CN1939618A - 连铸保护渣 - Google Patents

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张晨
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陈荣欢
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Abstract

一种连铸保护渣，其包含CaO、SiO2、Al2O3和助熔剂；特点是，CaO、SiO2和Al2O3占保护渣总量的 55％～85％；CaO、SiO2占保护渣总量的60％～80％；Al2O3占保护渣总量的3％～10％；连铸保护渣的碱度R是CaO和SiO2的质量比，其取值范围为1～2；连铸保护渣的粘度值η(1300℃，Pa.s)＝(0.225/R－0.07)±0.01；助熔剂占保护渣总量的15％～25％，其包含F，Na2O，K2O和Li2O；其中，F/(Na2O+K2O+Li2O)≥0.8。本发明提供的连铸保护渣，把碱度的调整和保护渣粘度的调整结合起来，当碱度上升，结晶温度提高时，适当下调保护渣的粘度，减小结晶器与铸坯间的摩擦力，使渣膜的传热功能与润滑功能得以平衡，提高铸坯表面质量。

Description

连铸保护渣
技术领域
本发明涉及一种连铸保护渣，特别涉及连铸厚板坯包晶钢用保护渣。
背景技术
连铸保护渣是连铸生产最重要的功能材料之一，它具有下列作用：
(1)在连铸生产时，将连铸保护渣加入到结晶器钢水面上，可以起保温作用；
(2)钢水面上的保护渣生成的熔渣能隔绝空气，避免钢水氧化；
(3)熔渣吸收和溶解钢水中上浮的夹杂物；
(4)熔渣流入结晶器与铸坯之间形成渣膜，起润滑作用；
(5)通过改变保护渣的成分性能从而控制渣膜的结晶性，渣膜结晶性的改变将改变渣膜的热阻，从而影响铸坯向结晶器的传热，继而影响铸坯的初始凝固过程。
保护渣的上述五大功能中，前三项是保护渣的必要功能。但是对于后两项功能，即渣膜的传热和润滑作用，在不同的钢种、不同的铸机、不同的连铸工艺参数条件下具有不同的要求，于是便派生出各种类型、各种用途的保护渣。
含碳量0.08％～0.20％的包晶钢，特别是含碳量0.08％～0.16％的亚包晶钢，由于凝固过程的包晶反应，凝固时体积收缩大，凝固过程的组织应力和热应力使连铸板坯易产生纵裂缺陷，铸坯越宽、越厚、拉速越高，纵裂的发生越敏感。这种缺陷是在铸坯的凝固初期形成，並在连铸机二冷段扩展形成的，所以抑制铸坯在结晶器内凝固时形成裂纹源是减少铸坯纵裂的关键，确保铸坯在结晶器内的缓冷却，生成薄而厚度均匀的铸坯，是防止裂纹敏感钢种产生纵裂的重要措施。
要使铸坯在结晶器里得到缓冷，必须增大铸坯与水冷结晶器之间的渣膜的热阻，这就要通过调整保护渣中的CaO/SiO2(碱度)增强渣膜的结晶性，例如特开2000-218348中，保护渣的CaO/SiO2为0.9～1.9，配入一定的CaF2，Na2O，MgO；特开平10-263766中，保护渣的CaO/SiO2为1.05～1.5，再配入一定的TiO2、MgO、Li2O；特开平8-267204中，保护渣的CaO/SiO2为1.2～1.6，配入MgO、Li2O並要求冷却结晶化率在50％以上。通常CaO/SiO2中的CaO是由渣中的总钙(TCa)换算成CaO，只是特开2000-218348是例外，它把CaF2的Ca排除在外，即使这样这些保护渣都属于高碱度范围，它们的特点是高碱度再加上某个成分或某个性能特点。高碱度的目的是实现渣膜的高结晶性、高结晶温度，达到提高渣膜热阻的目的。还有如特开平10-24352在中碳钢保护渣中加入了一种或两种Ⅷ族元素的氧化物如NiO，Co3O4等，及某种极细颗粒的碳、氮化物如Si3N4，，SiC，这些物质具有吸收电磁波的功能，从而减少铸坯的辐射传热。
结晶器与铸坯间渣膜的两大功能为润滑和控制传热，这两大功能常常是矛盾的。例如为了铸坯缓冷却就要提高保护渣的结晶温度和凝固温度，碱度的变化对结晶温度和凝固温度最敏感，提高保护渣碱度，增强保护渣的结晶性，将增大渣膜中固相层与液相层的厚度比，增大渣膜热阻，其负面影响是削弱了渣膜的润滑作用。而保护渣加入某些吸收电磁波的物质，这些物质如溶解于熔渣中则不起作用，如以高熔点质点存在于渣中则要注意对渣膜润滑作用的负面影响。
在浇注中碳钢宽厚板坯时除了要防止铸坯发生纵裂缺陷，还要防止铸坯与结晶器之间的粘结，防止粘结漏钢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连铸保护渣，把碱度的调整和保护渣粘度的调整结合起来，当碱度上升，结晶温度提高时，适当下调保护渣的粘度，减小结晶器与铸坯间的摩擦力，使渣膜的传热功能与润滑功能得以平衡，提高铸坯表面质量。
为达到上述目的，本发明提供一种连铸保护渣，其包含CaO、SiO2、Al2O3和助熔剂；特点是，所述的CaO、SiO2和Al2O3占保护渣总量的55％～85％；所述的CaO、SiO2占保护渣总量的60％～80％；所述的Al2O3占保护渣总量的3％～10％；
所述的连铸保护渣的碱度R是CaO和SiO2的质量比，其取值范围为1～2；
所述的连铸保护渣的粘度值η(1300℃，Pa.s)＝(0.225/R-0.07)±0.01；
所述的助熔剂占保护渣总量的15％～25％，其包含F，Na2O，K2O和Li2O；该助熔剂用于调整保护渣的粘度值η；
所述的助熔剂中，F/(Na2O+K2O+Li2O)≥0.8；如此可使得保护渣的熔渣在析晶时会析出低熔点的枪晶石3CaO2SiO2CaF2，否则，熔渣会析出其他高熔点的矿物，从而影响润滑作用。
