高鋁鈦稀土鋼用連鑄保護渣的製作方法

2023-11-04 04:42:57 1

專利名稱：高鋁鈦稀土鋼用連鑄保護渣的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵冶煉領域，尤其涉及一種連鑄用的保護渣。
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，是煉鋼過程控制最終產品--鑄坯的質量的最後一道工 藝要素。為保證保護渣的這五大功能，當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。 一旦保護渣性能不良，不能保證液渣層 的足夠厚度和充分的消耗量，就會引起鑄坯產生夾渣、裂紋等表面缺陷，嚴 重的使拉坯阻力過大而造成漏鋼事故。因此，保護渣是保證連鑄工藝順行和 鑄坯表面質量的重要手段。
通常保護渣以CaO、 Si02二元係為主，外配CaR、 Na20、 "20等助熔劑， 以及少量的A1203、 MgO等組元和一些其它不可避免的雜質(如Fe203)組成，從 而達到適宜的理化性能，滿足上述使用要求。由於保護渣的熔點相對於鋼水 溫度而言低400 50(TC，因此，為控制相對低熔點的保護渣在鋼水表面能緩 慢熔化，還必須配入一定量的炭質材料，如碳黑和石墨。炭質材料由於具有 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，目前尚未找到其它能有效替代炭質材料的物質。
Si02是保護渣的一種重要且配入量較高的組分，是保證保護渣在熔化冷 卻過程中呈玻璃態的關鍵因素。然而當鋼水中含有較高的Al、 Ti、稀土 Re 等元素時，由於它們與氧具有很高的親和力，而保護渣中又以Si02具有較高 的氧勢，因此，渣鋼之間極易發生如下化學反應4[A1] + 3(Si02) = 3[Si] + 2(A1203) [Ti] + (Si02) = [Si] + (Ti02) 2 [Re] + x(Si02) = x[Si] + 2(線)
由於鋼水溫度通常在150(TC左右，因此上述反應進行得很快。另外，保 護渣還存在不斷消耗的過程，因此在使用過程中與鋼水一邊反應一邊消耗。 以高A1鋼為例，如圖1所示，橫坐標為澆注時間(min)，縱坐標為A1A百 分含量， 一般在鋼水開澆10min後，Al203百分含量AA就達到了動態平衡。 可見，在連鑄過程中，由於鋼水中的Al會還原保護渣中的Si02，使渣中Si02 含量減少，八1203含量增加，從而使保護渣鹼度CaO/Si02明顯增加。除了上述 反應使保護渣中八1203增加外，保護渣在使用過程中還不斷吸收從鋼水中上浮 出來的A;U03夾雜。鹼度增加使保護渣的析晶性大大提高，從而使結晶器冷卻 熱阻增加，導致鑄坯減薄；八1203的增加提高了熔渣的粘度，使保護渣的消耗 量降低，進一步惡化潤滑，增加了連鑄漏鋼的機率。
日本專利JP2003181607、 JP2006110578、 PCT專利W02007125871所涉及 的保護渣鹼度均較高，JP2003181607在0.8 1.2， W02007125871和 JP2006110578則均大於1. 5，致使渣鋼反應後保護渣的析晶傾向大大增加， 不利於連鑄工藝的順行；JP2003181606、 JP2000000646為無Si渣設計，雖 然從原理上預防了渣鋼反應，但無Si渣目前仍因熔渣的各項性能指標不足而 尚無工業化應用的實例。另外，JP200318麗、JP2003181606、 JP11226712 均添加一定量的BaO，由於Ba為重金屬元素，其氧化物比重很大，增加了保 護渣熔渣性能的不穩定，不利於保護渣發揮穩定功效。92106323. 7是一種完 全無碳的保護渣，實際工業生產表明，目前連鑄保護渣還不能實現真正意義 上的無碳，碳仍舊是控制保護渣熔化的一種最有效且無法替代的組元。
總之，上述發明涉及的保護渣要麼沒有工業應用價值，要麼在使用過程 中因渣鋼反應而惡化保護渣的使用性能，從而給鑄坯質量帶來負面影響，因 此不能適應高A1、 Ti、稀土等鋼種的連鑄需求。

發明內容
