CN106513606A

CN106513606A - 一种if钢专用连铸结晶器保护渣

Info

Publication number: CN106513606A
Application number: CN201611260573.3A
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 李晓阳; 马帅; 徐金岩; 屈党军; 王旭阳
Original assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Current assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN106513606B

Abstract

本发明公开了一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，其化学成分及重量百分比为：CaO：38‑42%，SiO₂：28‑33%，MgO：6‑9%，Al₂O₃：5‑9%，Na₂O：3‑5％，MnO₂：3‑5%，F：2‑5%，C固：1‑2%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.1‑1.5，熔点：950‑1040℃，1300℃下粘度：0.25‑0.45 Pa.S。该保护渣通过改善传热性能、保温性能和润滑性能，IF钢铸坯表面质量好，铸坯合格率为100%。

Description

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣

技术领域

本发明属于连铸生产技术领域，尤其是涉及一种IF钢专用连铸结晶器保护渣。

背景技术

超低碳钢在初期凝固过程由三个阶段组成：第一阶段，由于超低碳钢形核时的过冷度很大，形核后晶粒在结晶器表面急速长大，形成微细晶粒组织，这就是超低碳钢微细组织形成的机理；第二步，由于迅速地释放潜热使凝固停滞，导致微细组织向白带状组织转变；第三步，由热传导起主要作用的凝固组织发生转变形成了粗大的晶粒组织。由于超低碳钢固液相界面能小，结晶器表面的形核频率小，形核后晶粒长大速度过大，形核和晶粒长大部分与没有形核部分产生很大的厚度差，会导致初期凝固不均匀，从而导致铸坯表面出现质量问题。

中国专利申请号201310569264.4公开了一种超低碳钢用无氟连铸保护渣，其成分按重量百分比为：Na₂O 3～10%，Li₂O 0～3%，MgO 3～8%，MnO 5～15%，BaO 0～8%，Al₂O₃ 4～12%，以及含量不超过2%的杂质，其余为CaO与SiO₂，CaO/SiO₂为0.8～1.3；将上述原料混合后，进行预熔处理，预熔后的保护渣需根据成分偏差进行微调，并且预熔料所占比例不低于70%，之后配入占保护渣总重量1～3%的炭质材料进行混合获得成品保护渣。所述保护渣熔点1100～1200℃，1300℃粘度0.2～0.6Pa .s。该保护渣为无硼无氟渣，能有效降低铸坯夹渣缺陷，从而提高铸坯的成材率。但是该发明的熔点相对比较高，保护渣渣膜厚度大，传热性能差。

中国专利申请号201310540920.8公开了一种汽车板连铸用超低碳钢、低碳钢结晶器保护渣，属于连铸生产技术领域，以重量百分比计，其化学组成为：27％<CaO<33％，30％<SiO₂<36％，7％<Al₂O₃+MgO<14％，Fe₂O₃<3％，3％ <F^-<8％，7％<R₂O<12％，0.5％<C<3％，余量为杂质，所述R₂O为碱金属氧化物，保护渣粘度为0 .335-0.363Pa .S，碱度R为0.93，熔点为1045-1085。该保护渣碱度偏低，熔点高，导致传热性能差，不适用于IF钢。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，该保护渣通过改善传热性能、保温性能和润滑性能，IF钢铸坯表面质量好，铸坯合格率为100%。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，其化学成分及重量百分比为：CaO：38-42%，SiO₂：28-33%，MgO：6-9%，Al₂O₃：5-9%，Na₂O：3-5％，MnO₂：3-5%，F：2-5%，C固：1-2%，余量为不可避免的杂质。

进一步的，所述保护渣的碱度：1.1-1.5，熔点：950-1040℃，1300℃下粘度：0.25-0.45 Pa.S。

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石3-8份、水泥熟料5-8份、白碱3-6份、炭黑1-3份、硅灰石55-60份、膨润土4-8份、无碳烟灰2-6份、方解石2-5份、碳酸锰4-7份、铝矾土6-10份和粘合剂1-2份。

进一步的，所述无碳烟灰中SiO₂：50-55%，CaO：0.5-3%，MgO：0.5-1.5%，Al₂O₃：20-30%，C：0.1-0.5%。

进一步的，所述粘合剂为羟甲基纤维素钠或木质素磺酸钠。

本发明的有益效果是：

1、本发明为了改善IF钢铸坯质量问题，针对IF钢初期凝固过程中的特性，从保护渣的化学组分、熔点、碱度和粘度方面进行综合调整，一方面通过提高保护渣的传热性能，降低铸坯初凝固过程中冷却速率，减少铸坯温差，进而间减少形核数量，缓解形核向白带状组织转变的过程，从而减少IF钢铸坯质量缺陷；另一方面通过提高保护渣的保温、润滑等性能，并减少铸坯表面裂纹，来降低IF钢铸坯表面缺陷。

