CN113828742A

CN113828742A - 一种防止中间包注流区卷渣的覆盖剂及应用

Info

Publication number: CN113828742A
Application number: CN202010578472.0A
Authority: CN
Inventors: 吴杰; 赵显久; 杨光维; 姜立新
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2021-12-24
Anticipated expiration: 2040-06-23
Also published as: CN113828742B

Abstract

本发明公开了一种防止中间包注流区卷渣的覆盖剂及应用，覆盖剂包括预熔料和吸附物，预熔料包括质量百分数计的如下成分：CaO：41％～55％、Al₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；其中预熔料与吸附物的质量比为(5‑6):(1‑2)。本发明的覆盖剂通过调整覆盖剂的组分来改变液态钢水‑覆盖剂之间的界面张力以及中间包注流区的保护气氛，从而防止中间包注流区卷渣，以及防止中间包注流区的覆盖剂发生氧化，进而减少中间包覆盖剂融损，提高钢水的纯净度以及减少安全隐患。

Description

一种防止中间包注流区卷渣的覆盖剂及应用

技术领域

本发明涉及连续铸钢机械中连铸辅料的应用领域，尤其涉及一种防止中间包注流区卷渣的覆盖剂。

背景技术

在大包浇注过程中，长水口注流区域，主要的问题有两个：其一是，浇注过程中，由于热量的大量交换，以及空气在长水口注流中带入到中间包造成的负压，导致空气吸气，导致中间包涂层被氧化；其二是，由于浇注过程中，液面始终在波动，导致中间包注流区发生卷渣现象。因此在钢铁企业的连铸过程中通常采用覆盖剂防止中间包涂层氧化，并将钢水的夹杂物进行吸附，其中吸附的主要成分是CaO来完成；而现有技术中覆盖剂的主要采用如表1所示的配比；

表1覆盖剂的主要成分配比

成分

CaO

Al2O3

MgO

SiO2

熔点

烧损

比例

45±3

25±3

10±3

≤2.5

1380

12.8

就表1中的覆盖剂而言，通常会出现覆盖剂吸附力不足导致中间包长水口发生卷渣问题，另外就是中间包长水口覆盖剂的侵蚀问题，即中间包涂层与钢水发生氧化反应。

鉴于上述情况，亟待开发一种新型的中间包注流区卷渣的覆盖剂，能够防止中间包注流区卷渣，同时能够防止中间包涂层发生氧化，从而减少中间包涂层的融损，提高钢水的纯净度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，通过调整覆盖剂的组分来改变中间包注流区的保护气氛，能够防止中间包注流区卷渣，同时能够防止中间包涂层发生氧化，从而减少中间包涂层的融损，提高钢水的纯净度以及减少安全隐患。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明的第一方面提供一种防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，包括预熔料和吸附物，所述预熔料包括质量百分数计的如下成分：CaO：41％～55％、Al₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；

所述预熔料与所述吸附物的质量比为_：(5-6):(1-2)。

优选地，所述预熔料选自石灰石、硅灰石、三水铝石和菱镁矿。

优选地，所述预熔料包括质量百分数计的如下组分：石灰石：31％～50％、硅灰石8％～30％、三水铝石20％～45％、菱镁矿10％～20％。

优选地，所述吸附物选自镁砂，其中MgO的比例为95％以上。

优选地，所述镁砂采用菱镁矿煅烧而成，烧结温度为700～950℃。

优选地，所述覆盖剂加入5％～8％的石灰石。

本发明的第二方面一种如第一方面所述的覆盖剂在防止中间包注流区卷渣或融损方面的应用。

本发明中中间包长水口一般为侵蚀、烧结的主要区域，烧结之后呈现出黑色物相组分，侵蚀主要表现为比较深的一条渣线，以及涂层的剥落；随着连铸过程中浇注时间的延长，长水口受到的侵蚀也逐渐加剧，在此过程中，长水口注流部的钢水，在氧气气氛下，钢水中的Fe先氧化为FeO，FeO再氧化为Fe₂O₃，Fe₂O₃与中间包的涂层(涂层主要成分是MgO)发生反应生产复合相，反应如下：

