專利名稱：一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金輔料技術(shù)領(lǐng)域， 具體涉及一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣。
背景技術(shù)：
從1972年的斯德哥爾摩會議到1992年的世界環(huán)境與發(fā)展大會，再到2009年的哥本哈根會議，環(huán)境保護的問題得到了越來越多人的廣泛重視。隨著歷史的演變，現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展愈發(fā)的依賴環(huán)境和資源的支撐，但由于人們無節(jié)制的利用和鋪張的浪費，原本就有限的資源更加的緊俏。結(jié)晶器保護渣是連鑄過程中關(guān)鍵性輔料，對鑄坯潤滑和鑄坯表面質(zhì)量具有重要的影響，是現(xiàn)代連鑄技術(shù)的重要組成部分。作為結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品中的主要成分的F_，主要來自配制保護渣原材料的螢石、氟化鈉、冰晶石等材料，一般保護渣中F_的含量為3-9%。由于保護渣中F_的存在，在保護渣生產(chǎn)和使用過程中不同程度的存在環(huán)境污染，主要表現(xiàn)在1)保護渣加熱后從保護渣中揮發(fā)出大量有毒氣體如HF、NaF、SiF4 ,AlF3等，吸入人體以后能損害人體器官，危害工人身體健康，由實測結(jié)果與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)相比較可知，連鑄結(jié)晶器操作區(qū)域HF氣體污染超標(biāo)5-20倍；2)保護渣中的氟溶于二冷水中約20-30%，形成HF溶液，直接造成水質(zhì)的污染，同時嚴(yán)重腐蝕鑄機設(shè)備，降低鑄機設(shè)備使用壽命；3)保護渣中氟含量越高對浸入式水口渣線侵蝕越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響水口使用壽命。因此，開展無氟結(jié)晶器保護渣的研究應(yīng)用對于發(fā)展連鑄環(huán)保型保護渣技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。依靠科技，加快技術(shù)開發(fā)和推廣，加快環(huán)境保護和節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)，加快節(jié)能減排技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范和推廣?，F(xiàn)有的大圓坯連鑄機，澆注斷面Φ 380-700，拉速在O. 3 O. 8 m/min ;澆鑄的鋼種低碳鋼類；鋼水c0. 08 O. 18%, Als :0. 02 O. 05%，鋼水的凝固收縮處于包晶鋼范圍，而且鋼水酸溶鋁很高，結(jié)晶器保護渣在確保潤滑.改善減緩傳熱.吸附溶解鋼水上浮氧化鋁的冶金功能十分關(guān)鍵。由此，為了實現(xiàn)最佳操作性能和獲得滿意的產(chǎn)品質(zhì)量，對保護渣提出了更高的要求1)由于新廠區(qū)新設(shè)備的投入使用，特別注重環(huán)境保護和新設(shè)備維護，要求保護渣必須具備環(huán)保意識，使用無氟或低氟型保護渣；2)合適的液渣層厚度，液渣層小于或大于合適厚度，鑄坯表面都會產(chǎn)生裂紋等缺陷，優(yōu)以厚度不足為甚，裂紋數(shù)量隨液渣層的減薄而劇增；3)減少渣圈生成，渣圈厚時會把液渣向下流動的通道堵死，局部堵塞的時間越長表面縱裂就越嚴(yán)重；4)合適的渣耗量，保護的渣耗量隨著液渣粘度.結(jié)晶器振動頻率.負(fù)滑脫率以及拉速的減少而增大；5)合適的熔渣粘度和渣膜厚度，圓坯的凝固殼為圓環(huán)狀，容易在銅壁和凝殼間產(chǎn)生空隙，從而引發(fā)鑄坯的不均勻凝固。由于渣膜在整個凝固殼外表面上的分布不可能是均勻的，在渣膜過薄的情況下渣膜厚度的不均勻相對顯得突出；6)良好的吸收鋼液上浮夾雜物功能，并使液渣物性保持穩(wěn)定。由于保護渣中不含F(xiàn)—，從保護渣生產(chǎn)到保護渣使用過程中，與保護渣接觸的空氣、水源和機械設(shè)備都免遭氟化物污染帶來的損壞，達(dá)到有效的環(huán)境保護目的。同時也使圓坯低碳鋼的鑄坯表面縱向凹陷和裂紋缺陷得到有效控制。