CN102527964A

CN102527964A - 390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料

Info

Publication number: CN102527964A
Application number: CN2012100407856A
Authority: CN
Inventors: 李书成; 李伟锋; 黄占基; 王小梅
Original assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Current assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料，包括预熔料、细玻璃粉、碳酸钠、萤石、冰晶石、碳酸锂、碳黑，其重量百分含量分别为62.0～70.0%、3.0～5.0%、3.0～4.0%、15.0～20.0%、4.0～6.0%、2.0～4.0%、1.0～2.0%。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；结晶器内传热量稳定和均匀，满足波动范围内的拉速要求；热相图稳定。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。铸坯表面没有裂纹、夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

Description

390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料

技术领域

本发明涉及冶金辅料，特别是一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料。

背景技术

390MPa以上屈服强度钢板主要应用于各类商用车领域，用于制造重卡、轻卡、皮卡等各种货车和客车。随着汽车工业的发展，为提高汽车的承载能力，延长汽车使用寿命和节能、节材以及安全行驶等要求，用热轧低合金高强度和超高强度钢板生产汽车相关部件，已成为发展趋势。目前汽车制造业所使用的高强钢，主要是420L，510L和610L。与汽车行业的高速发展相对应，高强钢的市场需求近几年也保持高速增长态势。随着汽车减重过程中以薄规格高强钢代替原先的Q235B和Q345B，高强和超高强汽车用钢用量会迅速增加。

宝钢在一炼钢3#机生产390MPa以上屈服强度钢板，断面为230×（1100～2150）拉速为：0.8～1.3米/min。该钢种的特殊性，就是极易造成板坯纵向裂纹。为了获得满意的产品质量。因此对保护渣性能的要求也非常的严格，保护渣在确保润滑，改善减缓传热，吸附钢水中的夹杂物。还必须保证做到以下几点： 1)稳定的液渣层厚度，液渣层厚度的大小，会影响铸坯表面产生裂纹等缺陷。 2)避免渣圈生成，渣圈多了影响渣膜导入的均匀性，还会把液渣向下流动的通道堵死，影响坯子均匀散热，表面容易出现纵裂；3)良好的铺展性和透气性，使渣子在结晶器内能够很快的形成三层结构，来保证渣膜的流入的均匀性。4)合适的渣耗量，充分填充坯子与结晶器之间的缝隙，并达到理想的渣膜厚度，来缓慢坯子与结晶器之间的对流传热；5)较低的熔渣粘度，由于钢种的收缩特性，导致坯子在凝固收缩的过程中，与结晶器之间形成的气隙，比一般的包晶钢形成的气隙要大。相应热传递也就快，这样必须通过液渣膜均匀而过多的流入缝隙之间，形成足够厚的隔热带，来影响坯子缓慢传热，避免过快导热，出现纵裂。

发明内容

本发明的目的是提出一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料，解决铸坯坯表面纵裂现象。

一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料，包括预熔料（预熔料成分包括：SiO₂28.0～33.0%，CaO 40.0～45.0%，Al₂O₃2.0～6.0%、R₂O 6.0～9.0%、F^－3.5～7.0%、MgO 4.0～7.0%）、细玻璃粉、碳酸钠、萤石、冰晶石、碳酸锂、碳黑，其重量百分含量分别为62.0～70.0%、3.0～5.0%、3.0～4.0%、15.0～20.0%、4.0～6.0%、2.0～4.0%、1.0～2.0%。

所述连铸结晶器保护材料中Li₂O重量百分含量为2.0～3.0%，MgO重量百分含量为3.0～6.0%，二元碱度（CaO/SiO₂）为1.35～1.45，其余为SiO₂、CaO 、Al₂O₃、Na₂O和F^－，其百分含量为SiO₂25.0～32.0%，CaO 35.0～42.0%，Al₂O₃<5%、R₂O 7.5～10.5%、F^－8.0～10.0%。