本发明提供的连铸保护渣中，所述的粘度值η的取值范围为0.0425-0.155Pa.s(1300℃)。
本发明提供的连铸保护渣中，钢种的裂纹敏感性愈强，拉速愈高，板坯愈厚，碱度的取值愈大；可根据钢种对铸坯在结晶器内的冷却要求设定R值，再根据η＝(0.225/R-0.07)±0.01来确定粘度值η；也可根据连铸机的拉速先确定粘度值η，再通过η＝(0.225/R-0.07)±0.01计算，来修正碱度R值。
本发明提供的连铸保护渣中，所述的碱度R是控制保护渣结晶性的主要手段，同时也是影响保护渣润滑功能的重要因素，本发明把碱度R的调整和保护渣粘度η的调整结合起来；当碱度R上升，结晶温度提高时，适当下调保护渣的粘度η，减小结晶器与铸坯间的摩擦力，使渣膜的传热功能与润滑功能得以平衡，提高铸坯表面质量。
本发明提供的连铸保护渣，适用于浇注宽，厚板坯中碳钢，特别是中碳亚包晶钢。
附图说明
图1为本发明提供的连铸保护渣的碱度值和粘度值之间的关系图。
具体实施方式
以下根据图1，说明本发明的一个较佳实施例。
本发明提供一种连铸保护渣，其包含CaO、SiO2、Al2O3和助熔剂；特点是，所述的CaO、SiO2和Al2O3占保护渣总量的55％～85％；所述的CaO、SiO2占保护渣总量的60％～80％；所述的Al2O3占保护渣总量的3％～10％；
所述的连铸保护渣的碱度R是CaO和SiO2的质量比，其取值范围为1～2；
所述的连铸保护渣的粘度值η(1300℃，Pa.s)＝(0.225/R-0.07)±0.01，请参见图1，为保护渣的碱度R和粘度值η的关系图；
所述的助熔剂占保护渣总量的15％～25％，其包含F，Na2O，K2O和Li2O；该助熔剂用于调整保护渣的粘度值η；
所述的助熔剂中，F/(Na2O+K2O+Li2O)≥0.8；如此可使得保护渣的熔渣在析晶时会析出低熔点的枪晶石3CaO2SiO2CaF2，否则，熔渣会析出其他高熔点的矿物，从而影响润滑作用。
本发明提供的连铸保护渣中，所述的粘度值η的取值范围为0.0425-0.155Pa.s(1300℃)。
本发明提供的连铸保护渣中，钢种的裂纹敏感性愈强，拉速愈高，板坯愈厚，碱度的取值愈大；可根据钢种对铸坯在结晶器内的冷却要求设定R值，再根据η＝(0.225/R-0.07)±0.01来确定粘度值η；也可根据连铸机的拉速先确定粘度值η，再通过η＝(0.225/R-0.07)±0.01计算，来修正碱度R值。
本发明提供的连铸保护渣中，所述的碱度R是控制保护渣结晶性的主要手段，同时也是影响保护渣润滑功能的重要因素，本发明把碱度R的调整和保护渣粘度η的调整结合起来；当碱度R上升，结晶温度提高时，适当下调保护渣的粘度η，减小结晶器与铸坯间的摩擦力，使渣膜的传热功能与润滑功能得以平衡，提高铸坯表面质量。
本发明提供的连铸保护渣，常用的生产原料由硅灰石、萤石、碳酸钠、碳酸锂、镁砂、铝钒土等组成，同时上述原料会带入保护渣中的k元素；将上述原料混匀后经预熔、水淬、磨粉后再配入碳黑、石墨、焦碳粉等控制熔化速度的碳素材料，经喷雾造粒后得到颗粒状预熔型连铸保护渣。
以下通过表1，对比根据本发明提供的三个具体实施例：保护渣A、保护渣B、保护渣C和原有的保护渣D、保护渣E之间的性能效果：
  保护渣化   成分名称   本发明保护渣   原有保护渣
  A   B   C   D   E
  CaO   40.9   41.8   43.0   40.1   40.6
  SiO2   32.2   30.1   26.3   32.1   30.0
  Al2O3   4.1   3.9   3.9   5.0   5.1
  学成分(％)   MgO  1.5   1.6   1.8   1.3   1.2
  Na2O  7.8   8.3   8.6   11.0   11.4
  K2O  0.4   0.5   0.4   0.4   0.5
  Li2O  1.2   1.3   2.0   0.5   1.2
  F  7.9   8.6   8.9   5.4   6.0
  Tc  3.4   3.2   3.0   3.6   3.3
  CaO/SiO2  1.27   1.39   1.6   1.25   1.35
  物理性能   熔化温度(℃)  1113   1119   1128   1089   1097
  粘度(1300℃Pa.s)  0.11   0.09   0.06   0.16   0.12
  钢种  中碳包晶钢   中碳包晶钢   中碳包晶钢   中碳包晶钢   中碳包晶钢
  浇注条件   铸坯规格(mm)  250～300(厚)*1200～2300   250(厚)*1200～2300   230(厚)*1100～1930   250～300(厚)*1200～2300   250(厚)*1200～2300
  拉速  ＜1m/min   1～1.5m/min   ＞1.5m/min   ＜1m/min   1～1.5m/min
  使用效果   熔化性能  好   好   好   中   中
  纵裂  好   好   好   差   中
  结渣  好   好   中   好   好
  凹坑  由   好   好   中   好
由表1可以看出，本发明的三个实施例保护渣A、B、C的各个性能效果，包括熔化性能，纵裂，结渣，凹坑的数目等都明显好于原来的保护渣A、B，也就是铸坯表面质量相比原来的要好。
本发明提供的连铸保护渣，适用于浇注宽，厚板坯中碳钢，特别是中碳亚包晶钢。

