CN101745615A

CN101745615A - 大方坯低碳钢连铸结晶器功能保护材料

Info

Publication number: CN101745615A
Application number: CN201010030217A
Authority: CN
Inventors: 李书成; 李伟峰; 李保军
Original assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Current assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: CN101745615B

Abstract

本发明公开了一种大方坯低碳钢连铸结晶器功能保护材料，其原料包括以下成分：熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、硅灰石、石墨碳、电熔镁砂、炭黑、膨润土，其重量百分含量分别为46％、5.0％、7.0％、4.0％、18.0％、10.0％、4.0％、4.0％、2.0％，所述熔化料的成份及重量百分比是SiO₂ 28％、CaO 40％、Al₂O₃ 4.0％、R₂O 9.0％、F- 7％、MgO 5.0％，余量为烧失。本发明在结晶器内铺展性、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，功能保护材料润滑性好，防止了粘结性漏钢。

Description

大方坯低碳钢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，特别涉及一种大方坯低碳钢连铸结晶器功能保护材料。

背景技术

高品质钢连铸连铸生产过程中，还必须采取必要措施以保证产品的质量，主要是采用电磁搅拌、凝固末端轻压下等新技术。由于大方坯在轧制过程中断面收缩率大，因此可弥散化中心缺陷，还可以使碳偏析进一步降低。所以大多钢厂生产高品质优特钢倾向于用断面超过300mm的大方坯生产。由于高品质优特钢中加入合金种类增多，造成钢水中夹杂物类型多，而且含量高。因此要求保护渣具有较强的吸收夹杂物的能力，而且在保护渣吸收夹杂物后，其理化性能仍能满足连铸工艺的要求。所以研制生产与其相适应的大方坯结晶器保护渣便成为连铸工作者关心和工作的重点。大方坯低碳系列结晶器保护渣便是其中之一。

石家庄电炉连铸机，浇注断面：300mm×360mm。拉速在0.45～0.75m/min.之间，浇铸的钢种：20CrMnTi、20#、20CrMo，钢水C：0.18～0.23％，Als：0.02～0.05％，钢水的凝固收缩处于亚包晶钢范围，而且钢水酸溶铝很高。结晶器保护渣在确保润滑.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，对保护渣提出了更高的要求：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，由于大方坯浇铸时的特点：a、钢水静压力大；b、坯壳线收缩大，铸坯热容量大。钢水静压力聚集在坯壳角部形成剪切应力，因此大方坯角部往往最容易纵裂纹、凹陷等缺陷。液渣流入不均匀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)由于优特钢中易氧化元素多，保护渣需要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钢大方坯表面纵裂凹陷、铸中粘结性漏钢、铸坯表面夹渣和粘渣问题的大方坯低碳钢连铸结晶器功能保护材料。

一种大方坯低碳钢连铸结晶器功能保护材料，该功能保护材料的原料包括以下成分：熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、硅灰石、石墨碳、电熔镁砂、炭黑、膨润土，其重量百分含量分别为46％、5.0％、7.0％、4.0％、18.0％、10.0％、4.0％、4.0％、2.0％，所述熔化料的成份及重量百分比是SiO₂ 28％、CaO 40％、Al₂O₃4.0％、R₂O 9.0％、F^- 7％、MgO 5.0％，余量为烧失。

所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2.0～3.0％，MgO重量百分含量为3.0～6.0％，二元碱度(CaO/SiO₂重量比)为1.0～1.1，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂ 21.0～29.0％，CaO 22.0～31.0％，Al₂O₃＜10.0％、Na₂O 6.0～9.0％、F^- 2.0～4.0％、K₂O＜0.5％。

所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2.5％，MgO重量百分含量为4.5％，二元碱度(CaO/SiO₂重量比)为1.04，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂ 25％，CaO 26％，Al₂O₃ 5％、Na₂O 7.5％、F^- 3.0％、K₂O 0.3％。

大方坯低碳钢的碳重量百分含量C：0.18～0.23％，在凝固过程中还有包晶反应，钢在弯月面处凝固收缩大，角部容易形成纵裂纹和凹陷。而且在电炉冶炼的含钛齿轮钢在钢的连铸及其凝固过程中，由于钛的氧化物、氮化物、碳氮化物易于析出，而出物的聚集和长大在钢中形成夹杂物并从钢中排出，严重恶化功能保护材料的性能，在结晶器弯月面形成”冷皮”或在铸坯上形成表面缺陷，影响连铸工艺的顺行。采用高碱度高玻璃性功能保护材料可以在连铸过程中吸收并同化上浮的氮化钛夹杂，保持功能保护材料在高温下稳定的流变特性。

