澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護渣的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及連鑄工藝中使用的輔助材料,尤其涉及包晶鋼連鑄工藝中使用的高堿 度連鑄保護渣。
【背景技術】
[0002] 連鑄保護渣是一種粉末狀或小顆粒狀煉鋼輔助材料,是鋼水連續(xù)鑄造過程中加入 到結晶器內覆蓋在鋼水表面的一種人工合成的輔助材料。它是將含CaCKSiO 2的原料、氟化 物及含Na2O材料按合適的比例進行配制,在高溫下熔化成預熔粉,然后配入一定的C質材 料和各種添加劑,經混勻、干燥后制成。保護渣的主要作用是潤滑、隔熱保溫、防止二次氧 化、吸附鋼水中的夾雜物等。
[0003] 含碳量為0. 08%~0. 17%的碳鋼從液相冷卻到1495°C時發(fā)生包晶反應,發(fā)生包晶 反應時線收縮量很大,一旦鋼水在結晶器內冷卻不均及冷卻過快,初生坯殼厚度就會不均 勻,在各種應力的作用下于薄弱處被撕裂,形成表面縱裂紋。研究發(fā)現,減小結晶器彎月面 區(qū)域熱流密度能夠促進應力釋放和坯殼均勻生長,有利于減輕鑄坯表面縱裂紋。在實際生 產中一方面減弱結晶器水冷強度,另一方面主要采用結晶狀態(tài)的保護渣。結晶態(tài)保護渣中 透明玻璃體少,可減少輻射傳熱,同時結晶體內的微孔和界面極大地削弱晶格振動,從而減 弱傳導傳熱,達到減緩傳熱和減少裂紋的目的。在包晶鋼連鑄保護渣設計中,通常調整堿度 (即Ca(VSiO 2)與F含量,可以有效控制槍晶石(3Ca0 · 2Si02 · CaF2)的析出量,達到合理調 節(jié)保護渣結晶性的目的。
[0004] 要通過保護渣減少甚至消除因結晶器傳熱過強引起的鑄坯裂紋,過去無論是使 用高堿度還是較低堿度的保護渣,均依賴于提高保護渣的轉折溫度(接近保護渣從液態(tài)轉 化為固態(tài)的凝固溫度)來增加結晶器壁與凝固坯殼之間的固態(tài)渣膜厚度,即通過固態(tài)渣膜 對輻射和傳導傳熱的衰減作用達到減少坯殼向結晶器壁的傳熱量。有人曾提出采用堿度 (CaCVSiO 2質量比值)1. 78的高堿度保護渣用于中薄板坯的試驗,澆鑄時間約10分鐘,保護 渣轉折溫度達到1240~1260°C,有效地避免了鑄坯表面縱裂紋的產生,但更長時間的澆鑄 過程中結晶器彎月面下熱流和溫度不穩(wěn)定,容易出現粘結報警和漏鋼。即使如此,后經國內 一些學者引薦,在國內多家鋼廠的連鑄機上試驗,這種高堿度保護渣在上機不到30分鐘內 均引起漏鋼,給鋼廠造成嚴重經濟損失。至今,這種高轉折溫度的高堿度保護渣技術仍無法 適應連鑄的實際工藝需求。事實上,從20世紀九十年代初開始,德國、日本和中國等國的許 多研究者就發(fā)現,隨著堿度升高、轉折溫度升高,通過保護渣減少鑄坯表面縱裂紋的效果增 強,但發(fā)生粘結和漏鋼的頻度大幅度增加。
[0005] 經對國內8家鋼廠20多個保護渣的使用情況調查中也發(fā)現,轉折溫度超過1220°C 的渣粘結漏鋼比例很高。所以,傳統(tǒng)的保護渣理論指導下單純提高堿度并不科學,在實際穩(wěn) 定的工業(yè)化生產中也不可行。為了避免轉折溫度過高導致的粘結和漏鋼,傳統(tǒng)的保護渣只 能將堿度限定在1. 45以下。同時為了減少裂紋,控制堿度又不低于1. 25,這樣,傳統(tǒng)的保護 渣堿度通常在1. 25~1. 45之間;這種保護渣雖然可以減少裂紋,但對于裂紋特別敏感的包 晶鋼,難于消除裂紋,澆鑄的鑄坯仍然需要下線檢查和清理,難于實現無表面缺陷鑄坯的生 產,部分縱裂紋隱藏于皮下5~IOmm無法檢測清理,往往造成軋制厚板上裂紋,使軋材缺陷 嚴重甚至報廢。
