CN101612652A

CN101612652A - 一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣及其制备方法

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Publication number: CN101612652A
Application number: CN200810039376A
Authority: CN
Inventors: 朱祖民; 杨军; 张晨; 蔡得祥; 王立江; 方徽源; 蔡蔚
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2028-06-23
Also published as: CN101612652B

Abstract

本发明公开了一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣及其制备方法，其化学成分重量百分配比为：CaO：38.0～42.0％，SiO₂：32.8～38.0％，且CaO/SiO₂：1.0～1.28；MnO：3.6～5.0％；MgO：2.0～4.0％；Al₂O₃：3.0～4.0％；含有NaO、F、Li₂O的助熔剂：10％～14％；Fc：1.5～2％。其制备方法是将各种原料混合后造球，在具有水冷炉壁的无炉衬炉子内熔化后经水淬、干燥、粉碎后加入炭素材料，Fc：1.5～2％，在喷雾造粒塔内制成中空球状保护渣。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：能够消除铸坯表面的纵裂，防止铸坯表面夹渣，避免铸坯振痕，减少铸坯表面修磨量，板坯表面质量同304奥氏体不锈钢。

Description

一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣及其制备方法

技术领域

本发明涉及炼钢辅助材料。特别属于奥氏体不锈钢系列的低镍高锰不锈钢用的连铸保护渣。

背景技术

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。

由於钢种成分的差别和对铸坯质量要求侧重点的差异，不锈钢用保护渣与碳钢用保护渣在成分性能上有所差别，碳钢连铸坯在高温状态下生成一层较厚的氧化铁皮，氧化铁皮在随后的轧制工序前将被清除，附着在铸坯表面的振痕、夹渣等缺陷也被清除了，因此铸坯只要不发生裂纹缺陷，可以不进行火焰清理。不锈钢表面的氧化皮很簿，如果铸坯表面产生深振痕，夹渣等结陷，即使没有裂纹缺陷，也要用砂轮修磨铸坯表面，修磨深度视缺陷严重程度而定。修磨将消耗人力物力，也影响了不锈钢的成材率。与本发明最接近的专利CN200410064582.6提出了一种高碱度(CaO/SiO₂为1.3～1.4)不锈钢保护渣，这种高碱度保护渣由于能使坯壳在结晶器内得到缓冷，因此对防止铸坯纵裂缺陷是有效的。专利JP 8187559得到了保护渣的凝固温度与拉速之间的关系式以及粘度和拉速、负滑脱率之间的关系式，並在保护渣中加入了ZrO₂、TiO2、及Cr₂O₃，认为当保护渣实际的凝固温度和粘度小于等于由上述两个关系式得到的计算值时可确保铸坯润滑，添加的氧化物使液渣可分散、吸收坯壳向结晶器的幅射热，从而防止连铸过程中产生的细小纵裂，因为在凝固温度附近的不锈钢坯壳的強度是很低的。专利CN200410064582.6采用高碱度保护渣后为了弥补保护渣润滑功能的不足必然要降低保护渣的粘度，从而增加了保护渣的单耗，这对于减轻铸坯振痕不利的。而JP 8187559专利也只是确保铸坯得到良好润滑及避免铸坯的纵裂纹。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣及其制备方法，它能够避免铸坯的表面纵裂和表面夹渣，减轻铸坯的角部振痕，减少铸坯表面的修磨。

为解决上述技术问题，本发明的一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣，其化学成分重量百分配比为：CaO：38.0～42.0％，SiO₂：32.8～38.0％，且CaO/SiO₂：1.0～1.28；MnO：3.6～5.0％；MgO：2.0～4.0％；Al₂O₃：3.0～4.0％；含有NaO、F、Li₂O的助熔剂：10％～14％；Fc：1.5～2％。Fc为游离碳，即加入保护渣中炭素材料的含碳百分比。

优选地，助溶剂的化学成分重量百分比分别为：Na₂O：4.0～5.8％；F：4.0～5.5％；Li₂O：1.6～2.6％。

低镍高锰不锈钢含有≥5.5％的Mn，元素Mn在钢、渣界面被氧化后进入熔渣将使熔渣变性。保护渣初始MnO含量影响液渣层中MnO含量及最终渣MnO含量的高低。当初始保护渣中含MnO 3.6～5.0％时，就能确保熔渣中的MnO增量小于1.5％。因此，保护渣中加入MnO，能抑制钢水中Mn的氧化。

