CN104439134B

CN104439134B - 一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣

Info

Publication number: CN104439134B
Application number: CN201410801447.9A
Authority: CN
Inventors: 李书成; 李伟锋; 范李飞; 宋志刚
Original assignee: HENAN XIBAO METALLURGY METERIALS GROUP CO Ltd
Current assignee: Henan xibao metallurgy meterials group co.,ltd.; Xixia County Xibao metallurgy material limited company
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2017-06-16
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: CN104439134A

Abstract

本发明提供了一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其化学成分质量百分含量如下：Li₂O：0.8～1.2%、MnO：0.5～1.5%、F^‑：4.5～5.5%、游离碳：3.5～4.5%、SiO₂：28～33%，CaO：25.5～32.0%、Al₂O₃：9.0～12%：Na₂O：10～15%、MgO：1.2～1.8%、Fe₂O₃：1.2～2.0%、k₂O<1.0%、二元碱度（CaO/SiO₂）为0.7～1.0。不仅在结晶器内熔化均匀、渣圈少，正常拉速时液渣厚度为10‑12mm，每吨钢耗量为0.40‑0.60Kg,铸坯表面无清理率达98%以上。

Description

一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣

技术领域

本发明涉及板坯430不锈钢连铸用保护渣，特别涉及一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣。

背景技术

随着科学技术的进步，不锈钢连铸技术已逐步走向成熟。然而，由于炼钢技术的不断完善，炼钢节奏加快，炉子出钢量增大，与炼钢和后续的轧钢能力相比，连铸机的生产能力仍然是整个钢铁生产过程中的限制性环节。为此，近些年来，国内外钢铁企业普遍采用高效连铸技术。因此板坯连铸在国内外越来越受到重视。但板坯连铸技术的实现给连铸工艺带来了许多新的难题，由于板坯断面较大，对保护渣性能要求比较高，保护渣的性能不完善，就会造成结晶器壁与凝固坯壳之间的润滑不充分、传热不均匀，进而导致铸坯表面缺陷，甚至发生粘结性漏钢。

430不锈钢是具有良好的耐腐蚀性能的通用钢种，导热性能比奥氏体好，热膨胀系数比奥氏体小，耐热疲劳，添加稳定化元素钛，焊缝部位机械性能好。430不锈钢用于建筑装饰用、燃油烧嘴部件、家庭用器具、家电部件。430F是在430钢上加上易切削性能的钢种，主要用于自动车床、螺栓和螺母等。430LX在430钢中添加Ti或Nb、降低C含量，改善了加工性能的和焊接性能，主要用于热水罐、供热水系统、卫生器具、家庭用耐用器具、自行车飞轮等。

酒钢集团不锈钢分公司，浇注断面：220×（1200-1550） mm2，是目前国内西部不锈钢生产基地，从保证炉机匹配和产量要求出发，一般拉速在1.0-1.1m/min.之间。由于浇铸钢种全部为不锈钢，对保护渣要求也就非常高，特别是对于430不锈钢由于其特殊的收缩特性，浇铸过程中及其容易出现坯壳变形，产生废品，甚至出现粘接漏钢。为了保证生产顺行，避免生产事故，保护渣的性能要求十分苛刻。

发明内容

本发明的目的是提供一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，不仅在结晶器内熔化均匀、渣圈少，正常拉速时液渣厚度为10-12mm，每吨钢耗量为0.40-0.60Kg,铸坯表面无清理率达98%以上。

为实现本发明的目的，一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其化学成分质量百分含量如下：Li₂O：0.8～1.2%、MnO：0.5～1.5%、F^-：4.5～5.5%、游离碳：3.5～4.5%、SiO₂：28～33%，CaO：25.5～32.0%、Al₂O₃：9.0～12%：Na₂O ：10～15%、MgO：1.2～1.8%、Fe₂O₃：1.2～2.0%、k₂O <1.0%、二元碱度（CaO/SiO₂）为0.7～1.0。

所述板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣的原料包括如下成份：包括363碳黑1.0～3%、N660碳黑2.0～3.0%、膨润土3～4%、碳酸锂1.5～3%、碳酸锰4～5.0%、纯碱10～12.0%、萤石9～10.0%、铝矾土3.0～3.5%、石英1～1.8%、硅灰石38～45%、预熔料12～16.0%。

