、方解石：4‑8%、碳酸锰：0.5‑5%、碳酸锂：6‑10%、炭黑：0.5‑5%、石墨碳：0.5‑5%、木质素磺酸钙0.1%‑3.2%。

Description

一种ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料

技术领域

本发明属于冶金辅料技术领域，具体涉及一种ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料。

背景技术

目前世界上已投入工业生产的簿板连铸连轧技术主要有 CSP、ISP、QSP、FTSR、CONROLL 以及 TSP这6种工艺类型。尽管上述生产线技术成熟，可靠性高，但都无法生产更薄、更宽（如度≤0.8 mm、宽度≥1 200 mm）的带钢；而且在达到速度极限和负荷极限时轧制过程会变得不定，出现穿带困难、钢带浪形、轧口破损及超差等问题。为此，意大利阿维迪公司与中国一重联合开发 ESP 超薄带钢轧制生产线，依靠复合且连续不间断的铸轧组合工艺生产极薄的热轧宽带钢，在轧制高品质、多钢种的宽薄板技术上具有突出优势。目前，ESP生产线已发展为稳定的优质热轧带钢生产线，某些产品已经取代冷轧产品。

与传统板线相比，ESP产线生产高碳钢具有铸坯碳偏析程度轻、成分均匀性好、非金属析出物尺寸小、热卷表面脱碳轻、产品珠光体片层间距小、组织性能稳定性好、产品尺寸精度高、厚度公差小等系列优点，但ESP高拉速下铸坯表面纵裂纹的控制是制约高碳钢开发能否成功的关键所在。

而高碳钢在1250℃以上均为零塑性区，很小应变将导致凝固前沿开裂；铸坯在1050℃~1250℃范围内塑形同样较差，裂纹倾向性较大。而ESP高拉速生产促使了铸坯与结晶器传热和铸坯凝固的不均匀性，靠近铸坯宽度中心坯壳厚度更薄，较厚与较薄坯壳之间的应力差值将会导致铸坯开裂。这对铸坯与结晶器之间的保护渣提出了更高的要求；高碳钢的连铸浇铸温度相较低碳钢低近百度，弯月面温度较低，对借助钢水温度熔化的保护渣需要熔化温度较低；高拉速液面波动对连续浇铸需要在弯月面熔化形成稳定且均匀的液渣层要求苛刻；对复合配碳及助熔剂控制要求较高。

ESP高碳钢保护渣的设计及开发将填补市场空白，促进了冶金行业的进一步发展，积极促进了产品品质及生产稳定性，为客户创造了较高的经济价值和品牌价值。

公告号为CN106513606B的中国发明专利公开了一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，其化学成分及重量百分比为：CaO：38-42%，SiO₂：28-33%，MgO：6-9%，Al₂O₃：5-9%，Na₂O：3-5％，MnO₂：3-5%，F：2-5%，C_固：1-2%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.1-1.5，熔点：950-1040℃，1300℃下粘度：0.25-0.45 Pa·s。但是不能适应于ESP高碳钢，容易造成保护渣三层结构不稳定，导致保护渣性能不稳定，高拉速下存在夹渣、裂纹、漏钢情况；该专利保护渣不适用于ESP高碳钢。

公开号为CN106735023A的中国专利申请公开了一种高氧搪瓷钢专用连铸结晶器功能保护材料，涉及冶金辅料，由如下重量百分比的原料制成：预熔料55.0~62.5%、碳酸锂4~6%、轻烧白碱4~6%、膨润土1~3%、高品位萤石粉8~10%、高铝土1~4%、冰晶石4~6%、氟化钠3~5%、钠长石2~4%、细玻璃粉2~4%、进口碳黑0~2%、石墨0~2%，各原料含量之和为100%。该发明材料专用于高氧搪瓷钢，在结晶器内能合适铺展，无烧结、结团现象发生；熔化均匀，达到了稳定的三层结构；液渣层厚度为8~12mm；每吨钢渣耗量为0.3~0.5kg；所浇注铸坯表面、皮下及内部质量良好。但是，该专利液渣层偏薄，易导致渣膜流入不均匀，容易造成夹渣、漏钢，不适用于ESP高碳钢。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种气阀钢用连铸结晶器功能保护材料，该保护材料不仅能在低温浇铸时满足结晶器润滑，而且保证熔渣有较好的稳定性，铸坯质量较好，漏钢率低，能够满足用户的需求。

