CN102000793B

CN102000793B - ￠700～800mm大断面圆坯管线钢连铸坯保护渣

Info

Publication number: CN102000793B
Application number: CN201010571509A
Authority: CN
Inventors: 秦教武; 屈党军; 赵博; 徐金岩; 赵春宝
Original assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Current assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: CN102000793A

Abstract

本发明公开了一种￠700～800mm大断面圆坯管线钢连铸坯保护渣，它由以下原材料制成，玻璃粉、萤石粉、工业纯碱、N220灯黑、高品位碳粉、鳞片石墨粉、硅灰石粉、石灰石粉、轻烧镁砂粉、高炉水渣粉，其重量百分比分别是14％、12％、2％、2％、2％、2％、20％、8％、9％、29％。经￠700～800mm断面圆坯管线钢上试验，在结晶器内，铺展性良好，化渣均匀，液面稳定的情况下，渣圈生长缓慢，不用挑渣条，液渣层9～12mm，渣耗量0.62kg/t，铸坯表面质量合格率达98％以上，同时未发生粘结及漏钢现象。

Description

￠700～800mm大断面圆坯管线钢连铸坯保护渣

技术领域

本发明属于金属冶炼辅料技术领域，特别是一种￠700～800mm大断面圆坯管线钢连铸坯保护渣。

技术背景

目前，市场对钢管品质的需求日趋多样化，具有优良特性的管线钢产品亦是引起业界人员的关注。一些有实力的圆坯钢厂纷纷生产管线钢，并随着市场需求，管线钢圆坯也开始向着特大方向发展。各钢厂生产￠700～800mm断面的圆坯管线钢，以L245、L290、L290NB、L415、L415NB、L450、L360、L360NB、L390N、HSL245S、HSL290S、HSL360S等钢种为代表，这些钢种的主要特点如下：

1.此类钢种中C的百分含量在0.10～0.25％，处于包晶钢范围，在连铸过程中，相变产生较大的体积收缩极易产生铸坯纵裂纹。

2.此类钢种合金元素种类多，坯壳凝固特性与常规包晶范围内的钢种相比差异大。

3.此类钢种合金元素种类多，其钢水中的夹杂物数量和种类也较多(除耐材类的氧化物夹杂)，对浇铸过程流场影响大。

4.￠700～800mm断面的圆坯，是目前国内最大的圆坯连铸断面，由于断面大，比表面值小，冷却速度慢，刚拉出结晶器的坯壳较薄。

综上几点，目前国内￠700～800mm断面的圆坯管线钢在连铸所使用的保护渣，由于钢种特殊性和断面大的因素，裂纹、粘结、漏钢等问题层出不穷，连铸顺行和铸坯质量优良一直是瓶颈问题。目前，国内仅有很少的保护渣生产厂家针对包晶区内钢种上的较大断面圆坯保护渣进行初步研究。申请号200910065728.1的《圆坯低碳焊条钢连铸功能保护材料》中所述：铸坯断面￠250～400mm，连铸钢种以H08A、08MnVNb为代表(C≤0.07～0.10％)，其设计的保护渣产品特点是低碱度、低熔点、高粘度，充分考虑了焊条钢这种处于钢种包晶区范围边缘的钢种对保护渣流入性能的要求，采用较低的碱度和熔点是为了确保形成液渣的需要，配以高粘度减少液渣的流入量来避免液渣流入不均匀导致渣膜厚度不均匀造成裂纹等问题。

从钢种上说，这样的设计对于焊条钢是合适的，但对于管线钢来说，这样的设计是不合适的。首先，C含量在0.12～0.15％时包晶反应最强烈，也就是说坯壳收缩比例最大，产生裂纹、粘结、漏钢的倾向最大，管线钢就有这样的钢种。如果使用申请号为200910065728.1的专科所述的技术方案，会使铸坯出现裂纹。原因是低碱度是必造成玻璃质渣膜增多，结果是传热加快；低熔点的结果是液态渣膜增厚，固态渣膜减薄，铸坯润滑性能良好，但传热加快；高粘度使整体渣耗降低，渣膜总厚度减薄，更加快了传热。所有的传热加快的结果就是产生裂纹。其次，由于管线钢夹杂物的复杂性，较低的碱度是必容纳夹杂的能力下降，必然会影响连铸的顺行。再者，管线钢C含量在0.10～0.25％，各钢种连铸中坯壳的特性又有差距，较快的传热，是必适应钢种比较单一。最后，断面大，较快的传热很易造成坯壳冷却不均匀，产生裂纹。

综上所述，由于￠700～800mm断面的圆坯管线钢自身的这些特性和目前该钢种连铸用保护渣的现状，借到的保护渣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既提高大断面圆坯表面质量，又解决粘结和漏钢问题，确保连铸顺利进行的￠700～800mm大断面圆坯管线钢连铸坯保护渣。

