防粘結漏鋼連鑄保護渣的製作方法
2023-05-14 02:59:36
專利名稱：防粘結漏鋼連鑄保護渣的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬連鑄中使用的保護粉料，尤其是煉鋼用防粘結漏鋼連鑄保護渣。
背景技術：
連鑄保護渣是一種粉末狀或小顆粒狀煉鋼輔助材料，用於覆蓋在連鑄機結晶器內的鋼水表面。它具有絕熱保溫、防止鋼水氧化、吸收夾雜、潤滑及控制傳熱等多種功能，對鑄坯的質量具有重要作用。
保護渣覆蓋在鋼水表面時，必須在鋼水和固態保護渣之間形成一定厚度的液渣層，從而有效防止空氣的進入及容納更多的外來夾雜，並為鑄坯與水冷結晶器銅板縫隙之間提供充足的液態熔渣，從而保證良好的潤滑和傳熱的控制。如果液渣層厚度不足，在鋼水彎月面處結晶器銅板與初生坯殼之間的液態渣流入通道就會變窄，一旦液渣的正常流入受到外來大顆粒夾雜的阻塞，或因結晶器內鋼水表面的劇烈波動使液渣斷流，就會導致鋼水初生坯殼在靜壓力的作用下與結晶器銅板直接接觸(保護渣失去其潤滑作用)，形成熱點，從而產生粘結。當粘結力超過坯殼強度時，坯殼就會被拉斷，此時鋼水流入破裂的坯殼之間形成一層新的薄弱坯殼。鑄坯繼續向下移動，又把新的薄弱坯殼拉斷，一直重複到薄弱坯殼到結晶器出口處，在鋼水靜壓力作用下產生漏鋼。
粘結漏鋼是連鑄工藝最大的生產事故，不但造成生產的異常中止，而且洩漏的鋼水粘附在鑄機設備上，對鑄機的維護和清理需耗費大量的時間、人力和財力，引起巨大的生產成本浪費。因此，保護渣的性能對保證連鑄工藝順利進行，防止坯殼產生粘結性漏鋼具有重要意義。
通常保護渣以CaO、SiO2二元係為主，外配CaF2、Na2O、Li2O等助熔劑，以及少量的Al2O3、MgO等組分和碳質材料，還有一些其它不可避免的雜質(如MnO、Fe2O3)，從而達到適宜的熔點、粘度等理化性能，滿足連鑄使用要求。現有技術的保護渣成分情況見下表1。
表1現有技術保護渣成分及性能情況 中國專利200710201750.5和韓國專利KR20040003315公開的保護渣鹼度過高，超過0.9。鹼度高，保護渣在凝固過程中易發生析晶現象，不利於坯殼的潤滑；日本專利JP2001205401公開的保護渣凝固溫度超過1000℃，凝固溫度高，液渣過早凝固，也不利於對坯殼的潤滑。粘度過低時，耗量增加，鋼水表面的液渣層厚度就會偏薄，很易造成液渣的斷渣現象，這又是產生粘結漏鋼的另一個主要原因。日本專利JP8033962公開的保護渣成分中MnO、Fe2O3、CoO等氧化性組元過多，易與鋼水中還原性元素反應，從而破壞了熔渣性能。
發明內容
本發明的目的在於提供一種防粘結漏鋼連鑄保護渣，這種保護渣能夠防止粘結漏鋼現象，提高連鑄機的作業率，降低成本，減少事故。
本發明是這樣實現的一種防粘結漏鋼連鑄保護渣，成分按重量百分比計為Al2O32％～8％，F2％～7％，Na2O4％～8％，Li2O＜4％，B2O32％～15％，C0.7％～3％，原料帶入的雜質＜3％，其餘為CaO和SiO2，其中CaO/SiO2(重量比)為0.5～0.8。
該保護渣的性能如下凝固溫度＜980℃，在1300℃的粘度為0.2～0.5Pa.s，凝固過程不析出晶體。
本發明防粘結漏鋼連鑄保護渣原料主要是在CaO、SiO2、Al2O3三元系的基礎上，外配一定量的氟化物、純鹼、硼砂等助熔劑，這些原料經過預熔處理，得到本發明的保護渣。預熔處理可以使原料物質間形成複雜的固熔體，使得保護渣的熔化溫度區間(即熔化終了溫度和熔化開始溫度之差)控制在較窄的範圍內，保證保護渣快速熔化以及熔化的均勻性。
保證液渣層厚度是防止粘結漏鋼的重要手段。通常情況下，連鑄過程允許的液渣層厚度為6～16mm，對於易發生粘結漏鋼的鋼種，液渣層最好在10～16mm。本發明保護渣的使用性時消耗量≥0.4kg/t鋼，液渣層厚度10～16mm。
除了液渣層厚度以外，保護渣本身的特性對斷渣也有影響。玻璃態高粘度渣不易受外界因素的影響而斷裂，低粘度或易析晶渣就很易在外界因素的影響下斷裂。因此，為防止粘結漏鋼發生，保護渣應當具有高粘度、不析晶的特性。但粘度過高，流入困難，導致消耗量降低，影響鑄坯在結晶器內的潤滑。因此，粘度宜在保證合理消耗量的前提下儘可能提高。
保護渣的鹼度，即CaO/SiO2(重量比)，是保護渣最基本也是最重要的指標，鹼度越高，保護渣熔點越高、粘度越低，析晶性越強。要提高保護渣液渣層厚度，保護渣應具備較低熔點、快速熔化的性能，要防止液渣斷流，保護渣應具備高粘度、不析晶的特點。因此，需要保護渣的鹼度越低越好。本發明保護渣的鹼度在0.5～0.8的範圍內。