本發明的目的是通過提供一種高鋁鈦稀土鋼用連鑄保護渣，改善了保護 渣性能，能適應A1、 Ti、稀土等鋼種的連鑄要求，充分保證了液渣層的厚度、潤滑和消耗量，避免引起鑄坯產生夾渣、裂紋等表面缺陷或拉坯阻力過大而 造成的漏鋼事故，有效保證了連鑄工藝順行和鑄坯表面質量，從而生產出高 品質的合格鑄坯。
本發明實現上述目的的技術方案為 一種高鋁鈦稀土鋼用連鑄保護渣，
其成分重量百分比為Ca0 20 40%， Si02 30 50%， F 3 8°/。， Na20 5 9%， Li20 0 5%， C 0. 5 5%， Al203<8%， Mg0<5%，其餘為不可避免的雜質；其 鹼度Ca0/Si02的範圍為R士0.05,其中 R是鹼度，R=0. 917-0. 333M;
M是鋼水中A1、 Ti、稀土元素的質量百分比含量的總和，％。
優選地，還包括8203，其成分重量百分比為0 10%。
優選地，還包括MnO，其成分重量百分比為0 10%。
本發明由於採用了以上技術方案，使之與現有技術相比，具有以下優點 和積極效果在不可避免的渣鋼反應平衡後仍可實現穩定的冶金性能，正常 發揮保護渣的隔熱、防氧化、吸附夾雜、控制傳熱和潤滑功能，避免引起鑄 坯產生夾渣、裂紋等表面缺陷或拉坯阻力過大而造成的漏鋼事故，從而生產 出高質量的鑄坯，滿足生產需求。


圖1是現有技術的高鋁鋼與保護渣反應Al203隨時間變化示意圖。
具體實施例方式
本發明所涉及保護渣成分組成為Ca0 20 40%， Si02 30 50%， A1203 0 8%， MgO 0 5%， F3 8%， Na20 5 9%， Li20 0 5%， C 0. 5 5%。 A1203、 MgO 為原料帶入的不可避免的主要雜質，要求Al203〈8%， Mg0〈5%。鹼度CaO/Si02 控制在R士0.05的範圍內，R值根據鋼水中A1、 Ti、稀土元素的質量百分比 含量值的總和M(。/。)，由下式確定-
R二O. 917-0. 333M
上述保護渣中可添加0 10%的B203，即可有效降低熔渣的熔點粘度值， 又不會增加析晶的可能性，從而保證了熔渣的玻璃化特性，有利於鑄坯在結 晶器內的潤滑。上述保護渣中可添加0 10。/。的Mn0，即可緩解鋼水中A1、 Ti、稀土元素 與渣中Si02的反應量，又能降低鋼水的幅射傳熱，尤其適用於那些即希望增 加保護渣界面熱阻，又想保持保護渣玻璃化特性的鋼種。
上述保護渣在渣鋼反應平衡後熔點不超過1150°C， 1300'C粘度不超過 0, 5Pa. s。
實施例1
用於Al、 Ti和稀土含量在0.01%的鋼水連鑄用保護渣，鹼度計算值 R=0. 917-0. 333X0.01=0.91，保護渣化學成分為CaO: 30%， Si02: 33%， A1203: 7%， MgO: 4%， F:4%，歸5%， Li20:4%， MnO: 8%， C:4%，其餘為原料帶入的 微量雜質，渣鋼反應平衡後該保護渣在130(TC的粘度為0.2Pa.s，熔點為 1020°C。
實施例2
用於Al、 Ti和稀土含量在0.5%的鋼水連鑄用保護渣，鹼度計算值 R二O. 917-0.333X0. 5=0. 75，保護渣化學成分為CaO: 30°/。， Si02 : 40%， A1203: 5%， MgO: 2.5%， F:5%， Na20:7%， Li20:1.5%， MnO: 2%， B203: 4%， C:2%，其 餘為原料帶入的微量雜質，渣鋼反應平衡後該保護渣在130(TC的粘度為 0. 3Pa. s，熔點為1070°C。
實施例3
用於Al、 Ti和稀土含量在1.2%的鋼水連鑄用保護渣，鹼度計算值 R:O. 917-0. 333X1.2=0. 52，保護渣化學成分為CaO: 22%， Si02 : 44%， F:7%， Na20:8%， Li20:2%， MnO: 5%, B203: 7%, C:1.2%，其餘為原料帶入的微量雜質， 渣鋼反應平衡後該保護渣在130(TC的粘度為0.45Pa. s，熔點為lll(TC。
實施例4
