CN110538973A

CN110538973A - 轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣

Info

Publication number: CN110538973A
Application number: CN201810532566.7A
Authority: CN
Inventors: 赵显久; 吴杰; 刘国强
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-12-06
Anticipated expiration: 2038-05-29
Also published as: CN110538973B

Abstract

本发明公开了一种轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣，其组分以质量百分比计含有：CaO：22%～38%，SiO₂：21%～37%，Al₂O₃：0.8%～3.0%，MgO：1%～7%，发热剂Si‑Ca：5%‑20%，Li₂O：0.7%～2%，B₂O₃：2%～8%，Na₂O：5%～10%，单质C：5%～17%，以及不可避免的杂质；并满足：0.8≤[CaO]/[SiO₂]≤1.0，即：保护渣碱度在0.8‑1.0之间。所述发热剂Si‑Ca的比例为36‑40%：64‑60%。本发明的保护渣通过添加合适的发热元素，且添加后不改变保护渣的碱度，能够减少液面结冷钢的几率的出现，避免漏钢；通过调整助熔剂，采用其他一种或几种物质来替代氟化物，从而减少氟对铸机的腐蚀和对人体影响。

Description

轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣

技术领域

本发明涉及一种连铸保护渣，尤其涉及一种轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣。

背景技术

连铸保护渣是钢水连续铸造过程中加入到结晶器内覆盖在钢水表面的一种人工合成的辅助材料。一般保护渣的成分，有基础料，助溶剂，熔速调节剂。其中基础料以CaO-SiO₂-SiO₂为主，起到隔热保温，吸收非金属氧化物的作用。助溶剂以Na₂O和CaF₂是为主，也可以选用LiO₂，K₂O、BaO、NaF等作为助熔剂，起到调节熔化温度和粘度的作用。由于SiO₂一般随着含量的提高，而粘度提高，SiO₂起到的是网络形成体的作用。CaO起着基础碱度，能够吸附部分非金属氧化物的作用，由于非金属氧化物一般呈现酸性，所以CaO的存在可以很好的解决吸附非金属夹杂物的作用。一般以CaO/SiO₂所表示的R值作为碱度表征度量，以及来综合研究判断吸附非金属氧化物与网络形成体的作用。另外还要加入石墨或碳黑(单质C)作为熔速调节剂，在使用过程中，钢水先燃烧掉单质碳，再对钢水上方的保护渣进行加热熔化，起到保证保护渣的三层结构的作用。成分中，一般要求基础料中CaO的含量在25％-40％，SiO₂在20％-45％，Al₂O₃在5％-10％。Na₂O和CaF₂助溶剂的量在8％-12％。单质C的含量在5％-8％。

在高温下熔化后制成预熔粉料，然后配入一定的碳质材料和各种添加剂，经混匀、干燥后制成保护渣。

保护渣分类一般按照超低碳，低碳，中碳以及高碳四种大类型的保护渣。其中，中碳钢在Fe-C相变中，凝固后收缩率很大，为了避免纵裂和粘结，一般将中碳钢的碱度在较高1.2-1.47之间，主要是增加CaO的比例，增加结晶体的比例，使得板坯在结晶器内部缓冷，避免纵裂。由于中碳钢相变，缝隙较大，所以保护渣流入速度很大，黏度一般比较大最高可以达到0.15Pa.S。相对应的，一般低碳钢用保护渣，相变小体积收缩小，以低黏度，低碱度，来确保结晶器保护渣的流入量，并加大玻璃体的比例，来增加冷却，快速冷却出生坯壳。在对于高氧釉瓷钢，由于氧含量高，所以应该选择熔点低，碱度与粘度都较低的保护渣。低碳钢一般碱度在0.8-1.1之间，粘度在0.25-0.65之间，保证吸附能力，且要保证润滑，所以粘度不可能像中碳钢那样高。

目前钢铁生产过程中，生产一种釉瓷钢，在浇注生产过程中，发生了几次漏钢。从目前来看，一个主要问题是，是目前保渣所不能满足要求。上述的中碳钢，低碳钢分类不适合此钢种的生产。面临生产的困难体现在液面结冷钢，保护渣不能有效渗透到结晶器间隙，导致润滑失效而发生事故。此种钢的主要特点是，钢水中的氧的含量过高，一般在300-500ppm的氧，对比普通的低碳钢30ppm的氧，高出近100倍。所以造成液面的传输热量过快，在浇注中液面很容易结成一面冷钢，造成保护渣润滑能力下降，为此需要改进保护渣的性能。另一方面，由于F化物在二冷水作用下，进入主机内部，对主机造成了腐蚀。另外由于目前还要在浇钢岗位有人的操作来进行浇钢，F化物的存在也对人身健康造成较为恶劣的影响。