保護渣中增加Al2O3的含量有利於降低熔點、提高粘度，但加入量過多會使粘度明顯上升，本發明保護渣Al2O3含量為2％～8％。
保護渣常見的助熔劑有CaF2、Na2CO3、Li2CO3等，熔化分解後在熔渣中分別以F、Na2O、Li2O計，其中CaF2中的Ca折算成CaO，計算鹼度時需包含這一部分。F的主要作用是降低保護渣的粘度，Na2O、Li2O主要用來降低保護渣的熔點。F、Na2O的加入量過多會促進保護渣析出槍晶石、霞石等晶體，破壞了保護渣的玻璃態特性。另外，Na2O、Li2O，尤其是Li2O，在降低熔點的同時，使渣的粘度也明顯下降，故不宜多加。為完全抑制液渣析出晶體，本發明保護渣F的加入量控制在2％～7％，Na2O控制在4％～8％。從儘可能提高粘度的角度考慮，Li2O不宜超過4％。
本發明保護渣加入一種新的助熔劑B2O3，其熔點較低，在熔化後又呈網絡結構，因此可明顯降低熔點，同時又不至於使粘度過分下降，是一種比較理想的助熔劑。B2O3作為一種主要的助熔劑，加入量在2％～15％為宜。
碳質材料，如碳黑和石墨，是控制保護渣熔化速度的一種必不可少的組成，是調節液渣層厚度的重要因素，碳質材料由於具有很高的熔點，能有效阻止保護渣液滴的聚集，從而控制保護渣的熔化速度；且炭質材料又能完全燃燒變為氣體，對保護渣不造成汙染，因此是一種既廉價又實用的骨架材料。保護渣中含碳越高，則熔化越慢，液渣層就越薄。本發明中碳的配入量為0.7％～3％。
此外原料中還會帶來一些不可避免的雜質，如MgO、Fe2O3等，本發明保護渣要求雜質量不得超過3％。
本發明具有以下有益效果本發明防粘結漏鋼連鑄保護渣通過對成分的控制，得到適宜的鹼度、粘度、消耗量和液渣層厚度，有效避免了粘結漏鋼，對連鑄工藝的順利進行和生產效益的提高具有重大意義。
具體實施例方式 實施例1 保護渣成分為CaO33％，SiO242％，Al2O32％，F5％，Na2O7.6％，Li2O3.7％，B2O32.2％，C2.8％，其餘為原料帶入的雜質。該保護渣鹼度為0.78，在1300℃的粘度為0.21Pa.s，凝固溫度為970℃。
實施例2 保護渣成分為CaO28.2％，SiO243.5％，Al2O34％，F6.7％，Na2O5％，B2O39％，C1.2％，其餘為原料帶入的雜質。該保護渣鹼度為0.65，在1300℃的粘度為0.35Pa.s，凝固溫度為935℃。
實施例3 保護渣成分為CaO22％，SiO243％，Al2O38％，F2.3％，Na2O4％，Li2O3％，B2O314.5％，C0.72％，其餘為原料帶入的雜質。該保護渣鹼度為0.51，在1300℃的粘度為0.48Pa.s，凝固溫度為950℃。
上述三個實施例保護渣在使用過程中消耗量在0.4～0.5kg/t鋼之間，液渣層均保持在10～16mm的範圍內。
權利要求
1.一種防粘結漏鋼連鑄保護渣，其特徵在於，該保護渣的成分按重量百分比計為Al2O32％～8％，F2％～7％，Na2O4％～8％，Li2O＜4％，B2O32％～15％，C0.7％～3％，原料帶入的雜質＜3％，其餘為CaO和SiO2，其中CaO/SiO2(重量比)為0.5～0.8。
2.如權利要求1所述的防粘結漏鋼連鑄保護渣，其特徵在於，該保護渣的性能如下凝固溫度＜980℃，在1300℃的粘度為0.2～0.5Pa.s，凝固過程不析出晶體。
全文摘要
本發明涉及一種金屬連鑄中使用的保護粉料，尤其是煉鋼用防粘結漏鋼連鑄保護渣。一種防粘結漏鋼連鑄保護渣，其成分按重量百分比計為Al2O32％～8％，F2％～7％，Na2O4％～8％，Li2O＜4％，B2O32％～15％，C 0.7％～3％，原料帶入的雜質＜3％，其餘為CaO和SiO2，其中CaO/SiO2(重量比)為0.5～0.8。該保護渣的性能如下凝固溫度＜980℃，在1300℃的粘度為0.2～0.5Pa.s，凝固過程不析出晶體。該保護渣的使用性能如下消耗量≥0.4kg/t鋼，液渣層厚度10～16mm。本發明防粘結漏鋼連鑄保護渣能夠防止粘結漏鋼現象，提高連鑄機的作業率，降低成本，減少事故。
文檔編號B22D11/108GK101722286SQ20081020155
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月22日 優先權日2008年10月22日
發明者張晨, 蔡得祥, 宗震宇, 曹偉, 朱祖民, 胡暑名, 王洪亮, 潘永飛 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司