CN102009141A

CN102009141A - 中低碳工模具钢专用连铸结晶器功能保护材料

Info

Publication number: CN102009141A
Application number: CN 201010247642
Authority: CN
Inventors: 李书成; 李伟锋; 王小梅
Original assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Current assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2030-08-09
Also published as: CN102009141B

Abstract

本发明公开了一种中低碳工模具钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原材料包括进口C黑、C黑、膨润土、铝矾土、高莹、方解石粉、白碱、镁砂、碳酸钡、无水硼砂、硅灰石、水渣，其质量百分含量分别为1％、3％、3％、7％、5％、4％、1％、4％、5％、3％、34％、30％。该功能保护材料在结晶器内铺展性、保温性和熔化性能表现良好；结晶器内四周传热量稳定和均匀，满足高拉速要求；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。铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

Description

中低碳工模具钢专用连铸结晶器功能保护材料

技术领域

本发明属炼钢用冶金辅助材料，特别涉及一种中低碳工模具钢专用连铸结晶器功能保护材料。

背景技术

近年来，中低碳工模具钢以其良好的韧性、耐磨性及其它性能在现代工业和民用工业的发展中起着越来越重要的作用，有着广阔的发展前景。根据该钢种的特点，并结合当今连铸技术的发展，开发了中低碳工模具钢专用连铸结晶器功能保护材料。随着连铸技术的成熟和快速发展，国内外钢铁企业普遍采用高效连铸技术，以高拉速为核心，以高质量、无缺陷铸坯生产为基础，实现高连浇率、高作业率的连铸系统技术，以提高生产效率。同时，高拉速连铸技术的实现给连铸工艺也带来了许多新的难题，因此，开展与拉速相适应的结晶器功能保护材料技术的研究成为连铸工作者急待解决的问题。

江阴兴澄钢铁公司生产的中低碳工模具钢。浇注断面：370mm×490mm。从保证炉机匹配和产量要求出发，要求一般拉速在0.55～0.65m/min之间。随着拉速的提高，起润滑铸坯减小摩擦力和控制结晶器传热的结晶器功能保护材料的正确应用，成为高拉速连铸得以实现的关键。为了保证最佳操作性能和满意的铸坯质量，对应功能保护材料必须满足更高的要求：1)、较快的成渣速度，能够及时补充液渣的快速消耗，在高拉速下能维持足够的功能保护材料消耗量；2)、适宜的熔渣层厚度，防止熔渣供应不足以及固体渣颗粒流入，同时也应避免熔渣层过厚引起渣圈生成，影响液渣均匀流入，从而造成铸坯表面缺陷；3)、结晶器壁与坯壳间的渣膜厚度适宜、分布均匀，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；4)、良好的吸附夹杂物功能，及稳定的熔融特性和控热能力。总之，该功能保护材料技术的核心就是快速成渣、达到一定的渣消耗量，以保证对铸坯充足的润滑；同时必须使结晶器功能保护材料液态渣膜具有良好的填充性和缓冷性，防止铸坯的不均匀凝固。

发明内容

为实现本发明的目的，所述的中低碳工模具钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原材料包括：进口C黑、C黑、膨润土、铝矾土、高莹、方解石粉、白碱、镁砂、碳酸钡、无水硼砂、硅灰石、水渣，其质量百分含量分别为1％、3％、3％、7％、5％、4％、1％、4％、5％、3％、34％、30％。

所述的功能保护材料中MgO重量百分含量为5.0～7.0％，Fe₂O₃重量百分含量为0.5～2.0％，二元碱度(CaO/SiO₂)为0.97～1.17，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-、k₂O，其质量百分含量为SiO₂28.5～33.5％，CaO 30.7～35.7％，Al₂O₃5.7～8.7％、Na₂O 3.0～6.0％、F^-1.1～4.1％、k₂O＜1.0％，余量为杂质。

所述所述的功能保护材料中MgO重量百分含量为6.0％，Fe₂O₃重量百分含量为1.2％，二元碱度(CaO/SiO₂)为1.10，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-、k₂O，其质量百分含量为SiO₂30.5％，CaO 33.7％，Al₂O₃7.2％、Na₂O 4.5％、F^-2.6％、k₂O 0.5％，余量为杂质。

