專利名稱：一種高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼輔料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣及其制備方法。
背景技術(shù)：
對于中碳包晶鋼連鑄而言，凝固過程中會發(fā)生包晶反應(yīng)，結(jié)晶器彎月面以下50mm區(qū)域初生坯殼收縮大，晶粒粗大，初生坯殼生長不均勻，易產(chǎn)生裂紋，這在全球鋼鐵行業(yè)中是一個公認的難題。目前，生產(chǎn)中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的廠家不少，但不論是進口渣還是國產(chǎn)渣在連鑄實踐中都存在著眾多的問題，主要表現(xiàn)在:(I)鑄坯裂紋率高，造成鋼廠生產(chǎn)成本居高不下；(2)進口渣不能有效結(jié)合我國現(xiàn)場具體工藝情況及時做出相應(yīng)的調(diào)整，難以滿足實際需要；(3)國產(chǎn)渣常采用提高保護渣結(jié)晶性能的方法來控制通過渣膜的傳熱量來解決裂紋，但保護渣結(jié)晶性能提高的同時會使液態(tài)渣膜中出現(xiàn)析晶，從而惡化鑄坯與結(jié)晶器之間的潤滑狀況，進而導(dǎo)致出現(xiàn)粘結(jié)甚至漏鋼等生產(chǎn)事故的發(fā)生。2012年09月05日公開的申請?zhí)枮?01210153879.4發(fā)明專利一種中碳亞包晶鋼連鑄結(jié)晶器用保護渣，所述保護渣的組分按照重量百分比計算為:CaO 40 50 %，SiO240 50 %，B2O3 I 6 %，Li2O I 4 %，Al2O3 I 5 %，BN I 6 %，不可避免的雜質(zhì)I 2 %，雜質(zhì)中S〈0.03 %，P<0.03 %。其制備方法如下:將原料充分干燥脫水后按重量分數(shù)稱量配料，磨細混勻，預(yù)熔后冷卻再磨粉，然后采用傳統(tǒng)的保護渣制備成型工藝制成顆粒狀成品渣。本發(fā)明的保護渣具有較低的熔化溫度和較高的析晶溫度，特別是兼具玻璃渣的潤滑及防氧化效果好，吸收夾雜能力強的優(yōu)點和高析晶溫度渣具有的保溫性能好，控制鑄坯裂紋產(chǎn)生的優(yōu)勢，適合用于裂紋敏感的中碳亞包晶鋼的澆注。其不足之處在于:在實際應(yīng)用當中，保護渣結(jié)晶性能提高的同時會使液態(tài)渣膜中出現(xiàn)析晶，從而惡化鑄坯與結(jié)晶器之間的潤滑狀況，進而導(dǎo)致出現(xiàn)粘結(jié)甚至漏鋼等生產(chǎn)事故的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種通過降低保護渣的紅外透光度，從而使保護渣輻射傳熱性能降低，以達到降低裂紋率，降低生產(chǎn)成本和有效避免出現(xiàn)粘結(jié)甚至漏鋼等生產(chǎn)事故發(fā)生的高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣其制備方法。一種高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣，其由如下重量百分比的原材料制得:螢石粉6.2 6.3 %、工業(yè)純喊6.3 7.0 %、娃灰石粉40.6 41.0 %、水泥熟料4.1 4.5%、炭黑2.6 %、土狀石墨10.4 10.1 %、方解石1.2 1.9 %、鋁礬土 7.5 7.8 %、無碳煙灰14 15 %、碳酸錳5 %。采用上述原材料制得的保護渣，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:Ca0:25% 30%，SiO2:34% ~ 42%,CaF2: 10% ~ 15%,MgO: 1% ~ 3%,Fe2O3:0.5% 2.5%,Al2O3:2.5% 7%,Na2O:8% 12%, MnO:2 8%。
本發(fā)明的高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣制備方法，其無需將原材料預(yù)先制備成預(yù)熔基料，極大地節(jié)約了生產(chǎn)制造成本。并且包括如下步驟:
