一种高铝钢用连铸保护渣及其制造方法

专利名称：：一种高铝钢用连铸保护渣及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及炼钢辅助材料及其制造方法，特别涉及一种高铝钢用连铸保护渣及其制造方法。
背景技术：
：在钢水连续铸造时，在连铸结晶器内的钢水面上不断地加入保护渣，熔化的保护渣随着结晶器的振动不断流入铸坯和结晶器之间，起到润滑和控制传热的作用；熔渣隔绝空气避免钢水氧化；未熔的固态渣对钢水具有保温作用；熔渣还吸收钢水中的氧化铝等夹杂物。保护渣主要的化学成分为Ca0，Si02以及Al203等，再加入碱式碳酸盐及氟化物调节熔点、粘度，加入炭素材料调节熔化速度。作为主要成分之一的Si02在保护渣熔渣中的含量为30%50%。熔渣中的(Si02)在渣钢界面会和钢水中的強还原性金属元素起化学反应，例如4[Al]+3(Si02)—2(Al203)+3[Si]反应的结果是Al203进入熔渣，Si进入了钢水。如果钢水中还含有钛元素、稀土类金属元素则也会发生类似的化学反应。由此可见熔渣中的八1203的增量由两部份组成吸收钢水中上浮的八1203夹杂物以及渣钢反应生成的A1203,。通常情况下熔渣中的八1203的增量在3%6%，铝镇静钢比铝硅镇静钢高一些。熔渣中的八1203的增量会对熔渣性能产生一些影响，但保护渣的性能设计时考虑了这一因素，所以通常情况下不会出现什么问题。当钢水中的A1、Ti、稀土类元素含量较高时，这些元素的氧化物进入熔渣较多时，会恶化熔渣的性能。例如当钢水中的[Al]含量大于〉P/。时，熔渣中的A1203的增量>15%(极大部份为钢水中的[Al]与熔渣的(Si02)反应后的产物)，熔渣中的Si02的减量为大于13%，会生成2Ca0.A1203.Si02的高熔点矿物(钙铝黄长石)，提升熔渣的熔点和粘度，熔渣不能均衡地流入结晶器与铸坯之间，铸坯表面质量恶化，使连铸不能继续进行，甚至出现漏钢事故。同样，Ti、稀土类元素的氧化物在熔渣中过度富集也会提升熔渣的熔点、粘度而引发类似的问题。对于这类A1、Ti、稀土类元素含量较高的钢种，普通的连铸保护渣显然是不适用的。专利KR-2005041475为了解决含Ti〉0.4以上的铁素体不绣钢连铸时因熔渣中Si02与钢水中的Ti反应使熔渣损失Si02，从而使Ca0/Si02急剧上升，影响对铸坯的润滑，因而将熔渣的初始CaO/Si02设计得较低，为0.60.7，使熔渣的最终的CaO/Si02不大于1.0。但这等于提高了熔渣中(Si02)的活度，促进了熔渣中(Si02)与钢水中[A1]等元素的反应。专利JP-57184563将保护渣中的Si02限制在7%以下，控制CaO含量为4060%，八1203含量为2040%。这种保护渣由於Si02低，玻璃性差，熔化温度高，助熔剂的加入量大，特别是元素F的加入量提高后会污染环境，腐蚀设备。
发明内容本发明的目的是提供一种高铝钢用连铸保护渣及其制造方法，抑制上述强还原性元素被氧化后进入熔渣使熔渣变性，解决含有高Al、Ti及稀土类具有强还原性元素钢的连续铸造问题，从而使这类钢种连铸生产顺行，铸坯表面质量良好。本发明解决上述问题的技术方案为一种高铝钢用连铸保护渣，其化学成分百分配比为CaO+Al203%:50%60%，且CaO%/Al203%=0.71.3，SrO:410%，BaO:25%，MgO:l3%，助熔剂歸1016%，Li20:25%，F:612%，并保持Si02《2%。