CN112620599A - 大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣及其制备方法，属于炼钢冶金辅料技术领域，由以下重量份数的原料制备：硅灰石15‑35份、电厂熔融煤渣废料15‑30份、石英2‑13份、钠长石6‑13份、氟化钠2‑8份、纯碱1‑5份、萤石6‑10份、镁砂粉2‑5份、390中碳石墨1‑6份、高碳土状石墨2‑6份、半补强天然气炭黑1.5‑3份、硅酸钠5‑8份。本发明采用超低的碱度，控制熔渣凝固过程的高玻璃化率，保证中高碳连铸过程中的坯壳厚度和润滑效果；采用较高粘度，在铸坯有一定的收缩情况下，熔渣导入均匀，使固态渣膜均匀，保证铸坯表面光滑；采用稍高熔点和粘度，降低熔剂用量，提高熔渣表面张力，降低卷渣的几率；采用的复合配碳，通过配碳的调整来改善铸坯偶发增碳的问题。
Description
技术领域
本发明属于炼钢冶金辅料技术领域，具体涉及一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣及其制备方法。
背景技术
大方坯所生产的中高碳钢基本上都是特殊用途钢种，对铸坯表面及皮下质量有很高的要求，但中高碳钢出生坯壳为高温奥氏体，具有良好的塑性，受钢水静压力坯壳膨胀，易贴向结晶器壁，导致粘结、初生坯壳划伤（渣沟）缺陷；此外，由于中高碳钢液相线温度较低，浇铸温度导致保护渣吸热熔化效果变差，易出现液渣层薄、卷渣等缺陷。且大方坯一般拉速较低，对保护渣的消耗方面有宽泛的适应性，因此，开发一种能够提高大方坯中高碳钢铸坯表面质量、改善皮下质量，同时具有良好通用性的保护渣就势在必行。
电厂产出的熔融液态渣经过水淬后大部分用来铺路或回填煤矿，属于一种固体废弃物，且该种废渣量特别大，给相关企业和当地生态造成比较大困扰。但该类废渣作为一种预熔渣、成分稳定，且产出量大，是作为保护渣的一种理想原材料。投用该种废料既能满足保护渣的使用性能，又可以有效降低产品成本，同时又为该类废料提供一种有效的处理方法，提高了附加值，解决了该类废料堆积问题，有明显的经济效益。
公开号为CN110918913A的专利文献公开了一种连铸高碳钢小方坯结晶器用保护渣，其主要组成成分的质量百分含量包括：SiO2 33-34%、CaO 24-25%、Al2O3 9-11%、MgO 4-5%、Na2O 10-11%、F 9-10%、C 6-7%；所述保护渣的碱度为0.70-0.76、熔点1020±10℃、熔速20±5秒、粘度0.180-0.250Pa.S。该连铸高碳钢小方坯结晶器用保护渣，通过调整保护渣中炭黑量，提升保护渣的润滑速度。并且保护渣碱度提高使得保护渣熔渣流动性变强，同时增加MgO的含量，从而增加保护渣渣的流动性。另外通过增加F的含量提高了CaF2含量，显著的降低了保护渣的粘度。在使用相同的连铸机生产钢种的情况下，通过试用调整之后的保护渣，液渣层厚度由原来5-6mm增加到了9-11mm，使得连铸坯富碳量明显降低，同一钢种富碳率由原来的10%以上逐渐降到新保护渣使用以来的0.1%以下，但是该保护渣没有采用复合配碳体系，避免不同断面不同拉速下铸坯局部增碳的问题。
公开号为CN110976797A的专利文献公开了一种方、矩坯中高碳钢用微碳保护渣及其制备方法，属于炼钢冶金辅料技术领域。一种方、矩坯中高碳钢用微碳保护渣，由如下重量份的原料制成：专用预熔料40-65份、硅灰石0-30份、石英3-8份、膨润土1-5份、镁砂0-3份、钠长石2-7份、萤石2-6份、纯碱1-4份、氟化钠1-4份、碳酸锂1-3份、硝酸钠2-6份、中碳石墨0-1.5份、高碳土状石墨0-1.5份、超细色素炭黑1-2.5份、粘结剂1.8-3.8份。该保护渣碳含量低、高预熔比、不易产生渣圈且能自发热，应用于方、矩坯特钢中高碳钢，避免特钢中高碳钢的局部增碳，同时氟含量低，避免侵蚀水口渣线，但是没有对熔融的煤渣废料重复利用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石15-35份、电厂熔融煤渣废料15-30份、石英2-13份、钠长石6-13份、氟化钠2-8份、纯碱1-5份、萤石6-10份、镁砂粉2-5份、390中碳石墨1-6份、高碳土状石墨2-6份、半补强天然气炭黑1.5-3份、硅酸钠5-8份。
进一步的，所述的硅灰石、电厂熔融煤渣废料、石英、钠长石、镁砂粉、390中碳石墨、高碳土状石墨粒度均为300目。
进一步的，所述硅酸钠的模数n=2，即SiO2/Na2O=2。
进一步的，所述保护渣的理化成分为：CaO：13.75-23.24%，SiO2：40.82-47.51%，MgO：1.95-4.80%，Fe2O3：1.00-2.00%，Al2O3：5.61-8.57%，Na2O：6.08-11.82%，F-：3.52-7.92%，固定碳：5.54-12.46%，其余为杂质。
进一步的，所述电厂熔融煤渣废料的成分为：SiO2：52.0-58.0%、CaO：9.0-13.0%、Al2O3：23.0-27.0%、Fe2O3：4.0-7.0%、其余为杂质。
进一步的，所述保护渣的碱度：0.29-0.57，熔点1000-1180℃，熔速：18-42s，粘度0.30-1.58Pa·s。
进一步的，所述大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣的制备方法，包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63%，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