一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料，包括预熔料（预熔料成分包括：SiO₂28.0～33.0%，CaO 40.0～45.0%，Al₂O₃2.0～6.0%、R₂O 6.0～9.0%、F^－3.5～7.0%、MgO 4.0～7.0%）、细玻璃粉、碳酸钠、萤石、冰晶石、碳酸锂、碳黑，其重量百分含量分别为66.0%、4.0%、3.5%、17.0%、5.0%、3.0%、1.5%。

390MPa以上屈服强度钢板是明显的亚包晶合金钢。此类钢种的特点是碳含量0.10%，处在亚包晶区，发生包晶发应。反应过程中伴随着较大的线收缩和S元素的偏析，体积收缩后结晶器与坯壳间的间隙大，使得在结晶器内形成的初始坯壳厚度不均匀, 热应力使得坯壳的薄弱处产生裂纹, 铸坯出结晶器后受二冷喷水的急冷, 并在二冷区继续不断扩展。S元素偏析后造成钢种的热脆性加剧裂纹的生成。

Mn含量1.4%，Mn元素具有典型的快速传热的特点，因此此钢种极易因Mn含量高传热快造成铸坯裂纹。

Nb含量主要用于钢种微合金化，提高钢种的强度。但Nb元素与钢水中的N(C)元素发应生成NbNC，在铸坯凝固过程中析出。析出的NbNC增加钢种的脆性，是造成板坯裂纹的另一重要原因。

保护渣化学成分设计。首先要求保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂）必须达到 1.3以上，以保证结晶器内渣膜形成厚的结晶象，改善坯壳与结晶器之间的传热，为了控制结晶器内传热，包晶钢保护渣应选择碱度高、结晶温度高和结晶比大的保护渣，同时在不影响结晶温度和结晶比的条件下，最大限度降低凝固温度，以改善渣膜的润滑效果。

结晶温度对保护渣在结晶器内润滑和传热都有较大的影响。这是因为保护渣熔化的液渣流入结晶器和坯壳之间形成固态渣膜和液态渣层，当结晶温度高时液渣中就容易析出硅灰石、钠、钙黄长石和枪晶石等高熔点晶体，从而影响保护渣的润滑性能；同时，在固态渣膜中析出大量晶体质增加了渣膜热量传递的热阻。在浇注包晶钢等裂纹敏感性钢时，为了达到减少结晶器传热的目的可以适当提高保护渣的结晶温度，但由于渣膜润滑性能变差，粘结几率增大，因此，包晶钢保护渣粘度较其它渣小。

结晶比就是指固态渣膜中析出晶体的百分比，可以用来描述保护渣的润滑性能和传热能力。这是因为在固态渣膜的形成过程中不断有晶体析出，由于体积收缩使得形成的固态渣膜中有许多空隙，从而增加了保护渣的传热热阻达到了控制传热的效果；同时由于晶体质膜的润滑能力不如玻璃质膜，当晶体质膜较厚时将影响保护渣的润滑性能，以达到控制润滑的效果。碱度对保护渣结晶比有明显的影响，随着碱度的升高，保护渣的结晶率也有明显的提高。对于浇注包晶钢等裂纹敏感性钢就需要适当的增加保护渣的结晶率来控制保护渣的传热效果，降低发生纵裂的可能性。

本发明控制保护渣的二元碱度在1.35～1.45范围内。其次，采用多种熔剂的方法调节保护渣熔点和粘度，其中Li₂O是一个重要熔剂，对降低保护渣粘度和熔点显著，同时Li₂O还能提高保护渣的热稳定性。本发明保护渣中Li₂O含量控制范围为2.0～3.0%；；作为常规保护渣熔剂重要成分的Na₂O在本发明保护渣中含量不能太高，一方面避免在渣膜中析出霞石，破坏渣膜的玻璃性能，减少保护渣中的Na₂O含量同时还可提高保护渣的表面张力，有利于渣-金分离，减少铸坯表面夹渣和粘渣，本发明保护渣中Na₂O含量控制范围为6.0～7.0%，Na₂O在保护渣的作用仍然是降低熔点和粘度；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7.0～8.5%。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，所以配碳量不能太高，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12.0～15.0%。

