專利名稱：一種不銹鋼專用連鑄保護(hù)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400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣。
背景技術(shù)：
隨著不銹鋼連鑄技術(shù)的蓬勃發(fā)展，目前國際上不銹鋼連鑄比己超過95%。同時(shí)我國國民經(jīng)濟(jì)的增長對(duì)不銹鋼鋼材產(chǎn)量的需求日益增加，國內(nèi)不銹鋼生產(chǎn)呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。目前，我國不銹鋼產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界第一，但是不銹鋼連鑄技術(shù)與國外還有一定差距。國內(nèi)不銹鋼連鑄保護(hù)渣需大量進(jìn)口，問題在于，即使使用進(jìn)口渣，國內(nèi)部分不銹鋼廠連鑄坯表面質(zhì)量仍存在問題，振痕較深，表面凹陷較為嚴(yán)重，這些缺陷直接導(dǎo)致不得不對(duì)鑄坯扒皮清理。而不銹鋼保護(hù)渣是保障不銹鋼連鑄生產(chǎn)順行、消除表面缺陷的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在眾多的不銹鋼中，奧氏體不銹鋼生產(chǎn)量約占不銹鋼總產(chǎn)量的70%。410S不銹鋼是典型的奧氏體不銹鋼，但在結(jié)晶器內(nèi)由于類包晶反應(yīng)導(dǎo)致連鑄坯出現(xiàn)凹坑、裂紋、皮下夾渣及深振痕等缺陷。嚴(yán)重的凹坑常伴隨裂紋的發(fā)生，極大的影響到鑄坯質(zhì)量、降低鑄坯的成材率。表面凹坑和裂紋的形成是多種因素綜合作用的結(jié)果。其形成的基本機(jī)制是:首先初生坯殼厚度的不均勻，在坯殼薄弱處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中導(dǎo)致縱向凹坑和溝槽；其次鋼液過冷，靠液面處坯殼收縮離開結(jié)晶器壁，隨后保護(hù)渣又流入間隙形成的。研究表明:表面凹陷和裂紋的產(chǎn)生主要與鋼種有關(guān)，410S不銹鋼凝固時(shí)發(fā)生L+δ — y的包晶反應(yīng)，液相線和固相線溫度差別達(dá)50°C左右，在凝固過程中除發(fā)生I %液態(tài)收縮、3 4%凝固收縮、7 8%的固態(tài)收縮外，還有3.8%包晶反應(yīng)收縮，屬于裂紋敏感性的鋼種。體積收縮增大，鑄坯產(chǎn)生的應(yīng)力大，凹陷傾向大。如果鋼水潔凈度低，[S]、[P]含量高則加重了表面凹陷及裂紋的傾向和深度。此外合金元素組成如Ni/Cr比等也是誘發(fā)不銹鋼凹陷和裂紋的重要因素。有的學(xué)者認(rèn)為，410板坯縱向凹坑的形成與中碳鋼縱裂的形成相似，凹坑有縱向和橫向之分，凹陷里層的晶體呈柱狀粗晶發(fā)育?，F(xiàn)有的保護(hù)渣設(shè)備有鐵水預(yù)處理裝置一套、混鐵爐一座、交流電弧爐(EAF) —座、精煉轉(zhuǎn)爐(AOD) I座、LF鋼包精煉爐I座、一機(jī)一流不銹鋼板坯連鑄機(jī)I臺(tái)、鑄坯修磨設(shè)備兩套；板坯連鑄的短流程冶煉工藝進(jìn)行410S不銹鋼澆注，結(jié)晶器斷面較大(160-220mmX 1650mm),拉速V在0.8m/min 1.lm/min之間，使用國外連鑄保護(hù)禮:，鑄還表面多凹陷夾雜等缺陷。其原因之一是結(jié)晶器保護(hù)渣流入不均而導(dǎo)致初生坯殼厚度的不均勻，在坯殼薄弱處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中以及鑄坯與結(jié)晶器之間存在摩擦力，因此要求保護(hù)渣應(yīng)該具有合適的粘度Π和固渣膜厚度來預(yù)防凹陷和保證良好潤滑性能。