CN109967707B - 一种csp中碳低合金专用连铸结晶器保护渣及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣及其应用，其包括以下质量份的组分：CaO：29.5‑34.5份、SiO2：30.5‑35份、Al2O3：2.5‑4.5份、Fe2O3：0.5‑2.0份、MgO：1.2‑3.5份、Na2O：7.5‑11.5份、MnO2：1.5‑3.0份、F‑：6.5‑10份、C：4‑7份。上述的保护渣适用于CSP连铸拉速在4‑5m/min，不仅可以实现连铸快速形成坯壳，而且使坯壳不能形成裂纹，使拉高速中碳低合金钢连铸顺利进行。

Description

一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣及其应用
技术领域
本发明涉及保护渣技术领域，且特别涉及一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣及其应用。
背景技术
目前，常规CSP中碳钢连铸结晶器保护渣的二元碱度在1.16-1.22之间，熔点控制在1050-1090℃，1300℃下粘度控制在0.08-0.11Pa.S，与其对应的化学组分重量百分比为CaO：31.5-35.5份、SiO2：26.5-31.5份、Al2O3：3.0-5.5份、Fe2O3：0.5-2.2份、MgO：1.0-3.5份、Na2O：8.5-12.0份、F-：8.0-11.5份、C：4-6.5份。该配方在中碳低合金钢种的使用过程中，析晶率高，控制传热能力好，能有效解决铸坯表面裂纹问题，但是中碳低合金钢中，种钢水含中夹杂物多、种类杂，保护渣吸收溶解夹杂物的能力偏高，容易在结晶器内形成大的渣条，增加了卷渣的风险和漏钢的风险。
随着近几年来我国工业化水平的不断提高，冶金工作者对微合金元素，特别是Cr、Mo、Ni、V、Ti、B、Cu等元素对钢铁性能的影响等进行了深入的研究，开发的钢种也越来越多，随着中碳钢钢水中合金元素的提高，钢铁的性能得到很大的提高，但是铸坯裂纹敏感性也大大提高，更容易出现表面纵裂纹现象，需要从保护渣角度切入，设计专用保护渣。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣及其应用，该方法解决了现有的多元素合金钢中的铸坯裂纹敏感性较高，特别是CSP连铸拉速在4-5m/min，既要求连铸快速形成坯壳，又要求坯壳不能形成裂纹，本发明提供的上述保护渣具有优异的性质，可以控制传热能力恰到好处，使拉高速中碳低合金钢连铸顺利进行。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其包括以下质量百分比的组分：CaO：29.5-34.5份、SiO2：30.5-35份、Al2O3：2.5-4.5份、Fe2O3：0.5-2.0份、MgO：1.2-3.5份、Na2O：7.5-11.5份、MnO2：1.5-3.0份、F-：6.5-10份、C：4-7份。
本发明还提供一种上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其制备原料包括：玻璃粉、萤石粉、水泥熟料、工业纯碱、德固赛炭黑、鳞片石墨粉、硅灰石粉、膨润土、方解石、镁砂、碳酸锰、铝钒土、粘结剂。
本发明还提供一种上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣在裂纹敏感性较强的包晶钢连铸中的应用。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣及其应用，该保护渣不仅适应高拉速，而且适应接近裂纹敏感性较强的包晶钢连铸，适当的碱度可以保证吸附夹杂能力，同时保证保护渣既具有玻璃态的润滑能力，又具有适当的析晶率，控制传热能力恰到好处，使拉高速中碳低合金钢连铸顺利进行。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣及其应用进行具体说明。
本发明实施例提供一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其包括以下质量份的组分：CaO：29.5-34.5份、SiO2：30.5-35份、Al2O3：2.5-4.5份、Fe2O3：0.5-2.0份、MgO：1.2-3.5份、Na2O：7.5-11.5份、MnO2：1.5-3.0份、F-：6.5-10份、C：4-7份。
本发明实施例提供一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，是对现有CSP中碳钢保护渣指标进行优化而得，与中碳钢保护渣相比，设计思路为：碱度适当偏低，熔点适当偏高，粘度适当偏高。
针对铸坯容易出现表面裂纹的缺陷，从保护渣角度出发，常规解决思路是提高碱度，从而提高析晶率，延缓传热，但是在实际应用过程中，随着碱度的提高，析晶率的增大，结晶器内渣条生成速率变快，且渣条比较硬，容易堵塞液渣流入通道，影响润滑和传热，大大增加了出现连铸漏钢的风险。为了提高初生坯壳厚度均匀性、发挥保护渣延缓传热的作用，本发明实施例提供的CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣：采用减少助熔剂氧化钠的使用量，来提高保护渣的熔点和转折温度以达到适当增加析晶率；采用减少萤石的使用量来提高保护渣的粘度，从而提升液渣表面张力，预防铸坯出现夹渣缺陷；同时在保护渣中引入了氧化锰，氧化锰的引入能够细化保护渣的晶粒，提高保护渣结构的稳定性。