所述板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣的原料包括如下成份：包括363碳黑2.0%、N660碳黑2.5%、膨润土3.5%、碳酸锂2.5%、碳酸锰5.0%、纯碱12.0%、萤石10.0%、铝矾土3.0%、石英1.8%、硅灰石42.7%、预熔料15.0%。

其中预熔料主要成分为SiO₂：32～38%、CaO： 35～44%、Na₂O：12～15%、Al₂O₃：4.5～6.5%。

下面对本发明作进一步详述：

为了加快传热，让坯壳顺利形成，首先要求保护渣的二元碱度（CaO/SiO₂）不宜过高，同时为了避免保护渣侵蚀水口，保护渣一般二元碱度又不宜太低，本发明控制保护渣的二元碱度在0.7-1.0范围内；其次，为了使保护渣能够顺利化渣，保护渣的半球温度不宜太高，本发明控制保护渣的半球温度为1080～1130℃；第三，较高的粘度，针对连铸机的形状及参数，为保证保护渣形成均匀稳定的渣膜，避免粘结漏钢的现象发生，保护渣的粘度不易太低，该保护渣粘度在0.15～0.25Pa·S（1300℃）。由于不锈钢钢水微量元素比较复杂，适量的Li2O和MnO可以使保护渣在使用过程中性质稳定，避免浇铸过程中由于吸附夹杂物造成保护渣变性，本发明保护渣中Li2O含量控制范围为0.8～1.2%，MnO含量控制范围为0.5～1.5%；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4.5～5.5%。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。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，本发明保护渣中C含量控制范围为3.5～4.5%。

氧化铁红是极小的微粒，分散能力很强，所以能够达到很大的表面积，能够覆盖所有构成保护渣的常用原材料。这些着色原料的一部分具有较高的熔点，一部分具有较高的分解温度。这些特征温度与常规碳的氧化温度非常接近，因此彩色保护渣控制熔化速度的能力与通过调节控制自由碳来控制熔化速度的能力是相同。氧化铁红可以给保护渣着色，提高保护渣的热射线吸收性能，充分发挥保护渣的保温效果：玻璃是由多原子组成的大分子结构物质，多原子分子在振动时，只有振动过程中能改变分子的对称行为而使偶极矩发生变化，才能吸收红外辐射。振动过程中偶极矩变化越大，相应的吸收带越强。振动粒子的电荷越多，则偶极矩的变化越大，红外吸收就越强，由于偶极矩和玻璃分子结构中存在的杂质及缺陷直接相关，故可通过加入外来离子来提高材料的红外吸收性能。由于过渡族金属离子在保护渣的网络结构中由于与周围氧离子的距离不等，它们之间会产生一个较大的偶极矩，当晶格振动时其偶极矩的变化将增大，它们有自己的特征振动谱带，这个谱带与保护渣自身的谱带相叠加，进一步提高了材料的红外辐射性能。Fe₂O₃是氧化铁材料中最稳定的化合物，热稳定性好、纯度高，是一种很好的催化剂。因此氧化铁红的加入在一定程度上增加了保护渣的稳定性，有效地保证了保护渣不同基粒的均匀熔化。保护渣中加入Fe³⁺过渡金属离子在保护渣中的固溶对保护渣的结构产生影响，使保护渣中Si、O、Al等元素的化学环境发生变化，降低了分子结构的对称型，从而使保护渣的红外吸收性能提高。这是由于Fe³⁺的离子半径较小，最外层电子对核的屏蔽作用小，因而有效核电核较大，对配体有较强的吸引力，所以它们有很强的形成配合物的倾向。由于配合物分裂能的不同，其选择吸收光的波长不同，因此过渡族金属元素在玻璃中的着色不同。加入Fe₂O₃后的保护渣变成红褐色，这是因为它们吸收可见光区中某些波长的光而呈现出未被吸收的那部分光的颜色。事实上，过渡族金属元素的吸收光的范围往往扩展到近紫色光区和红外光区，它们吸收光的范围大致在200～25000nm的波长范围，热射线也被包含在这个范围之内。

