CN112756570B

CN112756570B - 一种浇铸包晶钢用连铸开浇渣

Info

Publication number: CN112756570B
Application number: CN201911068654.7A
Authority: CN
Inventors: 李玉娣; 左康林
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2039-11-05
Also published as: CN112756570A

Abstract

本发明公开了一种浇铸包晶钢用连铸开浇渣，主要解决现有板坯连铸机浇铸包晶钢板坯过程中中包首炉钢水浇铸的板坯纵裂纹发生率高的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种浇铸包晶钢用连铸开浇渣，其组成成分的重量百分比为：SiO₂25‑35％，CaO 30‑40％，Fe₂O₃8‑13％，MgO≤0.5％，Al₂O₃3‑6％，Na₂O 8‑15％，C_T 2‑3％，余量为不可避免的杂质。开浇渣熔点(半球点温度)为1030‑1090℃。本发明开浇渣加入结晶器后能够快速成渣，具有良好的保温性能和较高的发热率，能够有效降低中包首炉纵裂发生率高的问题。

Description

一种浇铸包晶钢用连铸开浇渣

技术领域

本发明涉及板坯连铸机浇铸钢水生产中连铸结晶器用开浇渣，特别涉及一种浇铸包晶钢用连铸开浇渣，属于炼钢用冶金辅料技术领域。

背景技术

包晶钢主要是指碳含量为0.08％-0.17％的普通碳素钢，是目前应用最广泛的钢种之一。由于包晶钢凝固时处于包晶区(L+δ—γ)，在凝固过程中容易发生包晶相变，造成体积收缩。并且在收缩过程中，连铸坯壳与结晶器铜板脱离形成气隙，导致结晶器热流变小，铸坯坯壳变薄。纵裂纹发源于结晶器弯月面初生坯壳厚度的不均匀性，当坯壳所承受的拉应力超过了钢在高温下的允许强度时，在坯壳薄弱处就会产生应力集中，产生纵裂，并且在出结晶器后在二冷区进一步扩展，纵裂纹是包晶钢连铸坯最常见的缺陷。

大量板坯生产统计表明，w(C)＝0.10％-0.14％所谓亚包晶钢反应区的钢，表面纵裂纹发生频率高。表面纵裂纹可位于板坯表面任一位置(中心、1/4、角部)，裂纹深浅不一，浅的1-2mm，深的20-30mm，有长有短，短的十几毫米，长的可贯穿整块板坯。

结晶器传热的均匀和稳定对纵裂纹的产生有重要影响。热流的波动与工艺因素的不稳定有关，在实践中常发现浇次第一炉的热流波动往往高于后面的炉次，导致浇注前期的纵裂纹发生率较高。开浇时使用发热型开浇渣可以显著减小热流的波动，从而减少纵裂纹，因为熔速较快的开浇渣可以较快的渗漏进坯壳/铜板间形成稳定的渣膜，从而更快地到达稳定状态。但目前通用型发热开浇渣与后续使用的本体保护渣的理化性能指标有很大的区别。包晶钢保护渣一般具有高碱度、高结晶温度，能够有效控制传热，达到结晶器缓冷的目的。而发热开浇渣的碱度低，虽然能够达到快速成渣的效果，但在熔渣性能上与后续保护渣差异较大。

申请公布号为CN106311999A公开的一种预熔型发热开浇渣，该发明以SiO₂-CaO-Al₂O₃硅酸盐为基础，以硅酸盐和氟化物为主，开浇渣中二元碱度CaO/SiO₂为0.8-1.0，其开浇渣中含有一定量的氟含量，在使用过程中会对环境造成影响，另外熔渣性能与后续使用的本体保护渣性能差异较大，无法满足包晶钢首炉纵裂发生率高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种浇铸包晶钢用连铸开浇渣，主要解决现有板坯连铸机浇铸包晶钢板坯过程中中包首炉板坯纵裂纹发生率高的技术问题。

本发明以CaO-SiO₂-Al₂O₃为基础，同时添加适量的发热剂和助熔剂，以实现快速成渣和结晶器缓冷的目的。

本发明采用的技术方案是，

一种浇铸包晶钢用连铸开浇渣，其组成成分的重量百分比为：SiO₂25-35％，CaO30-40％，Fe₂O₃8-13％，MgO≤0.5％，Al₂O₃3-6％，Na₂O 8-15％，C_T2-3％，余量为不可避免的杂质；所述开浇渣的二元碱度(CaO/SiO₂)为1.05-1.15。

