超薄板坯低碳鋼專用連鑄結晶器保護渣及其生產工藝的製作方法

2023-05-22 23:03:11 3

專利名稱：超薄板坯低碳鋼專用連鑄結晶器保護渣及其生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及冶金領域中低碳鋼超薄板坯連鑄用冶金輔料產品，具體涉及一種 超薄板坯低碳鋼專用連鑄結晶器保護渣及其生產工藝，適應於超薄板坯連鑄
(CSP)專用的預熔型結晶保護渣技術。
背景技術：
低碳鋼超薄板坯連鑄連軋以其生產工藝流程短、連鑄與軋鋼工藝的銜接緊 密、最大限度的節約能源、環境汙染小、金屬收得率高、從鋼水到成材周期短、 技術經濟效益顯著等優勢，迅速在世界冶金領域醞釀一場新的技術變革。
自98年國內邯鋼、珠鋼、包鋼聯合引進CSP生產工藝至今，已近五年，但 CSP的優勢在我國並未得以真正體現。總結起來，大致有以下幾方面原因1、
管理(生產、工藝、質量等方面)達不到要求；2、產量達產周期長；如珠鋼和 包鋼到目前為止，單流年產量還未達到100萬噸的設計目標；3、生產和材料成 本居高不下；4、產品的質量達不到要求；第3、 4項相對比較關鍵，也是CSP 優勢不能得以充分體現的一個重要環節。
經過分析其中有一個重要的原因是大部分原材料依賴進口，是造成成本 居高不下的一個直接原因其中預熔型連鑄結晶器保護渣是其中一個重要的方 面。2000年左右，有部分國產保護渣廠家，開始進行薄板坯保護渣的研究並申
請了專利，雖然使鋼廠在結晶器保護渣成本方面有所降低，但是鑄坯的質量(裂 紋率、夾雜率大大增加)卻越來越差。因而這給鋼廠降低成本和產品質量提升造 成了一對不可調和的矛盾。
低碳鋼薄板坯連鑄工藝的特點是A、採用與常規結晶器形狀完全不同的漏
鬥等特殊形狀的結晶器；B、拉速高，通常為3-7m/min;約為常規板坯連鑄造 拉速的2 5倍；C、高拉速導致結晶器內熱流較大，造成鑄坯表面熱裂紋的機率
增加；D、水口呈扁平狀，導致了水口鋼流流速非常大，同時，結晶器內液面波 動加劇，極易引起巻渣，導致鑄坯的表面夾雜率增加；E、鋼液在結晶器內停留 時間縮短，渣耗量急劇下降，從而造成鑄坯的潤滑不良，摩擦力增大，極易引 粘結漏鋼。
針對以上原因，要想確保良好的鑄坯質量和順行的連鑄工藝，必須在伸入式 水口和結晶順保護渣這兩個方面做進一步的研究探討工作。
低碳鋼薄板坯連鑄工藝發展至今已近二十年，水口是一種比較成熟的技術， 所以解決問題的關鍵是提供一種合理的連鑄結晶器保護渣。
目前，我國使用的進口低碳鋼薄板坯連鑄結晶器保護渣主要為德國的
Metallurgica(珠鋼)和Strollberg (邯鋼和包鋼)兩家公司所產。其保護渣的特點 是鹼度在0.85~1.00之間；熔點在1080~1120°C;粘度在0.10 0.15pa,s(1300。C); 結晶溫度在1120 116(TC。在使用中，鑄坯質量較好。但由於我國的連鑄操作水 平和工藝管理現狀和外國相比，還存在一定差距，因此進口渣在我國的使用受 到了一定的限制。

發明內容
本發明的目的是能提供一種適應我國現行薄板坯連續鑄造工藝條件下既降 低成本又能滿足產品質量要求、潤滑性能好、渣鋼之間表面張力大(不易引起 渣鋼混雜，造成夾渣)、適宜的結晶溫度(延緩傳熱)，減少熱裂紋傾向的薄板 坯連鑄結晶器保護渣。
本發明的低碳鋼薄板坯專用保護渣是由基料(預熔料)、助熔劑材料、碳質 材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料80—90，助熔劑材料8—15、 碳質材料2—6;其中助熔劑材料包括有Li2C03、 K2C03、 MnC03和NaF，所述 Li2C03、 K2C03、 MnCCb和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.5—7.4%， 0.73 一4.4%， 1.6—8.1%， 4.0—8.0%。
本發明採取的生產工藝包括兩大部分
其中預熔料生產工藝如下將各種合格原材料矽灰石、螢石、石灰石和玻
璃塊破碎至規定粒度，然後各種原材料按3:2:2:3的比例混勻，進行計量配料， 按500kg每作入爐預熔，出爐後立即進行水淬，風乾或烘乾後，再倒大堆分層 平鋪，平鋪直取磨料至300目全通過，然後氣化入預熔料倉；
低碳鋼薄板坯專用保護渣生產工藝如下將合格的基料(預熔料)、助熔劑
