CN107931552A

CN107931552A - Esp中碳钢专用连铸结晶器保护渣

Info

Publication number: CN107931552A
Application number: CN201711460336.6A
Authority: CN
Inventors: 李晓阳; 彭会志; 陈永彦; 梁冠东; 庞天敏; 王岩
Original assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Current assignee: XIXIA LONGCHENG METALLURGICAL MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2018-04-20
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: CN107931552B

Abstract

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣。化学成分质量百分比为CaO 29%～33%、SiO₂23%～27%、MgO 6.5%～8%、Al₂O₃ 3.5%～6%、Na₂O 6%～8%、F^‑ 7.5%～9.5%、MnO₂ 1%～3%、Li₂O 0.4%～0.7%、C 2.5%～4.0%。成渣速度快、成渣均匀、渣膜厚度合适、消耗量适中、能够防止铸坯表面出现质量缺陷。

Description

ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣。

背景技术

自2008年以来，国内钢铁产能过剩，再加上国际市场对中国钢材出口的贸易反倾销措施不断加强，使得国内大多数钢厂经营困难，纷纷采取对标挖潜、降本增效、开发高附加值品种钢等举措改善经营。

目前，国内大多数钢厂普遍采用的生产方法是用连铸机对高品质微量合金钢液进行浇铸，然后将板坯进行冷却二次加热以及轧制，这种方案总体上是可行的，但是成本较高。由于要额外的冷却这就要求有大量的合金元素。多年以来，许多铸轧车间建造出来，但其传统原理并未改变，很多时候虽然板坯的温度没有冷却至室温，却仍然会被分批轧制，而温度也会出现一定的波动，而这只通过多添加微量元素来进行补偿，虽然这样能得到一些改善，但由于整个控制过程中只进行一次轧制步骤而不能自由进行轧制，所以是时候实施快速度简便的制造方法了。

首先要先去除遂道炉，因为它会造成很多表面氧化铁皮，取而代之的是电感应加热器，它可以减少不必要的能量消耗。然后我们将轧制过程分为两步，这样第一次轧制就可能直接利用热铸链所产生的能量。最后，切削不再是发生在浇铸之后，而是在轧制之后进入卷取机工作之前进行，分开轧制能够在精轧之前进行准确的温度控制，因而可以更精准的进行微观结构管理操作，还能减少一些昂贵的合金元素的消耗，当然这不会仅仅只是一个臆想。2009年意大利钢铁制造商阿维迪公司就其意大利克雷默那工厂建立了世界第一条现代化紧凑型ESP（无头带钢生产）生产线，此生产线布局紧凑，其强大的连铸机配置与连轧工艺直接相连，在精轧过程中液芯轻压下工艺在凸度和楔形方面有着良好的表现。中间薄带坯在进入到第二相区轧制之前的再热仅需10S，这样实现了再结晶过程中的轧制与精轧区的形变轧制分离开来。

该工艺的突出特点：①钢板有完善的晶体结构；②节省了许多合金元素的消耗；③极大降低了能量消耗；④由于连轧工艺以及头尾部切损的避免，使得新型机组从钢水到高质量热轧卷材的收得率高达98%；⑤全集成式生产设备综合了高度紧凑型布局且生产线公有180m长；⑥它的环保优势（节水、节能、减排）。

2013年日照钢铁集团上马国内第一条ESP生产线，2015年热试投产以来，其明显的低成本优势得到充分发挥。在国内钢铁行业引起广泛关注，并将引领国内钢铁行业发展潮流。在目前浇铸的钢种中ESP中碳钢不仅所占比例大，也因其钢种本身收缩大，铸坯缺陷率高，成为相对难浇的钢种。为适应这种高速先进的连铸工艺，解决铸坯表面缺陷，开发与ESP相适应的连铸结晶器保护渣成为连铸工作者急待解决的重点。尤其是开发ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣成为重中之重。