（5）产品检测：对制备得到的大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣取样检测化学成分；
（6）包装，入库。
进一步的，所述步骤（2）中，搅拌时间≥60min。
进一步的，所述步骤（3）中，混合料浆加压到1.0-1.4Mpa，喷雾干燥塔的塔内温度为600-700℃，出口温度为150-180℃。
中高碳钢通常是指碳含量大于0.4％以上的碳素钢和碳锰钢，这类钢具有液相线温度低、坯壳断面收缩率小、强度硬度高、抗疲劳性能好等特点。国内外钢厂为了提高产品质量和生产效率，近年来都在结晶器保护渣的生产及应用技术方面做了大量的研究工作，并取得了显著成效。例如，授权公告号为CN101502871B的专利公开了一种大方坯连铸结晶器保护渣，属于钢铁冶炼技术领域。该保护渣，主要化学成份重量百分比为SiO2：30-35%，CaO：25-30%，MgO：2.5-3.5%，Fe2O3：1.5-2.5%，Al2O3：3.5-4.5%，NaF2+CaF2：4.5-5.5%，Na2O+K2O：5.5-6.5%，固体碳11-14.5%，其余为造粒用粘结剂、水份。该发明的保护渣专用于大方坯连铸生产结晶器，特别适用于大方坯27SiMn连铸结晶器，可实现连铸坯无缺陷生产和保证连铸坯热送热装，降低连铸坯到轧材的系统能耗、缩短连铸坯到轧材的生产周期、保证钢材质量。这类保护渣通过控制碱度来防止凹陷和裂纹的产生，保证铸坯质量。公开号为CN110976798A的专利文献公开了一种中高碳钢用的连铸结晶器保护渣，包括以下质量百分比的成分：CaO：20.2～26.2％，SiO2：25.3～31.3％，Al2O3：1.1～2.7％，MgO：5.5～8.3％，F：7.4～12.2％，Na2O：9.5～14.1％，C：13.5～16.5％。与现有技术相比，该文献通过设计保护渣配方，解决保护渣在实际使用中的润滑与传热相对立的问题，从而解决目前中高碳钢常出现的渣沟和裂纹等表面缺陷。
本领域的技术人员认为，当保护渣的碱度小于1.0时为酸性渣，凝固后呈玻璃体，润滑性很好，导热性能很好；当碱度大于1.0时为碱性渣，能提高凝固温度，促使结晶化，带来缓慢冷却，有助于防止纵裂纹的发生；因此，提高保护渣碱度，有助于获得良好表面质量的铸坯，低碱度对铸坯的质量是不利的。而本申请发明人经过长期研究，突破常规技术，针对大方坯中高碳钢的特性采用超低碱度高玻璃化的保护渣，实现近乎0%的析晶率，充分改善固态渣膜的润滑性能，同时结合大方坯的低拉速的特性和高玻璃化率保护渣热通量高的特点，采用稍高的粘度，保证熔渣导入均匀，使固态渣膜和传热稳定，降低振痕深度，从而获得良好的铸坯表面质量。
本发明的有益效果是：
1.本发明通过针对大方坯中高碳钢的特性采用超低碱度高玻璃化的保护渣，实现近乎0%的析晶率，充分改善固态渣膜的润滑性能，同时结合大方坯的低拉速的特性和高玻璃化率保护渣热通量高的特点，采用稍高的粘度，保证熔渣导入均匀，使固态渣膜和传热稳定，降低振痕深度，从而获得良好的铸坯表面质量。
2.本发明的原材采用了电厂产出的熔融液态煤渣水淬废料（简称电厂熔融煤渣废料），电厂熔融煤渣废料作为一种优质的熔化料，完全可以替代保护渣预熔料使用，同时该类废料产出量非常大，价格非常低廉，投用该类废料既可以提高产品质量，又可以降低成本，同时有良好的环保效益。电厂熔融煤渣废料作为原材料生产大方坯中高碳钢保护渣时，首先需要检测电厂熔融煤渣废料的化学成分，可以作为原材料使用的电厂熔融煤渣废料中化学成分为：SiO2：52.0-58.0%、CaO：9.0-13.0%、Al2O3：23.0-27.0%、Fe2O3:4.0-7.0%，其余为杂质。成分符合要求后方可进行后续加工在根据大方坯中高碳钢保护渣配方要求进行使用。
3.本发明通过采用复合配碳体系，结合不同的保护渣粘度对富碳层的隔离作用，采用高粘度高配碳、低粘度低配碳的策略，来避免不同断面不同拉速下铸坯局部增碳的问题。
4.本发明采用无机粘结剂硅酸钠做为粘结剂，在提高颗粒强度和成球率的情况，又将硅酸钠做为一种原料来使用，利用硅酸钠中所含的钠和硅元素来调节熔点和碱度，同时硅酸钠的价格低于目前的有机粘结剂CMC和糊精，能够有效地降低产品的成本。
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，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石15份、电厂熔融煤渣废料30份、石英13份、钠长石6份、氟化钠2份、纯碱1份、萤石6份、镁砂粉5份、390中碳石墨6份、高碳土状石墨6份、半补强天然气炭黑2份、硅酸钠8份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63%，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：13.75%，SiO2：47.51%，MgO：4.80%，Fe2O3：2.00%，Al2O3：8.57%，Na2O：6.08%，F-：3.52%，固定碳：12.46%，其余为杂质，碱度：0.29，熔点1180℃，熔速：42s，粘度1.58Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在江苏某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种中碳钢30MnV，断面310×360，拉速恒定：0.55m/min，浇铸温度：1535℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-15mm，消耗量0.29kg/t钢，一个浇次6炉钢均未发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题。