潤滑性主要由HV乘積來表征，板還nV在0.10 0.30 Pa.s *m/min之間可滿足潤滑需求，由此控制保護(hù)渣粘度H的取值范圍大致在0.12 0.30 Pa.s之間。固渣膜厚度則隨半球點(diǎn)溫度的升高而增加，410S板坯用保護(hù)渣的熔化溫度不低于1000°C，否則熔化溫度越低，鑄坯表面凹坑出現(xiàn)率越高。保護(hù)渣需要有較高的結(jié)晶率來控制結(jié)晶器傳熱防止縱裂的發(fā)生，這決定保護(hù)渣必須具備較高的二元堿度。此外保護(hù)渣在使用過程中要具有物性穩(wěn)定性，在吸附金屬和非金屬氧化物夾雜后半球點(diǎn)溫度、粘度不發(fā)生大的變化，保證足夠的渣耗量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種解決鑄坯生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的凹坑、裂紋、皮下夾渣、深振痕問題的400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣，采用下述重量份的原料:C黑2 4份、石墨8 10份、膨潤土 3.5 5.5份、螢石10 12份、石英6.5 8.5份、氟化鈉I 3份、鐵泥I 3份、白堿6 8份、鎂砂0.8 1.2份、熔化料50 52份、CMC黏合劑I 3份。所述400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣，二元堿度Ca0/Si02為0.90 1.1，所含成份的重量份為:Si02 28 33 份，CaO 27 33 份，Al2O3 ( 3 份、Fe2O3 ( 3 份，MgO 2.0
5.0 份，Γ 5 8 份、K2CHNa2O 7 10 份、C total I 2 份。所述400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣的厚度為14 16mm。所述400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣的厚度根據(jù)不同連鑄工藝和設(shè)備條件進(jìn)行設(shè)置。本發(fā)明的一種400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣技術(shù)方案的設(shè)計(jì)，應(yīng)從保護(hù)渣堿度、保護(hù)渣熔化速度、保護(hù)渣熔化溫度和保護(hù)渣粘度等因素考慮。一、保護(hù)渣堿度
保護(hù)渣堿度直接影響渣膜的結(jié)晶率，高堿度一般易形成高結(jié)晶率的渣膜。高結(jié)晶率的保護(hù)渣可以有效降低和控制鑄坯經(jīng)渣膜向結(jié)晶器的傳熱；低結(jié)晶率表征渣膜的潤滑性能強(qiáng)。對(duì)于在凝固過程收縮應(yīng)力敏感的不銹鋼，保證渣膜激冷后，既要有晶體又有部分玻璃相，以保證良好的渣膜潤滑和有效的抑制傳熱。不銹鋼鋼液中存在大量的夾雜物和氧化物，需要通過保護(hù)渣吸收和同化。對(duì)于含鈦不銹鋼，保護(hù)渣堿度應(yīng)該相對(duì)低一點(diǎn)，因?yàn)樵跐茶T含鈦不銹鋼時(shí)，鈦還與渣中SiO2發(fā)生反應(yīng)，降低了 SiO2含量，增加了保護(hù)渣的堿度，因此CaO/ SiO2可以控制在0.5 0.7 ;對(duì)于含Al較高的不銹鋼，堿度不宜過低，因?yàn)閴A度低的保護(hù)渣對(duì)吸收Al2O3夾雜是不利的，因此CaO/ SiO2可以大于I。綜合考慮，本發(fā)明的0Crl8Ni9用保護(hù)渣的CaO/ SiO2控制在0.9 1.1，2Crl3控制在0.7 0.9，可以有效地防止凹陷及裂紋的產(chǎn)生，保證連鑄工藝順行和鑄坯質(zhì)量。二、保護(hù)渣熔化速度