MnO：保护渣中加入MnO以及原料中不可避免带入的Fe₂O₃都会降低钢水与熔渣之间的界面张力，界面张力低的熔渣很容易在弯月面处被坯壳捕捉成为皮下夹渣，提高碱度(CaO/SiO₂)可增大界面张力，但碱度(CaO/SiO₂)是一个很敏感的参数，受很多条件的制约。

MgO：保护渣中加入MgO可以提高渣、钢的界面张力，同时对熔渣的结晶性、熔点、粘度等性能影响轻微，本发明加入2.0～4.0％MgO，对减少铸坯皮下夹渣是有益的。

调整碱度(CaO/SiO₂)即调整保护渣的结晶性。保护渣的结晶性越强，则结晶器与铸坯间渣膜的固相层的幅射热阻越大，热阻大则铸坯在结晶器内得到缓冷却，而铸坯的纵裂缺陷都是在凝固初期形成並在连铸的二冷段扩展的，铸坯在结晶器内的缓冷却能有效防止铸坯的纵裂缺陷，这是由很多文献资料所阐明並被实践所证明了的。但碱度(CaO/SiO₂)越高，则渣膜的结晶性越強，凝固温度越高，这对铸坯的润滑作用具有负面影响。综合协调传热和润滑作用，本发明将低镍高锰不锈钢用保护渣的碱度控制在CaO/SiO₂为1.0～1.28既能防止铸坯纵裂缺陷，又能确保铸坯良好的润滑。

一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣的制备方法，包括以下步骤：

1.按照如下化学成分重量百分比确定原料配方：CaO：38.0～42.0％，SiO₂：32.8～38.0％，且CaO/SiO₂：1.0～1.28；MnO：3.6～5.0％；MgO：2.0～4.0％；Al₂O₃：3.0～4.0％；含有NaO、F、Li₂O的助熔剂：10％～14％。

2.各种原料按配方混合后造球，在具有水冷炉壁的无炉衬炉子内熔化后经水淬、干燥、粉碎后加入炭素材料，Fc：1.5～2％，在喷雾造粒塔内制成中空球状保护渣，在造球时应加入一定数量的粘结剂，如用面粉作粘结剂，粘结剂和保护渣的比例为2.5/100。

优选地，所述步骤1)中助溶剂的化学成分重量百分比分别为Na₂O：4.0～5.8％；F：4.0～5.5％；Li₂O：1.6～2.6％。

保护渣的温度在1300℃时，其粘度为0.18～0.30Pa.S。结晶器与铸坯间的渣膜起控制传热和润滑的作用，润滑作用的指标之一是保护渣在一定温度下的粘度，粘度是和碱度相匹配的，为了协调传热和润滑作用，高的碱度需要低的粘度。在本发明中除了从润滑的角度考虑粘度外还从保护渣吨钢耗量的角度要求粘度，粘度越高，保护渣的耗量越低，铸坯的振痕越浅，液渣的粘度也影响铸坯的传热，高的粘度具有低的传热倾向。高的粘度也能减少由於结晶器钢液面波动引起券渣造成铸坯夹渣缺陷，本发明中保护渣的粘度是一个重要的性能指标，1300℃时0.18～0.30Pa.S略为偏高的粘度值兼顾了减轻振痕、减少夹渣的需求，不和很高的碱度相匹配是可以确保铸坯润滑的。

保护渣的熔化温度范围为1070～1120℃。保护渣采用预熔型制造工艺，即保护渣的所有原材料(炭素材料除外)经过预熔化这道关键工序，使保护渣的基本渣料成分均匀，在钢水面上熔化速度快，又由于保护渣中的碳酸盐助熔剂等在预熔时已分解为氧化物存在于熔渣中，所以预熔型保护渣比普通混合型保护渣在结晶器内熔化时吸热更少，更利于弯月面的保温，使弯月面更短，从而减轻振痕深度。