从以上叙述中，可以看出，如何在保证釉瓷钢生产稳定，且节能环保，是该钢种在生产过程中两个亟待解决的问题。就目前保护渣的种类划分不能解决这两个问题。

从现有专利检索情况看，关于解决液面结冷钢，主要办法是添加发热剂，配以氧化物，一般主要以Na₂CO₃和Fe₂O₃为两个主要的氧化添加物。发热剂的主要成分是硅铁合金。如公告号CN102101162A公开的专利，采用硅铁合金和白碱度(Na₂CO₃)，就是利用硅铁与白碱反应释放大量热来缓解液面结冷钢情况，但是这是一种开浇渣，是一种连铸生产开始时候使用的过度保护渣，且利用硅铁作为发热剂生成的SiO₂直接改变了保护渣的碱度R值和保护渣的粘度值。另外公告号CN102101162A公开了一种矩形坯连铸用发热型开浇渣，使用金属铝与Na₂CO₃释放热量，如前述也是一种过度的开浇渣，且此项技术使用金属铝发热效果比较受制约，且生产的氧化铝对钢水纯净度产生不良影响。

而对于减少氟化物的使用方面，专利申请号CN201110037710.8公开了关于无氟保护渣的专利，使用硼泥粉50~60%来代替CaF₂。这个专利根本改变了保护渣的构成，保证渣的基本构成如前文所述，为CaO-SiO₂-Al₂O₃为基料，此种技术硼泥粉50%以上，造成的后果就是粘度太低，网络形成体态少，起不到隔热保温吸收氧化物夹杂的作用。且过多的K₂O无疑对保护渣成分造成不利的影响。公告号CN102962420A公开了用二氧化锰4～6份、碳酸钡4～6份，这是利用MnO和BaO来替代CaF₂，在常规认识中MnO作为氧化剂，可以抑制富碳层，避免钢水中增碳的情况，起不到提高保护渣流动性的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣，该保护渣通过添加合适的发热元素，且添加后不改变保护渣的碱度，能够减少液面结冷钢的几率的出现，避免漏钢；通过调整助熔剂，采用其他一种或几种物质来替代氟化物，从而减少氟对铸机的腐蚀和对人体影响。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣，其组分以质量百分比计含有：CaO：22%～38%，SiO₂：21%～37%，Al₂O₃：0.8%～3.0%，MgO：1%～7%，发热剂Si-Ca：5%-20%，Li₂O：0.7%～2%，B₂O₃：2%～8%， Na₂O：5%～10%，单质C：5%～17%，以及不可避免的杂质；

并满足：0.8≤[CaO]/[SiO₂]≤1.0 ，即：保护渣碱度在0.8-1.0之间。

所述发热剂Si-Ca的比例为36-40% ：64-60%。

所述保护渣中的组分Li₂O+B₂O₃+ Na₂O总量控制在7.7%～20%之间。

所述保护渣的粘度在0.30～0.35Pa.S之间。

本发明无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护保护渣，主要有下面几部分组成：

1）保护渣碱度调整至0.8-1.0之间，保证保护渣的熔融性铺展性。部分增加Li₂O，加入B₂O₃来代替CaF₂。因为F化物对企业职工的健康有害的影响（致癌性），所以本发明弃用F成分，以B₂O₃来代替。所以，将保护渣中的Na₂O与其他助剂的总量控制在7.7%～20%之间，即Li₂O+B₂O₃+ Na₂O总量控制在7.7%～20%之间，降低保护渣的粘度至0.30-0.35Pa·S之间，提高保护渣的流动性，提高消耗量。同时保证其低熔点的特性。

2）单质碳有着保护渣骨架以及调节融化速度的作用。而融化速度必须与消耗速度相匹配。适当的碳的类型，数量，还能起到减少结晶器的渣圈的作用。经过研究开发，将优化单质碳的含量，提高融化速度。其用量占总量的5％-17%。

3）需要说明的，本发明中使用Si-Ca合金做为发热剂成分。其中硅-钙的比例为36-40% ：64-60%，如38/62，40/60。合金按照比例后，研磨成粉，作为发热剂，添加到保护渣中。特别要说明的是，硅钙合金，以40%的硅和60%的钙，经过氧化发热后，生成了SiO₂和CaO，按照上述比例后，形成的碱度R值为0.96，未改变基础保护渣中基本碱度0.8-1.0的技术要求。也就是说，采用了硅-钙的比例为36-40% ：64-60%的发热剂，基础保护渣中基本碱度也是保持在0.8-1.0之间。

4）将其它成份为CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、Li₂O、B₂O₃、Na₂O，以及发热剂Si-Ca、单质C原料按设计的成份经混合、成球、煅烧、造粒后，加工成中空状球形连铸保护渣。

5）由于本发明使用在高氧的釉瓷钢方面，所以不需要额外增加氧化物成分，即利用钢水中较高的氧来氧化硅钙合金就可以释放大量的热量。

本发明通过添加合适的发热元素，且添加后不改变保护渣的碱度，能够减少液面结冷钢的几率的出现，避免漏钢。另外，通过调整助熔剂，采用其他一种或几种物质来替代氟化物，减少氟对铸机的腐蚀，以及对人体身体的影响，达到生产顺行，职工身心健康的目的。