下面对本发明作进一步详述：

中低碳工模具钢在高拉速连铸生产时易出现纵裂纹、粘结、漏钢等问题，因此所用功能保护材料的重点也是在于润滑；此外钢中夹杂较多要求功能保护材料吸收能力要好，防止铸坯表面夹渣和粘渣。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，一般要控制在0.92～1.22之间，以保证结晶器内渣膜形成一定比例的玻璃态，良好传热的同时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0.97～1.17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，对改善功能保护材料的润滑性能以及延缓传热的作用非常显著，本发明功能保护材料中BaO含量控制范围为0.2～0.4％；一定量的MgO也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含量控制范围为5.0～7.0％；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的作用除了降低熔点和粘度外，另一方面可促使渣膜析出晶体，并提高结晶速率，破坏渣膜的玻璃性能，从而达到延缓传热，减少纵裂纹产生的目的，本发明功能保护材料中Na₂O含量控制范围为3.0～6.0％；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-含量控制范围为1.1～4.1％。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，同时添加了一定量的进口碳黑，改善功能保护材料的铺展性，加快碳质材料的烧损，减少烧结层厚度。本发明功能保护材料中C含量控制范围为2.0～5.0％，Fe₂O₃含量控制范围为0.5～2.0％。

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高的熔点、粘度和较快的熔化速度。具体设置要求为：熔点(半球点温度)为1140～1200℃；1300℃的粘度为0.32～0.42Pa·S；熔化速度为42～52秒(渣柱法测试)。

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。本研究选择用硅灰石作为功能保护材料配渣基料，该料含有的常规成分为：SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃，与常规的预熔料相比不含Na₂O、F-，有效地控制了渣中Na₂O、F^-含量，获得具有适宜的玻璃性和结晶性能渣膜，保证铸坯与结晶器之间的润滑，使熔渣性能的稳定性得到了提高，明显增加了使用效果的稳定性。

生产工艺和质量控制标准。功能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。为了适应高拉速功能保护材料的高质量需求，本发明功能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。

采用上述研究结果由生产的功能保护材料，在江阴兴澄钢铁公司浇注的中低碳工模具钢，拉速在0.55～0.65m/min时的渣耗量为0.4-0.9kg/T钢、钢水表面液渣层厚度8～12mm。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；结晶器内四周传热量稳定和均匀，满足高拉速要求；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：

所述的功能保护材料中MgO重量百分含量为5.1％，Fe₂O₃重量百分含量为0.6％，二元碱度(CaO/SiO₂)为0.98，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-、k₂O，其质量百分含量为SiO₂32.3％，CaO 31.2％，Al₂O₃5.9％、Na₂O 4.0％、F^-2.1％、k₂O 0.9％，余量为杂质。

实施例二：

所述的功能保护材料中MgO重量百分含量为6.5％，Fe₂O₃重量百分含量为0.7％，二元碱度(CaO/SiO₂)为0.97～1.17，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-、k₂O，其质量百分含量为SiO₂29.5％，CaO 30.3％，Al₂O₃8.2％、Na₂O 5.3％、F^-3.6％、k₂O 0.3％，余量为杂质。

实施例三：

所述所述的功能保护材料中MgO重量百分含量为6.0％，Fe₂O₃重量百分含量为1.2％，二元碱度(CaO/SiO₂)为1.10，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F、k₂O，其质量百分含量为SiO₂30.5％，CaO 33.7％，Al₂O₃7.2％、Na₂O 4.5％、F^-2.6％、k₂O 0.5％，余量为杂质。

Claims

1.一种中低碳工模具钢专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于：其原材料包括进口C黑、C黑、膨润土、铝矾土、高莹、方解石粉、白碱、镁砂、碳酸钡、无水硼砂、硅灰石、水渣，其质量百分含量分别为1％、3％、3％、7％、5％、4％、1％、4％、5％、3％、34％、30％。

2.如权利要求1所述的中低碳工模具钢专用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，MgO重量百分含量为5.0～7.0％，Fe₂O₃重量百分含量为0.5～2.0％，二元碱度(CaO/SiO₂)为0.97～1.17，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-、k₂O，其质量百分含量为SiO₂28.5～33.5％，CaO 30.7～35.7％，Al₂O₃5.7～8.7％、Na₂O 3.0～6.0％、F^-1.1～4.1％、k₂O＜1.0％，余量为杂质。

3.如权利要求2所述的中低碳工模具钢专用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，MgO重量百分含量为6.0％，Fe₂O₃重量百分含量为1.2％，二元碱度(CaO/SiO₂)为1.10，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-、k₂O，其质量百分含量为SiO₂30.5％，CaO 33.7％，Al₂O₃7.2％、Na₂O 4.5％、F^-2.6％、k₂O 0.5％，余量为杂质。