CN103495714A

CN103495714A - 含氧化钴的包晶钢保护渣及其制备方法

Info

Publication number: CN103495714A
Application number: CN201310503540.7A
Authority: CN
Inventors: 陈俊孚; 万恩同; 彭著钢; 曹同友; 区铁; 齐江华; 张剑君; 杨成威; 庞建飞
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: CN103495714B

Abstract

本发明公开了一种含氧化钴包晶钢保护渣，其特征在于：该保护渣原料的化学成分按重量百分比为：Na₂O：5～12％、MgO：2.5～12％、Al₂O₃：2～8％、CaF₂：3～20%、C：3～12％、Co₂O₃：0.1～10％，其余为CaO和SiO₂，其中：Na₂O与MgO之和大于9%。本发明的包晶钢保护渣，要求熔点比现用保护渣有所提高。热流密度比现用的有所降低。在粘度与现用保护渣的保持一致条件下。包晶钢保护渣的热流密度降低至0.686以下，低于现有保护渣的热流密度在0.809以上。

Description

含氧化钴的包晶钢保护渣及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体地指一种含氧化钴的包晶钢保护渣及其制备方法。

背景技术

包晶钢是指碳含量在8～18%的一系列钢种。该系列钢种浇铸时，结晶器弯月面初生凝固坯壳随温度下降发生δ-γ转变，伴随着较大的体积收缩，坯壳与铜板脱离形成气隙，导致热流变小坯壳变薄，在表面形成凹陷。凹陷部位冷却和凝固速度比其它部位慢，组织粗化，对裂纹敏感性强，在热应力和钢水静压力作用下，在凹陷薄弱处产生应力集中而出现裂纹。合适的保护渣能在其中起到减少铸坯缺陷的作用，克服包晶钢相变带来的体积收缩，从而减少包晶钢铸坯纵裂现象。

包晶系列钢用途广泛，目前炼钢厂都有包晶钢冶炼计划，包晶钢保护渣在连铸机上使用时出现过液面波动过大的情况，严重影响了正常生产。包晶钢保护渣技术的关键是控制保护渣的热流密度，较小的热流密度能够减缓凹陷的产生。传统的包晶钢保护渣具有高碱度，高熔点的特点，就是利用碱度高，结晶率增大的特点，降低热流密度。但是随着碱度的进一步增大，包晶钢保护渣的热流密度没有显著的降低。

降低热流密度的常规方法是：

（1）提高保护渣熔点，以增加其热阻；

（2）提高保护渣碱度，以增加其结晶率；

但是，这些方法在工业化生产过程中，都无法有效地控制保护渣的热流密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种含氧化钴的包晶钢保护渣及其制备方法，有效地降低热流密度。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种含氧化钴包晶钢保护渣，该保护渣原料的化学成分按重量百分比为：Na₂O：5～12％、MgO：2.5～12％、Al₂O₃：2～8％、CaF₂：3～20%、C：3～12％、Co₂O₃：0.1～10％，其余为CaO和SiO₂，其中：Na₂O与MgO之和大于9%。

进一步地，所述保护渣原料的化学成分按重量百分比为：Na₂O：5～10％、MgO：3～10％、Al₂O₃：3～6％、CaF₂：3～15%、C：6～9％、Co₂O₃：1～5％，其余为CaO和SiO₂。

再进一步地，所述SiO₂与CaO重量比=1︰1.0～1.5。

再进一步地，所述保护渣的碱度为0.9～1.4。

再进一步地，所述保护渣原料的化学成分按重量百分比为：

Na₂O：6％、MgO：5％、Al₂O₃：3.5％、CaF₂：10%、C：8％、Co₂O₃：2.5％、CaO：32.5％和SiO₂：32.5％，其中：保护渣的碱度为1.4。

工作原理：

包晶钢保护渣主要由玻璃态与结晶态两种主要形式组成，玻璃中使用的着色剂在保护渣中同样使用。氧化钴加入到包晶钢保护渣后，钴在保护渣中以钴离子的形式存在，从而将保护渣渣膜着成蓝色，根据光谱原理，当热量以辐射热形式存在时，颜色越深，其吸收辐射热的能力就越强。而氧化钴就是通过这种加深颜色的方法，提高了包晶钢保护渣吸收辐射热的能力，从而降低了包晶钢保护渣的热流密度。

