CN102825233B - 一种模具钢用连铸结晶器保护渣及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模具钢用连铸结晶器保护渣，由以下原材料经破碎、混合、制浆、造粒后得到：预熔料、粉煤灰、膨润土、工业纯碱、碳酸锂、木炭，该保护渣的组成成分按重量百分比计含有：SiO₂ 32.3～37.8%、CaO 31.0～40.0%、Al₂O₃ 3.0～6.0%、Li₂O5.5～7.5%、Na₂O 10.5～18.5%、TC 4.5～6.5%、0.4＜Fe₂O₃≤2.2%，其余为K₂O≤2%、MnO≤1%及其它微量组分；该保护渣中二元碱度CaO/SiO₂控制在1.07～1.15之间，保护渣的理化性能参数为：半球点熔化温度为1094～1250℃，1250℃下的粘度为0.18～0.28Pa·s，本发明的保护渣在结晶器内融化均匀，对铸坯的润滑良好，结晶器与铸坯间的传热均匀、适当。

Description

一种模具钢用连铸结晶器保护渣及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种钢水连续铸钢用结晶器保护渣，特别涉及一种模具钢连铸用结晶器保护渣及其制备方法，属于炼钢及连铸技术领域。

技术背景

模具钢由于含有Cu、Ti、Cr及Ni等裂纹敏感元素，连铸过程中铸坯表面容易产生裂纹、渣坑等缺陷。连铸过程中，在结晶器采用保护渣是控制连铸坯表面质量，保证连铸顺行必不可少的手段。结晶器保护渣的主要作用如下：1、在结晶器与铸坯之间起润滑作用；2、吸收从钢液中浮上来的夹杂物；3、防止钢液的二次氧化和起保温作用；4、控制从凝固坯壳向结晶器的传热速度等。其中控制结晶器与铸坯的传热与润滑对铸坯表面及皮下的质量作用是至关重要的。

对于钢液中夹杂的硫化物通常采取在结晶器内喂稀土丝的工艺方法对其进行变性处理，并达到净化钢液的目的。由于稀土元素较活泼，在穿过保护渣液渣层时易与Na₂O、SiO₂发生反应，生成不稳定的低价稀土氧化物，在高温将被还原生成稳定的高价稀土氧化物和难以电离的稀土硅酸盐。稀土氧化物熔点很高，均在2000℃以上，若保护渣对其溶解能力较差，则熔渣中会有稀土氧化物或其与保护渣组元形成的复合氧化物等高熔点物质存在。这些高熔点相上浮，使渣膜表面结团，或在结晶器壁上形成渣条，阻碍渣夜的均匀流入，此外部分未上浮的高熔点相在进入渣膜后，极易析出晶体，这样渣膜的润滑和均匀传热作用受到破坏，诱发铸坯表面裂纹产生，严重时引起漏钢事故。总之，结晶器喂稀土丝工艺可引起保护渣的熔点、粘度、碱度、析晶温度、凝固温度大幅变化，导致其使用性能恶化。

在现有的技术中，通过改变保护渣成分，可使之尽量少地与稀土丝进行反应，同时能快速、大量地溶解稀土氧化物，并且形成均匀的玻璃相。具体措施有以下几种：（1）保护渣减少Na₂O、SiO₂的含量，增加Al₂O₃以减少稀土氧化物的产生：（2）增加B₂O₃等组元作助熔剂，并且提高溶解稀土氧化物的能力；（3）适量增加组元K₂O，改善保护渣熔融特性。兼作助熔剂：（4）采用较高碱度（CaO/SiO₂），该比值一般在1.1以上，可以提高保护渣的结晶温度和结晶率，一方面减少辐射传热，另一方面结晶体内的微小裂纹、空隙会阻碍和衰减传热强度，达到减缓传热和减少裂纹的目的，保护渣中通常还含有1~2.5%的Fe₂O₃，可以加快碳质材料烧损、减少烧结层厚度。但是由于Fe₂O₃具有氧化性，会与稀土丝发生反应，使保护渣中稀土氧化物加速生成。

另外，当保护渣碱度过高时，容易导致其析晶温度过高，从而严重恶化铸坯润滑状况，引起铸坯粘结和漏钢。连铸生产被迫采用降低拉坯速度的技术路线，使连铸机生产率和产能降低20%～30%。碱度过低则保护渣析晶困难，不容易控制传热。

因此研究保护渣的润滑和传热性能，特别是如何通过配置保护渣的化学成分，改变其高温变特性与传热特性，即能保证润滑又能保证控制传热能力，是模具钢连铸时提高生产效率，保证铸坯表面质量，保证连铸工艺顺行的技术关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种模具钢连铸用结晶器保护渣，该保护渣在结晶器内融化均匀，对铸坯的润滑良好，结晶器与铸坯间的传热均匀、适当。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种模具钢用连铸结晶器保护渣，由以下原材料经破碎、混合、制浆、造粒后得到：预熔料、改性粉煤灰、石灰石、工业纯碱、氧化硼、碳酸锂、木炭，该保护渣的组成成分按重量百分比计含有：SiO₂32.3～37.8%、CaO31.0～40.0%、Al₂O₃3.0～6.0%、Li₂O5.5～7.5%、Na₂O10.5～18.5%、TC4.5～6.5%，B₂O₃5.0～6.8%，其余为K₂O≤2%、MnO≤1%及其它微量组分；该保护渣的理化性能参数为：半球点熔化温度为1094～1250℃，1250℃下的粘度为0.18～0.28Pa·s，析晶温度为820～1000℃，凝固温度为930～1000℃；其中原料中的改性粉煤灰制备：是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于20-25%硫酸、16-24%氢氧化钠溶液中，搅拌20-22h，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，并用PH试纸测试加以确定，最后过滤，干燥，然后按粉煤灰：碳酸钙粉：石英砂粉重量比1：0.3-0.5：0.5-0.8将三种物料送入流化床中1050-1100℃焙烧1-1.5小时，冷却后研磨成纳米粉末。