用於Al、 Ti和稀土含量在0.01%的鋼水連鑄用保護渣，鹼度計算值 R=0. 917-0. 333X0, 01=0. 91，保護渣化學成分為CaO: 38%， Si02 : 42%， A1203: 1%， MgO: 0,5%， F: 7%，歸:5%, Li20: 5%， C: 1.0%，其餘為原料帶入的 微量雜質，渣鋼反應平衡後該保護渣在130(TC的粘度為0.2Pa. s，熔點為
61145°C。 實施例5
用於Al、 Ti和稀土含量在0.01%的鋼水連鑄用保護渣，鹼度計算值 R=0. 917-0. 333X0.01=0.91，保護渣化學成分為Ca0: 28%， Si02: 31%， A1203: 7%， Mg0: 4%， F: 4%, Na20: 5%， MnO: 10%， B203: 6%， C: 4.5%，其餘為原 料帶入的微量雜質，渣鋼反應平衡後該保護渣在130(TC的粘度為0. 46Pa. s， 熔點為1105°C。
實施例6
用於Al、 Ti和稀土含量在0. 1%的鋼水連鑄用保護渣，鹼度計算值 R=0. 917-0.333X0. 1=0.88，保護渣化學成分為CaO: 30%， Si02 : 34%， A1203: 4.50/0， MgO: 3%， F: 3%， Na20: 9%， Li20: 2%, MnO: 8%， B203: 4.5%, C: 0,6%， 其餘為原料帶入的微量雜質，渣鋼反應平衡後該保護渣在130(TC的粘度為 0.25Pa. s，熔點為1095°C。
實施例7
用於Al、 Ti和稀土含量在1.2%的鋼水連鑄用保護渣，鹼度計算值 R二O. 917-0.333X 1.2=0. 52，保護渣化學成分為CaO: 22%, Si02: 42%， F:7%， 歸8%， Li20:2%， MnO: 5%, B203: 7%， C:1.2%，其餘為原料帶入的微量雜質， 渣鋼反應平衡後該保護渣在130(TC的粘度為0. 34Pa. s，熔點為lll(TC。
實施例8
用於Al、 Ti和稀土含量在1.5%的鋼水連鑄用保護渣，鹼度計算值 R=0. 917-0.333X1.5=0. 42，保護渣化學成分為CaO: 20%, Si02 : 48%， A1203: 1%， MgO: 0.5%， F: 5.5%，歸:6%， Li20: 4%, MnO: 4%， B203: 9%， C: 1.5%， 其餘為原料帶入的微量雜質，渣鋼反應平衡後該保護渣在1300'C的粘度為 0. 40Pa.s，熔點為U35。C。
權利要求
1.一種高鋁鈦稀土鋼用連鑄保護渣，其特徵在於成分重量百分比為CaO20～40％，SiO2 30～50％，F 3～8％，Na2O 5～9％，Li2O 0～5％，C 0.5～5％，Al2O3＜8％，MgO＜5％，其餘為不可避免的雜質；其鹼度CaO/SiO2的範圍為R±0.05，其中R是鹼度，R＝0.917-0.333M；M是鋼水中Al、Ti、稀土元素的質量百分比含量的總和，％。
2. 如權利要求1所述的高鋁鈦稀土鋼用連鑄保護渣，其特徵在於還包括 B203，其成分重量百分比為0 10%。
3. 如權利要求1或2所述的高鋁鈦稀土鋼用連鑄保護渣，其特徵在於還包 括MnO，其成分重量百分比為0 10%。
全文摘要
本發明公開了一種高鋁鈦稀土鋼用連鑄保護渣，其成分重量百分比為CaO 20～40％，SiO2 30～50％，F 3～8％，Na2O 5～9％，Li2O 0～5％，C 0.5～5％，Al2O3＜8％，MgO＜5％，其餘為不可避免的雜質；其鹼度CaO/SiO2的範圍為R±0.05，其中R是鹼度，R＝0.917-0.333M；M是鋼水中Al、Ti、稀土元素的質量百分比含量的總和，％。其改善了保護渣性能，能適應Al、Ti、稀土等鋼種的連鑄要求，充分保證了液渣層的厚度、潤滑和消耗量，避免引起鑄坯產生夾渣、裂紋等表面缺陷或拉坯阻力過大而造成的漏鋼事故，有效保證了連鑄工藝順行和鑄坯表面質量，從而生產出高品質的合格鑄坯。
文檔編號B22D11/111GK101612653SQ20081003937
公開日2009年12月30日 申請日期2008年6月23日 優先權日2008年6月23日
發明者宗震宇, 晨 張, 偉 曹, 朱小線, 朱祖民, 王洪亮, 胡暑名, 蔡得祥 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司