CN101658909A - 一种结晶器保护渣及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种结晶器保护渣及其制备方法，保护渣的质量百分配比为：氧化钙36.09；二氧化硅25.40；三氧化二铝2.40；氧化镁3.34；三氧化二铁1.47；碳酸锰5.00；氟化钙14.00；氧化钠7.30；氧化锂0.41；固定碳4.59；渣碱度CaO/SiO2：1.25～1.50。制备方法的主要步骤是加工基料、成品保护渣原料混合、加工混合料；A加工基料的步骤为：准备原料、配料计量、混合均匀、挤压造球、自然干燥、预熔、基料、破碎成磨粉；B成品保护渣原料混合将苏打、碳酸锰、碳酸锂、萤石、碳质材料中超碳黑、半步强炭黑加粉料中，同时加入粘结剂；C加工混合料的步骤为搅拌磨磨浆与造粒与干燥。
Description
技术领域
本发明涉及一种结晶器保护渣及其制备方法，具体讲是一种中碳钢宽板坯含锰结晶器保护渣及其制备方法。
背景技术
随着我国钢铁产能的不断施放，入炉原料价格的上涨，中厚板在钢铁行业的竞争也不断加剧，但作为终端汽车、家电用户的宽幅大断面铸坯在国内生产厂家还较少，其成品也具有一定的竞争优势。因此开发生产适宜市场要求的高附加值宽幅钢材是国内各大钢铁公司的战略抉择。但生产宽幅铸坯(宽度大于1500mm)的钢种大部分为中碳钢，目前在我国连铸生产品种所占比例较高，中碳钢的[C]含量多在0.09～0.25％，其多属于包晶钢，由于其特性的凝固特性，铸坯表面易产生纵裂纹、星状裂纹等典型缺陷，影响热冷轧外观质量及使用性能。对于[C]含量多在0.09～0.16％的钢中，尤其是宽幅铸坯，凝固过程中发生包晶反应，结晶器弯月面以下50mm区域初生坯壳收缩大，晶粒粗大，初生坯壳不均匀，易产生裂纹，因此要求中碳钢宽板结晶器保护渣具有较低的传热能力，良好的润滑效果，较高的碱度。
发明内容
为了克服现有中碳钢宽板坯含锰结晶器保护渣使用性能上的不足，本发明提供一种导热系数小，润滑性能好，提高板铸坯表面质量的中碳钢宽板坯含锰结晶器保护渣。同时提供一种结晶器保护渣的制备方法
机理说明：
由于在保护渣的设计和配制时，针对中碳钢的凝固特性尽量提高保护渣的碱度，减少结晶器能保护渣的恶化状况，避免保护渣结壳，降低恶化铸坯质量的现象。要求在确保润滑性的前面提下，采取“弱冷”制度，使保护渣低粘度、高碱性、高玻璃态，传热均匀，确保液渣层厚度适中(L＝8～12mm)，且具有一定的均匀稳定性；合适的吨钢消耗。但当传统保护渣碱度低CaO/SiO2＜1.20时，800℃时保护渣导热系数＞0.247W/m.k，引起表面裂纹；当保护渣碱度高CaO/SiO2＞1.45时，保护渣熔化凝固后全为晶体失去润滑作用，造成连铸生产漏钢事故。而采用上述事例是对中碳钢宽板坯保护渣从应用上进行证实。因为保护渣要适应宽断面铸坯生产，关键在保护渣要有适宜的组成。添加MnO作为改善保护渣性能的一种途径，MnO可在熔渣内形成低熔点的锰橄榄石，降低粘度和熔点，使熔渣在较宽的范围内保持均匀液态。同时协调保护渣结晶与润滑的矛盾，满足该连铸机机型浇铸裂纹敏感性钢种控制传热的要求。经过427炉连续试验，浇钢35000多吨，保护渣在结晶器内液渣层厚度为8～13mm，保护渣单耗为0.53kg/t钢，铸坯合格率99.7％，红送率100％，该型含MnO保护渣完全满足工艺要求。
经过实验，本发明在生产时添加MnO作为改善保护渣性能的一种途径，因为MnO可在熔渣内形成低熔点的锰橄榄石，降低粘度和熔点，使熔渣在较宽的范围内保持均匀液态。同时协调保护渣结晶与润滑的矛盾，满足该连铸机机型浇铸裂纹敏感性钢种控制传热的要求。