a)原材料檢測:取樣分析其化學(xué)成份；
b)連鑄結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品配方設(shè)計:化學(xué)成份確定后，根據(jù)原材料的化學(xué)成份和原材料配比需要，設(shè)計連鑄結(jié)晶器保護渣的配方；
c)配料:將原材料按既定設(shè)計配方的比例混勻后備用；
d)調(diào)漿攪拌:將混勻料加水入球磨機，以10 12Kg/min的下料速度調(diào)漿后入水磨機攪拌20 40 min,然后入塔前攪拌桶攪拌20 40 min ；
e)造粒:將攪拌后的料漿噴霧造粒；
f)成品檢測，合格包裝入庫。本發(fā)明的改進方案，所述粒度要求不大于0.2 mm，且95%以上的粒度不低于0.17mm。本發(fā)明進一步的優(yōu)選方案，所述MnO的質(zhì)量百分含量為:5 7 %。本發(fā)明的設(shè)計原理和思路如下:
玻璃是由多原子組成的大分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，多原子分子在振動時，只有振動過程中能改變分子的對稱行為而使偶極矩發(fā)生的振動方式，才能吸收紅外輻射。振動過程中偶極矩變化越大，相應(yīng)的吸收帶越強。振動粒子的電荷越多，則偶極矩的變化越大，紅外吸收就越強，由于偶極矩和玻璃分子結(jié)構(gòu)中存在的雜質(zhì)及缺陷直接相關(guān)，故可通過加入外來離子來提高材料的紅外吸收性能。另外，由于過渡族金屬離子在保護渣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中由于與周圍氧離子的距離不等，它們之間會產(chǎn)生一個較大的偶極矩，當晶格振動時其偶極矩的變化將增大，它們有自己的特征振動譜帶，這個譜帶與保護渣自身的譜帶相疊加，進一步提高了材料的紅外輻射性能。研究發(fā)現(xiàn)，保護渣中加入Mn2+過渡金屬離子在保護渣中的固溶對保護渣的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，使保護渣中S1、O、Al等元素的化學(xué)環(huán)境發(fā)生變化，降低了分子結(jié)構(gòu)的對稱型，從而使保護渣的紅外吸收性能提高。Mn2+的離子半徑較小，最外層電子對核的屏蔽作用小，因而有效核電核較大，對配體有較強的吸引力，所以它們有很強的形成配合物的傾向。由于配合物分裂能的不同，其選擇吸收光的波長不同，因此過渡族金屬元素在玻璃中的著色不同。加入MnO后保護渣顏色為淡黃色，加入FeO后的保護渣變成暗綠色，這是因為它們吸收可見光區(qū)中某些波長的光而呈現(xiàn)出未被吸收的那部分光的顏色。事實上，過渡族金屬元素的吸收光的范圍往往擴展到近紫色光區(qū)和紅外光區(qū)，它們吸收光的范圍大致在200 25000 nm的波長范圍，熱射線也被包含在這個范圍之內(nèi)。由于保護渣中MnO的加入，使保護渣中的固溶對保護渣的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，保護渣中的S1、O、Al等元素的化學(xué)環(huán)境發(fā)生變化，降低了分子結(jié)構(gòu)的對稱型，從而使保護渣的紅外吸收性能提高。其電子層結(jié)構(gòu)特征使其吸收譜帶與保護渣原有的紅外吸收譜帶疊加，使渣膜在紅外光區(qū)的吸收能力增強。基于以上理論，通過構(gòu)建連鑄條件下連鑄坯通過保護渣渣膜與結(jié)晶器銅壁之間的輻射傳熱灰體模型，并利用該模型模擬計算在連鑄條件下，鑄坯坯殼通過厚度不同的保護渣渣膜向結(jié)晶器銅壁方向的輻射換熱量，以此來比較各保護渣的輻射傳熱性能。該方法是獨創(chuàng)的保護渣輻射傳熱性能評價方法，計算結(jié)果表明這種方法是可行的。
