CN1049117A

CN1049117A - 预熔型玻璃化连铸保护渣及其生产工艺

Info

Publication number: CN1049117A
Application number: CN89105939A
Authority: CN
Inventors: 迟景灏; 甘永年; 谢兵
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-02-13

Abstract

预熔型玻璃化连铸保护渣由含碱金属氧化物、碱土金属氧化物、非金属氧化物、氟化物的工业废料，廉价的天然矿物和废弃的硅酸盐物品作原料，经配比，粗碎，加粘接剂造块、烘干，熔化炉冶炼均化后冷却成玻璃态再加入添加剂研磨而成。该保护渣具有优良的熔融特性，受热时无分相熔化，冷却时不易析晶，并且成份均匀，不易吸潮，不产生皮下气泡。该保护渣广泛地适用于普通钢、合金钢的连铸。其工艺也能生产有色金属连铸用保护渣。

Description

本发明属于连铸保护渣及其生产工艺。

迄今为止，连续铸钢用的结晶器保护渣绝大多数皆由天然矿物和或人造工业原料经粗碎、烘干、按配方比例称量，机械混合、球磨、称量包装等工序制作而成。按照这种生产工艺用上述原材料所生产出的保护渣因含有苏打之类的助熔剂易于吸潮;储运过程中易发生分相，成份不易均匀;受热时，高、低熔点物质发生分时、分相熔化，导致熔融特性不稳定;在结晶器内使用时，易在弯月面处结渣，并形成不均匀渣膜;同时，铸坯易产生皮下气泡。

针对上述不足，本发明提出新的技术方案解决了该问题。

本发明的目的在于充分利用一些工业废料，廉价的天然矿物和含SiO₂、Na₂O的废弃硅酸盐物品，采用生产保护渣的新工艺，为黑色冶金工业的连续铸造，特别是合金钢的连续铸造提供优质可靠的结晶器用预熔型玻璃化保护渣。

本发明的预熔型玻璃化连铸保护渣由基料和添加剂组成。基料含有以下组分（Wt%）：

CaO：5～25%;MgO：0～15%;BaO：0～15%;SrO：0～15%;

SiO₂：30～50%;B₂O₃：0～10%;Na₂O+K₂O：6～15%;

CaF₂：6～15%;FeO：0～2%

本发明的预熔型玻璃化连铸保护渣的半球点温度为850～1150℃，测试方法为高温显微镜法;1300℃的粘度为1～6泊。

上述预熔型玻璃化保护渣中的FeO含量低于2%，与机械混合型保护渣相比具有明显的优势，可避免钢中合金元素的氧化，其原因在于预熔型玻璃化保护渣在生产过程中经过了弱还原。

本发明的保护渣含有0～15%的BaO，Ba的离子半径大于Ca，部份取代CaO作为保护渣的组份，可以降低熔体的粘度和凝固点。本发明的保护渣含有0～15%的SrO，Sr的离子半径大于Ca的离子半径，在渣中取代部分CaO，能降低熔体的粘度和凝固点。利用SrO的目的还在于充分开发本地储量丰富的天青石矿资源。

本发明的保护渣含有多种碱土金属氧化物组分，使其化学成份接近于“逆性玻璃”，以便能保证保护渣熔体在冷却时难以析出晶体，呈玻璃状态，从而起到良好的润滑作用。

上述预熔型玻璃化连铸保护渣的生产工艺可简述如下：原材料配方1，粗碎2，加粘接剂成块3，烘干4，主熔炼炉内熔炼5，熔体出炉后均化6，冷却成玻璃态7，加添加剂磨细8，包装9。

熔炼前，将按配方配制的混合原料造成外形为30～100mm的块状物，造块前各种原材料无需磨成细粉。

造块所用的粘接剂是硅酸钠、糊精、糖浆、纸浆废液、石灰、苏打等，每种粘接剂的加入量为1～10%。

入炉前的块状料在30～70℃内烘干到含水量3～10%。

熔炼的燃料可以是天然气和焦炭，采用焦炭时，要求焦炭灰份中Al₂O₃的含量为0～35%。

熔炼的温度视具体保护渣的成份和性能要求而定，一般熔炼温度为1000～1450℃，最佳熔炼温度高于半球点温度200～300℃。温度过低会导致熔化不均匀，熔体无法顺利流出竖炉;温度过高会使炉料中的Na₂O和F挥发导致炉料的熔点和粘度升高。