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,在酒钢集团不锈钢分公司220×（1200-1550）mm²板坯连铸机上浇注430不锈钢, 拉速稳定在1.1m/min.时的渣耗量为0.45 kg/T钢、钢水表面液渣层厚度11～12mm。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；结晶器内四个面传热量稳定和均匀，满足生产要求；试验渣渣条小、改善了流入不均现象，保护渣传热性能稳定，热通量1.35～1.45；防止坯壳变形，保护渣润滑性好，防止了粘结性漏钢；水口使用正常，保护渣对水口侵蚀较轻。铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。

3.实验研究

通过上述研究试验，设计出酒钢430L板坯不锈钢功能保护材料，主要指标如下表

4.实验结果

根据上述实施例3的成份，所设计出的功能保护材料在结晶器内能较好的铺展开，熔化均匀，渣面活跃，产生的渣圈少，液渣层厚度为10-12mm，每吨钢渣耗量为0.40/吨。所浇注铸坯表面无清理率均为99%以上，铸坯皮下及内部质量良好，均能满足要求。1)成渣速度快，能够及时补充液渣的快速消耗，在拉速变化较大的情况，仍能维持足够的保护渣消耗量，融化速度15秒；2)结晶器壁与坯壳间的渣膜厚度适宜、分布均匀，防止坯壳与结晶器壁直接接触，以降低摩擦力并使结晶器散热均匀化，防止裂纹的产生及粘结漏钢，避免铸坯产生表面缺陷；3)足够的熔渣层厚度，防止高速连铸或拉速较大波动时，熔渣供应不足以及固体渣颗粒流入；4)稳定的操作性能，具有良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液渣物性稳定；5）具有良好的传热性能，保证钢坯顺利成长，不发生坯壳变形；6）在拉速变化大时保护渣具有稳定的熔融特性和控热能力。7）可改善功能保护材料玻璃化特性，提高功能保护材料的润滑能力，同时可改善功能保护材料熔化均匀性，并且为获得良好的熔融特性，功能保护材料以进口碳黑配碳为好。

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功能保护材料,现场试验表明，研制的功能保护材料在结晶器内熔化均匀、渣圈少，正常拉速时液渣厚度为10-12mm，每吨钢耗量为0.40-0.60Kg,铸坯表面无清理率达98%以上，能够满足用户的需求。

具体实施方式

实施例1：一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其化学成分质量百分含量如下：Li₂O：0.8%、MnO：0.5%、F^-：4.5%、游离碳：3.5%、SiO₂：32%，CaO：32.6%、Al₂O₃：11.0%：Na₂O ：13.2%、MgO：1.2%、Fe₂O_3：1.2%、k₂O ：0.5%、二元碱度（CaO/SiO₂）为0.7～1.0。

所述板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣的原料包括如下成份：包括363碳黑2.0%、N660碳黑2.5%、膨润土3.5%、碳酸锂2.5%、碳酸锰5.0%、纯碱13.0%、萤石11.0%、铝矾土3.0%、石英1.8%、硅灰石43.7%、预熔料12.0%。

其中预熔料主要成分为SiO₂：42%、CaO： 35%、Na₂O：15%、Al₂O₃：6.5%及其他微量元素。

实施例2：一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其化学成分质量百分含量如下：Li₂O：1.2%、MnO：1.5%、F^-：4.5%、游离碳：4.5%、SiO₂：32%，CaO：30.6%、Al₂O₃：10.0%：Na₂O ：12.2%、MgO：1.6%、Fe₂O_3：1.8%、k₂O ：0.1%、二元碱度（CaO/SiO₂）为0.7～1.0。

所述板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣的原料包括如下成份：包括363碳黑2.0%、N660碳黑2.5%、膨润土3.5%、碳酸锂2.5%、碳酸锰6.0%、纯碱11.0%、萤石10.0%、铝矾土3.0%、石英1.8%、硅灰石41.7%、预熔料16.0%。

实施例3：一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其化学成分质量百分含量如下：Li₂O：1.0%、MnO：1.2%、F^-：5.0%、游离碳：4.0%、SiO₂：32%，CaO：30.1%、Al₂O₃：10.5%：Na₂O ：12.7%、MgO：1.5%、Fe₂O_3：1.5%、k₂O ：0.5%、二元碱度（CaO/SiO₂）为0.7～1.0。

