CN102009146B

CN102009146B - ￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣

Info

Publication number: CN102009146B
Application number: CN 201010577931
Authority: CN
Inventors: 屈党军; 张洪战; 徐金岩; 张福; 陈永艳
Original assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Current assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: CN102009146A

Abstract

本发明公开了一种￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣，其原材料包括：炭黑、微晶石墨粉、电厂灰粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、石灰石粉、硅灰石粉、萤石粉、工业纯碱、硼砂，其重量百分比分别是2％、13％、15％、9％、3％、5％、25％、14％、12％、2％。该产品在的￠700～800mm圆坯上试验及正常使用，在结晶器内，铺展性良好，化渣均匀，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圆坯中碳钢连铸对保护渣性能的苛刻要求。

Description

￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣

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圆坯中碳钢连铸保护渣。

技术背景

随着世界经济的发展，无缝钢管的需求向着特种、特大方向发展，其所要求的多品种、高质量圆坯越来越引起众多的圆坯钢厂的关注。应运而生的的先进炼钢工艺、炉外精炼、连铸保护浇筑、电磁搅拌、喷雾冷却技术等，使高拉速生产无表面缺陷和内部缺陷的高合格率大断面圆坯不再是难事，同时稳定顺行的热轧热送轧制大断面的无缝钢管的成为可能。

圆坯连铸不同于方坯、矩形坯、板坯连铸，在铸坯形成初期坯壳有一个应力支撑点，所以要保证圆坯表面质量良好，在其周向的冷却要求更为严格，这对圆坯连铸所使用的保护渣产品的要求也甚为严格。

湖南衡阳无缝钢管厂、江苏兴澄钢厂等一些钢厂的￠700~800mm断面圆坯顺利连铸成功，国内圆坯生产达到了一个新的高度，中碳钢钢种作为圆坯生产中不可缺少的一类，由于其钢种及断面等原因，随之而来的裂纹、凹陷、夹渣、粘结、漏钢等问题接踵而来。具体分析，此￠700~800mm中碳钢圆坯连铸有以下特点：

1）、此类钢种初生凝固坯壳收缩特性差异大。圆坯中碳钢C含量0.25~0.60%，其合金元素种类多，所占百分比例大，加大了不同钢种之间坯壳凝固特性的差异，因此对保护渣性能的要求特别高。

2）、由于此钢种合金元素种类多，比例大，其钢水夹杂物的量和类别也较多（除耐材类的氧化物夹杂外，其合金元素的氧化物夹杂也相当多），更加重了对浇铸过程流场和坯壳特性的影响，因此作为连铸顺行不可缺少的保护渣，其性能的要求更为苛刻。

3）￠700~800mm的圆坯，断面大，比表面值小，冷却慢，出结晶器的坯壳薄，作为填充于结晶器与坯壳之间的保护渣，就起到尤为关键的作用，其性能的好坏直接关系到连铸顺行否和铸坯质量的好坏。

目前国内￠700~800mm圆坯连铸使用的保护渣大部分依赖于进口，少部分由国内厂家供应，由于钢种特殊性和断面大的因素，连铸顺行和铸坯质量优良一直是￠70~800mm圆坯连铸的一个瓶颈。

对此，国内的少数有实力的保护渣厂家开始对较大断面的圆坯中碳保护渣进行初步的研究并申请专利，但其研究都存在相同的特点，以申请号201010030221.5的《大圆坯中碳钢结晶器功能保护材料》为例进行说明，断面￠400~600，特点是高粘度（0.7~0.9Pa.S），充分考虑了中碳钢钢种复杂，坯壳收缩特性差异大的因素，采用高熔点（1210~1270℃），高粘度（0.7~0.9Pa.S），来提高固态渣膜厚度减少液态渣膜厚度，提高出结晶器铸坯温度，同时减少液渣流入量，避免流入的不均匀，解决坯壳收缩不均匀造成的铸坯表面缺陷。虽然采用低碱度（0.85~1.05），降低析晶比率来弥补润滑效果的不足，此对于断面小一些的圆坯中碳钢来说一定程度上提高了铸坯表面缺陷；同时，因断面小，比表面值较大，冷却较快，出结晶器的坯壳较厚，减少了拉漏钢的危险。此种代表的渣系如果用到￠700~800mm断面上，其会出现解决了裂纹等表面缺陷问题，但粘结及漏钢问题接连不断的极端。

综上所述，由于￠700~800mm圆坯中碳钢自身的这些特性和目前此方面保护渣的特点，使用和研究的情况，发明一种既提高大断面圆坯表面质量，又解决粘结和漏钢问题，确保连铸顺行的保护渣势在必行。

发明内容

本发明针对现有在￠700~800mm中碳钢圆坯生产使用的连铸保护渣技术的不足，使用较高的碱度，合适的熔点，较低的粘度的思路，提供一种￠700~800mm高拉速中碳钢连铸保护渣。

一种￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣，其原材料包括：炭黑、微晶石墨粉、电厂灰粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、石灰石粉、硅灰石粉、萤石粉、工业纯碱、硼砂，其重量百分比分别是2%、13%、15%、9%、3%、5%、25%、14%、12%、2%。

进一步，所述￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣的成份及重量百分含量如下：AL₂O₃含量在5~8%，MgO含量在7~10%，其余为CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、F^-、B、C，其重量百分比为20.5~28.5%，18.5~25.5%，0.5~3.0%，5~10%，4~9%，0.5~1.5%，14~18%，且所述保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂质量百分比）1.05~1.15。

