CN102019380B - 车轮钢专用连铸结晶器功能保护材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原料包括：碳黑、85C、增碳剂、膨润土粉、镁砂、高莹、电厂灰、石英、水渣、硅灰石，其重量百分含量分别为2.0％、10％、11％、4.5％、3.0％、13.0％、15.0％、1.0％、5.0％、35.5％。所述功能保护材料在结晶器内能较好的铺展开，熔化均匀，渣面活跃，产生的渣圈少，液渣层厚度为8～12mm，每吨钢渣耗量为0.35～0.45Kg/T。所浇注铸坯表面无清理率均为98％以上，铸坯皮下及内部质量良好，均能满足要求。

Description

车轮钢专用连铸结晶器功能保护材料

技术领域

本发明涉及冶金辅料，特别涉及一种车轮钢专用连铸结晶器功能保护材料。

背景技术

随着连铸技术的成熟和快速发展，冶金行业把主要任务投向大力开发高品质钢材列入发展战略的重要内容，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。现代无缝钢管采用了先进的炼钢工艺和炉外精炼手段，以及连铸时采用了保护浇注，电磁搅拌等技术，因此成材率达到98%以上，而且外表面无裂纹、结疤、夹渣、凹陷、气泡以及其他深度大于1.5mm的机械划伤和压痕等缺陷；管坯内部的裂纹、气孔、偏析和夹杂以及凝固组织的状态也都能符合轧管的要求。因此圆坯已经成为现代无缝钢管热轧连轧生产线用管坯的首选。

随着马鞍山钢铁公司炼钢厂的圆坯连铸机（浇注断面：￠380-￠450拉速0.5-0.58m/min）建成投产，实现全连铸生产，而进口功能保护材料存在价格昂贵、试验周期长等问题，使钢厂增加生产成本。

发明内容

为实现本发明的目的，所述的车轮钢专用连铸结晶器功能保护材料包括：碳黑、85C、增碳剂、膨润土粉、镁砂、高莹、电厂灰、石英、水渣、硅灰石，其重量百分含量分别为2.0%、10%、11%、4.5%、3.0%、13.0%、15.0%、1.0%、5.0%、35.5%。

所述的功能保护材料中，MgO重量百分含量为3.0～6.0%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.70～0.90，其余为SiO₂、CaO 、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂：30.5～35.5%，CaO：24.0～29.0%，Al₂O₃：3.5～7.5%，Na₂O：1.0～4.0%、K₂O：0.50～1.00%，F^-：3.0～7.0%。

高速铁路车轮钢W（C≤0.4~0.70%）；连铸钢水有以下特点：由于钢水P、S偏析，初始生成的坯壳凝固收缩小，在钢水静压力作用下坯壳和结晶器壁接触紧密，拉坯过程中坯壳受到的摩擦阻力大，坯壳易与结晶器壁粘结，导致粘结漏钢。坯壳与结晶器壁接触良好，传热能力强，坯壳生长较快且相对均匀，初生坯壳出现裂纹的机率较小，但坯壳之间重接能力差，在坯壳连接处容易发生拉脱或漏钢。

由于钢水中P、S、C等偏析严重，造成铸坯内部组织成份偏析、疏松。若结晶水冷却强度过大，易出现内部裂纹。连铸圆坯的外形尺寸包括铸坯的直径偏差、长度偏差、椭圆度、弯曲度、端面切斜度等。铸坯的外形尺寸超标会给下步轧管工序的操作带来不利影响，因此要严格控制。

连铸圆坯的外形尺寸超标的原因相对简单，主要受设备精度和冷却工艺影响，但控制起来也不容易，因此也只有在提高设备精度和控制铸坯冷却工艺上采取有效措施才能避免铸坯的外形尺寸超标。连铸圆坯直径偏差主要与结晶器尺寸变化有关；铸坯长度偏差主要与切割控制系统的精度有关；铸坯椭圆度主要受拉矫机压力的影响；铸坯弯曲度主要与铸坯全程冷却的均匀性以及所浇钢处的凝固、冷却特性有关；铸坯端面切斜度主要与切割介质和控制稳定性有关。

综上述原因，大部分与使用的功能保护材料有直接关系，因此在浇铸车轮钢时，为保证连铸工艺顺行，除合理控制结晶器振动参数、拉速和稳定浇铸条件下，最关键就是通过功能保护材料促进铸坯的润滑，减小拉坯阻力。

马鞍山钢铁公司炼钢圆坯C含量0.4～0.7%，结晶器设备有液面控制系统和电磁搅拌系统。钢水经过真空精炼后，钢水夹杂含量较低，因此要求功能保护材料必须熔化均匀，避免功能保护材料熔化不均匀和不合理结晶器流场下的卷渣，降低渣膜润滑性和铸坯洁净度。为了保证铸坯润滑和吸收夹杂物的能力，析晶比例控制在0，碱度R值取在0.70～0.90，粘度控制在0.6 Pa·S，熔点控制在1190～1250℃间以保证功能保护材料的消耗量，功能保护材料性能指标选择结果如下表：

