CN103990771A - 一种特厚板坯包晶钢用连铸保护渣 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特厚板坯包晶钢用连铸保护渣，各成分重量百分比为，Na2O4.0~6.0%，MgO2.5~4.0%，CaO42.0~44.5%，SiO231.0~33.0%，Fe2O30~0.6%，Al2O31.0~4.0%，F4.0~5.5%，固定碳4.0~6.0%，其余为杂质，CaO/SiO2为1.30~1.40。本发明的保护渣在较高粘度下，有效地协调了保护渣的润滑和传热功能，控制表面纵裂纹缺陷的同时，避免了铸坯表面深振痕的产生。
Description
技术领域
本发明涉及连铸工艺中使用的辅助材料，具体涉及特厚板坯包晶钢连铸工艺中使用的连铸保护渣，属于冶金技术领域。
背景技术
连铸保护渣是连铸过程中关键性辅料，对连铸工艺的顺行和铸坯表面质量的控制具有重要影响。保护渣从加入到离开结晶器这一过程中所发挥的作用可归结为：绝热保温、防止钢液氧化、吸收钢中夹杂、润滑铸坯和控制传热，其中最重要的是润滑铸坯和控制传热。
含碳量为0.08%～0.17%的钢种在冷却过程中会发生包晶反应，造成较大的线收缩，一旦钢水在结晶器内冷却不均及冷却过快，初生坯壳厚度就会不均匀，在各种应力的作用下于薄弱处被撕裂，形成表面纵裂纹。研究发现，减小结晶器弯月面区域热流密度能够促进应力释放和坯壳均匀生长，有利于减轻铸坯表面纵裂纹。在实际生产中一方面减弱结晶器水冷强度，另一方面主要采用结晶状态的保护渣。结晶态保护渣中透明玻璃体少，可减少辐射传热，同时结晶体内的微孔和界面极大地削弱晶格振动，从而减弱传导传热，达到减缓传热和减少裂纹的目的。在包晶钢连铸保护渣设计中，通常调整碱度（即CaO/SiO2）与F含量，可以有效控制枪晶石(3CaO·2SiO2·CaF2)的析出量，达到合理调节保护渣结晶性的目的。
特厚板是指厚度大于300mm的连铸坯，实际上目前国内外能够达到的最大连铸坯厚度为600mm。包晶钢中厚板连铸拉速相对较高，为了保证铸坯润滑和控制传热效果，连铸保护渣一般采用高碱度、低粘度的的技术思路，这在成分设计上易于操控和实现。但是对特厚板连铸来说，由于铸坯的厚度和宽度均有较大的增加，且拉速较低，钢液在结晶器中温度分布均匀难度加大，易导致弯月面区域热流较低且分布不均，因此仍然需要较高碱度的连铸保护渣控制传热。由于拉速较低，为了防止深振痕的形成，保护渣需要较高的粘度，提高粘度不利于保护渣析晶，这是特厚板坯包晶钢保护渣的难点。
中国专利CN102029366A所公开的特厚板坯包晶钢专用连铸结晶器保护渣，碱度为1.12~1.25，其粘度在0.2~0.3Pa·s（1300℃），熔化温度为1165~1200℃，虽然粘度和熔化温度合适，但是碱度较低，保护渣的结晶性能较弱，不能有效控制裂纹敏感性强的包晶钢表面纵裂纹。中国专利CN102266928A公布了一种中碳钢特厚板坯用连铸保护渣，碱度为1.25~1.26，其粘度在0.14~0.15 Pa·s（1300℃），熔化温度为1100~1130℃，碱度较低，控制表面纵裂纹能力不强；同时，其粘度和熔化温度都偏低，在低拉速的工况下，保护渣的消耗量会偏大，铸坯表面会出现深振痕，导致表面横裂纹缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种特厚板坯包晶钢连铸用保护渣，本发明的保护渣在较高粘度下，有效地协调了保护渣的润滑和传热功能，控制表面纵裂纹缺陷的同时，避免了铸坯表面深振痕的产生。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种特厚板坯包晶钢用连铸保护渣，各成分重量百分比为，Na2O 4.0~6.0%，MgO 2.5~4.0%，CaO 42.0~44.5%，SiO2 31.0~33.0%，Fe2O3 0~0.6%，Al2O3 1.0~4.0%， F 4.0~5.5% ，固定碳4.0~6.0%，其余为杂质，CaO/SiO2为1.30~1.40。
两个优选实施例：实施例一、Na2O 5.32%，MgO 3.79%，CaO 44.09%，SiO2 32.79%，Fe2O3 0.56%，Al2O3 1.08%， F 5.09%，固定碳4.3%，其余为杂质。
实施例二、Na2O 5.67%，MgO 2.85%，CaO 42.56%，SiO2 32.65%，Fe2O3 0.59%，Al2O3 3.55%，F 4.88%，固定碳4.5%，其余为杂质。
特厚板坯包晶钢连铸工艺的拉速较低，与中厚板坯保护渣相比，特厚板坯包晶钢保护渣不仅要具有较强的结晶性能，控制结晶器弯月面区域的传热，还要具有较高的粘度，防止深振痕的形成。但是通常提高粘度会降低保护渣的结晶性能，本发明的保护渣提高了碱度，降低了F含量，粘度、结晶率都提高了，有效地协调了这个矛盾。相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1）Na2O和F都是降低硅酸盐保护渣粘度的物质，因此，本保护渣减少了Na2O和F的含量，1300℃黏度为0.18~0.28Pa.s，较一般包晶钢连铸保护渣黏度高。黏度的提高可以降低振痕深度，而降低振痕深度对抑制表面横裂纹和弯月面凝固弯钩的形成有利，可以提高铸坯的表面质量。