所述开浇渣的的物理性能，熔化温度(半球点温度)为1030-1090℃，1300℃时的粘度为0.12-0.20Pa·s。

本发明开浇渣的二元碱度值为开浇渣中CaO的质量/SiO₂的质量。

本发明所述的浇铸包晶钢用连铸开浇渣的化学成分限定在上述范围内的理由如下：

二元碱度(CaO/SiO₂)：本发明开浇渣的二元碱度比传统开浇渣的二元碱度略高，又比正常包晶钢保护渣的碱度低。这是因为包晶钢为裂纹敏感钢种，通常包晶钢保护渣都具有高碱度、高结晶温度的特点，来达到结晶器内缓冷防止纵裂的目的。如果开浇渣碱度过低，则熔渣性能不能与后续使用的本体保护渣一致，同时开浇初期拉速较低，故开浇渣的碱度要稍低于后续本体保护渣。本发明综合考虑开浇时的钢水温度、拉速以及后续本体保护渣的理化性能指标，综合考虑开浇渣二元碱度(CaO/SiO₂)为1.05～1.15，在保证开浇渣加入结晶器后快速成渣、减少温降的同时，达到结晶器缓冷的目的，有效解决包晶钢连铸中包首炉纵裂发生率高的问题。

Na₂O：是良好的助熔剂，Na₂O含量增加，其解聚作用增强,聚合物尺寸变小,离子间作用势减小,能够降低开浇渣的熔点；同时Na₂O为网链结构限制体，Na⁺和O^2-可以破坏硅酸盐网链结构，从而减小保护渣的粘度；随着Na₂O含量的增加，渣的结晶孕育孕育时间减小，加入Na₂O可以显著提高保护渣的结晶速度。当Na₂O含量达9％后，保护渣的开始结晶温度显著提高，晶体孕育时间接近为零；同时用Na₂O代替F避免了F挥发对环境的影响，达到绿色环保的目的。综合粘度、熔点等性能指标，将开浇渣中的Na₂O控制在8-15％。

Al₂O₃：保护渣中Al₂O₃可以增加渣的粘度和降低凝固点温度。在Al₂O₃含量3-8％渣系的CCT曲线中，随着Al₂O₃含量增加，渣样的临界冷却速度减小。Al₂O₃每增加1％，试样的粘度增加0.04Pa·s，Al³⁺结合氧离子生成复杂阴离子，增大复合硅氧离子形成的链状或网状结构，使硅酸盐熔渣结构更加紧密，致使粘度增大，从而增大渣样的玻璃化倾向。Al₂O₃含量在4-6％范围内，保护渣临界冷却速度稳定在5℃/s，这主要是由于在该范围内试样的熔点稳定在1120℃附近，结晶驱动力相当，表现为临界冷却速度不变。综合粘度、熔点等性能指标，将开浇渣中的Al₂O₃控制在3-6％。

Fe₂O₃：开浇渣中的氧化铁粉和发热剂钙铝粉反应，放出热量，补偿连铸开浇时的热量损失，防止结冷钢。同时，发热剂的反应产物CaO、Al₂O₃成为保护渣的一部分，不会引起保护渣成分的波动，并与其他渣料快速反应生成熔融保护渣液渣层，流入结晶器壁与凝固坯壳之间的间隙内，起到润滑和传热的作用。

上述开浇渣的制备方法，包括以下步骤：

1)按配比称量硅灰石、水泥熟料、工业纯碱，依次进行搅拌混匀、熔化、水粹、磨粉后制得预熔的非晶质玻璃粉；

2)按配比称量炭黑、石墨、钙铝粉、氧化铁粉，进行磨粉，与步骤1)所述的预熔的非晶质玻璃粉混匀，混匀后控制粉末粒度<200目。

本发明的原料包括，硅灰石、水泥熟料、工业纯碱、炭黑、石墨、钙铝粉、氧化铁粉；本发明开浇渣原料组分的重量百分比为，硅灰石30-40％，水泥熟料15-25％，工业纯碱20-30％，炭黑1-1.5％，石墨1-1.5％，钙铝粉12-17％，氧化铁粉8-13％，各原料组分的重量百分比之和为100％；本发明保护渣原料均为工业原料，所述的原料其组成成分的重量百分比为：

