CN100566887C - 异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢的结晶器保护渣 - Google Patents

Abstract

本发明公开了异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣，所述的保护渣包括预熔渣、水泥熟料、碳酸锂、硼砂、萤石、碳酸锰、炭黑、石墨、膨润土，本发明与现有技术相比，具有铸坯表面质量好，粘结性漏钢事故少的特点。

Description

异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢的结晶器保护渣

技术领域

本发明属于结晶器保护渣，特别属于异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣。

背景技术

为了使连铸坯断面尺寸进一步接近成品尺寸，减少轧制道次，节省能源，近终型连铸如异型坯H型连铸、薄板坯连铸已成为现代连铸技术的发展趋势。含锰低合金高强度钢的异型坯作为轧制H型钢的原料，它比一般的方坯、矩型坯和板坯要大大减少了轧制道次、降低了成本，而且轧制应力也较方坯、矩型坯和板坯要小，减少了轧制缺陷的出现，轧材性能的各向异性也比规则铸坯的轧材小。但是含锰低合金高强度钢的异型坯由于形状复杂、比表面积大、凝固收缩容易受阻，使得在结晶器内形成均匀坯壳的难度要大于方坯、板坯和其它断面，从而造成产生表面缺陷概率明显高于方坯和板坯，常用的保护渣典型化重量成份为CaO：40.3％，SiO₂：34.2％，Na₂O：4.6％，F^-：3.8％，C：6.8％，MgO：1.1％，Al₂O₃：8.3％，Fe₂O₃：0.9％；物理性质：熔点1165℃，1300℃的粘度0.62Pa·S，凝固温度1197℃，熔化速度为36秒。当连铸机的拉速提高时，对于浇注断面尺寸大的含锰低合金高强度钢的异型坯容易产生表面裂纹和粘接性漏钢，因裂纹引起的轧材报废大于20公斤/吨钢，严重影响异型坯的正常生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种解决粘结性漏钢和铸坯表面裂纹的异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣。

本发明解决技术问题的技术方案为：异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣，包括预熔渣、水泥熟料、碳酸锂、硼砂、萤石、碳酸锰、炭黑、石墨、膨润土，所含化学成份重量百分比为：

CaO          34.0～40.0

SiO₂         31.0～37.0

li₂O         0.4～0.7

B₂O₃         1.5～3.5

MnO          2.0～4.0

Na₂O         2.0～3.0

F^-           2.5～3.5

C            4.5～6.5

MgO          ＜2.5

Al₂O₃        ＜7.0

Fe₂O₃        ＜1.5

所述的碳为炭黑和石墨的混合物，其重量比为1∶0.8-1.2。

所述的预熔料的化学成份重量百分比为：CaO 44.0～46.0％、SiO₂ 38.0～42.0％、Al₂O₃ 3.0～4.0％、Fe₂O₃ 0.5～1.5％、MgO 2.0～3.0％、Na₂O 4.0～6.0％和F^- 2.0～4.0％。

所述的水泥熟料的化学成份重量百分比为：CaO 62.0～64.0％、SiO₂ 19.0～21.0％、Al₂O₃ 5.0～6.0％、Fe₂O₃ 3.5～4.5％和MgO 6.0～7.0％。

本发明所述的预熔渣、水泥熟料、碳酸锂、碳酸锰、硼砂、萤石、炭黑、石墨、膨润土的粒度均小于250目。

本发明的制备方法为：原料准备、配料、搅拌混匀、水磨成浆、喷雾造粒、成品包装，其中混匀搅拌和水磨成浆时间分别不小于45分钟。

异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣的性质：熔点(半球点温度)为1100～1140℃；1300℃的粘度为0.40～0.60Pa·S；凝固温度为1150～1190℃(粘度-温度曲线判定)；熔化速度为28～35秒(渣柱法测试)。

含锰低合金高强度钢异型坯粘结性漏钢是由于对结晶器内初生坯壳的润滑不足造成的；表面裂纹是由于坯壳与结晶器之间的热传导不均匀所致，而结晶器保护渣的物化特性对上述两个基本过程都有很大影响：