在一些实施方式中，CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣中CaO/SiO2质量百分比为0.88-1.10，熔点为1090-1140℃，转折温度为1110-1160℃，析晶率为10-30％，熔速为15-35秒，在1300℃下的粘度为0.12-0.16Pa.S。
本发明实施例提供一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，具有上述的物理指标的保护渣，具有以下的优越性能：适当的碱度可以保证吸附夹杂能力，同时保证保护渣既具有玻璃态的润滑能力，又具有适当的析晶率，控制传热能力恰到好处，使拉高速中碳低合金钢连铸顺利进行。
本发明实施例还提供一种上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其制备原料包括：玻璃粉、萤石粉、水泥熟料、工业纯碱、德固赛炭黑、鳞片石墨粉、硅灰石粉、膨润土、方解石、镁砂、碳酸锰、铝钒土、粘结剂。
本发明实施例还提供一种上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，制备原料中还特别引入德国进口德固赛炭黑，该炭黑水溶性、分散性好，着火点温度低，渣子的稳定性好，对改善结晶器内保护渣的熔化状况和消除渣条有明显效果。
在一些实施方式中，CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，由下述重量份的原料制成：玻璃粉：5.9-9.0份、萤石粉：4.6-7.1份、水泥熟料：8.2-9.5份、工业纯碱：5.1-8.5份、德固赛炭黑：1.8-2份、鳞片石墨粉：2.4-2.5份、硅灰石粉：46.5-50份、膨润土：1.4-1.7份、方解石：3.1-6.0份、镁砂：1.2-1.6份、碳酸锰：3.5-4.5份、铝钒土：2.9-3.9份以及粘结剂1.5-2.5份。
本发明实施例还提供一种上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣在裂纹敏感性较强的包晶钢连铸中的应用。
在一些实施方式中，上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣在含碳量为0.08-0.2％的裂纹敏感性较强的包晶钢连铸中的应用。
在一些实施方式中，CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣适用于拉速为4-5m/min的裂纹敏感性较强的包晶钢连铸。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1：
一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其包括以下组分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、MnO2、F-、C，以上组分的重量百分比分别为：30.2份，34.4份，2.5份，0.8份，2.0份，7.8份，2.6份、7.1份以及5.6份。
上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的制备原料，包括：玻璃粉、萤石粉、水泥熟料、工业纯碱、德固赛炭黑、鳞片石墨粉、硅灰石粉、膨润土、方解石、镁砂、碳酸锰、铝钒土、粘结剂，各原料对应的重量百分比分别是：9.0份、6.6份、8.2份、5.1份、2份、2.5份、50份、1.5份、3.1份、1.6份、4份、2.9份以及2份。
上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的二元碱度(CaO/SiO2质量百分比)为0.88，物理指标如下：熔点1138℃，1300℃下粘度0.16Pa.S，转折温度1155℃，析晶率14％。
采用上述材料和指标所制备出的保护渣在SS400钢种上使用8炉钢，断面1515mm*70mm，拉速4.0m/min左右，对其现场的使用情况进行跟踪记录，并且对其表面的质量进行观察，对轧钢情况进行跟踪，结果如下：
结晶器内情况：保护渣在结晶器内熔化均匀，反应比较活跃，使用中没有发现大的渣条，液渣层厚度14mm左右，渣耗量0.44Kg/t，并且一直较为的稳定。热电偶曲线比较稳定，内弧和外弧侧热流密度在2.2-2.4MW/m2之间，窄侧热流密度在2.0-2.2MW/m2之间，铸坯表面质量合格率达99.5％，轧钢合格率100％，同时未发生报警及漏钢现象，满足了CSP连铸生产中碳低合金钢种对保护渣性能的要求。
实施例2：
