CN101637809B - 圆坯低碳焊条钢连铸保护材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆坯低碳焊条钢连铸保护材料，原料包括熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、石英砂、硅灰石、碳酸锰、碳黑和膨润土组成。保护材料中BaO、MnO、MgO重量百分含量分别为2.0～3.5%、1.0～3.0%、3.0～6.0%、二元碱度（CaO/SiO₂）为0.93～0.97，其余量为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-和K₂O。克服了圆坯连铸低碳包晶钢现有技术中液渣层薄，润滑不良，造成粘结漏钢、铸坯表面纵裂凹陷和粘渣质量问题。保护材料在结晶器内铺展性、保温性、熔化性能好，结晶器内四个面传热量稳定和均匀，液渣层厚度为8～12mm。

Description

圆坯低碳焊条钢连铸保护材料

技术领域

本发明属于冶金辅料技术领域，特别涉及一种圆坯低碳焊条钢连铸保护材料。

背景技术

随着科学技术的进步，连铸技术已逐步走向成熟。连铸坯型的灵活转变也得到很大发展，为更好的适应市场多样化，目前新建的方坯铸机大多都歉容圆型坯浇铸。由于圆坯表面质量便于检查和修磨的特点，使圆坯生产钢种的类型也随之多样化，原来只有方坯浇铸的钢种钢厂根据生产优势选择圆坯浇铸，这样开发相适应的圆坯保护材料种类也随之增多，研制多样化圆坯保护材料便成为连铸工作者关心和工作的重点。H08A低碳系列圆坯保护材料便是其中之一。

天津荣程新建的3#方圆坯连铸机，浇注断面：￠250-400。拉速在0.3～1.8m/min.之间，浇铸的钢种：H08A，08MnVNb，钢水C：0.07～0.10％，Als：0.02～0.05％，钢水的凝固收缩处于包晶钢范围，而且钢水酸溶铝很高。保护材料在确保润滑.改善减缓传热.吸附溶解钢水上浮氧化铝的冶金功能十分关键。由此，为了实现最佳操作性能和获得满意的产品质量，对保护材料提出了更高的要求：1)合适的液渣层厚度，液渣层小于或大于合适厚度，铸坯表面都会产生裂纹等缺陷，优以厚度不足为甚，裂纹数量随液渣层的减薄而剧增；2)减少渣圈生成，渣圈厚时会把液渣向下流动的通道堵死，局部堵塞的时间越长表面纵裂就越严重；3)合适的渣耗量，保护的渣耗量随着液渣粘度.结晶器振动频率.负滑脱率以及拉速的减少而增大；4)合适的熔渣粘度和渣膜厚度，圆坯的凝固壳为圆环状，容易在铜壁和凝壳间产生空隙，从而引发铸坯的不均匀凝固。由于渣膜在整个凝固壳外表面上的分布不可能是均匀的，在渣膜过薄的情况下渣膜厚度的不均匀相对显得突出；5)良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液渣物性保持稳定。

发明内容

本发明提供一种解决低碳包晶钢圆坯表面纵裂凹陷、铸中粘结性漏钢、铸坯表面夹渣和粘渣问题的圆坯连铸低碳包晶钢保护材料。

一种圆坯低碳焊条钢连铸保护材料，其原料包括熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、石英砂、硅灰石、碳酸锰、电熔镁砂、炭黑和膨润土，其质量百分含量分别为58％、3.0％、5.0％、4.0％、7.0％、9.0％、6.0％、1.0％、4.0％、3.0％。

[0007]所述保护材料中BaO重量百分含量为2.0～3.5％，MnO重量百分含量为1.0～3.0％，MgO重量百分含量为3.0～6.0％，二元碱度(CaO/SiO₂)为0.93～0.97，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-和K₂O，其百分含量为SiO₂24.0～32.0％，CaO 22.0～30.0％，Al₂O₃＜10.0％、Na₂O 6.0～7.0％、F^-1.0～3.0％、K₂O＜0.5％。

下面通过实施例，对本发明作进一步详述：

圆坯低碳钢的碳含量C：0.07～0.10％，在凝固过程中有包晶反应。低碳钢在弯月面处凝固收缩大，同时大圆坯低碳钢拉速慢，因此圆坯低碳钢保护材料的重点也是在于渣膜均匀流入；此外圆坯低碳钢中夹杂较多要求保护材料吸收能力要好，防止铸坯表面夹渣和粘渣。