不同物质的作用：

其中：CaO/SiO₂控制在0.9～1.4是因为在这个范围内包晶钢保护渣的结晶性能比较好，能够抑制保护渣中玻璃体的生成；所述保护渣中。

Co₂O₃：本发明利用氧化钴的着色性，增加保护渣渣膜颜色，增加辐射吸热能力，降低了包晶钢保护渣的热流密度。该保护渣可实现批量工业化使用。

包晶钢中的物相结构主要为Co₂SiO₄。其作用：

将氧化钴中的钴转化为保护渣中的钴离子，钴离子在玻璃行业中有着色作用，同样对于保护渣这种类玻璃材料有相同的效果。

当SiO₂与CaO重量比=1︰1.0～1.5时，其作用：

在提高保护渣的结晶性能的同时，还要保持一定的润滑性，即粘度，粘度如果过大，将会造成坯壳粘连，容易发生漏钢等事故。

本发明的有益效果在于：

本发明在保持原包晶钢保护渣粘度性能不恶化的条件下，增大了包晶钢保护渣的热阻，减小了包晶钢保护渣的热流密度。有利于缓解包晶相变带来的体积收缩，减少表面纵裂纹的发生。

本发明的包晶钢保护渣，要求熔点比现用保护渣有所提高，熔点为半球温度由之前的1107上升到1109，流化温度由之前的1121上升到1123，温度略有上升，但上升幅度不大，因为上升幅度过大，怕在现场的工艺条件下，与原有设备不匹配。熔点为热流密度比现用的有所降低。在粘度与现用保护渣的保持一致条件下。包晶钢保护渣的热流密度降低至0.686单位(MW/m2)：以下，低于现有保护渣的热流密度在0.809(MW/m2)以上。

附图说明

图1为实施例6的制备得到保护渣的XRD衍射分析图；

图2为实施例6的氧化钴试验渣与基渣的微观结构与能谱分析制备得到保护渣检测图；

图中，A：含Co₂O₃保护渣形貌、B：基渣形貌、C：保护渣含钴夹杂物能谱

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

制备保护渣的配方：

实施例	Na₂O	MgO	Al₂O₃	CaF₂	C	Co₂O₃	CaO	SiO₂	碱度
										1	5	12	2	20	3	10	28	20	0.9
2	12	3	8	3	12	0.1	32.9	29	1.8
										3	10	10	3	15	9	5	28.8	19.2	1.2
4	8.5	5	6	10	6	4	35.5	25	1.3
										5	8	2.5	3.5	7	5	1.5	44.5	28	1.6
6	6	5	3.5	10	8	2.5	32.5	32.5	1.4
										7	8	2.53	3.7	7	4	1	48.29	25.48	1.0

保护渣的制备方法为现有技术：使用喷雾造粒技术生产保护渣，原料使用天然矿物硅灰石，铝矾土，白云石，萤石，或者预熔渣。当碱度不够时，使用分析纯氧化钙。氧化钴使用分析纯物质或者含钴尾矿。

根据包晶钢钢种的不同，该保护渣的含碳量有所调整，主要范围从6～9%，可以使用膨胀石墨与普通炭黑混合使用，但需保证膨胀石墨不超过配碳量的3%。

上述实施例1～7的配方得到保护渣，进行检测，热流密度作为一项重要的性能参数，其表示单位面积（1平方米）的截面内单位时间（1秒）通过的热量。保护渣性能参数如下表1所示，其中XLZ-38-3为现场使用最佳的包晶钢保护渣。

表1

从表1上可以看出，含钴系列保护渣在热流密度上相比较工业使用的保护渣性能有大幅度的提升。

从表1中可知，用实施例6的配方制备得到保护渣的热流密度最低，故对实施例6制备得到的保护渣进行检测：

如图1和图2所示分析该材料特点为氧化钴在保护渣中与其他物质发生反应，生成了硅酸钴化合物。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims

1.一种含氧化钴包晶钢保护渣，其特征在于：该保护渣原料的化学成分按重量百分比为：Na₂O：5～12%、MgO：2.5～12％、Al₂O₃：2～8％、CaF₂：3～20%、C：3～12％、Co₂O₃：0.1～10％，其余为CaO和SiO₂，其中：Na₂O与MgO之和大于9%。

2.根据权利要求1所述的含氧化钴包晶钢保护渣，其特征在于：所述保护渣原料的化学成分按重量百分比为：Na₂O：5～10％、MgO：3～10％、Al₂O₃：3～6％、CaF₂：3～15%、C：6～9％、Co₂O₃：1～5％，其余为CaO和SiO₂。

3.根据权利要求1或2所述的含氧化钴包晶钢保护渣，其特征在于：所述SiO₂与CaO重量比=1︰1.0～1.5。

4.根据权利要求3所述的的含氧化钴包晶钢保护渣，其特征在于：所述保护渣的碱度为0.9～1.4。

5.根据权利要求4所述的含氧化钴包晶钢保护渣，其特征在于：所述保护渣原料的化学成分按重量百分比为：Na₂O：6％、MgO：5％、Al₂O₃：3.5％、CaF₂：10%、C：8％、Co₂O₃：2.5％、CaO：32.5％和SiO₂：32.5％，其中：保护渣的碱度为1.4。