2、碱度（CaO/SiO₂）：碱度主要从影响保护渣的粘温特性、吸收夹杂性能以及结晶性能从而影响保护渣的传热性能。随着结晶器保护渣碱度的增加，其析晶倾向增大，当碱度大于1.0以后其析晶比例向粗大方向发展，从而能控制连铸坯向结晶器铜板传热，但是过高的碱度对润滑是不利的，因此本发明针对IF钢钢种特性及收缩特性，将结晶器保护渣碱度定为1.1-1.5之间，从而兼顾控制传热能力及润滑能力。

3、粘度：保护渣的粘度过大，会导致结晶器与保护渣间气隙增大，导致热阻增加，传热性能降低，但是粘度过小，保护渣不能起到润滑作用，因此本发明将粘度范围定为1300℃时0.25-0.45pas，一方面满足保护渣液渣更均匀流入到坯壳与结晶器铜板缝隙，起到润滑铸坯的作用，另一方面热阻也比较低。

4、熔点：增加保护渣熔点会导致结晶器内初生坯壳与结晶器铜板壁之间的固态渣膜厚度增加，保护渣热阻增大、结晶器保护渣传热均匀指数增加，从而减少铸坯表面出现裂纹；但是增加熔点会导致渣膜厚度增加，从而降低传热性能；且IF钢钢液相线温度较低，本发明将保护渣熔点确定在950℃-1040℃这个范围。

5、在保护渣中，SiO₂是保护渣中重要的网络结构形成体，与碱性氧化物反应生成低熔点化合物，降低保护渣的熔点，通过其加入量可以控制熔渣的熔点及结晶性能，一定的SiO₂有利于使弯月面附近液渣膜的厚度维持在一定水平，改善润滑；但过高的SiO₂容易弱化保护渣的结晶性能，影响传热，经过理论设计及实验实践，将保护渣SiO₂的质量百分比设计在28-33%。

Al₂O₃对保护渣的粘度、结晶倾向影响比较大，但是其含量一旦超出一定范围，容易增加熔渣的粘度，不利于润滑，因此其含量不应该过高。MgO属于碱性金属氧化物，在保护渣中能替代部分CaO，也能改善保护渣的润滑性能。但由于MgO自身的熔点比较高，并且容易与其他成分结合生成高熔点化合物，含量较高时候能提升熔渣的转折温度，恶化铸坯润滑。经过理论计算验证将Al₂O₃控制在6-10%，将MgO控制在6-9%。

保护渣配碳的原则是保温效果要好、可有效控制熔速保证液渣供给；本发明将配碳范围控制在1-2%之间，使保护渣在具有较好的保温作用的同时，又使保护渣在结晶器内有清晰的粉渣层、烧结层、液渣层结构，来保证液渣的供应。

保护渣中还含有少量的MnO₂，作为氧化剂可以促进保护渣中的碳氧化，有效抑制富集碳层和熔渣层碳含量，抑制钢液增碳。

6、本发明原料中还采用了无碳烟灰，无碳烟灰来源于高炉灰、煤灰等，采用无碳烟灰可以减少铝矾土和水泥熟料的使用量，从而大大降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，本发明实施例中的采用的无碳烟灰中化学成分及重量百分比为SiO₂：50-55%，CaO：0.5-3%，MgO：0.5-1.5%，Al₂O₃：20-30%，C：0.1-0.5%。

本发明IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下步骤制备：

（1）熔化：将原料萤石、水泥熟料、白碱、硅灰石、膨润土、无碳烟灰、方解石、碳酸锰和铝矾土混合后在1350-1500℃温度下熔化，得熔渣；

（2）冷却：所述熔渣进入常温水池冷却后凝固为玻璃体；

（3）干燥粉碎：将玻璃体干燥至含水量＜2％后粉碎得混合物；

（4）在混合物中加入炭黑和粘合剂，搅拌均匀后水，精磨得料浆；

（5）将所述料浆进行喷雾造料，得含水量＜0.5％、粒径＜1.5mm的产品。

实施例1

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石4份、水泥熟料5份、白碱6份、炭黑1份、硅灰石55份、膨润土4份、无碳烟灰2份、方解石2份、碳酸锰7份、铝矾土10份和粘合剂1份。