1、对初生坯壳的润滑的影响：保护渣的物化性能，如保护渣的熔化速度、粘度和凝固温度，尤其是粘度和凝固温度会影响保护渣的最佳渗透。

2、对结晶器壁与坯壳间的传热影响：结晶器和坯壳间的传热(和热流量)可以通过调整操作参数来调节。这些操作参数是结晶器冷却水流量和保护渣的类型。就保护渣的性能而言，穿过渣膜的热流量取决于：a)固态渣膜的厚度；b)渗透到结晶器和坯壳间隙中渣膜的结晶行为。因此，为了减少传热，选择合适的保护渣的重要标准是：一是较高的凝固温度；二是形成结晶层的趋势显著。

控制结晶器传热和均匀性就是解决铸坯表面裂纹问题。裂纹的出现是由于铁素体和奥氏体之间的热收缩系数差异造成坯壳内热应力而引起的，尤其是包晶钢时特有的缺陷。结晶器壁与坯壳之间的热流量较高和传热的不均匀加剧将造成铸坯的纵向裂纹和星状裂纹。

要消除含锰低合金高强度钢异型坯连铸过程中粘结和漏钢事故或由裂纹造成的表面缺陷，控制结晶器保护渣的工艺性能是相当重要的，重点是润滑作用的连续性和对热流量的可控性，关键是保护渣具有稳定的物理性能，如熔点、粘度、凝固温度和结晶性能。

本发明控制保护渣的二元碱度在1.10～1.20范围内，即保证结晶器内渣膜形成良好的玻璃态下，同时又具有一定的结晶能力，改善坯壳与结晶器之间的润滑和传热，其次，采用li₂O、MnO、B₂O₃、Na₂O和CaF₂多种熔剂的方法调节保护渣熔点和粘度，其中li₂O是一个重要熔剂，对降低保护渣粘度和熔点非常显著，同时Li₂O还能增强保护渣吸收夹杂物的能力，稳定保护渣的物理性能，本发明保护渣中Li₂O含量控制范围为0.4～0.7％；保护渣中含有一定量的MnO有利于减小含锰钢液对保护渣物理性能的影响，从而稳定浇注过程中渣膜的润滑和传热，本发明保护渣中MnO含量控制范围为2.0～4.0％；B₂O₃除了具有降低保护渣熔点和粘度的作用外，重要的是具有强的吸收钢中氧化物夹杂物的能力，稳定保护渣的物理性能，本发明保护渣中B₂O₃含量控制范围为1.5～3.5％；作为常规保护渣熔剂重要成分的Na₂O在本发明保护渣中含量不能太高，一方面避免在渣膜中析出霞石，破坏渣膜的玻璃性能，减少保护渣中的Na₂O含量同时还可提高保护渣的表面张力，有利于保护渣与钢液的分离，减少铸坯表面夹渣和粘渣，本发明保护渣中Na₂O含量控制范围为2.0～3.0％，Na₂O在保护渣的作用仍然是调节熔点和粘度；保护渣中的F主要作用是降低渣粘度，改善液渣流动性，但在本发明中要特别注意控制保护渣中的F-含量，若渣中CaF₂含量过高会引起枪晶石等高熔点物的析出，破坏熔渣的玻璃性，使润滑条件恶化，另外F离子含量过高还会对伸入式水口造成严重侵蚀，减少水口使用寿命，为此，本发明保护渣中F含量控制范围为2.5～3.5％。最后，就是要求保护渣快速熔化，形成足够的液渣层和保证一定的渣消耗量。要求配碳量不能太高，但也不能过低，否则形成的液渣层和烧结层太厚，使得结渣条严重，阻碍保护渣的均匀流入。因此，配碳方式采用复合配碳，种类选用比表面积大和燃烧速度快的炭黑以及石墨，本发明保护渣中C含量控制范围为4.5～6.5％。MgO、Al₂O₃和Fe₂O₃为原料带入成分，分别要求小于2.5％、7.0％和1.5％。

配渣基料的选用和特点。保护渣的性能取决于制渣基料的选择，常规的机混渣主要采用多种生料混合而成，由于受热后产生分解化合物而影响到性能变化，影响了熔渣的稳定性。本研究选择用预熔型渣和水泥熟料作为保护渣配渣基料，由于减少了生料的配入比例，熔渣性能的稳定性得到了提高。

本发明与现有技术相比，具有铸坯表面质量好，粘结性漏钢事故少的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