本发明的技术方案是：

一种ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料，包括按重量百分含量计的如下原料组分：预熔料：40-50%、白碱：6.5-10.5%、萤石粉：17-23%、氟化钠：0.5-5%、膨润土：0.5-5%、方解石：4-8%、碳酸锰：0.5-5%、碳酸锂：6-10%、炭黑：0.5-5%、石墨碳：0.5-5%、木质素磺酸钙0.1%-3.2%。

具体的，所述的预熔料的化学成分包括按重量百分含量计的如下各组分：SiO₂55-65%、CaO 22.5-30.5%、Al₂O₃ 5-9%、R₂O 0-2%、F^- 2-7%、MgO 7-13%，余量为微量元素，其中，R₂O=K₂O+Na₂O。

具体的，所述的功能保护材料包括按重量百分含量计的如下原料组分：预熔料：45%、轻烧白碱：7%、萤石粉：18%、氟化钠：3%、膨润土：2%、方解石：6%、碳酸锰：3%、碳酸锂：7%、炭黑：4%、石墨碳：3%、木质素磺酸钙2%。

具体的，所述的功能保护材料的炉渣二元碱度为0.88-1.12，半球点980-1060℃，1300℃下粘度0.085-0.130 Pa•s。

具体的，所述的ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料的化学成分及其重量百分含量为SiO₂ 25-33%，CaO 25-33%，Al₂O₃ 2-6%，Fe₂O₃≤1.5%，MgO 2-6%，F^- 8-14%，K₂O+Na₂O3-8%，MnO 0.5-3.5%,Li₂O 1.5-4.5% 游离碳 3-7%，余量为微量元素。

具体的，所述的萤石中CaF₂的含量≥97%，所述的氟化钠中NaF的含量≥98.5%，所述的白碱中Na2CO₃的含量≥98%。

本发明提供的保护材料具有的积极有益效果包括如下几点：

1.本发明保护材料中配入高比例含镁预熔料，熔化均匀性较好，绝热保温效果和环保性能优越，其熔化性能、流动性、在结晶器内的铺展性较优于常规生料基料的应用，有更低的烧失和挥发。

2.本发明保护材料中配入碱金属的碳酸盐碳酸锂和白碱，其中白碱为轻烧白碱，利用结晶器内钢液的放热量，使碳酸盐吸热分解，降低保护渣的熔化速度。

3.本发明在保护材料中配入碳质材料和粘结剂木质素磺酸钙，木质素磺酸钙先于碳质材料燃烧并放出气体，减少了碳质材料的消耗，同时木质素磺酸钙燃烧后的残渣和碳质材料共同防止基料形成烧结块和产生渣条，可以控制保护渣的熔化速度，同时抑制铸坯增碳，保持熔渣层厚度稳定，改善铸坯质量。

4.本发明各种原料配合一起，所得保护渣二元碱度0.88-1.12，二元碱度合适，具有良好的润滑效果，而且控制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；半球点980-1060℃，半球点合适，半球点低于结晶器下口处坯壳的表面温度，提高液渣层厚度，改善结晶器内的润滑效果；1300℃下粘度0.085-0.130 Pa•s，粘度适中，使结晶器上部铸坯凝固坯壳表面的渣膜处于稳定流动性状态，减小振痕深度和振痕波谷的夹渣，减少熔渣对振痕的附着力，改善铸坯质量，也保证了ESP高碳钢高拉速下液渣的流动性，促进渣膜稳定及消耗量的提升。