功能保护材料化学成分设计。首先要求功能保护材料的二元碱度(CaO/SiO₂)不能太高，一般要小于1.10，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，本发明控制功能保护材料的二元碱度在1.0～1.10范围内。其次，采用多种熔剂的方法调节功能保护材料熔点和粘度，其中BaO是一个重要熔剂，对降低功能保护材料粘度和熔点显著，同时BaO还能改善功能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，本发明功能保护材料中BaO重量百分含量控制范围为2.0～3.5％；MgO能降低功能保护材料熔点、粘度、结晶温度和凝固温度，改善功能保护材料的稳定性，本发明功能保护材料中MgO重量百分含量控制范围为3.0～6.0％；作为常规功能保护材料熔剂重要成分的Na₂O在本发明功能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，减少功能保护材料中的Na₂O含量同时还可提高功能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，本发明功能保护材料中Na₂O重量百分含量控制范围为6.0～7.0％，Na₂O在功能保护材料的作用仍然是降低熔点和粘度；功能保护材料中的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功能保护材料中的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，本发明功能保护材料中F^-重量百分含量控制范围为2.0～4.0％。最后，就是要求功能保护材料快速熔化，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，阻碍功能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。本发明功能保护材料中C重量百分含量控制范围为12.0～15.0％。

功能保护材料物理性能确定。本发明要求功能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1120～1170℃；1300℃的粘度为0.45～0.650Pa·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。功能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功能保护材料配渣基料，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^-，还含有本发明功能保护材料需要的MgO成分。

采用上述研究结果生产的该功能保护材料，在石钢3机3流大方坯连铸机上浇注低碳系列钢，拉速在0.45～0.75m/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，该功能保护材料使用时，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，功能保护材料润滑性好，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

实施例一：

一种大方坯低碳钢连铸结晶器功能保护材料，该功能保护材料的原料包括以下成分：熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、硅灰石、石墨碳、电熔镁砂、炭黑、膨润土，其重量百分含量分别为46％、5.0％、7.0％、4.0％、18.0％、10.0％、4.0％、4.0％、2.0％。

所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2.1％，MgO重量百分含量为5.7％，二元碱度(CaO/SiO₂重量比)为1.02，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂ 21.9％，CaO 22.3％，Al₂O₃ 5.0％、Na₂O 6.3％、F^- 3.8％、K₂O 0.2％。

实施例二：

所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2.8％，MgO重量百分含量为3.5％，二元碱度(CaO/SiO₂重量比)为1.07，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂ 28.0％，CaO 30.0％，Al₂O₃ 6％、Na₂O 6.2％、F^- 2.3％、K₂O 0.4％。

实施例三：

以上三种实施例中所述熔化料的成份及重量百分比是SiO₂ 28％、CaO 40％、Al₂O₃ 4.0％、R₂O 9.0％、F^- 7％、MgO 5.0％，余量为烧失。

Claims

1.一种大方坯低碳钢连铸结晶器功能保护材料，其特征在于：该功能保护材料的原料包括以下成分：熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、硅灰石、石墨碳、电熔镁砂、炭黑、膨润土，其重量百分含量分别为46％、5.0％、7.0％、4.0％、18.0％、10.0％、4.0％、4.0％、2.0％，所述熔化料的成份及重量百分比是SiO₂28％、CaO 40％、Al₂O₃4.0％、R₂O 9.0％、F^-7％、MgO 5.0％，余量为烧失

2.如权利要求1所述的功能保护材料，其特征在于：所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2.0～3.0％，MgO重量百分含量为3.0～6.0％，二元碱度(CaO/SiO₂重量比)为1.0～1.1，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂21.0～29.0％，CaO 22.0～31.0％，Al₂O₃＜10.0％、Na₂O 6.0～9.0％、F^-2.0～4.0％、K₂O＜0.5％。

3.如权利要求2所述的功能保护材料，其特征在于：所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2.5％，MgO重量百分含量为4.5％，二元碱度(CaO/SiO₂重量比)为1.04，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂25％，CaO 26％，Al₂O₃35％、Na₂O 7.5％、F^-3.0％、K₂O0.3％。