本发明的结晶器保护渣的生产设备采用目前国内外通用的预熔空心颗粒连铸结晶器保护渣生产线，其主体设备主要包括：行星式轮碾机、压球机、水冷无衬预熔炉、颚式破碎机、摆磨、搅拌磨、柱塞泵、喷雾造粒干燥塔。制造方法采用通行的预熔空心颗粒结晶器保护渣生产工艺。
本结晶器保护渣主要添加了能改善保护渣传热、润滑、稳定适应性的MnCO3，本结晶器保护渣的化学成分的质量百分配比为：
氧化钙34.5～37.5％ 二氧化硅24.5～27.5％
0＜％三氧化二铝＜3.00％ 氧化镁3.0～5.0％
0＜％三氧化二铁＜2.00％ 碳酸锰3.00～8.00％
氟化钙12.00～16.50％ 氧化钠7.00～8.00％％
氧化锂0.40～0.80％ 固定碳3.5～5.00％
渣碱度CaO/SiO2：1.25～1.50。
其中三氧化二铝、三氧化二铁是由其他原料带进去的，只能尽量减少但不可以为零。
本结晶器保护渣的最佳化学成分质量百分配比为：
氧化钙 36.09 二氧化硅 25.40
三氧化二铝 2.40 氧化镁 3.34
三氧化二铁 1.47 碳酸锰 5.00
氟化钙 14.00 氧化钠 7.30
氧化锂 0.41 固定碳 4.59
渣碱度CaO/SiO2：1.42，熔点1099℃，熔速28秒，粘度0.140Pa.s，800℃时保护渣导热系数为0.125W/m.k。结晶器内保护渣液渣层厚度为8～13mm，保护渣渣耗为0.53kg/t钢，铸坯合格率99.8％，红送率100％，该型含MnO保护渣完全满足工艺要求。
本结晶器保护渣的制备方法的主要步骤是加工基料、成品保护渣原料混合、加工混合料。
A加工基料的步骤依次如下：
准备原料→配料计量→混合均匀→挤压造球→自然干燥→预熔→基料→破碎→磨粉
准备的原料是
石灰石、石英砂、白云石、水泥熟料、萤石、苏打与膨润土
配料计量是将上述的原料按照下述的质量份配合：
石灰石26～30 石英砂22～26 白云石17～21
水泥熟料5～7 萤石8～10 苏打9～11
膨润土3～5 水15～17
混合均匀
将上述配合好的原料，混合均匀。
挤压造球
把混合好的原料用压球机挤压成球，一般直径50～60mm；
自然干燥
把制成的球放在地上，自然干燥，硬度不要求，能成球，水分小于1％即可。
预熔
把干燥后的球加入水冷无衬预熔炉内，同时加入33～37质量份的焦碳进行预熔熔化成基料；
破碎
把制成的基料用颚式破碎机破碎，再用摆磨进行磨粉，磨成粒径-200目的粉料；
B成品保护渣原料混合
将准备好的-200目的基料92～112质量份，与作为熔剂的苏打4.0～4.2质量份、碳酸锰6.7～6.9质量份、碳酸锂1.35～1.38质量份与萤石16～17质量份及碳质材料中超碳黑1.34～1.39质量份、半步强炭黑6.7～6.9质量份加入到加工成的粉料中，同时加入粘结剂羟甲基纤维素钠2.1～2.3质量份和水55～56质量份；熔剂与碳质材料的粒度为200目。这里每份的质量与配料计量的质量相同。
C加工混合料的步骤依次如下：
搅拌磨磨浆→造粒与干燥→成品检验→计量包装。
搅拌磨磨浆
是将上述原料和水用搅拌磨磨30～50分钟，制成料浆，料浆常温粘度7.0±0.5泊，不反干不沉淀。
造粒与干燥
是用喷雾造粒干燥塔造粒，粒度0.25～1.50mm，经干燥制成结晶器保护渣成品，最后成品检验后包装。
本中碳钢宽板坯含锰结晶器保护渣的预熔原料是石灰石、石英砂、铝矾土、水泥熟料、萤石、苏打、膨润土，预熔好的基料破碎后配入熔剂(萤石、苏打、碳酸锰、碳酸锂)，碳质材料(炭黑)、粘结剂(1.6％羟甲基纤维素钠)，30～40％的水，经搅拌磨磨浆后喷雾造粒，制成结晶器保护渣。