公开号为CN107297475A的专利文献公开一种高铝钢连铸结晶器用无氟保护渣；所述保护渣由以下质量百分比含量的氧化物组分组成：CaO30％～45％，SiO₂10％～25％，Al₂O₃20％～35％，MgO2％～10％，B₂O₃4％～10％，(Na₂O+Li₂O)8％～15％，1.1≤CaO/(SiO₂+Al₂O₃)≤1.3，3.5≤CaO/B₂O₃≤7，1≤SiO₂/B₂O₃≤1.7。该类保护渣渣钢反应程度较低，结晶性能良好，结晶矿相主要为硼硅酸钙。形成的硼硅酸钙能固定保护渣熔体中的SiO₂，因此从反应动力学上减弱其与钢中Al元素的反应，极大提高了保护渣稳定性；且硼硅酸钙晶体可有效地控制保护渣的传热效果。

其中的成分比较复杂，而且针对高铝钢，无法解决现有技术中ESP存在的技术问题。

公开号为CN107282903A的专利文献公开一种超低碳钢用连铸结晶器保护渣，其化学成分及其重量百分含量为：CaO35％～43％、SiO₂40%～51％、MgO1%～3％、Al₂O₃4.0%～6.0%、Na₂O3%～5％、F^-2%～4%和C_固1%～2％。但是不能适用于ESP，其中的保温作用不好，所得铸坯表面振痕较大，仍然存在加渣、皮下气泡等质量问题。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣。

针对ESP工艺先进的优势及对连铸保护渣的需求，我公司确立本发明——ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，以适应ESP中碳钢连续浇铸的需要。

本发明提供一种成渣速度快、成渣均匀、渣膜厚度合适、消耗量适中、能够防止铸坯表面出现质量缺陷的ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣。

一种ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，它的原材料组成主要由：萤石、硅灰石、锂灰石、碳酸锂、碳酸锰、氟硅酸钠、白碱、铝钒土、耐火粉、熟料、炭黑、土状石墨、粘合剂、减水剂，所用材料重量百分含量分别根据预设计的物理指标来确定。所述保护渣的化学成分质量百分比为CaO 29%～33%、SiO₂ 23%～27%、MgO 6.5%～8%、Al₂O₃ 3.5%～6%、Na₂O 6%～8%、F^-7.5%～9.5%、MnO₂ 1%～3%、Li₂O 0.4%～0.7%、C 2.5%～4.0%。所述保护渣的物理指标二元碱度（CaO/SiO₂）1.19～1.26、熔化温度1020℃～1080℃，1300℃下粘度0.08 Pa•s～0.15Pa•s。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

粘度的设计：粘度（1300℃）是表示熔渣中结构微原体移动能力大小的物理指标，指液体渣移动时各渣层分子间的内在摩擦力的大小。保护渣的粘度过低，渣耗量过大，铸坯振痕深，导致渣膜增厚且不均匀，铸坯容易产生裂纹；粘度过高会使渣耗量降低，导致渣膜变薄，甚至部分坯壳得不到充分的润滑，容易引起振痕浅紊乱和扭曲诱发铸坯皮下微裂纹甚至导致粘结漏钢事故。现有研究表明：为了获得稳定的传热，渣的粘度与拉速之间有着相匹配的关系。然而在生产实践过程中，由于保护渣性能的发挥受到诸多因素的影响，理论上粘度与拉速之间的匹配关系在实践中往往受到限制。本发明设计粘度值为0.08~0.15Pa·s，满足渣耗要求的同时，减少甚至避免铸坯质量问题的产生，而且在高拉速时仍然能够较好地满足工艺要求，效果显著。

碱度：碱度[R=w(CaO)/w(SiO₂)]是反映保护渣吸收钢水中夹杂物能力的重要指标，同时也能反映保护渣润滑性能的优劣。通常，碱度高，吸收夹杂的能力更强，但析晶温度变高，不利于润滑和传热。本发明通过优化成分配比，确定当碱度控制在1.19～1. 26时，既能达到吸附夹杂的工艺要求，又能实现坯壳润滑，降低甚至杜绝质量缺陷的产生。