一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其包括以下组分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、MnO2、F-、C，以上组分的的重量百分比分别为：32.1份，33.5份，3.3份，0.9份，1.7份，8.5份、2.6份、7.5份以及5.4份。
上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的制备原料，包括：玻璃粉、萤石粉、水泥熟料、工业纯碱、德固赛炭黑、鳞片石墨粉、硅灰石粉、膨润土、方解石、镁砂、碳酸锰、铝钒土、粘结剂，各原料对应的重量百分比分别是：8.5份、7.1份、8.6份、5.4份、2份、2.5份、48.5份、1.4份、3.6份、1.4份、4份、3.7份以及2份。
上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的二元碱度(CaO/SiO2质量百分比)为0.96，物理指标如下：熔点1113℃，1300℃下粘度0.14Pa.S，转折温度1132℃，析晶率16％。
采用上述材料和指标所制备出的保护渣在A572Cr50-1钢种上使用9炉钢，断面1515mm*70mm，拉速4.4m/min左右，对其现场的使用情况进行跟踪记录，并且对其表面的质量进行观察，对轧钢情况进行跟踪，结果如下：
结晶器内情况：保护渣在结晶器内熔化均匀，反应比较活跃，使用中没有发现大的渣条，液渣层厚度12mm左右，渣耗量0.42Kg/t，并且一直较为的稳定。热电偶曲线比较稳定，内弧和外弧侧热流密度在2.2-2.3MW/m2之间，窄侧热流密度在1.9-2.2MW/m2之间，铸坯表面质量合格率达99.6％，轧钢合格率100％，未发生报警及漏钢现象，满足了CSP连铸生产中碳低合金钢种对保护渣性能的要求。
实施例3：
一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其包括以下组分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、MnO2、F-、C，其重量百分比分别为33.5份，32.5份，4.2份，1.2份，2.4份，10.0份、2.6份、8.1份以及5.6份。
上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的制备原料，包括：玻璃粉、萤石粉、水泥熟料、工业纯碱、德固赛炭黑、鳞片石墨粉、硅灰石粉、膨润土、方解石、镁砂、碳酸锰、铝钒土、粘结剂，各原料对应的重量百分比分别是5.9份、4.6份、9.5份、6.3份、2份、2.4份、47份、1.7份、4.4份、1.5份、4份、3.9份以及2份。
上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的二元碱度(CaO/SiO2质量百分比)为1.03，物理指标如下：熔点1130℃，1300℃下粘度0.13Pa.S，转折温度1146℃，析晶率20％。
采用上述材料和指标所制备出的保护渣在A572Cr50-1钢种上使用16炉钢，断面1450mm*70mm，拉速4.4m/min左右，对其现场的使用情况进行跟踪记录，并且对其表面的质量进行观察，对轧钢情况进行跟踪，结果如下：
结晶器内情况：保护渣在结晶器内熔化均匀，反应比较活跃，使用中没有发现大的渣条，液渣层厚度12mm左右，渣耗量0.39Kg/t，并且一直较为的稳定。热电偶曲线比较稳定，内弧和外弧侧热流密度在2.2-2.3MW/m2之间，窄侧热流密度在1.9-2.2MW/m2之间，比较稳定。铸坯表面质量合格率达99.7％，轧钢合格率100％，未发生报警及漏钢现象，满足了CSP连铸生产中碳低合金钢种对保护渣性能的要求。
实施例4：
一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其包括以下组分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、MnO2、F-、C，其重量百分比分别为34.5份，31.4份，4.5份，1.0份，3.2份，10.8份、2.6份、8.8份以及5.6份。
上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的制备原料，包括：玻璃粉、萤石粉、水泥熟料、工业纯碱、德固赛炭黑、鳞片石墨粉、硅灰石粉、膨润土、方解石、镁砂、碳酸锰、铝钒土、粘结剂，各原料对应的重量百分比分别是6.2份、5.7份、9.3份、8.5份、1.8份、2.4份、46.5份、1.4份、6份、1.2份、4份、3.5份以及2份。
上述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的二元碱度(CaO/SiO2质量百分比)为1.10，物理指标如下：熔点1098℃，1300℃下粘度0.12Pa.S，转折温度1126℃，析晶率27％。
采用上述材料和指标所制备出的保护渣在A572Cr50-1钢种上使用24炉钢，断面1350mm*70mm，拉速4.7m/min左右，对其现场的使用情况进行跟踪记录，并且对其表面的质量进行观察，对轧钢情况进行跟踪，结果如下：