2）本保护渣要求的碱度，即CaO/SiO2提高至1.30-1.40之间，增强了保护渣的结晶性能，如结晶温度和结晶速度都比低碱度的保护渣高，有利于保护渣在弯月面附近快速析晶，有效地减弱弯月面区域的传热，防止铸坯纵裂纹的出现。
3）本保护渣的熔化温度和凝固温度都很高：熔化温度1150~1190℃，凝固温度1220℃~1260℃，可以形成较厚的固渣膜，增加热阻，减弱结晶器的热流密度，增加传热的均匀性。
具体实施方式
本发明特厚板坯包晶钢用连铸保护渣，各成分重量百分比为，Na2O 4.0~6.0%，MgO 2.5~4.0%，CaO 42.0~44.5%，SiO2 31.0~33.0%，Fe2O3 0~0.6%，Al2O3 1.0~4.0%， F 4.0~5.5% ，固定碳4.0~6.0%，其余为杂质，CaO/SiO2为1.30~1.40。
本连铸保护渣的物理性能为：熔点1150~1190℃，1300℃粘度0.18~0.28Pa.s，结晶率40%~80%，凝固温度1220℃~1260℃。
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
采用如下原料（但不限于此）制备保护渣：石灰石、石英、硅灰石、镁砂、铝矾土、纯碱、碳酸锂、碳黑、石墨等。
将上述原料磨成细粉，按目标成分均匀混合后，先进行预熔处理，使各物质间形成复杂固熔体，同时释放碳酸盐及水分等挥发物，获得熔化速度更快更均匀的预熔料，经冷却破碎后再次研磨成粒径小于200目以下的细粉，根据成分偏差用上述原料进行微调，之后按要求配入适量的碳黑、石墨等炭质材料，进行机械混合，通过喷雾干燥设备获得颗粒型成品渣。
表1列出了按照本发明所述的一种特厚板坯包晶钢连铸用保护渣成分生产的2个实施例的化学成分重量百分含量，其余为不可避免的杂质。表2列出了两个实例保护渣对应的一些重要性能。表3列出了两个实例保护渣对应浇铸的钢种典型成份。
表1 本发明所述连铸保护渣的典型化学成份（重量百分比，wt%）
| 实例 | SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | Fe2O3 | F- | Na2O | C |
| 1 | 32.79 | 44.09 | 1.08 | 3.79 | 0.56 | 5.09 | 5.32 | 4.3 |
| 2 | 32.65 | 42.56 | 3.55 | 2.85 | 0.59 | 4.88 | 5.67 | 4.5 |
表2 本发明所述连铸保护渣的性能
| 实例 | CaO/SiO2 | 1300℃粘度Pa.S | 熔化温度℃ | 转折温度℃ | 结晶体比例％ |
| 1 | 1.34 | 0.193 | 1182 | 1225 | 75 |
| 2 | 1.30 | 0.215 | 1185 | 1254 | 65 |
表3 对应钢种的典型化学成份(重量百分比,wt%)
| 编号 | C | Si | Mn | P | S |
| 1 | 0.11~0.16 | 0.1~0.3 | 0.25~0.45 | ≤0.025 | ≤0.018 |
本发明的保护渣提高了碱度，降低了F含量，粘度、结晶率都提高了，从而可以在控制表面纵裂纹缺陷的同时，避免铸坯表面深振痕的产生，提高铸坯表面质量。
本发明的保护渣在国内某钢厂用于特厚板坯包晶钢的连铸生产，结果表明，在浇铸过程中结晶器液面状况良好，未出现粘结漏钢等异常状况，结晶器热流稳定，铸坯振痕变浅，铸坯原始合格率均在98%以上，铸坯表面及皮下质量良好。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (3)
1.一种特厚板坯包晶钢用连铸保护渣，其特征在于：各成分重量百分比为，Na2O 4.0~6.0%，MgO 2.5~4.0%，CaO 42.0~44.5%，SiO2 31.0~33.0%，Fe2O3 0~0.6%，Al2O3 1.0~4.0%， F 4.0~5.5% ，固定碳4.0~6.0%，其余为杂质，CaO/SiO2为1.30~1.40。
2.根据权利要求1所述的特厚板坯包晶钢用连铸保护渣，其特征在于，各成分重量百分比为，Na2O 5.32%，MgO 3.79%，CaO 44.09%，SiO2 32.79%，Fe2O3 0.56%，Al2O3 1.08%， F 5.09%，固定碳4.3%，其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的特厚板坯包晶钢用连铸保护渣，其特征在于，各成分重量百分比为，Na2O 5.67%，MgO 2.85%，CaO 42.56%，SiO2 32.65%，Fe2O3 0.59%，Al2O3 3.55%，F 4.88%，固定碳4.5%，其余为杂质。
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