一种￠700～800mm大断面圆坯管线钢连铸坯保护渣，由以下原材料制成，玻璃粉、萤石粉、工业纯碱、N220灯黑、高品位碳粉、鳞片石墨粉、硅灰石粉、石灰石粉、轻烧镁砂粉、高炉水渣粉，其重量百分比分别是14％、12％、2％、2％、2％、2％、20％、8％、9％、29％。

本发明的大断面圆坯管线钢连铸保护渣，其二元碱度(CaO/SiO₂)1.0～1.1，化学组分及质量百分含量为CaO 31.5～33.5％，SiO₂29.5～31.5％，Al₂O₃4～6％，Fe₂O₃0～2.0％，MgO 10～12％，Na₂O 0～4％，F^-4～6％，C 4～6％。

本发明的大圆坯中碳钢连铸保护渣物理指标范围和准确值如下：熔点1200～1250℃，1300℃下粘度0.25～0.55Pa.S，析晶率40～70％。

本发明的￠700～800mm断面圆坯管线钢连铸保护渣设计思路如下：

1)指标范围确定。

①熔点的确定。由于管线钢的成分范围处于包晶钢范围内，且包含了包晶钢收缩比最大的碳当量范围，众所周知，由于凝固坯壳收缩，结晶器保护渣需要低的热导率以减缓坯壳向结晶器的的传热，实现低热导率的根本出发点就是增加固态渣膜的厚度，因此选用较高的熔点，就是为了实现较厚的固态渣膜。所以最终把熔点范围选定在1200～1250℃。

②析晶率的确定。析晶率是指固态渣膜中结晶相所占的比例。其可以用来描述保护渣的润滑性能和传热能力。对于管线钢来说，其属于包晶钢，而包晶钢属于裂纹敏感类钢种，适当增加保护渣的析晶率控制介于结晶器与坯壳之间的传热效果，降低发生裂纹的可能性是非常有效的途径。同时考虑到要保证一定的润滑能力，因此将析晶率确定在40～70％的范围。

③碱度的确定。其一，圆坯管线钢的合金量大，种类多，形成的初生坯壳热塑性差和硬度大，需要弯月面处渣膜快速形成结晶体，延缓脆弱坯壳的快速传热，削弱坯壳收缩应力和钢水静压力及拉坯剪切力对坯壳的影响；其二，夹杂物多，种类杂，其极易在初生坯壳晶间诱发晶间裂纹，随着铸坯的向下移动而扩大为大的表面缺陷。较高的碱度，提升了保护渣吸附夹杂的容纳能力，从而确保铸坯表面质量。以上两点都需要保护渣具有较高的碱度，所以将碱度范围确定到1.0～1.1之间。

④粘度的确定。粘度从微观上说是表示熔渣中结构微元体移动能力大小的一项物理指标。因此粘度值的大小合适是保证保护渣熔渣能够顺利填入结晶器与铸坯间通道，保证渣膜厚度，保证合理传热速度和润滑铸坯的关键。鉴于前面采用高的熔点和较高的析晶率的范围延缓传热速度，以得到高表面质量的铸坯，在一定程度上会影响润滑效果，因此，采用较低的粘度来实现熔渣的快速流入，保证渣膜厚度的稳定，从而在一定程度上确保了良好的润滑效果。所以，将粘度选定在0.25～0.55Pa.S。

⑤碳量的确定。由于管线钢的浇钢液相线温度一般在1510～1535℃之间，由于断面￠700～800mm，拉速不高，钢水过热度在20～30℃。在保证保护渣一定融化效果的前提下，不需要配置较高的碳量，即可实现结晶器内表面钢水和液渣良好的流动效果，确定C量范围在4～6％。

2)、材料的选择搭配。

①碳质材料的选择。隔离和限制非碳质材料在高温下的相互粘连，是保护渣碳质材料种类选用的一个关键点。采用2％的N220灯黑、2％的鳞片石墨、2％的高碳量碳粉，目的是N220灯黑氧化点350-400℃，高品位碳粉氧化点在450～550℃，鳞片石墨氧化点在650～750℃，其三种碳质材料的氧化点过度形成了一个大体连续的温度范围，因采用的碳总量较低，融化时聚结的时间短，融化速度快，采用这样的配碳模式，就是为了在高融化速度下，实现连续稳定的碳质材料氧化过程，以确保保护渣融化过程的稳定。同时由于各种材料的比例相当，一定程度上，增加了渣面活跃程度，就融化均匀了，渣圈相应的生长就变得慢些了。