实施例2
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石20份、电厂熔融煤渣废料28份、石英8份、钠长石8份、氟化钠3份、纯碱2份、萤石6.5份、镁砂粉4.5份、390中碳石墨5份、高碳土状石墨5份、半补强天然气炭黑1.8份、硅酸钠7.5份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63%，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：15.93%，SiO2：46.76%，MgO：4.33%，Fe2O3：1.81%，Al2O3：8.21%，Na2O：7.05%，F-：4.15%，固定碳：11.39%，其余为杂质，碱度：0.34，熔点1150℃，熔速：40s，粘度1.36Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在江苏某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种中碳钢30MnV，断面310×360，拉速恒定：0.55m/min，浇铸温度：1535℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-15mm，消耗量0.29kg/t钢，一个浇次6炉钢均未发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题。
实施例3
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石24份、电厂熔融煤渣废料24份、石英5份、钠长石13份、氟化钠4份、纯碱2份、萤石7份、镁砂粉4份、390中碳石墨4.5份、高碳土状石墨4.5份、半补强天然气炭黑1.5份、硅酸钠7份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63%，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：17.50%，SiO2：45.12%，MgO：3.82%，Fe2O3：1.59%，Al2O3：8.03%，Na2O：8.16%，F-：4.82%，固定碳：9.30%，其余为杂质，碱度：0.39，熔点1130℃，熔速：38s，粘度0.92Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在西北某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢9SiCr，断面250×280，拉速恒定：0.80m/min，浇铸温度：1490℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-12mm，消耗量0.25kg/t钢，一个浇次5炉钢均未发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题。
实施例4
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石28份、电厂熔融煤渣废料22份、石英4.5份、钠长石7份、氟化钠5份、纯碱3份、萤石7.5份、镁砂粉3.5份、390中碳石墨4.2份、高碳土状石墨4份、半补强天然气炭黑1.6份、硅酸钠6.5份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63%，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：18.77%，SiO2：43.35%，MgO：3.41%，Fe2O3：1.47%，Al2O3：7.22%，Na2O：9.23%，F-：5.51%，固定碳：8.76%，其余为杂质，碱度：0.44，熔点1090℃，熔速：33s，粘度0.75Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在西南某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢U71Mn，断面280×380，拉速恒定：0.70m/min，浇铸温度：1495℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-12mm，消耗量0.25kg/t钢，一个浇次5炉钢均未发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题。
实施例5
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石31份、电厂熔融煤渣废料20份、石英4份、钠长石9份、氟化钠6份、纯碱4份、萤石8份、镁砂粉3份、390中碳石墨4份、高碳土状石墨3份、半补强天然气炭黑2份、硅酸钠6份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63%，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：20.79%，SiO2：42.20%，MgO：2.90%，Fe2O3：1.33%，Al2O3：6.46%，Na2O：10.01%，F-：6.16%，固定碳：8.00%，其余为杂质，碱度：0.49，熔点1060℃，熔速：28s，粘度0.59Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在苏州某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢60Si2Mn，断面280×320，拉速恒定：0.55m/min，浇铸温度：1515℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-12mm，消耗量0.28kg/t钢，一个浇次6炉钢均未发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题。