使大圓坯低碳鋼的澆鑄生產(chǎn)順行得到明顯改善。一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟結(jié)晶器保護渣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使圓坯低碳鋼的鑄坯表面縱向凹陷和裂紋缺陷得到有效控制的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，由下述重量份的原料制成炭黑I 3份、增碳劑10 14份、娃酸I丐10 30份、二氧化猛4 6份、碳酸鋇4 6份、碳酸鈉10 12份、鋁土 5 7份、鎂砂2 4份、硅灰石33 35份、黃糊精I(xiàn) 3份為原料。所述的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣制品中，二元堿度Ca0/Si02為O. 97
1.05，包含以下成份BaO為2. O 3. 5份，MnO為I. 5 3. 5份，MgO為3. O 6. O份，SiO2為 24. O 29. O 份；CaO 為 24. O 29. O 份，Al2O3 為 5. O 9. O 份，F(xiàn)e2O3 為 O. 5 2. O 份， Na2O為5. O 8. O份，固定碳為10 15份，揮發(fā)份為8 14份。所述環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣的渣層厚度8 12 mm。本發(fā)明的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣技術(shù)方案的設(shè)計，應(yīng)從保護渣化學(xué)成分設(shè)計、保護渣物理性能確定、配渣基料的選用和特點、生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等因素考慮。一、保護渣化學(xué)成分設(shè)計
首先要求保護渣的二元堿度(Ca0/Si02)要適當(dāng)，一般保持I. O土，以保證結(jié)晶器內(nèi)渣膜形成良好的玻璃態(tài)，改善坯殼與結(jié)晶器之間的潤滑，本發(fā)明控制保護渣的二元堿度在O. 97 I. 05范圍。通過向保護渣中添加一定量的Li2O的無氟保護渣，可以得到良好的熔化特性，能夠獲得圓坯連鑄保護渣需要的穩(wěn)定性較高的低粘度特性。保護渣中加入適量的助熔劑對于降低保護渣粘度，抑制結(jié)晶化傾向是有益的。而Li2O是具有上述特性的理想添加劑。保護渣中加入Li2O能同時降低保護渣的粘度、熔化溫度及改善保護渣的玻璃性能。但Li2O價格高，使保護渣的成本升高，另外我國Li2O資源匱乏，將其大量用于連鑄保護渣中很不經(jīng)濟。而BaO是離子晶體結(jié)構(gòu)，其熔點(1926°C)取決于晶體中質(zhì)點間晶格能，BaO還與保護渣中其它組元形成化合物。其不僅可降低保護渣熔點，還能提高保護渣吸收A1203、TiO2等夾雜物，防止鈣鋁黃長石及霞石析出，改善熔渣玻璃性能。由此從保護渣玻璃性的角度尋找保護渣中Li2O的代用物BaO是可行的。本發(fā)明保護渣中BaO含量控制范圍為
2.O 3. 5% ;MnO不僅能降低保護渣的熔點、粘度和凝固溫度，還能提高保護渣的熔化速度，加速液渣的形成，同時對保護渣的結(jié)晶溫度影響較小，有利于穩(wěn)定渣膜傳熱，本發(fā)明保護渣中MnO含量控制范圍為I. 50 3. 0% ;一定量的MgO也能降低保護渣熔點、粘度、結(jié)晶溫度和凝固溫度，改善保護渣的穩(wěn)定性，本發(fā)明保護渣中MgO含量控制范圍為3. O 6. 0% ;作為常規(guī)保護渣熔劑重要成分的Na2O在本發(fā)明保護渣中含量不能太高，一方面避免在渣膜中析出霞石，破壞渣膜的玻璃性能，減少保護渣中的Na2O含量同時還可提高保護渣的表面張力，有利于渣-金分離，減少鑄坯表面夾渣和粘渣，本發(fā)明保護渣中Na2O含量控制范圍為5. O 8.0%，Na2O在保護渣的作用仍然是降低熔點和粘度。最后，就是要求保護渣快速熔化，形成足夠的液渣層和保證一定的渣消耗量。要求配碳量不能太高，但也不能過低，否則形成的液渣層和燒結(jié)層太厚，使得結(jié)渣條嚴(yán)重，阻礙保護渣的均勻流入。因此，配碳種類選用比表面積大和燃燒速度快的炭黑。圓坯低碳鋼的碳含量C:0. 08 O. 18%，在凝固過程中有包晶反應(yīng)。低碳鋼在彎月面處凝固收縮大，同時大圓坯低碳鋼拉速慢，因此圓坯低碳鋼保護渣的重點也是在于渣膜均勻流入；此外圓坯低碳鋼中夾雜較多要求保護渣吸收能力要好，防止鑄坯表面夾渣和粘渣。本發(fā)明保護渣中C含量控制范圍為11. O 15. 0%。二、保護渣物理性能確定