保护渣成品水分≤0.70%，粒度＜2.4mm。

保护渣中粒度0.2～1.0mm级≥80%，小于0.2mm级＜17%。

相比现有技术本发明具有以下特点：

1）含有较低的Fe₂O₃组份：本发明降低了保护渣中具有氧化性的Fe₂O₃的含量，稀土丝在穿过结晶器内高温的液渣时，氧化反应减弱，减少了保护渣中稀土氧化物的生成，在一个方面降低了保护渣使0.95～1.05之间，克服了现有保护渣成分中碱度过高，容易导致其析晶温度过高，从而严重恶化铸坯润滑状况，引起铸坯粘结和漏钢等问题。

2）特别添加了Li₂O：该保护渣在不显示提高碱度和结晶率的条件下，降低了保护渣的析晶温度和凝固温度

3）采用粉煤灰改性，增加其分散性与表面积，进一步提升了保温与流动性能,纳米矿石粉末同时还能起到净化钢水、吸收钢水中杂质的效果。

经现场实验结果表明，该保护渣在使用时，当其中稀土氧化物含量达10%左右时，其析晶温度可由930℃左右上升到1000℃左右，铸坯与结晶器间的热流密度得到较好控制，且传热变得均匀。铸坯表面纵裂纹等缺陷的发生率答复下降，采用市售结晶器保护渣浇铸的模具钢连铸坯表面缺陷发生率为20%左右，采用本发明结晶器保护渣浇铸的模具钢连铸坯表面缺陷发生率为3%以内。同时保护渣的凝固温度也由950℃左右上升到1140℃左右，仍保持了对铸坯的良好润滑，有利于降低连铸过程中粘结漏钢事故的发生率。

总之，本发明保护渣在结晶器内熔化均匀，与稀土丝的反应弱，对铸坯润滑良好，结晶器与铸坯间的传热均匀、适当，从而降低漏钢率和提高铸坯表面质量。

具体实施方式

一种模具钢用连铸结晶器保护渣，由以下原材料经破碎、混合、制浆、造粒后得到：预熔料、改性粉煤灰、石灰石、工业纯碱、氧化硼、碳酸锂、木炭，该保护渣的组成成分按重量百分比计含有：SiO₂32.3～37.8%、CaO31.0～40.0%、Al₂O₃3.0～6.0%、Li₂O5.5～7.5%、Na₂O10.5～18.5%、TC4.5～6.5%，B₂O₃5.0～6.8%，其余为K₂O≤2%、MnO≤1%及其它微量组分；该保护渣的理化性能参数为：半球点熔化温度为1094～1250℃，1250℃下的粘度为0.18～0.28Pa·s，析晶温度为820～1000℃，凝固温度为930～1000℃；其中原料中的改性粉煤灰制备：是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于20-25%硫酸、16-24%氢氧化钠溶液中，搅拌20-22h，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，并用PH试纸测试加以确定，最后过滤，干燥，然后按粉煤灰：碳酸钙粉：石英砂粉重量比1：0.3-0.5：0.5-0.8将三种物料送入流化床中1050-1100℃焙烧1-1.5小时，冷却后研磨成纳米粉末。保护渣成品水分≤0.70%，粒度＜2.4mm，保护渣中粒度0.2～1.0mm级≥80%，小于0.2mm级＜17%。

Claims (3)

1.一种模具钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于：由以下原材料经破碎、混合、制浆、造粒后得到：预熔料、改性粉煤灰、石灰石、工业纯碱、氧化硼、碳酸锂、木炭，该保护渣的组成成分按重量百分比计含有：SiO232.3～37.8%、CaO31.0～40.0%、Al2O33.0～6.0%、Li2O5.5～7.5%、Na2O10.5～18.5%、TC4.5～6.5%，B2O35.0～6.8%，其余为K2O≤2%、MnO≤1%及其它微量组分；该保护渣的理化性能参数为：半球点熔化温度为1094～1250℃，1250℃下的粘度为0.18～0.28Pa·s，析晶温度为820～1000℃，凝固温度为930～1000℃；

其中原材料中的改性粉煤灰的制备方式：是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于20-25%硫酸、16-24%氢氧化钠溶液中，搅拌20-22h，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，并用pH试纸测试加以确定，最后过滤，干燥，然后按粉煤灰：碳酸钙粉：石英砂粉重量比1：0.3-0.5：0.5-0.8将三种物料送入流化床中1050-1100℃焙烧1-1.5小时，冷却后研磨成纳米粉末。

2.如权利要求1所述的模具钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于：保护渣成品水分≤0.70%，粒度＜2.4mm。

3.如权利要求1所述的模具钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于：保护渣中粒度0.2～1.0mm级≥80%，小于0.2mm级＜17%。