其中粘合剂为羟甲基纤维素钠。

经检测产品中化学成分及重量百分比为：CaO：38.1%，SiO₂：33.0%，MgO：8.9%，Al₂O₃：8.8%，Na₂O：3.1％，MnO₂：3.5%，F：2.5%，C固：1.2%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.15，熔点：950℃，1300℃下粘度：0.45Pa.S。

实施例2

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石7份、水泥熟料6份、白碱5份、炭黑1份、硅灰石56份、膨润土5份、无碳烟灰3份、方解石3份、碳酸锰6份、铝矾土9份和粘合剂1.5份。

其中粘合剂为羟甲基纤维素钠。

经检测产品中化学成分及重量百分比为：CaO：39.5%，SiO₂：29.6%，MgO：8.6%，Al₂O₃：8.4%，Na₂O：3.5％，MnO₂：3.2%，F：4.8%，C固：1.0%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.33，熔点：970℃，1300℃下粘度：0.39Pa.S。

实施例3

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石6份、水泥熟料7份、白碱4份、炭黑3份、硅灰石57份、膨润土6份、无碳烟灰4份、方解石4份、碳酸锰5份、铝矾土8份和粘合剂2份。

其中粘合剂为木质素磺酸钠。

经检测产品中化学成分及重量百分比为：CaO：40.6%，SiO₂：31.8%，MgO：7.6%，Al₂O₃：5.4%，Na₂O：3.1％，MnO₂：3.4%，F：4.6%，C固：1.9%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.28，熔点：1000℃，1300℃下粘度：0.32Pa.S。

实施例4

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石5份、水泥熟料8份、白碱3份、炭黑2份、硅灰石58份、膨润土7份、无碳烟灰5份、方解石5份、碳酸锰4份、铝矾土7份和粘合剂1份。

其中粘合剂为木质素磺酸钠。

经检测产品中化学成分及重量百分比为：CaO：41.8%，SiO₂：29.9%，MgO：6.6%，Al₂O₃：6.7%，Na₂O：3.6％，MnO₂：4.8%，F：3.2%，C固：1.5%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.40，熔点：1020℃，1300℃下粘度：0.35Pa.S。

实施例5

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石5份、水泥熟料5份、白碱4份、炭黑2份、硅灰石59份、膨润土8份、无碳烟灰6份、方解石3份、碳酸锰7份、铝矾土6份和粘合剂1.5份。

其中粘合剂为羟甲基纤维素钠。

经检测产品中化学成分及重量百分比为：CaO：41.2%，SiO₂：32.6%，MgO：6.1%，Al₂O₃：5.1%，Na₂O：3.7％，MnO₂：4.4%，F：3.6%，C固：1.8%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.26，熔点：1010℃，1300℃下粘度：0.28 Pa.S。

实施例6

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石5份、水泥熟料6份、白碱5份、炭黑1.5份、硅灰石60份、膨润土6份、无碳烟灰4份、方解石4份、碳酸锰6份、铝矾土7份和粘合剂2份。

其中粘合剂为木质素磺酸钠。

经检测产品中化学成分及重量百分比为：CaO：41.9%，SiO₂：28.0%，MgO：6.8%，Al₂O₃：7.6%，Na₂O：4.9％，MnO₂：4.1%，F：3.8%，C固：1.9%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.50，熔点：1025℃，1300℃下粘度：0.36 Pa.S。

实施例7

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石3份、水泥熟料7份、白碱6份、炭黑1.5份、硅灰石55份、膨润土7份、无碳烟灰5份、方解石5份、碳酸锰5份、铝矾土6份和粘合剂1.5份。

其中粘合剂为羟甲基纤维素钠。

经检测产品中化学成分及重量百分比为：CaO：38.7%，SiO₂：31.6%，MgO：8.8%，Al₂O₃：8.1%，Na₂O：4.1％，MnO₂：3.9%，F：2.1%，C固：1.7%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.22，熔点：1040℃，1300℃下粘度：0.42 Pa.S。

实施例8

一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，由以下重量份数的原料制成：萤石8份、水泥熟料8份、白碱3份、炭黑2份、硅灰石56份、膨润土5份、无碳烟灰6份、方解石4份、碳酸锰4份、铝矾土8份和粘合剂1.5份。

其中粘合剂为木质素磺酸钠。

经检测产品中化学成分及重量百分比为：CaO：42.0%，SiO₂：31.2%，MgO：6.4%，Al₂O₃：5.2%，Na₂O：3.6％，MnO₂：3.7%，F：5.0%，C固：1.4%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.35，熔点：960℃，1300℃下粘度：0.25 Pa.S。

