CN106513607B

CN106513607B - 一种304不锈钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法

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Publication number: CN106513607B
Application number: CN201611262768.1A
Authority: CN
Inventors: 李伟锋; 李书成; 范李飞; 方卉; 余海洋
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: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2018-07-10
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN106513607A

Abstract

本发明属于冶金材料技术领域，具体涉及一种304不锈钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法。所述保护渣化学成分及其重量百分含量为：SiO₂27.0%～30.0%、CaO 30.0%～33%、Li₂O 0.4%～1.0%、Al₂O₃5%～7%、Na₂O 8%～9%、F^‑5.0%～7.0%、MnO 2.0%～4.0%、Fe₂O₃≤2.0%、C_固1%～2.0%和挥发分11%～15%。本发明保护渣均匀稳定，熔化均匀，解决在结晶器内易结壳、卷渣、夹渣、铸坯表面粘渣、皮下气泡、裂纹、振痕深、粘结漏钢问题，改善304不锈钢铸坯质量。

Description

一种304不锈钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，具体涉及一种304不锈钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法。

背景技术

304不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料，一种无磁性不锈钢材料，比400系列不锈钢具有更好的可锻特性，由于304不锈钢的奥氏体结构，因此它在许多环境中具有很强的抗腐蚀性能，具有很好的抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂的性能，而且其材料特性不受热处理的影响。304不锈钢用途广泛，具有良好的耐热性、低温强度、机械特性、冲压弯曲性能，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196℃~800℃）。不锈钢连铸工艺比普碳钢复杂，浇注温度、拉坯速度、冷却制度等工艺参数要求也更加严格，保护渣的制渣工艺和理化性能必须严格要求和控制，使其与不锈钢连铸工艺相适应。国内不锈钢连铸保护渣需大量进口，即使使用进口渣，国内部分不锈钢厂连铸坯表面质量仍存在问题，振痕较深，表面凹陷较为严重，这些缺陷直接导致不得不对铸坯扒皮清理。

中国专利CN101612652B公开了一种低镍高锰不锈钢用连铸保护渣及其制备方法，其化学成分重量百分配比为：CaO：38.0～42.0％，SiO₂：32.8～38.0％，且 CaO/SiO₂：1.0～1.28；MnO：3.6～5.0％；MgO：2.0～4.0％；Al₂O₃：3.0～4.0％；含有NaO、F、Li₂O 的助熔剂：10％～14％；Fc： 1.5～2％。其制备方法是将各种原料混合后造球，在具有水冷炉壁的无炉衬炉子内熔化后经水淬、干燥、粉碎后加入炭素材料，Fc：1.5～2％，在喷雾造粒塔内制成中空球状保护渣。但是，不锈钢属于低碳钢，要求保护渣粘度足够低，该专利粘度高，熔渣流动性不好，润滑效果差。

中国专利CN101947644B公开了一种高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣及其制备方法。其原料配方重量百分比组成为：硅灰石 54～57％、萤石 9～13％、碳酸钠9～13％、碳酸锂 0～1％、玻璃粉 5～7％、铝钒土 8～ 12％、碳黑 2.5～2.7％、石墨 3～3.5％组成。其化学成分重量百分比为：氧化钙 31.9～34.9％、二氧化硅 32.1～35.1％、三氧化二铝7.3～8.3％、氧化镁 0.5～1.5％、三氧化二铁0.5～1.4％、氟离子 4.4～6.4％、氧化钠 6.5～7.5％、氧化锂 0～0.39％、固定碳 4.5～6.0％、气体挥发物 4～7％；保护渣碱度即 CaO/SiO₂为0.91～1.00，熔点1100℃～1160℃，1300℃下粘度 0.3～0.6Pa.s。但是，该专利固定碳含量高，保护渣熔化速度慢，熔渣层偏薄，润滑不充分，增加了粘结漏钢的危险；而且二元碱度低，传热快，不能达到浇铸时铸坯缓冷的目的；粘度也高，导致熔渣流动性不好，润滑效果差，流入不均匀；熔点偏高，与不锈钢的液相线温度接近，液渣层厚度薄，润滑不均匀。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种304不锈钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种304不锈钢用连铸结晶器保护渣，其化学成分及其重量百分含量为：SiO₂27.0%～30.0%、CaO 30.0%～33%、Li₂O 0.4%～1.0%、Al₂O₃5%～7%、Na₂O 8%～9%、F^-5.0%～7.0%、MnO 2.0%～4.0%、Fe₂O₃≤2.0%、C_固1%～2.0%和挥发分11%～15%。

优选地，所述保护渣的二元碱度CaO/SiO₂为1.04～1.14，熔点1080～1110℃，1300℃粘度为0.13～0.18Pa•s。

优选地，所述保护渣由如下重量份数的原料制成：

预熔料55.0%～62.0%、玻璃粉13.0%～17.0%、碳酸锂2.0%～4.0%、萤石7.0%～12.0%、氟化钠4.0%～6.0%、冰晶石3.0%～5.0%、碳黑1.5%～4.0%和粘结剂2.0%～4.0%。