5.本发明提供的保护材料各化学成分之间形成一种复合硅酸盐结构，Si-O四面体通过共用两个角连接形成长链，在此硅酸盐熔体中加入 MgO、CaO、Na2O、F-二价或一价碱金属氧化物和氟化物时，Si-O 四面体网络结构会受到破坏，链的变形阻力因断口增多而减小，从而降低了保护渣析晶温度，提高表面张力。粘温曲线由1300℃条件下降温过程中趋势平缓，渣膜析晶凝固缓慢，渣膜润滑过程中摩擦力较低，既减少由于摩擦力偏大造成的坯壳擦痕，又减少浇铸过程产生漏钢现象；本发明表面张力高，极好的稳定了结晶器液面，拉开钢液弯月面与富碳层和半熔层的距离，显著降低铸坯夹渣和增碳几率，所得保护渣不仅能在低温浇铸时满足结晶器润滑，而且保证熔渣有较好的稳定性，铸坯质量较好，漏钢率低，能够满足用户的需求。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明。

本发明通过如下5个实施例进行详细说明本发提供的ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料并以表格形式显示，7个实施例提供的ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料的各原料及其重量百分含量见表1所示。

实施例1-5提供的ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料的化学组分及其重量百分含量见表2所示。

实施例1-5提供的ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料的预熔料的化学成分及其重量百分含量见表3所示。

实施例1-5提供的ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料的理化性能见表4所示。

表1 实施例1-5提供的功能保护材料的各原料的重量百分比（wt%）

表2 实施例1-5提供的功能保护材料的化学成分的重量百分含量（wt%）

表3 实施例1-5预熔料的化学成分的重量百分含量（wt%）

表4 实施例1-5功能保护材料的性能参数

。

应用试验

某钢铁厂浇铸ESP高碳钢，工艺流程为：铁水预处理→复吹转炉→ RH→ ESP板坯连铸，其中板坯连铸采用立弯式板坯连铸机，弧形半径5.5米，结晶器铜板有效长度1200mm，浇注断面：95×1250mm，浇注拉速：3.8~4.2m/min，采用本发明实施例1的功能保护材料ESP高碳钢的化学成分见下表5。

表5 使用实施1提供的保护材料生产的ESP高碳钢钢水成分

现场试验表明：本发明功能保护材料在结晶器内火苗适中、熔化均匀、渣条少，液渣厚度为13-15mm，防止增碳，减少卷渣，每吨钢耗量为0.20-0.24kg，铸坯表面质量较好，能够满足用户的需求。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，包括按重量百分含量计的如下原料组分：预熔料：40-50%、白碱：6.5-10.5%、萤石粉：17-23%、氟化钠：0.5-5%、膨润土：0.5-5%、方解石：4-8%、碳酸锰：0.5-5%、碳酸锂：6-10%、炭黑：0.5-5%、石墨碳：0.5-5%、木质素磺酸钙0.1%-3.2%；

所述的预熔料的化学成分包括按重量百分含量计的如下各组分：SiO₂ 55-65%、CaO22.5-30.5%、Al₂O₃ 5-9%、R₂O 0-2%、F^- 2-7%、MgO 7-13%，余量为微量元素，其中，R₂O=K₂O+Na₂O；

所述的功能保护材料的炉渣二元碱度为0.88-1.12，半球点980-1060℃，1300℃下粘度0.085-0.130 Pa•s。

2.根据权利要求1所述ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，所述的功能保护材料包括按重量百分含量计的如下原料组分：预熔料：45%、轻烧白碱：7%、萤石粉：18%、氟化钠：3%、膨润土：2%、方解石：6%、碳酸锰：3%、碳酸锂：7%、炭黑：4%、石墨碳：3%、木质素磺酸钙2%。

3.根据权利要求1所述ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，

所述的ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料的化学成分及其重量百分含量为SiO₂25-33%，CaO 25-33%，Al₂O₃ 2-6%，Fe₂O₃≤1.5%，MgO 2-6%，F^- 8-14%，K₂O+Na₂O 3-8%，MnO0.5-3.5%,Li₂O 1.5-4.5%，游离碳 3-7%，余量为微量元素。

4.根据权利要求1所述ESP高碳钢专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，所述的萤石粉中CaF₂的含量≥97%，所述的氟化钠中NaF的含量≥98.5%，所述的白碱中Na₂CO₃的含量≥98%。