            功能保护材料性能指标      

碱度	熔点/℃	粘度/Pa·S	吨钢消耗量/Kg
				0.70～0.90	1190～1250	0.5～0.7	0.3～0.6

为了在碱度较低的情况下，提高功能保护材料熔化均匀性，除了采用预熔渣型外，还利用多种组合材料减少分熔。

按上表中设计出的成份来看，选择CaO、MgO、SiO₂、Na₂O、F^—等特殊化学试剂成份来观察功能保护材料变化情况，在满足熔化温度的前提下，此特殊组分的加入还可降低白碱加入量。通过添加少量化学熔剂，可改善功能保护材料玻璃化特性，提高功能保护材料的润滑能力，同时可改善功能保护材料熔化均匀性，并且为获得良好的熔融特性，功能保护材料以碳黑和石墨的混合配碳为好。

研究表明，功能保护材料中加入碳质材料可以降低功能保护材料的致密化速度，从而抑制功能保护材料的烧结，在试验中所用的碳质材料中，碳黑降低致密化速率的效果优于石墨，其次是半补强碳黑和超细高品位石墨，加入2%-3%的碳黑和超细高品位石墨，可以有效控制功能保护材料的熔化速度。

因此功能保护材料配C直选用混合配C模式，具体为2.0%C黑、10%的石墨和11%的增C剂配比，这样经过实际生产试验，结晶器内熔渣层厚度为8-12mm，每吨钢功能保护材料消耗量为0.3-0.6kg/T，可以满足生产需求。通过上述研究试验，设计出马钢一炼圆坯连铸中碳钢专用功能保护材料，主要指标如下表：

SiO2	Ai2O3	CaO	F—	R2O	C固	熔点/℃	粘度/Pa·S	R值
									33.0	5.0	26.5	5.0	2.0	21	1220	0.60	0.80

根据上述表格成份和现场试验表明，所设计出的功能保护材料在结晶器内能较好的铺展开，熔化均匀，渣面活跃，产生的渣圈少，液渣层厚度为8～12mm，每吨钢渣耗量为0.35～0.45kg/T。所浇注铸坯表面无清理率均为98%以上，铸坯皮下及内部质量良好，均能满足要求。

具体实施方式

实施例一：

一种车轮钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原材料包括，碳黑、85C、增碳剂、膨润土粉、镁砂、高莹、电厂灰、石英、水渣、硅灰石，其重量百分含量分别为2.0%、10%、11%、4.5%、3.0%、13.0%、15.0%、1.0%、5.0%、35.5%。

其特征是所述的功能保护材料中MgO重量百分含量为3.3%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.83，其余为SiO₂、CaO 、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂：35.0%，CaO：29.0%，Al₂O₃：3.7%，Na₂O：1.5%、K₂O：0.90%，F^-：7.0%。

实施例二：

一种车轮钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原材料包括，碳黑、85C、增碳剂、膨润土粉、镁砂、高莹、电厂灰、石英、水渣、硅灰石，其重量百分含量分别为2.0%、10%、11%、4.5%、3.0%、13.0%、15.0%、1.0%、5.0%、35.5%。

所述的功能保护材料中MgO重量百分含量为5.6%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.79，其余为SiO₂、CaO 、Al₂O₃、Na₂O 、F^-，其重量百分含量为SiO₂：31.5%，CaO：25.0%，Al₂O₃： 7.5%，Na₂O：3.8%、K₂O：0.55%，F^-：3.2%。

实施例三

一种车轮钢专用连铸结晶器功能保护材料，其原材料包括，碳黑、85C、增碳剂、膨润土粉、镁砂、高莹、电厂灰、石英、水渣、硅灰石，其重量百分含量分别为2.0%、10%、11%、4.5%、3.0%、13.0%、15.0%、1.0%、5.0%、35.5%。

所述的功能保护材料中，MgO重量百分含量为4.5%，二元碱度（CaO/SiO₂）为0.79，其余为SiO₂、CaO 、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其重量百分含量为SiO₂：33.5%，CaO：26.5%，Al₂O₃：5.5%，Na₂O：2.5%、K₂O：0.75%，F^-：5.0%。

Claims (1)

1.一种车轮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，碳黑、85C、增碳剂、膨润土粉、镁砂、高莹、电厂灰、石英、水渣、硅灰石，其重量百分含量分别为2.0%、10%、11%、4.5%、3.0%、13.0%、15.0%、1.0%、5.0%、35.5%。