保护渣物理性能确定。本发明要求保护渣具有较低的熔点、粘度、凝固温度和较快的熔化速度。具体设置要求为：熔点（半球点温度）为1120～1170 ℃；1300℃的粘度为0.05～0.06Pa·S；凝固温度为1120～1190℃（粘度-温度曲线判定）；熔化速度为35～45秒（渣柱法测试）。

配渣基料的选用和特点。保护渣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，由于受热后产生分解化合物而影响到性能变化，影响了熔渣的稳定性。本研究选择用预熔型渣作为保护渣配渣基料，该特制的预熔型渣除了含有常规的预熔型渣基本成分外，如SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^－，还含有本发明保护渣需要的MgO成分。由于减少了生料的配入比例，熔渣性能的稳定性得到了提高。特别是预熔型连铸渣基料比例达到了60～70%，减少了在结晶器内的分解化合反应过程，明显增加了使用效果的稳定性。

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510L专用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250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河南省西保冶材集团有限公司生产的该保护渣, 在宝钢一炼3#机达涅利板坯连铸机上浇注:断面为230mm×（1100～2150）mm，390MPa以上屈服强度钢板, 拉速在0.8～1.3 m/min。渣耗量为0.55 kg/T钢、钢水表面液渣层厚度10～12mm。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；结晶器内传热量稳定和均匀，满足波动范围内的拉速要求；热相图稳定。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。铸坯表面没有裂纹.夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

具体实施方式：

实施例一：

实施例二：

一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料，包括预熔料（预熔料成分包括：SiO₂28.0～33.0%，CaO 40.0～45.0%，Al₂O₃2.0～6.0%、R₂O 6.0～9.0%、F^－3.5～7.0%、MgO 4.0～7.0%）、细玻璃粉、碳酸钠、萤石、冰晶石、碳酸锂、碳黑，其重量百分含量分别为69.0%、5.0%、3.0%、15.0%、4.0%、2.0%、1.0%。

实施例三：

一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料，包括预熔料（预熔料成分包括：SiO₂28.0～33.0%，CaO 40.0～45.0%，Al₂O₃2.0～6.0%、R₂O 6.0～9.0%、F^－3.5～7.0%、MgO 4.0～7.0%）、细玻璃粉、碳酸钠、萤石、冰晶石、碳酸锂、碳黑，其重量百分含量分别为63.0%、3.0%、4.0%、18.0%、6.0%、4.0%、2.0%。

Claims

1.一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料，其特征在于：包括预熔料（预熔料成分包括：SiO₂28.0～33.0%，CaO 40.0～45.0%，Al₂O₃2.0～6.0%、R₂O 6.0～9.0%、F^－3.5～7.0%、MgO 4.0～7.0%）、细玻璃粉、碳酸钠、萤石、冰晶石、碳酸锂、碳黑，其重量百分含量分别为62.0～70.0%、3.0～5.0%、3.0～4.0%、15.0～20.0%、4.0～6.0%、2.0～4.0%、1.0～2.0%。

2.如权利要求1所述的连铸结晶器保护材料，其特征在于：所述连铸结晶器保护材料中Li₂O重量百分含量为2.0～3.0%，MgO重量百分含量为3.0～6.0%，二元碱度（CaO/SiO₂）为1.35～1.45，其余为SiO₂、CaO 、Al₂O₃、Na₂O和F^－，其百分含量为SiO₂25.0～32.0%，CaO 35.0～42.0%，Al₂O₃<5%、R₂O 7.5～10.5%、F^－8.0～10.0%。

3.如权利要求1所述的连铸结晶器保护材料，其特征在于：一种390MPa以上屈服强度钢板专用连铸结晶器保护材料，包括预熔料（预熔料成分包括：SiO₂28.0～33.0%，CaO 40.0～45.0%，Al₂O₃2.0～6.0%、R₂O 6.0～9.0%、F^－3.5～7.0%、MgO 4.0～7.0%）、细玻璃粉、碳酸钠、萤石、冰晶石、碳酸锂、碳黑，其重量百分含量分别为66.0%、4.0%、3.5%、17.0%、5.0%、3.0%、1.5%。