硅灰石：SiO₂49-53％，CaO 42-46％，Al₂O₃0-0.5％，MgO 0-3％；

水泥熟料：SiO₂19-22％，CaO 60-64％，Al₂O₃5-7％，MgO 1-3％；

工业纯碱：Na₂O≥54％；

炭黑：C≥98％；

石墨：C≥98％；

钙铝粉：Ca 45-65％，Al 30-45％；

氧化铁粉：Fe₂O₃≥95％。

本发明相比现有技术有如下积极效果：1、本发明开浇渣的碱度较高，与后续本体包晶钢保护渣碱度接近，从而使本发明开浇渣的物理性能与后续本体包晶钢保护渣的性能接近，能够有效解决中包首炉包晶钢板坯纵裂发生率高的问题。同时，考虑开浇初期拉速较低，所以本发明开浇渣的碱度稍低于本体用保护渣，粘度稍高于本体用保护渣，防止低拉速条件下液渣层太厚引起的板坯表面质量问题。2、本发明开浇渣采用Na₂O作为助熔剂，有效避免现有开浇渣中F在使用过程中挥发对环境的影响。3、本发明开浇渣采用氧化铁粉钙铝粉做发热剂，反应放出热量，补偿连铸开浇时的热量损失，防止结冷钢。同时，发热剂的反应产物CaO、Al₂O₃成为保护渣的一部分，不会引起保护渣成分的波动，并与其他渣料快速反应生成熔融保护渣液渣层，流入结晶器壁与凝固坯壳之间的间隙内，起到润滑和传热的作用。

具体实施方式

下列表列出本发明的3个实施例和的化学成分和物理性能。

表1本发明实施例开浇渣化学成分，单位：重量百分比

组分	C<sub>T</sub>	CaO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	MgO	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
								本发明	2-3	30-40	25-35	3-6	8-15	≤0.5	8-13
实施例1	2.35	34.25	30.08	5.12	13.22	0.12	11.53
								实施例2	2.58	33.91	31.39	4.07	10.94	0.35	12.76
实施例3	2.49	36.01	33.55	4.83	11.30	0.21	11.68

本发明实施例1-3，开浇渣的二元碱度值分别为1.14，1.08，1.07；熔化温度(半球点温度)分别为1060℃，1084℃，1075℃；1300℃时的粘度分别为0.16Pa·s，0.17Pa·s，0.16Pa·s。

将本发明的开浇渣用于包晶钢的生产。统计在一台连铸机的两个流上分别浇铸20个中包的钢水的情况。

生产时，在开浇钢水没过浸入式水口侧孔时加入开浇渣，待开浇渣融化变红后缓慢加入本体保护渣，同时控制开浇渣加入量4-5kg。实施例加入后开浇渣在结晶器液面化渣情况良好，成渣速度快、火苗小，使用过程中结晶器液面无结冷钢、粘结现场，试验渣铸坯未发现纵裂缺陷。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种浇铸包晶钢用连铸开浇渣，其特征是，其组成成分的重量百分比为：

SiO₂25-35％，CaO 30-40％，Fe₂O₃8-13％，MgO≤0.5％，Al₂O₃3-6％，Na₂O 8-15％，C_T2-3％，余量为不可避免的杂质，所述开浇渣的二元碱度值为1.05-1.15；开浇渣在1300℃时的粘度为0.12-0.20Pa·s；开浇渣的熔点温度，即半球点温度为1030-1090℃。

2.如权利要求1所述的浇铸包晶钢用连铸开浇渣，其特征是，所述的开浇渣由硅灰石、水泥熟料、工业纯碱、炭黑、石墨、钙铝粉、氧化铁粉这些原料按权利要求1成分配制。

3.如权利要求1所述的浇铸包晶钢用连铸开浇渣，其特征是，所述开浇渣的原料组分的重量百分比为，硅灰石30-40％，水泥熟料15-25％，工业纯碱20-30％，炭黑1-1.5％，石墨1-1.5％，钙铝粉12-17％，氧化铁粉8-13％，各原料组分的重量百分比之和为100％。

4.如权利要求2或3所述的浇铸包晶钢用连铸开浇渣，其特征是，所述的原料其组成成分的重量百分比为，硅灰石：SiO₂49-53％，CaO 42-46％，Al₂O₃0-0.5％，MgO 0-3％；水泥熟料：SiO₂19-22％，CaO 60-64％，Al₂O₃5-7％，MgO 1-3％；工业纯碱：Na₂O≥54％；炭黑：C≥98％；石墨：C≥98％；钙铝粉：Ca 45-65％，Al 30-45％；氧化铁粉：Fe₂O₃≥95％。