结晶器内情况：保护渣在结晶器内熔化均匀，反应比较活跃，使用中没有发现大的渣条，液渣层厚度12mm左右，渣耗量0.36Kg/t，并且一直较为的稳定。热电偶曲线比较稳定，内弧和外弧侧热流密度在2.0-2.2MW/m2之间，窄侧热流密度在1.8-2.1MW/m2之间，铸坯表面质量合格率达99.7％，轧钢合格率100％，未发生报警及漏钢现象，满足了CSP连铸生产中碳低合金钢种对保护渣性能的要求。
对比例1：
采用低碱度低熔点思路，设计碱度0.83，熔点1080℃，1300℃下粘度0.14Pa.S，转折温度1103℃，析晶率6％，在A572Cr50-1钢种上使用，断面1350mm*70mm，拉速4.4m/min左右，结晶器内反应比较活跃，但是热电偶曲线不稳定，热流密度偏高，内弧和外弧侧热流密度在2.4-2.9MW/m2之间，窄侧热流密度在2.3-2.7MW/m2之间，铸坯出现较多的表面裂纹，使用10分钟后立即停止使用。
分析原因：碱度和熔点是影响传热的主要指标，碱度过低会导致渣膜析晶率低，导致传热过快，熔点偏低，也会引起转折温度偏低，初生坯壳和结晶器铜板之间的渣膜在结晶器中下部才开始析出晶体，且晶体中玻璃体含量太大，导热过快，加剧初生坯壳的不均匀性，从而形成铸坯表面裂纹问题。
对比例2：
采高碱度高熔点思路，设计碱度1.16，熔点1150℃，1300℃下粘度0.11Pa.S，转折温度1176℃，析晶率34％，在A572Cr50-1钢种上使用，断面1450mm*70mm，拉速4.1m/min左右，结晶器内反应不活跃，渣条偏多，液渣层偏薄，保护渣消耗量偏低，低于0.3kg/t,热流密度偏低，内弧和外弧侧热流密度在1.7-1.9MW/m2之间，窄侧热流密度在1.3-1.6MW/m2之间，使用25分钟就出现粘结报警现象，停止使用。
分析原因：碱度和熔点过高，导致渣膜控制传热过能力太强，延缓初生坯壳向结晶器的传热，造成初生坯壳偏薄，高拉速状态下，增加了粘结漏钢的风险，由于碱度偏高，析晶率也随之增大，造成结晶器内渣条增多，保护渣熔速偏低，液渣填充不均匀，保护渣消耗量偏低，出现坯壳粘结现象。
通过本发明实施例1-4与对比例1-2中的分析可以看出：本发明中通过对现有CSP中碳钢保护渣指标进行优化而得，与中碳钢保护渣相比，在碱度适当偏低，熔点适当偏高，粘度适当偏高设计思路下。适当的碱度可以保证吸附夹杂能力，同时保证保护渣既具有玻璃态的润滑能力，又具有适当的析晶率，控制传热能力恰到好处，使拉高速中碳低合金钢连铸顺利进行。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，其特征在于，其包括以下质量份的组分：CaO：29.5-34.5份、SiO2：30.5-35份、Al2O3：2.5-4.5份、Fe2O3：0.5-2.0份、MgO：1.2-3.5份、Na2O：7.5-11.5份、MnO2：1.5-3.0份、F-：6.5-10份以及C：4-7份；
所述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣中CaO/SiO2质量百分比为0.88-1.03；
所述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的熔点为1090-1130℃，转折温度为1110-1160℃；
所述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的析晶率为10-30％，熔速为15-35秒；
所述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣在1300℃下的粘度为0.12-0.16Pa.S，
所述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣，由下述重量份的原料制成：玻璃粉：5.9-9.0份、萤石粉：4.6-7.1份、水泥熟料：8.2-9.5份、工业纯碱：5.1-8.5份、德固赛炭黑：1.8-2份、鳞片石墨粉：2.4-2.5份、硅灰石粉：46.5-50份、膨润土：1.4-1.7份、方解石：3.1-6.0份、镁砂：1.2-1.6份、碳酸锰：3.5-4.5份、铝钒土：2.9-3.9份以及粘结剂1.5-2.5份。
2.如权利要求1所述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣在裂纹敏感性较强的包晶钢连铸中的应用。
3.根据权利要求2所述的CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的应用，其特征在于，所述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣在含碳量为0.08-0.2％的裂纹敏感性较强的包晶钢连铸中的应用。
4.根据权利要求2所述的CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣的应用，其特征在于，所述CSP中碳低合金专用连铸结晶器保护渣适用于拉速为4-5m/min的裂纹敏感性较强的包晶钢连铸。
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