为使熔体与预期的化学成份一致，熔炼炉内壁最好不用耐火衬，也可用熔炼炉料作10～30mm的内衬。以竖炉作为熔炼炉较好。

熔体出炉后先进入预热温度为600～700℃，容量为0.2～0.5吨的澄清容器内进行充分均匀化，均化时间为5～10分钟，然后进行冷却，使熔体迅速固化。

冷却的方式可采用生铁模浇铸自然冷却;亦可采用压力为2～5kg的压缩空气喷吹强制冷却，冷却的同时，使熔体玻璃化和分散化，有利于破碎加工。

成玻璃态的预熔保护渣因其内能高、内应力大，故具有良好的破碎加工性。由于玻璃体内成份的充分均匀，破碎磨细的粒度要求一般是400～200目的粉料占70～80%，而机械混合型保护渣的要求则是400～200目粉料应占80～90%。

破碎磨细的同时，加入1～10%熔速调节添加剂，熔速调节剂可采用高熔点且不易被保护渣同化的氮化物，如BN等;碳化物，如SiC、CaC等;碳质材料，如石墨、炭黑等。

由上可知，本发明的生产工艺与传统生产工艺截然不同，本发明是通过熔炼的途径使保护渣的各种成份均匀化、玻璃化，而传统生产工艺则通过机械破碎混合的途径使成份均化。

熔炼的目的不仅使成份均匀化，还促使原材料中的有害成份如S尽可能地排除掉;同时，使原材料中能释放气体的化合物发生分解，在熔炼时释放气体，以避免连铸过程中铸坯产生皮下气泡。例如苏打（Na₂CO₃）的分解。

熔炼的又一个目的是通过熔炼可降低保护渣中的FeO量，以保证保护渣能保护钢液不受再氧化。

本发明的生产工艺可以选用工业废料、廉价的天然矿物和废弃硅酸盐物品作为熔炼的原材料，如用废弃的含SiO₂和Na₂O的硅酸盐制品及天然矿物来取代石英砂和苏打，废弃的石灰石尾矿作为钙质原材料等。

图1为预熔型连铸保护渣的生产工艺流程示意图。图中1为原材料配方，2为粗碎原材料，3为将原材料造块，4为烘干块状物，5为在熔炼炉内熔炼块状原料，6为熔体均化，7为熔体冷却成玻璃状态，8为加入添加剂将玻璃态料磨细，9为称量包装。

本发明的预熔型保护渣及生产工艺的实施例：

实施例1

1.预熔型连铸保护渣的化学成份

SiO₂CaO Al₂O₃BaO MgO CaF₂Na₂O+K₂O FeO 添加剂

35.0 24.0 4 6 2.5 11.5 10 1.5 5

2.预熔型连铸保护渣的物化性能

半球点温度粘度（1300℃）堆比重（g/cm³）玻璃化状态

1009℃ 3.2泊 0.85 无结晶体

3.预熔型连铸保护渣的生产工艺及主要工艺参数

粘接剂焦比竖炉内衬情况

3% 0.25 无内衬

按配方配制的各种原材料经轮辗机粗碎后加入粘接剂造球，干燥后与焦炭同时入炉熔炼，熔体出炉后自然冷却成玻璃体，配入添加剂磨细至粒度为120～300目，包装后即可储运。

4.预熔型连铸保护渣的具体使用情况

使用上述成份和物化性能的预熔型连铸保护渣在重庆特殊钢厂成功地浇铸了弹簧钢、40Cr、55SiMnVB等钢钟。同具有相近成份的用传统机械混合工艺所生产的保护渣相比，预熔型保护渣的浇铸状况明显优越，熔融均匀，不结渣圈，渣面覆盖性好，平静;正常浇铸情况下的铸坯无需清理可直接红送。