[0006] 中國專利CN1974062A公開了 一種裂紋敏感性鋼種用連鑄保護渣,堿度為 1. 0-1. 2,堿度較低,雖然潤滑性能可滿足鑄坯順行的需要,但其控制縱裂紋效果降低。中國 專利201010586683. 5提供的特厚板坯包晶鋼專用連鑄結晶器保護渣,堿度為1. 12~1. 25, 其粘度在〇. 2~0. 3Ps (1300°C),熔化溫度為1165~1200°C,堿度較低,容易發(fā)生縱裂等 裂紋類缺陷,熔化溫度和粘度較高,對鑄坯的潤滑不利。
【發(fā)明內容】
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護渣,該保護渣增強了結 晶性能,能很好的預防縱裂紋的出現,同時,不會帶來漏鋼的風險,保證鑄坯順利澆鑄。
[0008] 為了實現上述技術目的,本發(fā)明采用如下技術方案: 一種澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護渣,由基體和相對于基體總重量6~8%的炭質材料 混合而成;所述的基體成分按重量百分比為:Na2O 5. 0~6. 0%,MgO 1. 5~3. 0%,Si2O 26~ 30%,Fe2O3 0· 3 ~L 0%,Al2O3 3. 5 ~5%,Li2O L 5 ~2. 5%,F 8 ~12%,以及含量不超過 2% 的雜質,其中:Ca0/Si02為1. 55~1. 83 ;所述的基體滿足:預熔物料占比例不低于70%。
[0009] 所述保護渣熔點1050~1150°C,1300°C粘度0. 07~0. 15Pa. s,結晶率大于85%。
[0010] 一種用于制備澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護渣的方法,按照基體最終所需的組成 將用于基體的所有原料混合,預熔,得到預熔物料,然后繼續(xù)向該預熔物料補加原料,得到 具有所需組成的基體,然后向該基體中加入炭質材料并進行混合,然后進行噴霧干燥,從而 制得所述澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護渣。
[0011] 在上述預熔處理的過程中,各種原料在熔融的同時,會由于升華、蒸發(fā)等原因發(fā)生 不同程度的損失,導致該預熔處理得到的物料(在本發(fā)明中稱作預熔物料)的實際組成和 總重量與所需基體的目標組成和目標重量(即按照化學計量比初始加入該預熔處理工藝的 各種原料的總重量)相比存在由上述損失造成的偏差。因此隨后需要根據該預熔物料的實 際組成和重量繼續(xù)補加相應的原料,以得到具有目標組成和目標重量的本發(fā)明的基體。所 述的"預熔物料占比例不低于70%"即是指該預熔物料的總重量與目標重量的重量比不低 于70%,也即是說,在所述預熔處理過程中損失掉的各種原料的總重量小于該目標重量的 30%。
[0012] 本發(fā)明的高堿度連鑄保護渣從提高堿度入手,控制CaCVSiO2為1. 55~1. 83,并控 制其它成分,如Na20、Mg0、Fe203、Si 20、Al203、Li20、C、F含量并協調其作用,使保護渣在結晶 器彎月面區(qū)域結晶速度快,綜合傳熱能力弱,這樣可實現降低彎月面區(qū)域熱流達到減少或 避免鑄坯表面縱