本发明采用含锰板坯结晶器保护渣，可以提高宽板中碳钢铸坯的表面质量，减少裂纹，导热系数小，润滑性能好，提高红送率，使铸坯合格率达100％；在连铸设备、工艺正常稳定的情况下，铸坯表面质量比传统保护渣使用后的质量率提高30％，(现有中碳钢宽板坯含锰结晶器保护渣使用后铸坯合格率≤70％)；宽板含锰结晶器保护渣有较强的吸附夹杂的能力，保护渣稳定性较好；添加MnO主要是协调裂纹敏感性钢种铸坯传热与润化之间矛盾，采用CaO-SiO2-Al2O3-NaO-CaF2渣系，渣样中MnO加入量在3～7，渣的碱度在1.30～1.40，粘度0.130～0.150Pa.S，此时MnO在熔渣中可明显降低辐射传热，避免纵裂纹的产生。
附图说明
图1是本发明的中碳钢宽板含锰结晶器保护渣制造方法流程图。
上述图中：
1、准备原料 2、配料计量 3、混合均匀 4、挤压造球
5、自然干燥 6、预熔 7、基料 8、破碎 9、磨粉
10、熔剂、碳质材料 11、粘结剂、水 12、原料计量混合
13、搅拌磨磨浆 14、造粒 15、干燥 16、成品检验
具体实施方式
下面结合实施例及其附图详细说明本结晶器保护渣及其制备方法的具体实施方式，但本结晶器保护渣及其制备方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。
结晶器保护渣实施例
结晶器保护渣实施例化学成分的质量百分配比为：
氧化钙 36.09 二氧化硅 25.40
三氧化二铝 2.40 氧化镁 3.34
三氧化二铁 1.47 碳酸锰 5.00
氟化钙 14.00 氧化钠 7.30
氧化锂 0.41 固定碳 4.59
渣碱度CaO/SiO2：1.42，熔点1099℃，熔速28秒，粘度0.140Pa.s，800℃时保护渣导热系数为0.125W/m.k。
结晶器保护渣制备方法实施例
申请人在第二炼钢厂生产碳素结构钢Q235-B板坯，钢种成品成分要求C：0.12～0.20％，Si：0.12～0.30％，Mn：0.30～0.70％，P：≤0.045％，S：≤0.045％；铸坯规格为：220×1510mm2，连铸拉钢过程中中包钢水温度为1550～1535℃，拉速1.1～1.20m/min。以及集装箱板SPA-H板坯，钢种成分C：0.06-0.11％，Si：0.30-0.60％，Mn：0.30～0.50％，P：0.070～0.120％，S：≤0.025％，Cu：0.25～0.35％，Cr：0.40～0.60％；Ni：0.15～0.40％；铸坯规格为：220×1510mm2，铸坯规格为：200×1240mm2，连铸拉钢过程中使用含锰结晶器保护渣，渣碱度CaO/SiO2＝1.42，熔点1099℃，熔速28秒，粘度0.140Pa.s，800℃时保护渣导热系数为0.125W/m.k，结晶器内保护渣液渣层厚度为8～13mm，保护渣渣耗为0.53kg/t钢，铸坯红送率为99.8％。
本实施例的结晶器保护渣的制备方法为下述依次的步骤，参见图1：
准备原料1是准备公制90目的
石灰石、石英砂、白云石、水泥熟料、萤石、苏打与膨润土；
配料计量2是将上述的原料按照下述的质量份配合：
石灰石280Kg 石英砂240Kg 白云石190Kg
水泥熟料60Kg 萤石90Kg 苏打100Kg
膨润土40Kg 水160Kg
混合均匀3
将上述配合好的原料，混合均匀。
挤压造球4
把混合好的原料用压球机挤压成直径55mm的球；
自然干燥5
把制成的球放在地上，自然干燥，硬度不要求，能成球，水分小于1％即可。
预熔6
把干燥后的球加入水冷无衬预熔炉内，同时加入350Kg焦碳进行预熔熔化成基料7；
破碎8
把制成的基料用颚式破碎机破碎，再用摆磨进行磨粉9，磨成粒径-200目的粉料；
成品保护渣原料混合12