材料、碳質材料氣化入料倉，然後依據低碳鋼薄板坯專用保護渣所述的配比，
按6T每作進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，待合格後，入球磨 機幹磨，入水磨機磨細並造漿，提料噴霧造粒，產品檢測，合格品包裝入庫。本發明根據我國現有的連鑄操作水平和工藝管理現狀，找到一條適應於我國 現行條件下超薄板坯用連鑄結晶器保護渣理論和實踐依據。由此，本發明提出 了一個如下的薄板坯專用保護渣設計模型較低的熔點，通常半球點控制在1060
士2(TC;較低的粘度，為了確保合適的渣耗，通常粘度控制在0.13±0.05 3.3， 1300°C;中等析晶溫度和較低的析晶率， 一般析晶溫度控制在1120±20;較大 的鋼渣界面張力；通常界面張力控制在大於280達因。
常規板坯連鑄結晶器保護渣採用的助熔劑為Na2C03和CaF2類材料，相對 於薄板坯連鑄結晶器保護渣而言，其熔點和粘度相對要低的多，如果全部採用 Na2C03和CaF2類材料做熔劑，其用量較大。而較高的Na2C03和CaF2分別會導 致高熔點霞石(Na2OAl203， 2Si02)和槍晶石(3Ca02Si02-CaF2)的析出，這 類晶體晶粒比較粗大、熔點較高，勢必造成結晶器內鑄坯的潤滑性能不好，易 引起粘結漏鋼；同時由於含Na2C03類材料屬於表面活性物質，其大量加入會減 小鋼渣界面張力，引起粘渣；所以對薄板坯連鑄結晶器保護渣而言，應限量加 入含Na20類材料。同時，尋求新的熔劑是關鍵。
K20和Na20屬於同主族元素，也屬於網絡外體，但由於其離子半和戲大於 Na+，所以其失去C^'較Na+更易。同時，K20熔點較Ns20略高，從降低粘度和 分熔性角度上考慮，我們選擇含K20類材料作為一種助熔劑，其常規用量在 0.5~3%。
Li20和Na、 K屬於同一主族元素，其離子半徑較小，從理論上講，其失去 氧負離子的能力要遠遠小於Na、 K，但經過試驗，發現Li20在降低熔點和粘度 方面的能力要遠遠大於Na20和K20，經對含Li20熔渣進行離子構造分析，發 現其破壞Si—O的離子不是02，而是LbO，其降低熔點幅度較大的原因主要與 其自身熔點低有關。
由於Li+離子半徑小，原子核外電子排力弱，離子移動的位阻很小，所以含 Li20的渣子在冷卻過程中含鋰類礦物極易重組，結晶化傾向較大。對控制熱裂 紋有益。同時我們通過差熱分析儀分析，其結晶發生在100(TC以內，因而不影 響液態潤滑。
雖然Li20本身熔點也不高，但經過試驗發現，每增加1%的1^20，渣子的 熔點降低約55 65。C，粘度降低約0.28-0.35泊，所以在渣中，1^20含量是相當
低的，其對渣子分熔性的影響基本可以忽略。因此，我們採用該材料，其常規
用量在1~3%。
經過試驗，發現含MnO的材料具有如下特性對降低熔點和粘度的效果也 十分顯著；它是一種鹼性氧化物，對穩定渣子的物化性能和熱穩定性也十分有 效；含MnO的渣子本身渣膜呈棕紅色，對熱傳遞有一定的折射作用，從而消弱 了結晶器的熱流密度，利於控制傳熱；含MnO的渣子在結晶時是以細晶形式在 存在，正好滿足超薄板連鑄結晶器保護渣即有較好的潤滑性，又能抑制傳熱； 所以用MnO作為一種助熔劑材料是比較合理的，其常規用量在1 5%。
低碳鋼超薄板專用連鑄結晶器保護渣採用專用預熔料，其成分基本接近於 終渣，常規其配比在70 90%，對保證渣子的熔化均勻極為有利。
經過前面的分析，結合國產渣與進口渣的不足及我們所確定的材料，確定 低碳鋼薄板坯專用連鑄結晶器保護渣的理化指標如下表-
化學指標
CaO/Si02
CaO
Si02
Fe203
MgO
A1203
R20
F+
MnO 物理指標 H20 Tm (°C)
粘度(1300° Pa.S)
成份範圍(％) 0.93 ±0,06 26~33 28~35 《1.5
3 6 3~6 9~12 4 7
卜4
《0.5 1060 ±20 0.14±0.05
備註1、 CaO/SK)2為二元鹼度；2、 R20=Na20+K20+Li20; 3、 Tm代表 半球點溫度；4、 Rp代表析晶率。
本發明的試驗品選擇在漣源和唐山等鋼廠進行試驗，首先在漣源試驗，經 試用，效果如下
1、 和進口渣相比，沒有一次粘結漏鋼，其生產工藝的順利性遠遠超過了進 口渣；