本发明保护渣在低镍高锰型不锈钢上与现有保护渣进行对比，低镍高锰不锈钢主要成分％C：0.05～0.10，Mn：6～12，Si：∠1.0，Cr：15～18，Ni≤5。这个钢种具有裂纹的敏感性，在同样的浇铸条件下，比普通304奥氏体不锈钢铸坯的表面质量差。现有保护渣浇铸的铸坯上发现纵裂纹，並且角部的振痕较深，铸坯的表面修磨量大。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：消除铸坯表面的纵裂，防止铸坯表面夹渣，避免铸坯振痕，减少铸坯表面修磨量，板坯表面质量同304奥氏体不锈钢。

附图说明

图1是本发明的MgO含量对保护渣熔化温度的影响曲线图。

图2是本发明的MgO含量对保护渣粘度的影响曲线图。

图3是本发明的MgO含量对保护渣结晶性能的影响曲线图。

图4是本发明的MnO含量对保护渣熔化温度的影响曲线图。

图5是本发明的MnO含量对保护渣粘度的影响曲线图。

图6是本发明的MnO含量对保护渣结晶性能的影响曲线图。

具体实施方式

下列实施例的保护渣化学成分见表1，其制备工艺为：将各成分(炭素材料除外)混合后造球，在具有水冷炉壁的无炉衬炉子内熔化后经水淬、干燥、粉碎后加入炭素材料及粘结剂，在喷雾造粒塔内制成中空球状保护渣。

实施例1-3

本实施例1-3，其保护渣的化学成分重量百分配比、物理性能、使用效果，与现有的比较例4、5作对比。

表1是本实施例1-3保护渣与现有保护渣4-5比较

说明：保护渣化学成分之和小于100％，其余为杂质元素含量。

●无纵裂纹；仅仅在铸坯的角部有较浅的振痕；铸坯表面无夾渣。

▲偶而出现小纵裂纹；铸坯表面振痕深度一般；偶而出现夾渣。

※有纵裂缺陷；铸坯表面振痕深度较深；出现较多的夹渣缺陷。

实施例1-3中MgO、MnO化学成分含量的加入，均在本发明所限定的范围内，MgO、MnO对保护渣的熔化温度、粘度、结晶指数等物理性能影响不大。其中结晶指数是一个相对比较的参数，指数越大，结晶倾向越强烈。

实施例1的含量为MgO：2.1，实施例2的MgO：3，实施例3的MgO：3.8，其对保护渣熔化温度的影响(见图1)，对保护渣粘度的影响(见图2)，对保护渣结晶性能的影响(见图3)。

实施例1的含量为MnO：3.6，实施例2的MnO：4.2，实施例3的MnO：4.8，其对保护渣熔化温度的影响(见图4)，对保护渣粘度的影响(见图5)，对保护渣结晶性能的影响(见图6)。

Claims

1.一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣，其特征在于化学成分重量百分比为：CaO：38.0～42.0％，SiO₂：32.8～38.0％，且CaO/SiO₂：1.0～1.28；MnO：3.6～5.0％；MgO：2.0～4.0％；Al₂O₃：3.0～4.0％；含有NaO、F、Li₂O的助熔剂：10％～14％；Fc：1.5～2％。

2.如权利要求1所述的低镍高锰不锈钢用连铸保护渣，其特征在于助溶剂的化学成分重量百分比分别为：Na₂O：4.0～5.8％；F：4.0～5.5％；Li₂O：1.6～2.6％。

3.一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)按照如下化学成分重量百分比确定原料配方：CaO：38.0～42.0％，SiO₂：32.8～38.0％，且CaO/SiO₂：1.0～1.28；MnO：3.6～5.0％；MgO：2.0～4.0％；Al₂O₃：3.0～4.0％；含有NaO、F、Li₂O的助熔剂：10％～14％；

2)将各种原料混合后造球，在具有水冷炉壁的无炉衬炉子内熔化后经水淬、干燥、粉碎后加入炭素材料，Fc：1.5～2％，在喷雾造粒塔内制成中空球状保护渣。

4.如权利要求3所述的低镍高锰不锈钢用连铸保护渣的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中助溶剂的化学成分重量百分比分别为Na₂O：4.0～5.8％；F：4.0～5.5％：Li₂O：1.6～2.6％。