保护材料化学成分设计。首先要求保护材料的二元碱度(CaO/SiO₂)不能太高，一般要小于1.0，以保证结晶器内渣膜形成良好的玻璃态，改善坯壳与结晶器之间的润滑，本发明控制保护材料的二元碱度在0.93～0.97范围内。其次，采用多种熔剂的方法调节保护材料熔点和粘度，其中BaO是一个重要熔剂，对降低保护材料粘度和熔点显著，同时BaO还能改善保护材料的润滑性能，减少渣圈析出的结石量，使渣圈厚度减薄很多，本发明保护材料中BaO含量控制范围为2.0～3.5％；MnO不仅能降低保护材料的熔点、粘度和凝固温度，还能提高保护材料的熔化速度，加速液渣的形成，同时对保护材料的结晶温度影响较小，有利于稳定渣膜传热，本发明保护材料中MnO含量控制范围为1.0～3.0％；一定量的MgO也能降低保护材料熔点、粘度、结晶温度和凝固温度，改善保护材料的稳定性，本发明保护材料中MgO含量控制范围为3.0～6.0％；作为常规保护材料熔剂重要成分的Na₂O在本发明保护材料中含量不能太高，一方面避免在渣膜中析出霞石，破坏渣膜的玻璃性能，减少保护材料中的Na₂O含量同时还可提高保护材料的表面张力，有利于渣-金分离，减少铸坯表面夹渣和粘渣，本发明保护材料中Na₂O含量控制范围为6.0～7.0％，Na₂O在保护材料的作用仍然是降低熔点和粘度；保护材料中的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材料中的F^-含量，若渣中CaF₂含量过高会引起枪晶石(3CaO.2SiO₂.CaF₂)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，本发明保护材料中F-含量控制范围为1.0～3.0％。最后，就是要求保护材料快速熔化，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，阻碍保护材料的均匀流入。因此，配碳种类选用比表面积大和燃烧速度快的炭黑。本发明保护材料中C含量控制范围为11.0～15.0％。

保护材料物理性能确定。本发明要求保护材料具有较低的熔点、粘度、凝固温度和较快的熔化速度。具体设置要求为：熔点(半球点温度)为1130～1200℃；1300℃的粘度为0.50～0.70Pa·S；凝固温度为1120～1190℃(粘度-温度曲线判定)；熔化速度为35～45秒(渣柱法测试)。

配渣基料的选用和特点。保护材料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作为保护材料配渣基料，该特制的预熔型渣除了含有常规的预熔型渣基本成分外，如SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-，还含有本发明保护材料需要的MgO成分。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。特别是预熔型连铸渣基料比例达到了55～60％，减少了在结晶器内的分解化合反应过程，明显增加了使用效果的稳定性。

生产工艺和质量控制标准。保护材料成品的理化性能稳定性与所使用生产工艺和控制标准是直接相关的。为了适应低碳圆坯保护材料的高质量需求，本发明保护材料采用了如下质量控制标准：1)每种原料粒度要求通过250目；2)混匀搅拌和水磨成浆时间各1小时。

采用上述研究结果生产的该保护材料，在荣钢3#6机6流圆坯连铸机上浇注低碳焊条钢，拉速在0.8～1.10m/min.时的渣耗量为0.55kg/T钢、钢水表面液渣层厚度7～11mm。经现场试验结果表明，该保护材料使用时，在结晶器内铺展性、保温性和熔化性能表现良好；结晶器内传热量稳定和均匀，满足波动范围内的拉速要求；试验渣渣条小、改善了流入不均现象，保护材料润滑性好，防止了粘结性漏钢。铸坯表面没有裂纹.夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

具体实施方式

一种圆坯低碳焊条钢连铸保护材料，其原料包括熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、石英砂、硅灰石、碳酸锰、电熔镁砂、炭黑和膨润土，其质量百分含量分别为58％、3.0％、5.0％、4.0％、7.0％、9.0％、6.0％、1.0％、4.0％、3.0％。

所述保护材料中BaO重量百分含量为2.0～3.5％，MnO重量百分含量为1.0～3.0％，MgO重量百分含量为3.0～6.0％，二元碱度(CaO/SiO₂)为0.93～0.97，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-和K₂O，其百分含量为SiO₂24.0～32.0％，CaO 22.0～30.0％，Al₂O₃＜10.0％、Na₂O 6.0～7.0％、F^-1.0～3.0％、K₂O＜0.5％。

经现场试验结果表明，该保护材料使用时，在结晶器内铺展性、保温性和熔化性能表现良好；结晶器内传热量稳定和均匀，满足波动范围内的拉速要求；试验渣渣条小、改善了流入不均现象，保护材料润滑性好，防止了粘结性漏钢。铸坯表面没有裂纹.夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

Claims (2)

1.一种圆坯低碳焊条钢连铸保护材料，其特征在于：其原料包括熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、石英砂、硅灰石、碳酸锰、电熔镁砂、炭黑和膨润土，其质量百分含量分别为58%、3.0%、5.0%、4.0%、7.0%、9.0%、6.0%、1.0%、4.0%、3.0%。 

2.如权利要求1所述的连铸保护材料，其特征在于：所述保护材料中BaO重量百分含量为2.0～3.5%，MnO重量百分含量为1.0～3.0%，MgO重量百分含量为3.0～6.0%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.93～0.97，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-和K₂O，其百分含量为SiO₂  24.0～32.0%，CaO 22.0～30.0%，Al₂O₃ <10.0%、Na₂O 6.0～7.0%、F^-1.0～3.0%、K₂O<0.5%。