是将步骤1至9准备好的-200目的基料1000Kg、苏打41Kg、碳酸锰68.5Kg、碳酸锂13.7Kg、萤石164Kg、及碳质材料中超碳黑13.7Kg、半步强炭黑68.5Kg加入到加工成的粉料中，同时加入粘结剂羟甲基纤维素钠22Kg和水547Kg；熔剂与碳质材料的粒度为200目。
搅拌磨磨浆13
是将上述原料用搅拌磨磨浆30分钟；
造粒14与干燥15
用喷雾造粒干燥塔造粒，粒度0.25～1.50mm，经干燥15，制成1391Kg成品，最后成品检验16。
制成的结晶器保护渣的化学成分的质量百分配比为：
氧化钙 36.09 二氧化硅 25.40
三氧化二铝 2.40 氧化镁 3.34
三氧化二铁 1.47 碳酸锰 5.00
氟化钙 14.00 氧化钠 7.30
氧化锂 0.41 固定碳 4.59。
Claims (3)
1、一种结晶器保护渣，它的化学成分的质量份配比为：
氧化钙 34.5～37.5％ 二氧化硅24.5～27.5％
0＜％三氧化二铝＜3.00％ 氧化镁 3.0～5.0％
0＜％三氧化二铁＜2.00％ 碳酸锰 3.00～8.00％
氟化钙 12.00～16.50％ 氧化钠 7.00～8.00％％
氧化锂 0.40～0.80％ 固定碳 3.5～5.00％
渣碱度CaO/SiO2：1.25～1.50。
2、根据权利要求1所述的结晶器保护渣，其特征是：它的化学成分的质量百分配比为：
氧化钙 36.09 二氧化硅 25.40
三氧化二铝 2.40 氧化镁 3.34
三氧化二铁 1.47 碳酸锰 5.00
氟化钙 14.00 氧化钠 7.30
氧化锂 0.41 固定碳 4.59。
3、权利要求1所述的结晶器保护渣的制造方法，它的主要步骤是加工基料、成品保护渣原料混合、加工混合料；
A加工基料的步骤依次如下：
准备原料→配料计量→混合均匀→挤压造球→自然干燥→预熔→基料→破碎→磨粉
准备的原料是
石灰石、石英砂、白云石、水泥熟料、萤石、苏打与膨润土
配料计量是将上述的原料按照下述的质量份配合：
石灰石 26～30 石英砂 22～26 白云石 17～21
水泥熟料 5～7 萤石 8～10 苏打 9～11
膨润土 3～5 水 15～17
混合均匀
将上述配合好的原料，混合均匀；
挤压造球
把混合好的原料用压球机挤压成球，一般直径50～60mm；
自然干燥
把制成的球放在地上，自然干燥成水分小于1％的球；
预熔
把干燥后的球加入水冷无衬预熔炉内，同时加入33～37质量份的焦碳进行预熔熔化成基料；
破碎
把制成的基料用颚式破碎机破碎，再用摆磨进行磨粉，磨成粒径-200目的粉料；
B成品保护渣原料混合
是将准备好的-200目的基料92～112质量份，与作为熔剂的苏打4.0～4.2质量份、碳酸锰6.7～6.9质量份、碳酸锂1.35～1.38质量份与萤石16～17质量份及碳质材料中超碳黑1.34～1.39质量份、半步强炭黑6.7～6.9质量份加入到加工成的粉料中，同时加入粘结剂羟甲基纤维素钠2.1～2.3质量份和水55～56质量份；
C加工混合料包括下述步骤：
搅拌磨磨浆→造粒与干燥
搅拌磨磨浆
是将上述原料用搅拌磨磨浆28～32分钟；
造粒与干燥
是用喷雾造粒干燥塔造粒，粒度0.25～1.50mm，经干燥制成结晶器保护渣成品。
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Granted publication date: 20110720 Termination date: 20180905 |
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