下面对本发明作进一步详述：

3.实验研究

SiO2	CaO	C固	熔点/℃	粘度/Pa•S	R值
						32	26	3.61	1130	0.25	0.81

4.实验结果

根据上述实施例3的成份，所设计出的功能保护材料在结晶器内能较好的铺展开，熔化均匀，渣面活跃，产生的渣圈基本没有，层厚度为10-12mm，每吨钢渣耗量为0.40/吨。所浇注铸坯表面无清理率均为99%以上，铸坯皮下及内部质量良好，均能满足要求。1）本发明通过添加少量化学熔剂，1)成渣速度快，能够及时补充液渣的快速消耗，在拉速变化较大的情况，仍能维持足够的保护渣消耗量，熔化速度保持在15秒；2)结晶器壁与坯壳间的渣膜厚度适宜、分布均匀，防止坯壳与结晶器壁直接接触，以降低摩擦力并使结晶器散热均匀化，防止裂纹的产生及粘结漏钢，避免铸坯产生表面缺陷；3)足够的熔渣层厚度，防止高速连铸或拉速较大波动时，熔渣供应不足以及固体渣颗粒流入；4)稳定的操作性能，具有良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液渣物性稳定；5）具有良好的传热性能，保证钢坯顺利成长，不发生坯壳变形；6）在拉速变化大时保护渣具有稳定的熔融特性和控热能力。7）可改善功能保护材料玻璃化特性，提高功能保护材料的润滑能力，同时可改善功能保护材料熔化均匀性，并且为获得良好的熔融特性，功能保护材料以进口碳黑配碳为好。申请人经过试验使用实施例3的配比应用不其他不同型号的不锈钢产品上，效果差，在结晶器内熔化不匀、渣圈多，铸坯表面无清理率仅80%。

上述研究结果由河南省西保冶材集团有限公司生产的该功能保护材料,现场试验表明，研制的功能保护材料在结晶器内熔化均匀、渣圈少，正常拉速时液渣厚度为10-12mm，每吨钢耗量为0.40-0.60Kg,铸坯表面无清理率达99%以上，能够满足用户的需求。

Claims

1.一种板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其特征在于：其化学成分质量百分含量如下：Li₂O：0.8～1.2%、MnO：0.5～1.5%、F^-：4.5～5.5%、游离碳：3.5～4.5%、SiO₂：28～33%，CaO：25.5～32.0%、Al₂O₃：9.0～12%：Na₂O ：10～15%、MgO：1.2～1.8%、Fe₂O₃：1.2～2.0%、k₂O <1.0%、二元碱度（CaO/SiO₂）为0.7～1.0，控制保护渣的半球温度为1080～1130℃。

2.如权利要求1所述的板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其特征在于：其化学成分质量百分含量如下：Li₂O：1.0%、MnO：1.2%、F^-：5.0%、游离碳：4.0%、SiO₂：32%，CaO：30.1%、Al₂O₃：10.5%：Na₂O ：12.7%、MgO：1.5%、Fe₂O_3：1.5%、k₂O ：0.5%、二元碱度（CaO/SiO₂）为0.7～1.0。

3.如权利要求1所述的板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其特征在于：所述板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣的原料包括如下成分，其化学成分质量百分含量为：包括363碳黑1.0～3%、N660碳黑2.0～3.0%、膨润土3～4%、碳酸锂1.5～3%、碳酸锰4～5.0%、纯碱10～12.0%、萤石9～10.0%、铝矾土3.0～3.5%、石英1～1.8%、硅灰石38～45%、预熔料12～16.0%。

4.如权利要求3所述的板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其特征在于：所述板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣的原料包括如下成分，其化学成分质量百分含量为：包括363碳黑2.0%、N660碳黑2.5%、膨润土3.5%、碳酸锂2.5%、碳酸锰5.0%、纯碱12.0%、萤石10.0%、铝矾土3.0%、石英1.8%、硅灰石42.7%、预熔料15.0%。

5.如权利要求4所述的板坯430不锈钢连铸结晶器保护渣，其特征在于：其中预熔料主要成分质量百分含量为为SiO₂：32～38%、CaO： 35～44%、Na₂O：12～15%、Al₂O₃：4.5～6.5%。