优选地，所述预熔料的化学成分及其重量百分含量为：SiO₂ 35%～40%、CaO 42%～45%、Al₂O₃2.0%～4.0%、Na₂O 6.5%～8.0%、MnO 4%～6%、F^- 3%～5%和Fe₂O₃0～1.0%。

一种上述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，包括以下步骤：

将各原材料粉碎至200～400目的细粉，然后加入清水，使制浆浓度57～63%，然后球磨，球磨时间≥50min，接着喷雾造粒，得到中空颗粒状保护渣。

优选地，所述喷雾造粒温度为400～600 ℃。

优选地，所述保护渣颗粒直径为0.15～1.0 mm。

优选地，所述保护渣水分含量≤0.3%。

本发明的积极有益效果：

1. 本发明SiO₂：能够改善玻璃体的分化倾向，SiO₂的增加可提高保护渣的传热性，降低保护渣析晶性能，对保护渣的润滑效果有利。本发明SiO₂重量百分含量27～30%。

CaO：属于碱性氧化物物质，是调节保护渣酸碱度的主要物质，高碱度保护渣可提高溶解、吸收钢中夹杂物的速度。但碱性渣的粘度随温度变化较大，对保护渣的润滑效果不利，本发明CaO重量百分含量30～33%。CaO/SiO₂是保护渣的二元碱度，是衡量连铸保护渣性能的一个重要参数，影响保护渣粘度和溶解非金属夹杂物能力的主要因素，能够均与和控制铸坯与结晶器之间的传热，随着碱度升高保护渣玻璃化特性减弱，保护渣冷凝后玻璃体减少，结晶率增大。

Li₂O：随着Li₂O重量百分含量的增加，保护渣的熔化速度提高，并降低保护渣熔渣在冷凝过程中的析晶温度和粘度转折温度，提高了保护渣的传热稳定性和均匀性，因此，本发明Li₂O 0.4～1.0%，保护渣凝固温度低，提高液态渣膜厚度。

Al₂O₃：属于两性氧化物，可提高溶解、吸收钢中夹杂物的速度，对保护渣的粘度、结晶倾向影响比较大，含量过高，容易增加熔渣的粘度，不利于润滑，本发明Al₂O₃重量百分含量为5%～7%。

Na₂O：能显著降低保护渣的凝固温度，这相当于提高熔渣的过热度，相同条件下，结晶过程要克服的势垒大，抑制了保护渣析晶，降低了保护渣的结晶温度。本发明Na₂O 8～9%。

F^-：对热流密度和传热系数的影响较大，随F^-含量增大，热流密度和传热系数下降幅度很大。本发明F^-5.0～7.0%。

MnO：当碱度较低时，随着MnO增加，保护渣渣膜依然全为玻璃体，但是渣膜透明度明显降低，导温系数降低，传热均匀，当碱度较高时，渣膜中有少量含锰矿物的析出。本发明MnO 2.0%～4.0%。

Fe₂O₃：在保护渣内能复合阴离子解体，防止保护渣分解。本发明Fe₂O₃ ≤2.0%。

C_固：固定碳添加的原则是保温效果要好、可有效控制熔速保证液渣供给，本发明保护渣固定碳1%～2%。

挥发分：所述挥发分为CO₂，含量为11～15%，存在于碳酸钠、碳酸锂、碳酸钙材料中，当在结晶器浇铸使用中要遇到高温过程，会分解为氧化物CO₂，此气体的逸出有利于降低与钢液接触氧的分压，对防止钢液二次氧化有利。

上述各化学成分合用，使保护渣传热均匀性高和润滑效果好，熔渣层稳定，熔化均匀，解决在结晶器内易结壳、卷渣、夹渣、铸坯表面粘渣、皮下气泡、裂纹、振痕深、粘结漏钢问题，所浇注304不锈钢铸坯表面无清理率均为98%以上，304不锈钢铸坯皮下及内部质量良好。

2. 本发明玻璃粉的碱度很低，不宜单独做保护渣的基料，和其他碱度较高的基料配合使用，利用其他基料的熔化均匀的优点，改善玻璃粉容易倾向的缺点。冰晶石和氟化钠是较好的助溶剂，使用这些助溶剂可以降低保护渣的熔化温度，还能有效的促进熔渣玻璃化。碳酸锂是一种强助溶剂，其降低熔化温度的效果明显，改善铸坯润滑条件，减少拉坯阻力防止坯壳与结晶器壁的粘连，避免漏钢事故。萤石有利于渣膜的流动。碳黑的分散度大，着火温度低，低温下可充分发挥隔离基料粒子的作用。本发明预熔料的熔化均匀性和结晶性比较好，其成分稳定，遇水后不易结块。所述粘合剂为木质素磺酸钠，是一种阴离子表面活性剂，能吸附在固体质点的表面上，产生缩合作用。本发明各原料合用，所得保护渣粘度小，润滑效果好，摩擦力小，熔化均匀，满足304不锈钢铸坯连铸生产工艺的需要。