本发明保护渣中CaO和A1A是主要成份，通常(CaO+Al203H大于50%，而CaO%/Al2O3%=0.71.3这个要求是根据〔&0^1203相图而来的。从相图上看当Ca0%/Al203%=0.71.3时正是铝酸钙的玻璃化形成区，是低熔点区。当(^0%〃1203%接近于1时正是CaO-Al203的共晶点，此位置熔点最低。SrO、BaO、MgO可起到在熔渣吸收钢水中的Al203夹杂物后维持其粘度的稳定性的作用，其次从"多组元混合效应"出发，保护渣的组元越多，熔点越低。Sr0的含量在410。/。范围时降低熔点、粘度的作用最显著，BaO、MgO降低熔点、粘度的作用不显著，所以加入量较少。加入适量的调整保护渣物理性能的助熔剂Na20、Li20和F，这些助熔剂也是保护渣成分中不可缺少的组成部分。在保护渣前述的组元加入量的条件下，如果Na20小于10%则保护渣熔点偏高而不适用，Na20大于16%则熔点过低。Li20有降低熔渣熔点、粘度作用，又有促进玻璃化的作用，但价格昂贵，它和Na20的最佳匹配加入量为25%。F是调整保护渣粘度的最重要的元素，在本发明保护渣中，F的加入量小于6。/。时，粘度调节不到位，大于12%时不仅粘度偏低，而且F过高对环境会造成影响。带入保护渣中的不可避免的杂质Si02总量小于2%，降低保护渣中的Si02含量，可减少熔渣中Si02的活度，减弱熔渣的氧化性。优选地，所述CaO%/Al203%"l。实验研究证实了在外加成份、外加助熔剂相同的条件下，当"0%〃1203%接近于1时保护渣的熔化温度最低，因此，CaO%/Al203%"l是最理想的。一种高铝钢用连铸保护渣的制造方法，包括以下步骤(1)按下列化学成分百分配比准备原料CaO+Al203%:50%60%，且CaO%/Al203o/o=0.71.3,SrO:410%，BaO:25。/。，MgO:13%，并保持不可避免的杂质Si02总量小于2%。调节保护渣性能的助熔剂配比为Na20:1016%,Li20:25%，F:612%;(2)熔化，可在大于保护渣熔化温度20(TC以上的温度下用无炉衬水冷炉壁电炉熔化，如用无炉衬竖炉以焦碳为热源熔化难于达到Si02总量小于2%的目标；(3)水淬，熔渣直接进入常温水池冷却凝固成玻璃体；(4)干燥，将水分烘干为含水量小于2%为下一步粉碎作准备；(5)粉碎；(6)加入24%的碳素材料，通过各种设备制成粉末状，颗粒状或中空球状保护渣，炭素材料的作用是调节保护渣的熔化速度。优选地，所述步骤(6)中，碳素材料为石墨和碳黑，以两种材料同时使用为好。优选地，所述步骤(5)中，粉碎后的粉末粒度为筛下物80%通过至少为200目筛子。本发明与现有技术相比具有如下有益效果1.可以解决含有高Al、Ti及稀土类具有强还原性元素钢的连续铸造问题，抑制上述强还原性元素被氧化后进入熔渣使熔渣变性。2.改善保护渣的成分，从而使含有高Al、Ti及稀土类具有强还原性元素的钢种连铸生产顺行，无漏钢报警情况发生，铸坯表面质量良好。图1为Ca0-Al203相图。图2为CaO与A1203对熔化温度的交互作用示意图。图3为二氧化硅的活度示意图。具体实施方式实施例l一种高铝钢用连铸保护渣，其化学成分百分配比为CaO+Al203%:58%且CaO%/Al203%=0.93，SrO:12%，BaO:3%，MgO:1%,助熔剂Na20:10%，Li20:3%，F:8%,并保持Si02《2%。在原料配比中，务必使带入保护渣中的不可避免的杂质Si02总量小于2。/。。降低保护渣中的Si02含量，可大大减少熔渣中Si02的活度，大大减弱熔渣的氧化性，二氧化硅的活度如图3所示。