实施例6
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石32份、电厂熔融煤渣废料18份、石英3.5份、钠长石10份、氟化钠6.5份、纯碱4.2份、萤石8.5份、镁砂粉2.8份、390中碳石墨3份、高碳土状石墨2.8份、半补强天然气炭黑2.3份、硅酸钠5.7份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63%，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：21.18%，SiO2：41.86%，MgO：2.67%，Fe2O3：1.25%，Al2O3：6.18%，Na2O：10.47%，F-：6.58%，固定碳：7.29%，其余为杂质，碱度：0.51，熔点1030℃，熔速：25s，粘度0.42Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在苏州某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢60Si2Mn，断面280×320，拉速恒定：0.55m/min，浇铸温度：1515℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-12mm，消耗量0.28kg/t钢，一个浇次6炉钢均未发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题。
实施例7
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石33份、电厂熔融煤渣废料16份、石英3份、钠长石11份、氟化钠7份、纯碱4.5份、萤石9份、镁砂粉2.5份、390中碳石墨2份、高碳土状石墨2.5份、半补强天然气炭黑2.5份、硅酸钠5.4份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：21.65%，SiO2：41.29%，MgO：2.48%，Fe2O3：1.12%，Al2O3：5.94%，Na2O：10.96%，F-：7..03%，固定碳：6.73%，其余为杂质，碱度：0.52，熔点1010℃，熔速：21s，粘度0.38Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在四川某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢U71Mn，断面350×460，拉速恒定：0.50m/min，浇铸温度：1495-1505℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-12mm，消耗量0.33kg/t钢，一个浇次6炉钢均未发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题。
实施例8
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石35份、电厂熔融煤渣废料15份、石英2份、钠长石13份、氟化钠8份、纯碱5份、萤石10份、镁砂粉2份、390中碳石墨1份、高碳土状石墨2份、半补强天然气炭黑3份、硅酸钠5份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：23.24%，SiO2：40.82%，MgO：1.95%，Fe2O3：1.00%，Al2O3：5.61%，Na2O：11.82%，F-：7.92%，固定碳：5.54%，其余为杂质，碱度：0.57，熔点1000℃，熔速：18s，粘度0.30Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在四川某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢U71Mn，断面350×460，拉速恒定：0.50m/min，浇铸温度：1495-1505℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-12mm，消耗量0.33kg/t钢，一个浇次6炉钢未均发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题。
对比例1