②基料及调整材料的选择。在基料的选择上，采用复合双基料模式，硅灰石20％，高炉水渣粉29％，其比例相当，避免了传统的单一基料高比例模式存在的一旦基料的矿象发生轻微的变化，保护渣的融化结构就随着发生显著的变化，进而影响到保护渣的整体性能。为了保证保护渣在结晶器内融化均匀性和稳定性，从保护渣的材料配比上进行了优化，增加了调整材料的使用比例，缩小了基料与、调整材料、熔剂类材料之间的比例差距，如硅灰石与铝矾土和工业纯碱之间只有10～13％的差距，从整体看，基料的种类更多样化，避免了过高的基料和过低的熔剂之间在融化过程中，由于相互侵融不好，而造成的分融，从而保证了融化体系的均匀性和稳定性。同时调整类材料，玻璃粉、石灰石粉、轻烧镁砂粉比例分别是12％、8％、9％，比例较接近，是为了配合复合基料融化结构的稳定结构。

③熔剂的选择。本发明选用常规的萤石粉和工业纯碱中的钠和氟降低熔点的同时，加大了玻璃粉的用量，其目的也是为了使用玻璃粉中较高的钠来降低熔点，但在使用比例上，三种熔剂材料比例是，工业纯碱2％，玻璃粉14％，萤石粉12％。目的是，兼顾了整体材料的配合情况，由于基料的熔点较高，高炉水渣的熔点在1450℃左右；硅灰石熔点在1530℃左右；工业纯碱熔点在800℃左右；玻璃粉900℃以上开始软化，1000℃以上才开始融化；萤石在1300℃以上熔化，根据保护渣融化过程，低熔点的物质先融化，侵蚀高熔点物质也融化，其过程易出现分融现象，因此，为保证保护渣熔化结构的稳定性，降低了工业纯碱的使用量，增大了玻璃粉用量来代替，尽量缩小物质融化点之间的差距，避免分融现象的出现。

本发明的大断面圆坯管线钢连铸保护渣经在国内某无缝钢管厂的￠700～800mm断面圆坯管线钢上试验及正常使用，在结晶器内，铺展性良好，化渣均匀，液面稳定的情况下，渣圈生长缓慢，不用挑渣条，液渣层9～12mm，渣耗量0.62kg/t，铸坯表面质量合格率达98％以上，同时未发生粘结及漏钢现象，满足了￠700～800mm断面圆坯管线钢连铸对保护渣性能的要求。

具体实施方式

实施例一：

一种大断面圆坯管线钢连铸保护渣由以下原料制成，玻璃粉、萤石粉、工业纯碱、N220灯黑、高品位碳粉、鳞片石墨粉、硅灰石粉、石灰石粉、轻烧镁砂粉、高炉水渣粉，上述原料的重量百分比分别是14％、12％、2％、2％、2％、2％、20％、8％、9％、29％。

上述大断面圆坯管线钢连铸保护渣，二元碱度(CaO/SiO₂)1.03，其成份及质量百分含量如下，CaO 31.93％，SiO₂30.88％，AL₂O₃5.54％，Fe₂O₃1.11％，、MgO 11.97％，Na₂O 2.99％、F^-5.45％、C 5.26％。

实施例二：

上述大断面圆坯管线钢连铸保护渣，二元碱度(CaO/SiO₂)1.05，其成份及质量百分含量如下，CaO 32.5％，SiO₂31％，Al₂O₃6％，Fe₂O₃2.0％，MgO 10％，Na₂O 2％，F^-4.8％，C 4.5％。

实施例三：

一种大断面圆坯管线钢连铸保护渣由以下原料制成，玻璃粉、萤石粉、工业纯碱、N220灯黑、高品位碳粉、鳞片石墨粉、硅灰石粉、石灰石粉、轻烧镁砂粉、高炉水渣粉，上述原料的重量百分比分别是14％、12％、2％、2％、2％、2％、20％、8％、9％、29％。二元碱度(CaO/SiO₂)1.09，化学组分及质量百分含量为CaO 33％，SiO₂30.2％，Al₂O₃4.6％，Fe₂O₃1.2％，MgO 11％，Na₂O 3％，F^-6％，C 5.6％。

Claims

1.一种￠700～800mm大断面圆坯管线钢连铸坯保护渣，其特征在于：它由以下原材料制成，玻璃粉、萤石粉、工业纯碱、N220灯黑、高品位碳粉、鳞片石墨粉、硅灰石粉、石灰石粉、轻烧镁砂粉、高炉水渣粉，其重量百分比分别是14％、12％、2％、2％、2％、2％、20％、8％、9％、29％，大断面圆坯管线钢连铸保护渣，其二元碱度CaO/SiO₂是1.0～1.1，化学组分及质量百分含量为CaO31.5～33.5％，SiO₂29.5～31.5％，Al₂O₃4～6％，Fe₂O₃0～2.0％，MgO 10～12％，Na₂O0～4％，F^-4～6％，C 4～6％。

2.如权利要求1所述的￠700～800mm大断面圆坯管线钢连铸坯保护渣，其特征在于：该保护渣物理指标范围和准确值如下，熔点1200～1250℃，1300℃下粘度0.25～0.55Pa.S，析晶率40～70％。