CN101817065A - 大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料 - Google Patents

大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料，由N220碳黑、增碳剂、膨润土、萤石、NaF、纯碱、硼砂、石英、硅灰石、磷渣组成，其重量百分含量分别为3.0％、3.5％、4.0％、6.0％、9.0％、5.5％、4.0％、4.0％、31.5％、29.5％。其特征是所述的保护渣半球温度：1010～1080℃；粘度：0.11～0.17Pa·S(1300℃)；保护渣在结晶器内铺展性、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，渣条少，保护渣润滑性好，防止粘结性漏钢，铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

Description

大板坯高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，特别是一种大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料。
背景技术
随着科学技术的进步，连铸技术已逐步走向成熟。然而，由于炼钢技术的不断完善，炼钢节奏加快，炉子出钢量增大，与炼钢和后续的轧钢能力相比，连铸机的生产能力仍然是整个钢铁生产过程中的限制性环节。为此，近些年来，国内外钢铁企业普遍采用高效连铸技术。因此板坯连铸在国内外越来越受到重视。但板坯连铸技术的实现给连铸工艺带来了许多新的难题，由于板坯断面较大，对保护渣性能要求比较高，保护渣的性能不完善，就会造成结晶器壁与凝固坯壳之间的润滑不充分、传热不均匀，进而导致铸坯表面缺陷，甚至发生粘结性漏钢。
沙钢集团宏发炼钢厂3#机，铸机产地VAI，浇注断面：320×(2000～2700)mm2，是目前国内最大的宽厚板，从保证炉机匹配和产量要求出发，一般拉速在0.6～0.7m/min.之间。由于断面巨大，对保护渣要求也就非常高，特别是对于高碳钢由于其缓慢的收缩特性，浇铸过程中及其容易出现粘接漏钢，造成巨大的损失。为了保证生产顺行，避免生产事故，保护渣的性能要求十分苛刻：1)成渣速度快，能够及时补充液渣的快速消耗，在拉速变化较大的情况，仍能维持足够的保护渣消耗量；2)结晶器壁与坯壳间的渣膜厚度适宜、分布均匀，防止坯壳与结晶器壁直接接触，以降低摩擦力并使结晶器散热均匀化，防止裂纹的产生及粘结漏钢，避免铸坯产生表面缺陷；3)足够的熔渣层厚度，防止高速连铸或拉速较大波动时，熔渣供应不足以及固体渣颗粒流入；4)稳定的操作性能，具有良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液渣物性稳定；5)具有良好的润滑传热性能，保证钢坯顺利成长；6)在拉速变化大时保护渣具有稳定的熔融特性和控热能力。
发明内容
本发明提供一种解决大板坯连铸中的粘结性漏钢问题的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料。
为实现本发明的目的，所述的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料，由以下材料制成，N220碳黑、增碳剂、膨润土、萤石、NaF、纯碱、硼砂、石英、硅灰石、磷渣，其重量百分含量分别为3.0％、3.5％、4.0％、6.0％、9.0％、5.5％、4.0％、4.0％、31.5％、29.5％。
所述的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料中，B2O3的重量百分含量为1.5～2.0％，二元碱度(CaO/SiO2)为0.90～0.96，游离碳的重量百分含量5.5～6.5％；其余为SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、MgO、Fe2O3、F-、k2O，其重量百分含量分别为SiO2 30.0～36.0％，CaO 27.5～33.5％，Al2O3≤5.0％、Na2O 8.5～11.5％、MgO 3.0～6.0％、Fe2O3 4.0～7.0％，F- 4.5～6.5％、k2O＜1.0％。
所述的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料中，B2O3的重量百分含量为1.8％，二元碱度(CaO/SiO2)为0.91，游离碳的重量百分含量6.0％；其余为SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、MgO、Fe2O3、F-、k2O，其重量百分含量分别为SiO2 33.5％，CaO 30.5％，Al2O3 2.5％、Na2O 10.0％、MgO 4.5％、Fe2O3 5.2％、F- 5.5％、k2O 0.5％。
所述大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料的半球温度：1010～1080℃，粘度为0.11～0.17Pa·S(1300℃)。
功能保护材料理化成分设计：
为了加快传热，让坯壳顺利形成，首先要求保护渣的二元碱度(CaO/SiO2)和半球温度要低，一般二元碱度要小于1.0，半球温度小于1100℃，本发明控制保护渣的二元碱度在0.90-0.96范围内，半球温度控制在1010～1080℃。其次，较高的粘度，针对VAI连铸机的形状及参数，为保证保护渣形成均匀稳定的渣膜，避免粘结漏钢的现象发生，保护渣的粘度不易太低，该保护渣粘度在0.11～0.17Pa·S(1300℃)。适量的B2O3，B2O3可以降低保护渣的析晶温度，进一步加快渣膜的传热性能，并且加入B2O3可以提高保护渣的润滑性能，避免粘接漏钢的发生，B2O3尤其对高碳钢保护渣特别适用，本发明保护渣中B2O3含量控制范围为1.5～2.0％；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(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，本发明保护渣中F-含量控制范围为4.5～6.5％。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，配碳种类选用比表面积大和燃烧速度快的炭黑，本发明保护渣中C含量控制范围为5.5～6.5％。
配渣基料的选用：
保护渣的性能取决于制渣基料的选择，本研究选择用磷渣混合硅灰石作为保护渣配渣基料，目的是使保护渣结构简单，拥有比较稳定的矿相。
生产工艺和质量控制标准：
保护渣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。为了适应高拉速板坯保护渣的高质量需求，本发明保护渣采用了如下质量控制标准：1)每种原料粒度要求通过320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功能保护材料，在沙钢集团宏发炼钢厂3#机320×(2000～2700)mm2板坯连铸机上浇注高碳钢，拉速稳定在0.7m/min.时的渣耗量为0.53kg/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，满足生产要求；试验渣渣条小、改善了流入不均现象，保护渣润滑性好，防止了粘结性漏钢。铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。
具体实施方式
实施例一：
大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料，由以下材料制成，N220碳黑、增碳剂、膨润土、萤石、NaF、纯碱、硼砂、石英、硅灰石、磷渣，其重量百分含量分别为3.0％、3.5％、4.0％、6.0％、9.0％、5.5％、4.0％、4.0％、31.5％、29.5％。
所述的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料中，B2O3的重量百分含量为1.5，二元碱度(CaO/SiO2)为0.92，游离碳的重量百分含量6.5％；其余为SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、MgO、Fe2O3、F-、k2O，其重量百分含量分别为SiO2 32.0％，CaO29.5％，Al2O3 4.0％、Na2O 11.0％、MgO 4.0％、Fe2O3 6.7％，F- 4.5％、k2O 0.3％。
实施例二：
大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料，由以下材料制成，N220碳黑、增碳剂、膨润土、萤石、NaF、纯碱、硼砂、石英、硅灰石、磷渣，其重量百分含量分别为3.0％、3.5％、4.0％、6.0％、9.0％、5.5％、4.0％、4.0％、31.5％、29.5％。
所述的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料中，B2O3的重量百分含量为2.0％，二元碱度(CaO/SiO2)为0.96，游离碳的重量百分含量5.6％；其余为SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、MgO、Fe2O3、F-、k2O，其重量百分含量分别为SiO2 31.2％，CaO29.8％，Al2O3≤4.5％、Na2O 10.5％、MgO 5.5％、Fe2O3 4.7％，F- 5.4％、k2O 0.8％。
实施例三：
大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料，由以下材料制成，N220碳黑、增碳剂、膨润土、萤石、NaF、纯碱、硼砂、石英、硅灰石、磷渣，其重量百分含量分别为3.0％、3.5％、4.0％、6.0％、9.0％、5.5％、4.0％、4.0％、31.5％、29.5％。
所述的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料中，B2O3的重量百分含量为1.8％，二元碱度(CaO/SiO2)为0.91，游离碳的重量百分含量6.0％；其余为SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、MgO、Fe2O3、F-、k2O，其重量百分含量分别为SiO2 33.5％，CaO 30.5％，Al2O3 2.5％、Na2O 10.0％、MgO 4.5％、Fe2O3 5.2％、F- 5.5％、k2O 0.5％。