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石10份、电厂熔融煤渣废料35份、石英13份、钠长石6份、氟化钠2份、纯碱1份、萤石6份、镁砂粉5份、390中碳石墨6份、高碳土状石墨6份、半补强天然气炭黑2份、硅酸钠8份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度-300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：12.15%，SiO2：49.67%，MgO：4.80%，Fe2O3：2.12%，Al2O3：8.66%，Na2O：6.08%，F-：3.52%，固定碳：12.46%，碱度：0.24，熔点1180℃，熔速：43s，粘度2.05Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在江苏某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种中碳钢30MnV，断面300×340，拉速恒定：0.70m/min，浇铸温度：1535℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层12-15mm，消耗量0.19kg/t钢，一个浇次6炉钢均未发现有渣条突出渣面，铸坯表面及皮下质量良好，经后期轧制和下游客户的反馈均为无问题，但是该对比例碱度降低，粘度过高，影响液渣导入，消耗量过低，容易造成安全事故。
对比例2
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石40份、电厂熔融煤渣废料10份、石英2份、钠长石12份、氟化钠8份、纯碱4份、萤石10份、镁砂粉2份、390中碳石墨1份、高碳土状石墨2份、半补强天然气炭黑3份、硅酸钠5份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（2）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度-300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：25.76%，SiO2：38.49%，MgO：1.95%，Fe2O3：0.86%，Al2O3：5.47%，Na2O：11.82%，F-：7.92%，固定碳：5.54%，碱度：0.67，熔点1000℃，熔速：18s，粘度0.25Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在四川某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢U71Mn，断面350×460，拉速恒定：0.50m/min，浇铸温度：1495-1505℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-12mm，消耗量0.33kg/t钢，一个浇次6炉钢未发现有渣条突出渣面，但是该对比例碱度增大，玻璃化率降低，不利于中高碳钢的润滑和传热，且由于拉速较低，保护渣粘度过低，铸坯表面出现深振痕缺陷。
对比例3
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石24份、电厂熔融煤渣废料24份、石英5份、钠长石13份、氟化钠4份、纯碱2份、萤石7份、镁砂粉4份、390中碳石墨5份、高碳土状石墨5.5份、硅酸钠7份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（3）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度-300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：17.50%，SiO2：45.12%，MgO：3.82%，Fe2O3：1.59%，Al2O3：8.03%，Na2O：8.16%，F-：4.82%，固定碳：9.31%，碱度：0.39，熔点1200℃，熔速：45s，粘度0.92Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在西北某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢9SiCr，断面250×280，拉速恒定：0.80m/min，浇铸温度：1490℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层8-10mm，消耗量0.24kg/t钢，一个浇次5炉钢发现有渣条突出渣面，该对比例未添加半补强天然气炭黑，石墨着火点较高，熔速较慢，烧结层过于发达，铸坯出现凹陷等缺陷。
对比例4
一种大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣，由以下重量份数的原料制备：硅灰石24份、电厂熔融煤渣废料24份、石英5份、钠长石13份、氟化钠4份、纯碱2份、萤石7份、镁砂粉4份、半补强天然气炭黑10.5份、硅酸钠7份。
上述大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣的制备方法包括以下步骤：
（4）原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度-300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
(5)产品检测：对制备的方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化率保护渣取样检测物理化学成分，检测成分为：CaO：17.50%，SiO2：45.12%，MgO：3.82%，Fe2O3：1.59%，Al2O3：8.03%，Na2O：8.16%，F-：4.82%，固定碳：9.31%，碱度：0.39，熔点950℃，熔速：15s，粘度0.92Pa·s。