本發(fā)明要求保護渣具有較高的熔點、粘度和較快的熔化速度。具體設(shè)置要求為熔點(半球點溫度)為1170 1220 V ;1300°C的粘度為I. O I. 50 Pa · S。三、配渣基料的選用和特點
保護渣的性能取決于制渣基料的選擇，由于圓坯低碳鋼無氟保護渣所用原材料均不含F(xiàn)-，所以每一樣原材料的入庫檢驗都要對F-含量有所控制，確保保護渣產(chǎn)品中的Γ < I. 30%O四、生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
保護渣成品的理化性能穩(wěn)定性與所使用生產(chǎn)工藝和控制標(biāo)準(zhǔn)是直接相關(guān)的。為了適應(yīng)低碳圓坯保護渣的高質(zhì)量需求，本發(fā)明保護渣采用了如下質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)1)每種原料粒度要求通過250目；2)混勻攪拌和水磨成漿時間各I小時。根據(jù)上述要求，進行了保護渣小樣平行配制，并在理化分析中心對物性作分析測試，定制生產(chǎn)方案并完成中試生產(chǎn)IT不銹鋼保護渣。采用本發(fā)明所述的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，在一臺大圓坯連鑄機上澆注低碳系列鋼，斷面C 500mm，拉速穩(wěn)定在O. 40 m/min.時的渣耗量為O. 55 kg/T鋼、鋼水表面液渣層厚度8 12mm。該保護渣使用時，在結(jié)晶器內(nèi)鋪展性、保溫性和熔化性能表現(xiàn)良好；結(jié)晶器銅管傳熱量穩(wěn)定和均勻，滿足大圓坯澆鑄要求；試驗渣渣條小、改善了流入不均現(xiàn)象，保護渣潤滑性好，防止了粘結(jié)性漏鋼。鑄坯表面無縱向凹陷、裂紋、夾渣和粘渣現(xiàn)象，鑄坯表面質(zhì)量好。
具體實施例方式實施例一
一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，由下述重量份的原料制成炭黑I份、增碳劑10份、硅酸鈣10份、二氧化錳4份、碳酸鋇4份、碳酸鈉10份、鋁土 5份、鎂砂2份、硅灰石33份、黃糊精I(xiàn)份為原料。所述的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，二元堿度Ca0/Si02為O. 97，包含以下成份=BaO 為 2. O 份，MnO 為 I. 5 份，MgO 為 3. O 份，SiO2 為 24. O 份；CaO 為 24. O 份，Al2O3 為
5.O份，F(xiàn)e2O3為O. 5份，Na2O為5. O份，固定碳為10份，揮發(fā)份為8份。所述環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣的渣層厚度8 mm。實施例二
一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，由下述重量份的原料制成炭黑I. 5份、增碳劑11份、硅酸鈣15份、二氧化錳4. 5份、碳酸鋇4. 5份、碳酸鈉10. 5份、鋁土 5. 5份、鎂砂
2.5份、硅灰石33. 5份、黃糊精I(xiàn). 5份為原料。所述的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，二元堿度Ca0/Si02為1，包含以下成份BaO 為 2. 375 份，MnO 為 2 份，MgO 為 3. 75 份，SiO2 為 25. 25 份；CaO 為 25. 25 份，Al2O3 為6份，F(xiàn)e2O3為O. 875份，Na2O為5. 75份，固定碳為11. 25份，揮發(fā)份為9. 5份。
所述環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣的渣層厚度9 mm。實施例三