熔点：现有研究保护渣的熔化温度对渣吸收夹杂物能力及润滑作用都有较大影响。目前做到使保护渣具有吸附夹杂物的能力并不难，而难在保护渣吸收大量夹杂物之后，还能保持良好的性能，以满足连铸工艺的要求，特别是润滑性能和均匀传热性能。故为了实现液态渣膜对上浮夹杂物的良好吸收，且在该液态渣膜吸收上浮的夹杂物之后，保护渣的理化指标相对稳定。经研究确定，保护渣的熔点在1020~1080℃范围内时，能够显著提高保护渣在融化过程中的热稳定性和化学稳定性，从而实现在ESP中碳钢在连铸过程中具备良好的吸附夹杂性能及均匀传热性能。

按照上述设计思路和实践研究，所设计保护渣综合性能优异，在结晶器内能合适铺展，熔化均匀，形成稳定状态的初始渣层-烧结层-半熔渣层-熔渣层的多层结构；渣面活跃，无卷渣现象发生；热流曲线稳定，所浇注铸坯表面、皮下及内部质量优异。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例一：

一种ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，它包括以下组份，萤石、硅灰石、锂灰石、碳酸锂、碳酸锰、氟硅酸钠、白碱、铝钒土、耐火粉、熟料、炭黑、土状石墨、粘合剂、减水剂，其重量百分含量分别13.6%、41.5%、2.0%、1.0%、2.0%、3.0%、12.0%、7.3%、2.0%、3.0%、2.0%、1.0%、1.5%、1.0%。

所述保护渣中化学成分百分含量CaO 31.15%、SiO₂ 26.17%、MgO 7.37%、Al₂O₃4.54%、Na₂O 7.88%、F^-7.72%、MnO₂ 1.48%、Li₂O 0.51%、C 2.78%。所述保护渣的物理指标二元碱度（CaO/SiO₂）1.19、熔化温度1025℃，1300℃下粘度0.12Pa•s。

实施例二：

一种ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，它包括以下组份，萤石、硅灰石、锂灰石、碳酸锂、碳酸锰、氟硅酸钠、白碱、铝钒土、耐火粉、熟料、炭黑、土状石墨、粘合剂、减水剂，其重量百分含量分别14.4%、34.2%、3.8%、1.0%、4.0%、3.0%、11.5%、4.6%、2.0%、3.50%、2.0%、2.0%、2.0%、0.5%。

所述保护渣中化学成分百分含量CaO 29.46%、SiO₂ 23.97%、MgO 6.95%、Al₂O₃5.53%、Na₂O 7.6%、F^- 8.07%、MnO₂ 2.97%、Li₂O 0.64%、C 2.98%。所述保护渣的物理指标二元碱度（CaO/SiO₂）1.23、熔化温度1066℃，1300℃下粘度0.103Pa•s。

实施例三：

所述保护渣中化学成分百分含量CaO 32.1%、SiO₂ 25.63%、MgO 6.63%、Al₂O₃3.85%、Na₂O 6.35%、F^- 9.4%、MnO₂ 2.6%、Li₂O 0.67%、C 3.2%。所述保护渣的物理指标二元碱度（CaO/SiO₂）1.25、熔化温度1076℃，1300℃下粘度0.089Pa•s。

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.ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于，化学成分及重量百分含量为：CaO29%～33%、SiO₂ 23%～27%、MgO 6.5%～8%、Al₂O₃ 3.5%～6%、Na₂O 6%～8%、F^-7.5%～9.5%、MnO₂ 1%～3%、Li₂O 0.4%～0.7%、C 2.5%～4.0%。

2.如权利要求1所述的ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述保护渣的物理指标二元碱度1.19～1.26。

3.如权利要求1所述的ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述保护渣的熔化温度1020℃～1080℃。

4.如权利要求1所述的ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于，1300℃下粘度0.08 Pa·s～0.15 Pa·s。

5.如权利要求1所述的ESP中碳钢专用连铸结晶器保护渣，其特征在于，包括以下组份，萤石、硅灰石、锂灰石、碳酸锂、碳酸锰、氟硅酸钠、白碱、铝钒土、耐火粉、熟料、炭黑、土状石墨、粘合剂、减水剂，重量百分含量分别13-15%、32-42%、2.0-4.0%、1.0-2.0%、2.0-4.0%、3.0-4.0%、11-13%、4-8%、2.0-3.0%、3.0-4.0%、2.0-3.0%、1.0-2.0%、1.0-2.0%、0.5-1.0%。