Claims (4)

1.一种连铸保护渣，其包含CaO、SiO2、Al2O3和助熔剂；特征在于，所述的CaO、SiO2和Al2O3占保护渣总量的55％～85％；所述的CaO、SiO2占保护渣总量的60％～80％；所述的Al2O3占保护渣总量的3％～10％；
所述的连铸保护渣的碱度R是CaO和SiO2的质量比，其取值范围为1～2；
所述的连铸保护渣的粘度值η(1300℃，Pa.s)＝(0.225/R-0.07)±0.01；
所述的助熔剂占保护渣总量的15％～25％，其包含F，Na2O，K2O和Li2O；
所述的助熔剂中，F/(Na2O+K2O+Li2O)≥0.8。
2.如权利要求1所述的连铸保护渣，其特征在于，所述的粘度值η在1300℃下的取值范围为0.0425-0.155Pa.s。
3.如权利要求1所述的连铸保护渣，其特征在于，所述的碱度R可根据钢种对铸坯在结晶器内的冷却要求设定，再根据η＝(0.225/R-0.07)±0.01来确定粘度值η。
4.如权利要求1所述的连铸保护渣，其特征在于，所述的粘度值η也可根据连铸机的拉速先确定，再通过η＝(0.225/R-0.07)±0.01计算修正碱度R值。
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