Claims (3)

1.一种大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料，其特征在于：它由以下材料制成，N220碳黑、增碳剂、膨润土、萤石、NaF、纯碱、硼砂、石英、硅灰石、磷渣，其重量百分含量分别为3.0％、3.5％、4.0％、6.0％、9.0％、5.5％、4.0％、4.0％、31.5％、29.5％。
2.如权利要求1所述的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料，其特征在于：所述的功能保护材料中，B2O3的重量百分含量为1.5～2.0％，二元碱度(CaO/SiO2)为0.90～0.96，游离碳的重量百分含量5.5～6.5％；其余为SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、MgO、Fe2O3、F-、k2O，其重量百分含量分别为SiO2 30.0～36.0％，CaO 27.5～33.5％，Al2O3≤5.0％、Na2O 8.5～11.5％、MgO 3.0～6.0％、Fe2O3 4.0～7.0％，F- 4.5～6.5％、k2O＜1.0％。
3.如权利要求2所述的大板坯高碳钢连铸结晶器功能保护材料，其特征在于：B2O3的重量百分含量为1.8％，二元碱度(CaO/SiO2)为0.91，游离碳的重量百分含量6.0％；其余为SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、MgO、Fe2O3、F-、k2O，其重量百分含量分别为SiO2 33.5％，CaO 30.5％，Al2O3 2.5％、Na2O 10.0％、MgO 4.5％、Fe2O3 5.2％、F-5.5％、k2O 0.5％。
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