一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，由下述重量份的原料制成炭黑2份、增碳劑12份、硅酸鈣20份、二氧化錳5份、碳酸鋇5份、碳酸鈉11份、鋁土 6份、鎂砂3份、硅灰石34份、黃糊精2份為原料。所述的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣制品中，二元堿度Ca0/Si02S I. 025，包含以下成份BaO為2. 75份，MnO為2. 5份，MgO為4. 5份，SiO2為26. 5份；CaO為26. 5份，Al2O3為7份，F(xiàn)e2O3為I. 25份，Na2O為6. 5份，固定碳為12. 5份，揮發(fā)份為11份。所述環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣的渣層厚度10 mm。實施例四
一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，由下述重量份的原料制成炭黑2. 5份、增碳劑13份、硅酸鈣25份、二氧化錳5. 5份、碳酸鋇5. 5份、碳酸鈉11. 5份、鋁土 6. 5份、鎂砂
3.5份、硅灰石34. 5份、黃糊精2. 5份為原料。所述的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣制品中，二元堿度Ca0/Si02為I. 075，包含以下成份BaO為3. 125份，MnO為3份，MgO為5. 25份，SiO2為27. 75份；CaO為27. 75份，Al2O3為8份，F(xiàn)e2O3為I. 625份，Na2O為7. 25份，固定碳為14. 75份，揮發(fā)份為12. 5份。所述環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣的渣層厚度11 mm。實施例五
一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，由下述重量份的原料制成炭黑3份、增碳劑14份、硅酸鈣30份、二氧化錳6份、碳酸鋇6份、碳酸鈉12份、鋁土 7份、鎂砂4份、硅灰石35份、黃糊精3份為原料。所述的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣制品中，二元堿度Ca0/Si02為I. 05，包含以下成份BaO為3. 5份，MnO為3. 5份，MgO為6. O份，SiO2為29. O份；CaO為29. O份，Al2O3為9. O份，F(xiàn)e2O3 2. O份，Na2O為8. O份，固定碳為15份，揮發(fā)份為14份。所述環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣的渣層厚度12 mm。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，其特征在于由下述重量份的原料制成炭黑I 3份、增碳劑10 14份、娃酸I丐10 30份、二氧化猛4 6份、碳酸鋇4 6份、碳酸鈉10 12份、鋁土 5 7份、鎂砂2 4份、硅灰石33 35份、黃糊精I(xiàn) 3份為原料。
2.如權(quán)利要求I所述的環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，其特征在于它的二元堿度 Ca0/Si02為O. 97 I. 05，包含以下成份BaO為2. O 3. 5份，MnO為I. 5 3. 5份，MgO為 3. O 6. O 份，SiO2 為 24. O 29. O 份；CaO 為 24. O 29. O 份，Al2O3 為 5. O 9. O 份，F(xiàn)e2O3為O. 5 2. O份，Na2O為5. O 8. O份，固定碳為10 15份，揮發(fā)份為8 14份。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型-圓坯低碳鋼無氟保護渣，由下述重量份的原料制成炭黑1～3份、增碳劑10～14份、硅酸鈣10～30份、二氧化錳4～6份、碳酸鋇4～6份、碳酸鈉10～12份、鋁土5～7份、鎂砂2～4份、硅灰石33～35份、黃糊精1～3份為原料。采用本發(fā)明所用的保護渣，在結(jié)晶器內(nèi)鋪展性、保溫性和熔化性能表現(xiàn)良好；結(jié)晶器銅管傳熱量穩(wěn)定和均勻，滿足大圓坯澆鑄要求；試驗渣渣條小、改善了流入不均現(xiàn)象，保護渣潤滑性好，防止了粘結(jié)性漏鋼；鑄坯表面無縱向凹陷、裂紋、夾渣和粘渣現(xiàn)象，鑄坯表面質(zhì)量好。
文檔編號B22D11/111GK102962420SQ201210477760
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李書成, 李偉鋒, 黃占基, 李保軍 申請人:河南省西保冶材集團有限公司