对比例1

对比例1在实施例4的基础上将碱度调整为0.87，产品中化学成分及重量百分比为：CaO：33.2%，SiO₂：38.1%，MgO：6.6%，Al₂O₃：6.7%，Na₂O：3.6％，MnO₂：4.8%，F：3.2%，C固：1.5%，余量为不可避免的杂质，碱度：0.87，熔点：1020℃，1300℃下粘度：0.35 Pa.S。

对比例2

对比例2在实施例4的基础上将碱度调整为1.77，产品中化学成分及重量百分比为：CaO：46.2%，SiO₂：26.1%，MgO：6.6%，Al₂O₃：6.7%，Na₂O：3.6％，MnO₂：4.8%，F：3.2%，C固：1.5%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.77，熔点：1020℃，1300℃下粘度：0.35 Pa.S。

对比例3

对比例3在实施例4的基础上调整粘度为0.16，产品的化学成分及重量百分比为：CaO：41.8%，SiO₂：29.9%，MgO：6.6%，Al₂O₃：4.2%，Na₂O：3.6％，MnO₂：4.8%，F：4.2%，C固：1.5%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.40，熔点：1020℃，1300℃下粘度：0.16 Pa.S。

对比例4

对比例4在实施例4的基础上调整粘度为0.50，产品的化学成分及重量百分比为：化学成分重量百分比为：CaO：41.8%，SiO₂：29.9%，MgO：6.6%，Al₂O₃：10.2%，Na₂O：3.6％，MnO₂：4.8%，F：0.9%，C固：1.5%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.40，熔点：1020℃，1300℃下粘度：0.50 Pa.S。

对比例5

对比例5在实施例4的基础上调整熔点为1200℃，化学成分及重量百分比为：CaO：41.8%，SiO₂：29.9%，MgO：6.6%，Al₂O₃：6.7%，Na₂O：1.6％，MnO₂：4.8%，F：2.6%，C固：1.5%，余量为不可避免的杂质，碱度：1.40，熔点：1200℃，1300℃下粘度：0.35 Pa.S。

本发明实施例1-8以及对比例1-5碱度、粘度以及熔点结果见表1。

表1 性能数据

由表1可以看出，本发明实施例1-8制备的保护渣碱度：1.1-1.5，熔点：950-1040℃，1300℃下粘度：0.25-0.45 Pa.S。该保护渣的传热性能好，能降低初期凝固不均匀性，且保温、润滑性能优异，从而减少IF钢铸坯质量缺陷。

对比例1-5是在实施例4的基础上，对分别对产品的熔点、碱度和粘度进行调整，其中实施例1-2调整碱度，实施例3-4调整粘度，实施例5调整熔点。

将对比例1-5制备的保护渣应用于IF钢连铸过程，铸坯表面出现裂纹、皮下气泡问题，铸坯合格率为80-85%。

将本发明实施例1-8制备的保护渣应用于IF钢连铸过程，保护渣能均匀覆盖于结晶器中，火苗活跃、正常，液渣层厚度10-12mm，能满足连铸生产的需要，该保护渣耗渣量为0.6-0.7Kg/吨钢，且铸坯表面光滑、振痕规律、无加渣、皮下气泡等质量问题，铸坯合格率可达100%。

由实际应用试验可以看出，调整产品的熔点、碱度或粘度之后，制备的产品的质量问题多，铸坯合格率低，说明本发明设计的产品组分以及理化性质能解决IF钢铸坯质量问题。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于：其化学成分及重量百分比为：CaO：38-42%，SiO₂：28-33%，MgO：6-9%，Al₂O₃：5-9%，Na₂O：3-5％，MnO₂：3-5%，F：2-5%，C固：1-2%，余量为不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于：所述保护渣的碱度：1.1-1.5，熔点：950-1040℃，1300℃下粘度：0.25-0.45 Pa.S。

3.一种根据权利要求1所述的IF钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：萤石3-8份、水泥熟料5-8份、白碱3-6份、炭黑1-3份、硅灰石55-60份、膨润土4-8份、无碳烟灰2-6份、方解石2-5份、碳酸锰4-7份、铝矾土6-10份和粘合剂1-2份。

4.根据权利要求3所述的一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于：所述无碳烟灰中SiO₂：50-55%，CaO：0.5-3%，MgO：0.5-1.5%，Al₂O₃：20-30%，C：0.1-0.5%。

5.根据权利要求3所述的一种IF钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于：所述粘合剂为羟甲基纤维素钠或木质素磺酸钠。