经实际检测，其有益效果是：在浇注瓷釉钢时，保护渣单耗从0.20-0.28Kg/t.s 提高到了0.50-0.60 Kg/t.s（即：吨钢的消化保护渣的公斤数量），同时熔融层厚度从25-40mm降低到了12-20mm；粘结现象消失，从而保证了连铸大生产的稳定顺行。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明开瓷釉钢保护渣，以下简称瓷釉钢保护渣，保护渣在某企业已连续使用一段时间，满足了连铸生产的要求。具体实施成分如下：

保护渣的主要化学成份（质量百分比,%）

CaO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	发热剂Si-Ca	Li<sub>2</sub>O	B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	单质C
									28	30	1	2	15	2	4	10	8

上述成分的保护渣，熔点为1030度，黏度Pa.S0.32，碱度0.93。发热剂成分硅钙合金，硅钙比例为40%的硅及60%的钙，其合金在保护渣中的重量比例为15%，能够很好的释放热量，起到加热保护渣的作用，且发热剂氧化放热后，生成的SiO₂和CaO，按照上述比例后，形成的碱度R值为0.96。

实施例2

保护渣的主要化学成份（质量百分比,%）

CaO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	发热剂Si-Ca	Li<sub>2</sub>O	B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	单质C
									35	37	3	6	5	0.7	2.3	5	6

上述成分的保护渣，熔点为1080度，黏度Pa.S0.36，碱度0.93。发热剂成分硅钙合金，硅钙比例为40%的硅及60%的钙，其合金在保护渣中的重量比例为15%，能够很好的释放热量，起到加热保护渣的作用，且发热剂氧化放热后，生成SiO₂和CaO，按照上述比例后，形成的碱度R值为0.95。

实施例3

保护渣的主要化学成份（质量百分比,%）

CaO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	发热剂Si-Ca	Li<sub>2</sub>O	B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	单质C
									30	32	3	2	8	1	4	9	11

上述成分的保护渣，熔点为1020度，黏度Pa.S0.30，碱度0.94。发热剂成分硅钙合金，硅钙比例为40%的硅及60%的钙，其合金在保护渣中的重量比例为15%，能够很好的释放热量，起到加热保护渣的作用，且发热剂氧化放热后，生成SiO₂和CaO，按照上述比例后，形成的碱度R值为0.94。

实施例4

保护渣的主要化学成份（质量百分比,%）

CaO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	发热剂Si-Ca	Li<sub>2</sub>O	B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	单质C
									27	29	2.1	5	13	1.8	2.1	5	15

上述成分的保护渣，熔点为970度，黏度Pa.S0.28，碱度0.93。发热剂成分硅钙合金，硅钙比例为40%的硅及60%的钙，其合金在保护渣中的重量比例为15%，能够很好的释放热量，起到加热保护渣的作用，且发热剂氧化放热后，生成SiO₂和CaO，按照上述比例后，形成的碱度R值为0.94，与基础保护渣料基本相符。

实施例5

保护渣的主要化学成份（质量百分比,%）

CaO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	发热剂Si-Ca	Li<sub>2</sub>O	B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	单质C
									29	32	2.5	3.5	7	1.9	3.1	9	12

上述成分的保护渣，熔点为1000度，黏度Pa.S0.25，碱度0.90。发热剂成分硅钙合金，硅钙比例为40%的硅及60%的钙，其合金在保护渣中的重量比例为15%，能够很好的释放热量，起到加热保护渣的作用，且发热剂氧化放热后，生成SiO₂和CaO，按照上述比例后，形成的碱度R值为0.94，与基础保护渣料基本接近。

实施例6

保护渣的主要化学成份（质量百分比,%）

CaO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	发热剂Si-Ca	Li<sub>2</sub>O	B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	单质C
									26.2	30.0	1.8	2.2	17.4	1.5	3.4	6.8	10.7

上述成分的保护渣，熔点为950度，黏度Pa.S0.28，碱度0.87。发热剂成分硅钙合金，硅钙比例为40%的硅及60%的钙，其合金在保护渣中的重量比例为15%，能够很好的释放热量，起到加热保护渣的作用，且发热剂氧化放热后，生成SiO2和CaO，按照上述比例后，形成的碱度R值为0.94，与基础保护渣料基本接近。

Claims

1.一种轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣，其特征是：其组分以质量百分比计含有：CaO：22%～38%，SiO₂：21%～37%，Al₂O₃：0.8%～3.0%，MgO：1%～7%，发热剂Si-Ca：5%-20%，Li₂O：0.7%～2%，B₂O₃：2%～8%， Na₂O：5%～10%，单质C：5%～17%，以及不可避免的杂质；

2.根据权利要求1所述的轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣，其特征是，所述发热剂Si-Ca的比例为36-40%：64-60%。

3.根据权利要求1所述的轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣，其特征是，所述保护渣中的组分Li₂O+B₂O₃+ Na₂O总量控制在7.7%～20%之间。

4.根据权利要求3所述的轻量无氟环保的搪瓷钢专用连铸保护渣，其特征是，所述保护渣的粘度在0.30～0.35Pa.S之间。