实施例1：

保护渣化学成份：CaO 36.4％，SiO₂ 32.4％，li₂O 0.7％，B₂O₃ 3.4％，MnO 3.9％，Na₂O 2.9％，F^- 3.4％，C 6.4％，MgO 2.4％，Al₂O₃ 6.7％，Fe₂O₃ 1.4％。保护渣物理性质：熔点1117℃，1300℃的粘度0.56Pa·S，凝固温度1162℃，熔化速度为34秒。

实施例2：

保护渣化学成份：CaO 37.3％，SiO₂ 34.1％，li₂O 0.6％，B₂O₃ 3.2％，MnO 3.5％，Na₂O 2.4％，F^- 3.0％，C 5.9％，MgO 2.3％，Al₂O₃ 6.5％，Fe₂O₃ 1.2％。保护渣物理性质：熔点1128℃，1300℃的粘度0.53Pa·S，凝固温度1173℃，熔化速度为32秒。

实施例3：

保护渣化学成份：CaO 38.7％，SiO₂ 35.2％，li₂O 0.6％，B₂O₃ 2.5％，MnO 2.3％，Na₂O 2.7％，F^- 3.2％，C 5.5％，MgO 2.1％，Al₂O₃ 6.1％，Fe₂O₃ 1.1％。保护渣物理性质：熔点1130℃，1300℃的粘度0.51Pa·S，凝固温度1177℃，熔化速度为30秒。

实施例4：

保护渣化学成份：CaO 39.7％，SiO₂ 34.5％，li₂O 0.5％，B₂O₃ 1.9％，MnO 2.8％，Na₂O 2.6％，F^- 2.9％，C 4.8％，MgO 2.2％，Al₂O₃ 6.8％，Fe₂O₃ 1.3％。保护渣物理性质：熔点1138℃，1300℃的粘度0.44Pa·S，凝固温度1184℃，熔化速度为29秒。

实施例1-4在马钢750mm×450mm×120mm大异型坯连铸机上浇注含锰低合金高强度钢，拉速稳定在0.75m/min.时的渣耗量为0.85kg/T钢、钢水表面液渣层厚度8～12mm。经现场试验结果表明，该保护渣使用时，在结晶器内铺展性、保温性和熔化性能表现良好；结晶器内四个面传热量稳定和均匀；浇注过程中，保护渣性能稳定，最高连浇炉数达到60炉，因铸坯表面裂纹引起的轧材报废小于5.0公斤/吨钢，无粘结性漏钢事故。

Claims (6)

1、异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣，其特征在于：包括预熔渣、水泥熟料、碳酸锂、硼砂、萤石、碳酸锰、炭黑、石墨、膨润土，其化学成份重量百分比为：

CaO            34.0～40.0

SiO₂           31.0～37.0

li₂O           0.4～0.7

B₂O₃           1.5～3.5

MnO            2.0～4.0

Na₂O           2.0～3.0

F^-             2.5～3.5

C              4.5～6.5

MgO            ＜2.5

A_l2O₃          ＜7.0

Fe₂O₃          ＜1.5

保护渣的二元碱度为1.10～1.20。

2、根据权利要求1所述的异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣，其特征在于：所述的碳为炭黑和石墨的混合物，其重量比为1∶0.8-1.2。

3、根据权利要求1所述的异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣，其特征在于：所述的预熔渣的化学成份重量百分比为：CaO 44.0～46.0％、SiO₂38.0～42.0％、Al₂O₃3.0～4.0％、Fe₂O₃0.5～1.5％、MgO 2.0～3.0％、Na₂O 4.0～6.0％和F^-2.0～4.0％。

4、根据权利要求1所述的异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣，其特征在于：所述的水泥熟料的化学成份重量百分比为：CaO 62.0～64.0％、SiO₂19.0～21.0％、Al₂O₃5.0～6.0％、Fe₂O₃3.5～4.5％和MgO 6.0～7.0％。

5、根据权利要求1所述的异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣，其特征在于：所述的预熔渣、水泥熟料、碳酸锂、碳酸锰、硼砂、萤石、炭黑、石墨、膨润土的粒度均小于250目。

6、根据权利要求1所述的异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣，其特征在于：异型坯铸机连铸含锰低合金高强度钢结晶器保护渣的性质：熔点为1100～1140℃；1300℃的粘度为0.40～0.60Pa·S；凝固温度为1150～1190℃；熔化速度为28～35秒。