(6)包装，入库。
该保护渣在西北某钢铁企业连铸试用，其工艺参数为：钢种高碳钢9SiCr，断面250×280，拉速恒定：0.80m/min，浇铸温度：1490℃，该保护渣加入后铺展性良好，透气性良好，火焰均匀，液渣层10-12mm，消耗量0.25kg/t钢，一个浇次5炉钢发现渣面有明显的烧结块，该对比例未添加石墨，炭黑着火点较低，熔速过快，保护渣基料过早接触烧结严重，熔化状态不良，铸坯表面出现渣沟缺陷。
由于着火点的不同和粒度的不同，炭黑着火点低，可以控制低温区（前期）的熔化速度，石墨着火点高，可以控制高温区（后期）的熔化速度，另外，炭黑粒度细可以有效的隔离基料，石墨粒度粗可以起到骨架隔离作用。因此本发明复合配碳更有利控制保护渣良好熔化效果、熔化速度和保温效果，对比例3和对比例4采用单一配碳，效果不理想。
本发明结合中高碳钢钢种特性和大方坯连铸特点，提供一种大方坯中高碳钢保护渣，采用低成本燃煤发电液态熔渣水淬后的废渣来调节渣系的碱度和粘度，通过采用超低的碱度，控制熔渣凝固过程的高玻璃化率，保证中高碳连铸过程中的坯壳厚度和润滑效果；通过采用较高粘度，在铸坯有一定的收缩情况下，熔渣导入均匀，从而使固态渣膜均匀，传热稳定，同时保证铸坯表面光滑；采用稍高熔点和粘度，降低熔剂用量，有利于提高熔渣表面张力，降低卷渣的几率；采用硅酸钠做为粘结剂，即做为粘结剂又可以通过所含的钠和硅元素来调节熔点和碱度；此外采用的复合配碳，也可以通过配碳的调整来改善铸坯偶发增碳的问题。
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 (7)
1.大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣，其特征在于：由以下重量份数的原料制备：硅灰石15-35份、电厂熔融煤渣废料15-30份、石英2-13份、钠长石6-13份、氟化钠2-8份、纯碱1-5份、萤石6-10份、镁砂粉2-5份、390中碳石墨1-6份、高碳土状石墨2-6份、半补强天然气炭黑1.5-3份、硅酸钠5-8份。
2.如权利要求1所述的大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣，其特征在于：所述的硅灰石、电厂熔融煤渣废料、石英、钠长石、镁砂粉、390中碳石墨、高碳土状石墨粒度均为300目。
3.如权利要求2所述的大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣，其特征在于：所述硅酸钠的模数n=2，即SiO2/Na2O=2。
4.如权利要求3所述的大方坯中高碳钢用超低碱度高玻璃化保护渣，其特征在于：所述保护渣的理化成分为：CaO：13.75-23.24%，SiO2：40.82-47.51%，MgO：1.95-4.80%，Fe2O3：1.00-2.00%，Al2O3：5.61-8.57%，Na2O：6.08-11.82%，F-：3.52-7.92%，固定碳：5.54-12.46%，其余为杂质。
5.如权利要求1-4任意一种所述大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
原材料预处理：将电厂熔融煤渣废料搅拌均匀，烘干其含水量≤1%，粉碎至粒度至300目≥95%；
（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，控制料浆浓度为0.58-0.63%，制备混合料浆；
（3）喷雾造粒：将料浆放入球磨机中研磨，然后加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；
（4）筛分除尘：筛分出粒度为20-80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣；
（5）产品检测：对制备得到的大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣取样检测化学成分；
（6）包装，入库。
6.如权利要求5所述大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，搅拌时间≥60min。
7.如权利要求6所述大方坯中高碳钢用高玻璃化保护渣的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，混合料浆加压到1.0-1.4Mpa，喷雾干燥塔的塔内温度为600-700℃，出口温度为150-180℃。
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Denomination of invention: Ultra low alkalinity and high vitrification protective slag for high carbon steel in bloom and its preparation method Granted publication date: 20220408 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Xixia Branch Pledgor: HENAN TONGYU METALLURGY MATERIALS GROUP Co.,Ltd.|Henan Xuantong New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980042610 |