保護(hù)渣熔化速度應(yīng)與渣耗量匹配。渣耗量與拉速、結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)、斷面等有關(guān)，影響著液渣層厚度的穩(wěn)定性和鑄坯傳熱的均勻性。在相同工藝條件下，熔化速度直接影響液渣層厚度。穩(wěn)定、適宜厚度的液渣層可以保證保護(hù)渣流入彎月面通道的連續(xù)性和形成渣膜的均勻性，其對(duì)鑄坯表面凹陷和裂紋影響很大。液渣層太薄會(huì)造成液渣供應(yīng)不足，而且容易把未熔化的保護(hù)渣卷入坯殼，造成坯殼傳熱不均勻，凹陷傾向增加。在澆鑄OCr 18Ni9鋼、斷面為200mmX 1600mm、拉速為0.8 1.0m/min時(shí),液禮:層厚度穩(wěn)定在15mm左右時(shí)，凹陷出現(xiàn)率和縱裂長度都較小，鑄坯表面凹陷同樣大大減少。根據(jù)不同連鑄工藝和設(shè)備條件，設(shè)置保護(hù)渣的液渣層厚度。 綜合考慮，綜合考慮本發(fā)明的400系列不銹鋼專用保護(hù)保護(hù)渣的熔化速度為30S0
三、保護(hù)渣熔化溫度
在相同工藝條件下，保護(hù)渣熔化溫度直接影響結(jié)晶器鋼液面上的液渣層厚度及結(jié)晶器與鑄坯之間的固渣膜厚度，影響結(jié)晶器內(nèi)初始坯殼形成的厚度和均勻性。由于合金鋼的液相線溫度比普碳鋼低，保護(hù)渣的熔化溫度也相應(yīng)地偏低。但不銹鋼用保護(hù)渣的熔化溫度隨鋼種有很大的差異，應(yīng)充分考慮鋼種、鋼液夾雜物和連鑄工藝參數(shù)對(duì)保護(hù)渣熔化溫度的影響。I)不銹鋼用保護(hù)渣的熔化溫度應(yīng)充分考慮夾雜物的種類和可能進(jìn)入渣中的數(shù)量。如含鈦、鋁、鉻等的不銹鋼(如lCrl8Ni9Ti )，主要含Ti02、Al203、Cr203、TiN、Ti (CN)等夾雜物，它們進(jìn)入保護(hù)渣會(huì)弓I起熔化溫度升高，此外容易析出高熔點(diǎn)的結(jié)晶體，破壞了保護(hù)渣的熔融特性，嚴(yán)重影響連鑄工藝的順行。2)對(duì)于易出現(xiàn)表面凹陷和裂紋的鋼種，保護(hù)渣熔化溫度應(yīng)高一點(diǎn)，在結(jié)晶器和鑄坯之間形成一定厚度而且均勻的固渣膜，保證結(jié)晶器對(duì)連鑄坯的“弱”冷卻。如太鋼0Crl8Ni9和0Crl8NillTi板坯用保護(hù)渣的熔化溫度都不低于1100°C，否則熔化溫度越低，鑄坯表面凹坑出現(xiàn)率越高。綜合考慮本發(fā)明的400系列不銹鋼專用保護(hù)保護(hù)渣的熔化溫度為1100 1140°C。四、保護(hù)渣粘度 在相同工藝條件下，保護(hù)渣的液渣膜厚度隨保護(hù)渣粘度的降低而增加，固渣膜厚度隨保護(hù)渣粘度的增加而增加，調(diào)整保護(hù)渣粘度可以改變鑄坯經(jīng)渣膜到結(jié)晶器的傳熱及鑄坯的潤滑，影響結(jié)晶器內(nèi)初始坯殼的形成和鑄坯表面質(zhì)量。保護(hù)渣粘度過小或過大都影響保護(hù)渣流入結(jié)晶器和鑄坯之間的連續(xù)性和均勻性。如果結(jié)晶器和鑄坯間渣膜分布不均會(huì)嚴(yán)重影響鑄還傳熱的均勻性，使得局部凝固殼成長滯后，局部還殼較薄。還殼薄的部位溫度比其他部位溫度高、凝固慢、凝固收縮也比別處晚，相鄰地區(qū)的凝固收縮對(duì)其產(chǎn)生作用力，就會(huì)形成厚度不均勻的初始坯殼，容易產(chǎn)生凹陷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)惡化為裂紋。