Fe₂O₃+MgO＝MgO.Fe₂O₃

鉴于此，在中间包覆盖剂中加入MgO，则可以让上述反应提前发生，吸收MgO至饱和，则不再发生中间包的涂层侵蚀、融损现象；

在钢铁企业的连铸过程中发生中间包卷渣的问题，其主要卷入位置是长水口的注流孔注流导致的液面波动处，通过将长水口流量从40m³/h降低到20m³/h，不能避免中间包的卷渣现象，因此采用增加渣金界面张力的方式来避免中间包的卷渣现象，其中渣金界面张力为液态钢水表面张力与覆盖剂表面张力的差值，故在液态钢水表面张力不变的情况下，可采用低表面张力的覆盖剂来增加渣金界面张力；而液态钢水-覆盖剂之间的界面张力，从润湿性的角度，以及界面性质看，将覆盖剂的表面张力降低，可以加大二者之间的界面张力，减少液态金属对覆盖剂的润湿；从影响表面张力的成分看，适当提高氧化硅的含量能够降低覆盖剂的表面张力，如表2所示。根据界面张力的性质分析，当两种凝聚相表面张力之间差距越大，则界面张力越大；所以降低在长水口注流处的覆盖剂的表面张力，可以有效提高液态钢水与覆盖剂之间的界面张力，界面张力大，覆盖剂的卷入就减少。

表2不同氧化物的表面张力

另外由于防氧化气氛的降低，FeO的含量在中间包覆盖剂中得到了增加，造成了钢水中FeO成分的增加，导致了钢水与中间包覆盖剂、钢水与连铸保护渣的界面张力都降低，从本质上看，能够在熔渣和金属液中进行分配的组分，如FeO、MnO可以有效降低渣-金之间的界面张力；由于这些成分能够进入金属液，使得金属液液态渣界面结构趋于相近，降低了质点场的不对称；所以防止钢水氧化，减少FeO于钢水的形成，可以减少界面张力的降低，防止卷渣的原因；而从另一个角度看，将界面张力通过组分的增加或调整，可以避免卷渣；而组分的调整，可以同时考虑将界面张力提高，以及氧化气氛的提高。除此之外，还可以利用化学分解反应，比如加入石灰石等，生成中间包内的保护气氛。

本发明中的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，各个成分中，CaO是高碱性物质，主要是利用其碱度来吸附钢水中的酸性氧化物；Al₂O₃的作用是调整覆盖剂的熔点，铝酸钙类组分可以大幅度降低覆盖的熔点，快速成渣，起到保护钢水的作用。SiO₂从常规的2％～5％比例，提高到了10％～14％，将表面张力低的氧化硅，在覆盖剂中增加后，钢水与覆盖剂的卷入可能就降低了；MgO的作用，使得中间包涂层MgO能够较少侵蚀、融损，又能起到绝热保温作用。在覆盖剂中额外添加石灰石，可以充分提供CO₂，防止FeO氧化。

本发明的有益效果为：

1.本发明的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，可广泛使用于连续铸钢中生产的工序，减少开浇异常，稳定连续浇注的特点；

2.本发明的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，通过调整覆盖剂的组分来改变液态钢水-覆盖剂之间的界面张力以及中间包注流区的保护气氛，从而防止中间包注流区卷渣，以及防止中间包注流区的覆盖剂发生氧化，进而减少中间包覆盖剂融损，提高钢水的纯净度以及减少安全隐患；

3.本发明的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，通过石灰石、硅灰石、三水铝石和菱镁矿制备，来料简单，且成本低廉，可以大规模、高质量的生产以及使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

本发明所提供的一种防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，包括预熔料和吸附物，所述预熔料包括质量百分数计的如下成分：CaO：41％～55％、Al₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；所述预熔料与所述吸附物的质量比为(5-6):(1-2)。预熔料选自石灰石、硅灰石、三水铝石和菱镁矿，包括质量百分数计的如下组分：石灰石31％～50％、硅灰石8％～30％、三水铝石20％～45％、菱镁矿10％～20％；其中石灰石中含有CaO，硅灰石含有CaO和SiO₂，三水铝石中含有Al₂O₃，菱镁矿中含有MgO。吸附物选自镁砂，镁砂通过采用菱镁矿煅烧而成，烧结温度为700～950℃，其中MgO的比例为95％以上。

上述原料按照以下步骤进行制备：

S1.制备预熔料，按照上述预熔料中石灰石、硅灰石、三水铝石和菱镁矿的组分配比并进行预融，其中三水铝石再预融过程中水分散失；

S2.制备镁砂，镁砂采用菱镁矿经煅烧而成，其中烧结温度为700～950℃，制备出来的镁砂中MgO达到95％以上；

S3.将上述预熔料和作为吸附物的镁砂采用机械混合的方式充分混匀；其中预熔料与吸附物的质量比为(5-6):(1-2)；

S4.步骤S3中预熔料与吸附物充分混匀后，再添加5％～8％的石灰石，并充分混匀，其中石灰石的粒度为2mm±0.5mm。

上述步骤中制备出的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂能有效防止中间包涂料融损，且能保证不卷渣，提高钢水纯净度。