MnO的加入使保護渣透紅外性能明顯降低，證明其具有較好的降低保護渣輻射傳熱性能的作用，渣膜輻射傳熱性能計算結(jié)果表明，MnO組分的保護渣渣膜的輻射傳熱能力相對基礎(chǔ)渣有不同程度的下降，隨著Mn0%加入量的增加下降幅度明顯，最多可降輻射傳熱量65%。經(jīng)X射線衍射測試研究發(fā)現(xiàn)，在含MnO的渣中有Mn2SiO4晶體析出，該晶體降低了保護渣的紅外透光度，從而使保護渣輻射傳熱性能降低。Mn0%大于8%時，綜合性能已不明顯。故項目之產(chǎn)品的MnO含量在2% 8%。本發(fā)明通過在保護渣中加入2% 8%的MnO，使保護渣透紅外性能明顯降低，降低保護渣的紅外透光度，從而使保護渣輻射傳熱性能降低，以達到降低裂紋率，將裂紋率有效地控制在0.8%以下，極大地降低了生產(chǎn)成本；并且通過有效地控制保護渣結(jié)晶性能，有效地避免了液態(tài)渣膜中出現(xiàn)析晶情況的發(fā)生，從而有效地避免了出現(xiàn)粘結(jié)甚至漏鋼等生產(chǎn)事故發(fā)生。
具體實施例方式實施例一:
權(quán)利要求
1.一種高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于:其由如下重量百分比的原材料制得:螢石粉6.2 6.3 %、工業(yè)純堿6.3 7 %、硅灰石粉40.6 41 %、水泥熟料4.1 4.5 %、炭黑2.6 %、土狀石墨10.4 10.1 %、方解石1.2 1.9 %、鋁礬土 7.5 7.8 %、無碳煙灰14 15 %、碳酸錳5 %。
2.如權(quán)利要求1所述的高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于:其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:CaO:25% 30%, SiO2:34% 42%，CaF2:10% 15%,MgO:1% 3%，F(xiàn)e203:0.5% 2.5%, Al2O3:2.5% Tl, Na2O:8% 12%，MnO:2% 8%。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的制備方法，其特征在于:其無需將原材料預(yù)先制備成預(yù)熔基料，極大地節(jié)約了生產(chǎn)制造成本，并且包括如下步驟: 原材料檢測:取樣分析其化學(xué)成份； 連鑄結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品配方設(shè)計:化學(xué)成份確定后，根據(jù)原材料的化學(xué)成份和原材料配比需要，設(shè)計連鑄結(jié)晶器保護渣的配方； 配料:將原材料按既定設(shè)計配方的比例混勻后備用； 調(diào)漿攪拌:將混勻料加水入球磨機，以10-12 Kg/min的下料速度調(diào)漿后入水磨機攪拌20-40 min，然后入塔前攪拌桶攪拌20-40 min ； 造粒:將攪拌后的料漿噴霧造粒； 成品檢測，合格包裝入庫。
4.如權(quán)利要求3所述的高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的制備方法，其特征在于:所述粒度要求不大于0.2 mm，且95%以上的粒度不低于0.17 mm。
5.如權(quán)利要求2所述的高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于:所述MnO的質(zhì)量百分含量為:5% 7%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高錳中碳包晶鋼連鑄結(jié)晶器保護渣及其制備方法，通過在保護渣中加入2%～8%的MnO，使保護渣透紅外性能明顯降低，降低保護渣的紅外透光度，從而使保護渣輻射傳熱性能降低，以達到降低裂紋率，將裂紋率有效地控制在0.8%以下，極大地降低了生產(chǎn)成本；并且通過有效地控制保護渣結(jié)晶性能，有效地避免了液態(tài)渣膜中出現(xiàn)析晶情況的發(fā)生，從而有效地避免了出現(xiàn)粘結(jié)甚至漏鋼等生產(chǎn)事故發(fā)生。
文檔編號B22D11/111GK103121090SQ201310078029
公開日2013年5月29日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者張福, 陳永艷, 屈黨軍, 彭會志, 薄紅濤, 王巖, 王正英, 趙春寶, 梁冠東, 王旭陽 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司