CN102962420A

CN102962420A - 一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣

Info

Publication number: CN102962420A
Application number: CN2012104777602A
Authority: CN
Inventors: 李书成; 李伟锋; 黄占基; 李保军
Original assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Current assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CN102962420B

Abstract

本发明公开了一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣，由下述重量份的原料制成：炭黑1～3份、增碳剂10～14份、硅酸钙10～30份、二氧化锰4～6份、碳酸钡4～6份、碳酸钠10～12份、铝土5～7份、镁砂2～4份、硅灰石33～35份、黄糊精1～3份为原料。采用本发明所用的保护渣，在结晶器内铺展性、保温性和熔化性能表现良好；结晶器铜管传热量稳定和均匀，满足大圆坯浇铸要求；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；铸坯表面无纵向凹陷、裂纹、夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

Description

一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣

技术领域

本发明属于冶金辅料技术领域，具体涉及一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣。

背景技术

从1972年的斯德哥尔摩会议到1992年的世界环境与发展大会，再到2009年的哥本哈根会议，环境保护的问题得到了越来越多人的广泛重视。随着历史的演变，现代科学的发展愈发的依赖环境和资源的支撑，但由于人们无节制的利用和铺张的浪费，原本就有限的资源更加的紧俏。结晶器保护渣是连铸过程中关键性辅料,对铸坯润滑和铸坯表面质量具有重要的影响，是现代连铸技术的重要组成部分。作为结晶器保护渣产品中的主要成分的F^-，主要来自配制保护渣原材料的萤石、氟化钠、冰晶石等材料，一般保护渣中F^-的含量为3-9%。由于保护渣中F^-的存在，在保护渣生产和使用过程中不同程度的存在环境污染，主要表现在：1）保护渣加热后从保护渣中挥发出大量有毒气体如HF、NaF、SiF₄ 、AlF₃ 等,吸入人体以后能损害人体器官，危害工人身体健康，由实测结果与卫生标准相比较可知，连铸结晶器操作区域HF气体污染超标5-20倍；2）保护渣中的氟溶于二冷水中约20-30%，形成HF 溶液，直接造成水质的污染，同时严重腐蚀铸机设备，降低铸机设备使用寿命；3）保护渣中氟含量越高对浸入式水口渣线侵蚀越严重，严重影响水口使用寿命。因此，开展无氟结晶器保护渣的研究应用对于发展连铸环保型保护渣技术具有重要的现实意义。依靠科技，加快技术开发和推广，加快环境保护和节能减排技术研发，加快节能减排技术产业化示范和推广。

现有的大圆坯连铸机，浇注断面：￠380-700，拉速在0.3～0.8 m/min；浇铸的钢种：低碳钢类；钢水C:0.08～0.18%,Als：0.02～0.05%，钢水的凝固收缩处于包晶钢范围，而且钢水酸溶铝很高，结晶器保护渣在确保润滑.改善减缓传热.吸附溶解钢水上浮氧化铝的冶金功能十分关键。由此，为了实现最佳操作性能和获得满意的产品质量，对保护渣提出了更高的要求：1）由于新厂区新设备的投入使用，特别注重环境保护和新设备维护，要求保护渣必须具备环保意识，使用无氟或低氟型保护渣；2)合适的液渣层厚度，液渣层小于或大于合适厚度，铸坯表面都会产生裂纹等缺陷，优以厚度不足为甚，裂纹数量随液渣层的减薄而剧增；3)减少渣圈生成，渣圈厚时会把液渣向下流动的通道堵死，局部堵塞的时间越长表面纵裂就越严重；4)合适的渣耗量，保护的渣耗量随着液渣粘度.结晶器振动频率.负滑脱率以及拉速的减少而增大；5)合适的熔渣粘度和渣膜厚度，圆坯的凝固壳为圆环状，容易在铜壁和凝壳间产生空隙，从而引发铸坯的不均匀凝固。由于渣膜在整个凝固壳外表面上的分布不可能是均匀的，在渣膜过薄的情况下渣膜厚度的不均匀相对显得突出；6）良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液渣物性保持稳定。由于保护渣中不含F^-，从保护渣生产到保护渣使用过程中，与保护渣接触的空气、水源和机械设备都免遭氟化物污染带来的损坏，达到有效的环境保护目的。同时也使圆坯低碳钢的铸坯表面纵向凹陷和裂纹缺陷得到有效控制。使大圆坯低碳钢的浇铸生产顺行得到明显改善。一种环保型-圆坯低碳钢无氟结晶器保护渣。