下面结合具体例子进一步对本发明的冷轧循环平整液浓度的检测方法进行说明；

实施例1

本实施例中的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，按照如下步骤进行制备：

S1.制备预熔料，按照35％的石灰石、10％的硅灰石、40％的三水铝石和10％的菱镁矿，将上述原料按组分进行精确称取并进行预融后得到预熔料，其中预熔料的化学成分按质量百分比为CaO：41％～55％、Al₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；

S3.将上述预熔料和作为吸附物的镁砂采用机械混合的方式充分混匀；其中预熔料与吸附物的质量比为5:1；

S4.步骤S3中预熔料与吸附物充分混匀后，再添加7％的石灰石，并充分混匀，其中石灰石的粒度为2mm±0.5mm。

本实施例的防止中间包注流区卷渣在使用前，中间包融损的深度可达20mm～30mm，实施后深度基本就在2mm以内，基本解决了融损问题；而且在长水口也未发生卷渣情况。

实施例2

S1.制备预熔料，按照50％的石灰石、10％的硅灰石、20％的三水铝石和20％的菱镁矿，将上述原料按组分进行精确称取并进行预融后得到预熔料，其中预熔料的化学成分按质量百分比为CaO：41％～55％、Al₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；

S3.将上述预熔料和作为吸附物的镁砂采用机械混合的方式充分混匀；其中预熔料与吸附物的质量比为6:1；

S4.步骤S3中预熔料与吸附物充分混匀后，再添加5％的石灰石，并充分混匀，其中石灰石的粒度为2mm±0.5mm。

实施例3

S1.制备预熔料，按照31％的石灰石、8％的硅灰石、45％的三水铝石和16％的菱镁矿，将上述原料按组分进行精确称取并进行预融后得到预熔料，其中预熔料的化学成分按质量百分比为CaO：41％～55％、Al₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；

S3.将上述预熔料和作为吸附物的镁砂采用机械混合的方式充分混匀；其中预熔料与吸附物的质量比为5:2；

本实施例的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂在使用前，中间包融损的深度可达20mm～30mm，实施后深度基本就在2mm以内，基本解决了融损问题；而且在长水口也未发生卷渣情况。

实施例4

S1.制备预熔料，按照40％的石灰石、30％的硅灰石、20％的三水铝石和10％的菱镁矿，将上述原料按组分进行精确称取并进行预融后得到预熔料，其中预熔料的化学成分按质量百分比为CaO：41％～55％、Al₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；

S3.将上述预熔料和作为吸附物的镁砂采用机械混合的方式充分混匀；其中预熔料与吸附物的质量比为3:1；

S4.步骤S3中预熔料与吸附物充分混匀后，再添加8％的石灰石，并充分混匀，其中石灰石的粒度为2mm±0.5mm。

实施例5

S1.制备预熔料，按照42％的石灰石、15％的硅灰石、28％的三水铝石和15％的菱镁矿，将上述原料按组分进行精确称取并进行预融后得到预熔料，其中预熔料的化学成分按质量百分比为CaO：41％～55％、Al₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；

综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，其特征在于，包括预熔料和吸附物，所述预熔料包括质量百分数计的如下成分：CaO：41％～55％、Al ₂O₃：29％～35％、MgO：10％～14％、SiO₂：10％～14％；

所述预熔料与所述吸附物的质量比为：(5-6):(1-2)。

2.如权利要求1所述的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，其特征在于，所述预熔料选自石灰石、硅灰石、三水铝石和菱镁矿。

3.如权利要求2所述的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，其特征在于，所述预熔料包括质量百分数计的如下组分：石灰石：31％～50％、硅灰石8％～30％、三水铝石20％～45％、菱镁矿10％～20％。

4.如权利要求3所述的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，其特征在于，所述吸附物选自镁砂，其中MgO的比例为95％以上。

5.如权利要求4所述的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，其特征在于，所述镁砂采用菱镁矿煅烧而成，烧结温度为700～950℃。

6.如权利要求4所述的防止中间包注流区卷渣的覆盖剂，其特征在于，所述覆盖剂加入5％～8％的粒度为2mm±0.5mm的石灰石。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的覆盖剂在防止中间包注流区卷渣或融损方面的应用。