进一步，所述￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣的成份及重量百分含量如下： AL₂O₃含量6.23%，MgO含量8.96%，其余为CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、F^-、B、C，其重量百分比为24.15%，21.87%，1.24%，7.04%，6.39%，0.89%，16%，且所述保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂质量百分比）1.10。

本发明的￠700~800mm圆坯中碳钢连铸保护渣物理指标范围如下：R 1.05~1.15，熔点1120~1160℃，粘度（1300℃）0.3~0.6Pa·S，析晶率10~30%，吨钢消耗0.5~0.8Kg/t。

本发明的￠700~800mm圆坯中碳钢连铸保护渣设计思路如下：

1.指标范围确定：

①熔点1120~1160℃。一般情况下，解决铸坯表面缺陷上讲，特别是裂纹的角度出发，熔点越高，越不容易产生裂纹，越有利于提高铸坯表面质量，如前所述目前国内所用的大圆坯保护渣的特点，熔点高，结晶器内初生坯壳与结晶器铜板壁之间的固渣膜厚度增加，保护渣热阻增大、保护渣传热均匀指数增加；但发生粘结的倾向增加，为避免从一个极端走到另一个极端，同时考虑到圆坯的中碳钢C 0.25~0.60%，其合金元素种类多，比例大，钢液相线温度较低、熔化条件恶劣，熔点只能比常规圆坯保护渣稍低，将熔点确定在1120℃~1160℃这个范围。

②碱度1.05~1.15。其一，圆坯中碳钢的合金量大，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。因此较高的碱度，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。

③粘度（1300℃）0.3~0.6Pa.S。粘度是表示熔渣中结构微元体移动能力大小的一项物理指标。结合本渣系选用的是碱性渣（R≥1），没有大集团的硅氧复合离子，粘度随温度变化的较大，本质上就要求粘度不能太高；同时为避免由于断面大，比表面值小，冷却慢，出结晶器的坯壳薄，和合金元素加入量多，坯壳热塑性差，造成的粘结现象，选用较低的粘度，提高液渣流入结晶器与坯壳之间的量，增加润滑，降低粘结现象的发生。

④C量14~18%。由于圆坯中碳钢的浇钢温度较低，保护渣的融化对结晶器内钢液表面的温度影响特别大，较低的配碳，直接造成铸流搭桥、结冷钢；同时降低弯月面区域的温度，导致坯壳收缩不均匀，产生裂纹，气体排出不畅，出现针孔，振痕加深等表面缺陷问题。为避免以上问题的出现，增加配碳，提高保温性能，可有效防止铸流搭桥和结冷钢，并维持弯月面区域较高的温度，解决铸坯的表面缺陷问题。故碳范围在14~18%。

2.材料的选择搭配：

①碳质材料的选择。碳质材料在保护渣中的其中一个重要作用就是，隔离和围限非碳质材料相互粘连，形成液渣。采用2%的炭黑、13%的微晶石墨、15%的电厂灰粉，目的是增大抑制保护渣烧结的同时，由于炭黑和电厂灰粉燃点较低，微晶石墨燃点较高，使高低燃点的碳质材料比例合理，增加渣面活跃程度，使融化均匀，减少渣圈。

②基料及调整材料的选择。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。

③熔剂的选择。在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，经过试验引入业界熟知的酸性溶剂硼砂，其降低熔点和粘度效果及玻璃化特性十分显著。氧化硼熔点450℃，在降低熔点的同时，是熔体保持较高的过热度，给出了较多的可供原子或分子利用的空穴，使之成为流体结构；从而使渣的粘度降低，抑制高熔点物质的析出，同时也减轻了渣的分融倾向；也能提高氧化铝和氧化锰等夹杂物在保护渣中的饱和浓度，即提高了保护渣吸收夹杂物后的稳定性。

④本发明的￠700~800mm圆坯中碳钢连铸保护渣经在湖南衡阳无缝钢管厂的￠700~800mm圆坯上试验及正常使用，在结晶器内，铺展性良好，化渣均匀，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圆坯中碳钢连铸对保护渣性能的苛刻要求。

具体实施方式

实施例一:

进一步，所述￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣的成份及重量百分含量如下：AL₂O₃含量在5.45%，MgO含量在9.24%，其余为CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、F^-、B、C，其重量百分比为26.58%，24.5%，2.6%，8.36%，5.24%，0.7%，17%，且所述保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂质量百分比）1.05~1.15。

实施例二:

进一步，所述￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣的成份及重量百分含量如下：AL₂O₃含量在7.78%，MgO含量在7.15%，其余为CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、F^-、B、C，其重量百分比为22.5%，23.9%，0.94%，6.5%，8.1%，0.88%，14.5%，且所述保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂质量百分比）1.05~1.15。

实施例三:

Claims

1.一种￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣，其特征在于，其原材料包括：炭黑、微晶石墨粉、电厂灰粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、石灰石粉、硅灰石粉、萤石粉、工业纯碱、硼砂，其重量百分比分别是2%、13%、15%、9%、3%、5%、25%、14%、12%、2%，所述保护渣的成份及重量百分含量如下：AL₂O₃含量在5~8%，MgO含量在7~10%，其余为CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、F^-、B、C，其重量百分比为20.5~28.5%，18.5~25.5%，0.5~3.0%，5~10%，4~9%，0.5~1.5%，14~18%，且所述保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂质量百分比）1.05~1.15。

2. 如权利要求1所述的￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣，其特征在于：所述￠700～800mm圆坯中碳钢连铸保护渣的成份及重量百分含量如下： AL₂O₃含量6.23%，MgO含量8.96%，其余为CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、F^-、B、C，其重量百分比为24.15%，21.87%，1.24%，7.04%，6.39%，0.89%，16%，且所述保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂质量百分比）1.10。