具体实施方式

下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。

本发明实施例1-8的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的化学成分及其重量百分含量见表1。

本发明实施例1-8的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的各种原料及其重量百分含量见表2。

本发明实施例1-8预熔料的化学成分及其重量百分含量见表3。

本发明实施例1-8的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的性能参数见表4。

实施例1所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，包括以下步骤：

将各原材料粉碎至200目的细粉，加入保护渣球磨机中，然后加入清水，使制浆浓度57%，磨浆时间50min，通过压力泵进入热风喷雾塔进行400 ℃喷雾造粒，得到粒径范围为0.15～1.0mm，水份含量≤0.30%的中空颗粒状保护渣。

实施例2所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，包括以下步骤：

将各原材料粉碎至300目的细粉，加入保护渣球磨机中，然后加入清水，使制浆浓度60%，磨浆时间70min，通过压力泵进入热风喷雾塔进行500 ℃喷雾造粒，得到粒径范围为0.15～1.0mm，水份含量≤0.30%的中空颗粒状保护渣。

实施例3所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，包括以下步骤：

将各原材料粉碎至400目的细粉，加入保护渣球磨机中，然后加入清水，使制浆浓度57%，磨浆时间60min，通过压力泵进入热风喷雾塔进行600 ℃喷雾造粒，得到粒径范围为0.15～1.0mm，水份含量≤0.30%的中空颗粒状保护渣。

实施例4所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，包括以下步骤：

将各原材料粉碎至300目的细粉，加入保护渣球磨机中，然后加入清水，使制浆浓度63%，磨浆时间80min，通过压力泵进入热风喷雾塔进行500℃喷雾造粒，得到粒径范围为0.15～1.0mm，水份含量≤0.30%的中空颗粒状保护渣。

实施例5-8所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法见实施例2。

表1 实施例1-8保护渣的化学成分的重量百分含量（wt%）

表2 实施例1-8保护渣的各种原料重量百分比（wt%）

表3 实施例1-8预熔料的化学成分的重量百分含量（wt%）

表4 本发明实施例1-8保护渣性能参数

由表4可知，所述保护渣的二元碱度CaO/SiO₂为1.04～1.14，熔点1080～1110℃，1300℃粘度为0.13～0.18Pa•s，本发明保护渣二元碱度合适，具有良好的润滑效果，而且提高了保护渣析晶率增加渣膜热阻，达到铸坯缓冷效果，减少裂纹产生；本发明保护渣熔点合适，保持液态渣膜厚度10-12mm，改善结晶器内的热流效果；本发明保护渣粘度低，防止结晶器上浮二次氧化物导致熔渣粘稠、熔渣流动性变差润滑不良的现象发生，满足高拉速和拉速变化多的304不锈钢铸坯连铸生产工艺的需要。

应用试验：

某公司浇铸304不锈钢时，采用本发明实施例1-8保护渣，试验条件具体见表5，试验结果见表6。

表5 试验条件

表6 本发明实施例1-8保护渣使用铸坯质量情况

由表5和表6可知，本发明保护渣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0.4-0.5kg/吨，本发明保护渣在结晶器内能较好的铺展开，熔渣层稳定，熔化均匀，渣面活跃，产生的渣圈少，所浇注铸坯表面无清理率均为98%以上，铸坯皮下及内部质量良好。

Claims

1.一种304不锈钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，其化学成分及其重量百分含量为：SiO₂ 27.0％～30.0％、CaO 30.0％～33％、Li₂O 0.4％～1.0％、Al₂O₃ 5％～7％、Na₂O8％～9％、F^-5.0％～7.0％、MnO 2.0％～4.0％、Fe₂O₃≤2.0％、C_固1％～2.0％和挥发分11％～15％；

所述保护渣的二元碱度为1.04～1.14，熔点1080～1110℃，1300℃粘度为0.13～0.18Pa·s；所述保护渣由如下重量份数的原料制成：

预熔料55.0％～62.0％、玻璃粉13.0％～17.0％、碳酸锂2.0％～4.0％、萤石7.0％～12.0％、氟化钠4.0％～6.0％、冰晶石3.0％～5.0％、碳黑1.5％～4.0％和粘结剂2.0％～4.0％；

所述预熔料的化学成分及其重量百分含量为：SiO₂ 35％～40％、CaO 42％～45％、Al₂O₃ 2.0％～4.0％、Na₂O 6.5％～8.0％、MnO 4％～6％、F^-3％～5％和Fe₂O₃ 0～1.0％。

2.一种权利要求1所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将各原材料粉碎至200～400目的细粉，然后加入清水，使制浆浓度57～63％，然后球磨，球磨时间≥50min，接着喷雾造粒，得到中空颗粒状保护渣。

3.根据权利要求2所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒温度为400～600℃。

4.根据权利要求2所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，其特征在于，所述保护渣颗粒直径为0.15～1.0mm。

5.根据权利要求2所述的304不锈钢用连铸结晶器保护渣的制备方法，其特征在于，所述保护渣水分含量≤0.3％。