由于不銹鋼中夾雜物影響，保護(hù)渣吸收了高熔點(diǎn)的氧化物夾雜(Cr203、A1203、TiN)或高熔點(diǎn)的復(fù)合物后粘度會(huì)升高。隨著含量的不斷增加，粘度顯著升高，破壞了熔渣的玻璃態(tài)，容易析出CaO -SiO2XaCrO4等高熔點(diǎn)結(jié)晶體，在結(jié)晶器保護(hù)渣容易結(jié)殼，嚴(yán)重影響不銹鋼的表面質(zhì)量。因此在設(shè)計(jì)保護(hù)渣時(shí)，要注意這些組成對(duì)熔渣性能的影響。綜合考慮本發(fā)明的400系列不銹鋼專用保護(hù)保護(hù)渣在1300°C時(shí)的粘度為0.15
0.20 Pa.S。本發(fā)明的400系列不銹鋼專用保護(hù)保護(hù)渣采用噴霧造粒成中空顆粒渣，采取復(fù)配碳方式。中空顆粒渣在結(jié)晶器中絕熱保溫性能好、容易鋪展、熔化狀態(tài)穩(wěn)定、能夠提供足夠的液渣層，是目前結(jié)晶器保護(hù)渣主流生產(chǎn)方式。根據(jù)上述要求，進(jìn)行了保護(hù)渣小樣平行配制，并在理化分析中心對(duì)物性作分析測(cè)試，定制生產(chǎn)方案并完成中試生產(chǎn)IT不銹鋼保護(hù)渣，其物理指標(biāo)如表I所示:
表I物理指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣，其特征在于:采用下述重量份的原料制備:C黑2 4份、石墨8 10份、膨潤土 3.5 5.5份、螢石10 12份、石英6.5 8.5份、氟化鈉I 3份、鐵泥I 3份、白堿6 8份、鎂砂0.8 1.2份、熔化料50 52份、CMC黏合劑I 3份。
2.如權(quán)利要求1所述的400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣，其特征在于:所述保護(hù)渣制品的二元堿度Ca0/Si02為0.90 1.1，所含成份的重量份為=SiO2 28 33份，CaO 27 33 份，Al2O3 ( 3 份、Fe2O3 ( 3 份，MgO 2.0 5.0 份，Γ 5 8 份、K2CHNa2O 7 10 份、Ctotal I 2 份。
3.如權(quán)利要求1所述的400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣，其特征在于:所述的400系列不銹鋼專用保護(hù)渣的厚 度為14 16mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種400系列不銹鋼專用連鑄保護(hù)渣,由采用下述重量份的原料制備C黑2～4份、石墨8～10份、膨潤土3.5～5.5份、螢石10～12份、石英6.5～8.5份、氟化鈉1～3份、鐵泥1～3份、白堿6～8份、鎂砂0.8～1.2份、熔化料50～52份、CMC黏合劑1～3份。采用本發(fā)明的400系列不銹鋼專用保護(hù)渣，比進(jìn)口渣具有更好的性能，完全可以替代進(jìn)口渣進(jìn)行410S不銹鋼連鑄生產(chǎn)，為酒泉不銹鋼連鑄生產(chǎn)順行提供了有利的保障，也為進(jìn)一步研發(fā)優(yōu)良國產(chǎn)高級(jí)別不銹鋼保護(hù)渣提供了良好的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B22D11/111GK103071771SQ201210477990
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)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, 黃占基, 范李飛 申請(qǐng)人:河南省西保冶材集團(tuán)有限公司