2、 整個生產過程的產品合格率(主指因沒有裂紋和夾雜等缺陷)與國產渣 和德國渣相比，分別是本發明試品96.2%;國產渣85.3%;德國94.6%;
3、 結晶器內反映我公司產品的渣條少，結晶器內反映活躍，火焰適宜。
具體實施例方式
本發明的低碳鋼薄板坯專用保護渣是由基料(預熔料)、助熔劑材料、碳質材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料80—90，助熔劑材料8—15、 碳質材料2—6;其中助熔劑材料包括有Li2C03、 K2C03、 MnC03和NaF，所述 Li2C03、 K2C03、 MnC03和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.5—7.4%， 0.73 一4.40/0， 1.6—8.1%， 4.0—8.0%。
本發明採取的生產工藝包括兩大部分
其中預熔料生產工藝如下將各種合格原材料矽灰石、螢石、石灰石和玻 璃塊破碎至規定粒度，然後各種原材料按3:2:2:3的比例混勻，進行計量配料， 按500kg每作入爐預熔，出爐後立即進行水淬，風乾或烘乾後，再倒大堆分層 平鋪，平鋪直取磨料至300目全通過，然後氣化入預熔料倉；
低碳鋼薄板坯專用保護渣生產工藝如下將合格的基料(預熔料)、助熔劑材料、碳質材料氣化入料倉，然後依據低碳鋼薄板坯專用保護渣所述的配比，按6T每作進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，待合格後，入球磨 機幹磨，入水磨機磨細並造漿，提料噴霧造粒，產品檢測，合格品包裝入庫。
權利要求
1、超薄板坯低碳鋼專用連鑄結晶器保護渣，其特徵在於該保護渣是由預熔料、助熔劑材料、碳質材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料80-90，助熔劑材料8-15、碳質材料2-6；其中助熔劑材料包括有Li2CO3、K2CO3、MnCO3和NaF，所述Li2CO3、K2CO3、MnCO3和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.5-7.4％，0.73-4.4％，1.6-8.1％，4.0-8.0％。
2、 一種如權利要求1所述超薄板坯低碳鋼專用連鑄結晶器保護渣的生產工 藝，該生產工藝包括兩大部分其中預熔料生產工藝如下將各種合格原材料矽灰石、螢石、石灰石和玻 璃塊破碎至規定粒度，然後各種原材料按3:2:2:3的比例混勻，進行計量配料， 按500kg每作入爐預熔，出爐後立即進行水淬，風乾或烘乾後，再倒大堆分層 平鋪，平鋪直取磨料至300目全通過，然後氣化入預熔料倉；低碳鋼薄板坯專用保護渣生產工藝如下將合格的預熔料、助熔劑材料、 碳質材料氣化入料倉，然後依據低碳鋼薄板坯專用保護渣所述的配比，按6T每 作進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，、待合格後，入球磨機幹磨， 入水磨機磨細並造漿，提料噴霧造粒，產品檢測，合格品包裝入庫。
全文摘要
本發明涉及冶金領域中低碳鋼超薄板坯連鑄用冶金輔料產品，是適應於超薄板坯低碳鋼連鑄專用的預熔型結晶器保護渣技術；本發明是由預熔料、熔劑材料、碳質材料組成的，其中熔劑材料包括有Li2CO3、K2CO3、MnCO3和NaF等；本發明採取的生產工藝如下將合格的預熔料、熔劑材料、碳質材料氣化入料倉，然後依據專用保護渣所述的配比，按每6T進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，等合格後，入球磨機幹磨，入水磨機磨細並造漿，提料噴霧造粒，合格品包裝入庫。和進口渣相比，無粘結漏鋼，其生產工藝的順行性遠遠超過了進口渣；本發明的渣條少，結晶器內反應活躍，火焰小。
文檔編號B22D11/11GK101204727SQ20071019311
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者別飛雄, 彭會志, 朱書成, 李保全, 李曉陽, 李金朋, 白玉錄, 秦教武, 符代礪, 薄紅濤, 許少普, 博 趙 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司