发明内容

本发明的目的是提供一种使圆坯低碳钢的铸坯表面纵向凹陷和裂纹缺陷得到有效控制的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣, 由下述重量份的原料制成：炭黑1～3份、增碳剂10～14份、硅酸钙10～30份、二氧化锰4～6份、碳酸钡4～6份、碳酸钠10～12份、铝土5～7份、镁砂2～4份、硅灰石33～35份、黄糊精1～3份为原料。

所述的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣制品中，二元碱度CaO/SiO₂为0.97～1.05，包含以下成份：BaO为 2.0～3.5份，MnO为1.5～3.5份，MgO 为3.0～6.0份，SiO₂为24.0～29.0份；CaO 为24.0～29.0份，Al₂O₃为5.0～9.0份，Fe₂O₃为 0.5～2.0份，Na₂O为5.0～8.0份，固定碳为10～15份，挥发份为8～14份。

所述环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣的渣层厚度8～12㎜。

本发明的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣技术方案的设计，应从保护渣化学成分设计、保护渣物理性能确定、配渣基料的选用和特点、生产工艺和质量控制标准等因素考虑。

一、保护渣化学成分设计

首先要求保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂）要适当，一般保持1.0±，以保证结晶器内渣膜形成良好的玻璃态，改善坯壳与结晶器之间的润滑，本发明控制保护渣的二元碱度在0.97～1.05范围。通过向保护渣中添加一定量的Li₂O的无氟保护渣，可以得到良好的熔化特性，能够获得圆坯连铸保护渣需要的稳定性较高的低粘度特性。保护渣中加入适量的助熔剂对于降低保护渣粘度，抑制结晶化倾向是有益的。而Li₂O是具有上述特性的理想添加剂。保护渣中加入Li₂O能同时降低保护渣的粘度、熔化温度及改善保护渣的玻璃性能。但Li₂O价格高，使保护渣的成本升高，另外我国Li₂O资源匮乏，将其大量用于连铸保护渣中很不经济。而BaO是离子晶体结构，其熔点（1926℃）取决于晶体中质点间晶格能，BaO还与保护渣中其它组元形成化合物。其不仅可降低保护渣熔点，还能提高保护渣吸收Al₂O₃、TiO₂等夹杂物，防止钙铝黄长石及霞石析出，改善熔渣玻璃性能。由此从保护渣玻璃性的角度寻找保护渣中Li₂O的代用物BaO是可行的。本发明保护渣中BaO含量控制范围为2.0～3.5%；MnO不仅能降低保护渣的熔点、粘度和凝固温度，还能提高保护渣的熔化速度，加速液渣的形成，同时对保护渣的结晶温度影响较小，有利于稳定渣膜传热，本发明保护渣中MnO含量控制范围为1.50～3.0%；一定量的MgO也能降低保护渣熔点、粘度、结晶温度和凝固温度，改善保护渣的稳定性，本发明保护渣中MgO含量控制范围为3.0～6.0%；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5.0～8.0%，Na₂O在保护渣的作用仍然是降低熔点和粘度。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。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。圆坯低碳钢的碳含量C:0.08～0.18%，在凝固过程中有包晶反应。低碳钢在弯月面处凝固收缩大，同时大圆坯低碳钢拉速慢，因此圆坯低碳钢保护渣的重点也是在于渣膜均匀流入；此外圆坯低碳钢中夹杂较多要求保护渣吸收能力要好，防止铸坯表面夹渣和粘渣。本发明保护渣中C含量控制范围为11.0～15.0%。

二、保护渣物理性能确定

本发明要求保护渣具有较高的熔点、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1170～1220 ℃；1300℃的粘度为1.0～1.50 Pa·S。

三、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，由于圆坯低碳钢无氟保护渣所用原材料均不含F-，所以每一样原材料的入库检验都要对F-含量有所控制，确保保护渣产品中的F^-＜1.30%。

四、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。为了适应低碳圆坯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。

根据上述要求，进行了保护渣小样平行配制，并在理化分析中心对物性作分析测试，定制生产方案并完成中试生产1T不锈钢保护渣。

采用本发明所述的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣，在一台大圆坯连铸机上浇注低碳系列钢,断面￠500mm，拉速稳定在0.40 m/min.时的渣耗量为0.55 kg/T钢、钢水表面液渣层厚度8～12mm。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；结晶器铜管传热量稳定和均匀，满足大圆坯浇铸要求；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。铸坯表面无纵向凹陷、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