实施例2

1.预熔型连铸保护渣的化学成份

SiO₂CaO Al₂O₃BaO MgO CaF₂Na₂O+K₂O FeO 添加剂

42.8 16.7 6 9 2.0 9.5 8.0 1.0 6

2.预熔型连铸保护渣的物化性能

半球点温度粘度（1300℃）堆比重（g/cm³）玻璃化状态

1045℃ 3.7泊 0.78 无结晶体

3.预熔型连铸保护渣的生产工艺及主要工艺参数

粘接剂焦比竖炉内衬情况

5% 0.30 无内衬

4.预熔型连铸保护渣的具体使用情况

使用上述成份和物化性能的预熔型连铸保护渣在重庆特殊钢厂、重钢三厂和重钢六厂成功地浇铸碳结钢、硅钢等钢种、铸坯断面有180×180、170×250、180×220等。

实施例3

1.预熔型连铸保护渣的化学成份

SiO₂CaO Al₂O₃BaO B₂O₃CaF₂Na₂O+K₂O FeO 添加剂

38 21 4 5 5 12 12 1.0 2

2.预熔型连铸保护渣的物化性能

半球点温度粘度（1300℃）堆比重（g/cm³）玻璃化状态

947℃ 2.3泊 0.75 无结晶体

3.预熔型连铸保护渣的生产工艺及主要工艺参数

粘接剂焦比竖炉内衬情况

2% 0.2 无内衬

4.预熔型连铸保护渣的具体使用情况

使用上述成份和物化性能的预熔型连铸保护渣在重庆特殊钢厂成功地浇铸了1Cr18Ni9Ti等不锈钢。浇铸状况良好，钢液面无冷皮出现，不结渣圈，铸坯表面质量达到可以红送的水平。

按上述工艺生产的预熔型玻璃化连铸保护渣的成份接近于“逆性玻璃”，具有优良的熔融特性，冷却时不易结晶，有助于铸坯与结晶器间的润滑，成份均匀，不易吸潮;含有极低的FeO，不易氧化钢液中易氧化的元素;通过熔炼除掉了原材料中的有害成份和气体成份，可避免产生铸坯皮下气泡。本发明的生产工艺的特征在于：将保护渣原料进行了预熔，预熔是使保护渣基料具有上述优良特性的重要手段;保护渣原料在预熔前需添加一定数量的粘接剂造球;为保证熔体与预期的化学成份相一致，竖炉不用内衬或用基料作薄内衬，最佳熔炼温度保持在高于基料熔点200～300℃;熔体出炉后先在澄清池内均化然后冷却至玻璃状态即成保护渣基料。

用上述工艺生产的预熔型玻璃化连铸保护渣能广泛地应用于各种钢类的方坯和板坯的连铸，特别适应于合金钢的连铸。本发明的生产工艺还可广泛地应用于有色冶金工业连铸用保护渣的生产和制备。

Claims

1、预熔型玻璃化连铸保护渣由含碱金属氧化物、碱土金属氧化物、非金属氧化物、氟化物的工业废料、廉价的天然矿物和废弃硅酸盐物作基本原料经配比、粗碎，加粘接剂造块、烘干，熔炼均化，冷却玻璃化后加入添加剂粉碎磨细称量包装工序制作而成，其特征在于该保护渣的基料组成为：CaO：5～25%，BaO：0～15%，MgO：0～15%，SrO：0～15%，SiO₂：30～50%，B₂O₃：0～10%，Na₂O+K₂O：6～15%，CaF₂：6～15%，FeO：0～2%，其半球点温度为850～1150℃，1300℃的粘度为1～6泊；在配制后的混合原料中加入一种重量百分浓度为1～10的粘接剂造成外形尺寸为30～100mm的块状物，在30～70℃内烘干，再连续送入熔炼温度为1000～1450℃的熔炼炉内熔炼，将出炉的熔体流入预热温度为600～700℃的澄清容器内充分均匀5～10分钟后，冷却固化成逆性玻璃基料，在其中加入1～10%的熔速调节添加剂破碎磨细使粒径为400～200目的粉料达70～80%。

2、根据权利要求1所述的预熔型玻璃化连铸保护渣，其特征在于最佳熔炼温度高于半球点温度200～300℃。

3、根据权利要求1、2所述的预熔型玻璃化连铸保护渣，其特征在于熔炼该保护渣时，熔炼炉内壁不用耐火衬。

4、根据权利要求1所述的原料配方后的烘干，其特征在于烘干后块状物的含水量为3～10%。