一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣, 由下述重量份的原料制成：炭黑1份、增碳剂10份、硅酸钙10份、二氧化锰4份、碳酸钡4份、碳酸钠10份、铝土5份、镁砂2份、硅灰石33份、黄糊精1份为原料。

所述的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣，二元碱度CaO/SiO₂为0.97，包含以下成份：BaO为 2.0份，MnO为1.5份，MgO 为3.0份，SiO₂为24.0份；CaO 为24.0份，Al₂O₃为5.0份，Fe₂O₃为 0.5份，Na₂O为5.0份，固定碳为10份，挥发份为8份。

所述环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣的渣层厚度8㎜。

实施例二

一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣, 由下述重量份的原料制成：炭黑1.5份、增碳剂11份、硅酸钙15份、二氧化锰4.5份、碳酸钡4.5份、碳酸钠10.5份、铝土5.5份、镁砂2.5份、硅灰石33.5份、黄糊精1.5份为原料。

所述的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣，二元碱度CaO/SiO₂为1，包含以下成份：BaO为 2.375份，MnO为2份，MgO 为3.75份，SiO₂为25.25份；CaO 为25.25份，Al₂O₃为6份，Fe₂O₃为 0.875份，Na₂O为5.75份，固定碳为11.25份，挥发份为9.5份。

所述环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣的渣层厚度9㎜。

实施例三

一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣, 由下述重量份的原料制成：炭黑2份、增碳剂12份、硅酸钙20份、二氧化锰5份、碳酸钡5份、碳酸钠11份、铝土6份、镁砂3份、硅灰石34份、黄糊精2份为原料。

所述的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣制品中，二元碱度CaO/SiO₂为1.025，包含以下成份：BaO为 2.75份，MnO为2.5份，MgO 为4.5份，SiO₂为26.5份；CaO 为26.5份，Al₂O₃为7份，Fe₂O₃为 1.25份，Na₂O为6.5份，固定碳为12.5份，挥发份为11份。

所述环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣的渣层厚度10㎜。

实施例四

一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣, 由下述重量份的原料制成：炭黑2.5份、增碳剂13份、硅酸钙25份、二氧化锰5.5份、碳酸钡5.5份、碳酸钠11.5份、铝土6.5份、镁砂3.5份、硅灰石34.5份、黄糊精2.5份为原料。

所述的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣制品中，二元碱度CaO/SiO₂为1.075，包含以下成份：BaO为 3.125份，MnO为3份，MgO 为5.25份，SiO₂为27.75份；CaO 为27.75份，Al₂O₃为8份，Fe₂O₃为 1.625份，Na₂O为7.25份，固定碳为14.75份，挥发份为12.5份。

所述环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣的渣层厚度11㎜。

实施例五

一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣, 由下述重量份的原料制成：炭黑3份、增碳剂14份、硅酸钙30份、二氧化锰6份、碳酸钡6份、碳酸钠12份、铝土7份、镁砂4份、硅灰石35份、黄糊精3份为原料。

所述的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣制品中，二元碱度CaO/SiO₂为1.05，包含以下成份：BaO为3.5份，MnO为3.5份，MgO 为6.0份，SiO₂为29.0份；CaO 为29.0份，Al₂O₃为9.0份，Fe₂O₃ 2.0份，Na₂O为8.0份，固定碳为15份，挥发份为14份。

所述环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣的渣层厚度12㎜。

Claims

1.一种环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣, 其特征在于：由下述重量份的原料制成：炭黑1～3份、增碳剂10～14份、硅酸钙10～30份、二氧化锰4～6份、碳酸钡4～6份、碳酸钠10～12份、铝土5～7份、镁砂2～4份、硅灰石33～35份、黄糊精1～3份为原料。

2.如权利要求1所述的环保型-圆坯低碳钢无氟保护渣，其特征在于：它的二元碱度CaO/SiO₂为0.97～1.05，包含以下成份：BaO为 2.0～3.5份，MnO为1.5～3.5份，MgO 为3.0～6.0份，SiO₂为24.0～29.0份；CaO 为24.0～29.0份，Al₂O₃为5.0～9.0份，Fe₂O₃为 0.5～2.0份，Na₂O为5.0～8.0份，固定碳为10～15份，挥发份为8～14份。