制作上述高铝钢用连铸保护渣的制造方法，包括以下步骤(1)按下列化学成分百分配比准备原料Ca0+Al203%:58%且CaO%/Al203%=0.93，SrO:12%，BaO:3%，MgO:1%，助熔剂配比为Na20:10%，Li20:3%，F:8%，并保持Si02《2%;(2)熔化，用无炉衬水冷炉壁电炉熔化；(3)水淬，熔渣直接进入水池凝固成玻璃体；(4)干燥，将水分烘干，为粉碎作准备；(5)粉碎，粉碎后的粉末粒度为筛下物80%通过200目；(6)加入2.2%的石墨和碳黑材料制成保护渣。实施例2一种高铝钢用连铸保护渣，其化学成分百分配比为Ca0+Al203%:55%且CaO%/Al203%=0.72，SrO:10%，BaO:2%，MgO:3%，助熔剂Na20:14%，Li20:2%，F:7%，并保持Si02《20%。制作上述高铝钢用连铸保护渣的制造方法，包括以下步骤(1)按下列化学成分百分配比准备原料CaO+Al203%:55%且CaO%/Al203%=0.72，SrO:10%，BaO:2%,MgO:3%;助熔剂配比为Na20:14%，Li20:2%，F:7。/。，并保持Si02《2。/o;(2)熔化，用无炉衬水冷炉壁电炉熔化；(3)水淬，熔渣直接进入水池凝固成玻璃体；(4)干燥，将水分烘干，为粉碎作准备；(5)粉碎，粉碎后的粉末粒度为筛下物80%通过200目；(6)加入3.6%的石墨和碳黑材料制成保护渣。实施例3作为Ca0-Al203系保护渣，本实施例中，保护渣中CaO和Ah03是主要成份，通常(CaO+Al203)。/。大于50%，从相图上看当CaO%/Al203%=0.71.3时正是铝酸钙的玻璃化形成区，是低熔点区。而当(^0%/^1203%接近于1时正是Ca0-Al203的共晶点，此位置熔点最低。因此，CaO%/Al203%^l是最理想的，如图1所示。实验研究证实了在外加成份、外加助熔剂相同的条件下，当CaO。/。/Al20W接近于1时保护渣的熔化温度最低，如图2所示。因此，在本实施例中，按照CaO%/Al203%^l来配成保护渣原料CaO+Al203%:58%且CaO%/Al203%=l，SrO:5%，BaO:5%，MgO:2%，助熔剂歸12%，Li20:3%，F:9%，并保持Si02《2。/。。制作上述高铝钢用连铸保护渣的制造方法，包括以下步骤(1)按下列化学成分百分配比准备原料CaO+Al203%:55%且CaO%/Al203%=l，SrO:5%，BaO:5%，MgO:2%;助熔剂配比为Na20:12%,Li20:3%，F:9%;并保持Si02《2%;(2)熔化，用无炉衬水冷炉壁电炉熔化；(3)水淬，熔渣直接进入水池凝固成玻璃体；(4)干燥，将水分烘干，为粉碎作准备；(5)粉碎，粉碎后的粉末粒度为筛下物80%通过200目；(6)加入3%的石墨和碳黑材料制成保护渣。实施例4一种高铝钢用连铸保护渣，其化学成分百分配比为Ca0+Al203%:57%_￡CaO%/Al203%=1.28，SrO:8%,BaO:4%，MgO:1%，助熔剂Na20:16%，Li20:5%，F:12。/。，并保持Si02《20/0。制作上述高铝钢用连铸保护渣的制造方法，包括以下步骤(1)按下列化学成分百分配比准备原料Ca0+Al203%:57%且Ca0%/Al203%=1.28，Sr0:8%，Ba0:4%，Mg0:1%;助熔剂配比为Na20:16%，Li20:5%，F:12%;并保持Si02《2。/o;(2)熔化，用无炉衬水冷炉壁电炉熔化；(3)水淬，熔渣直接进入水池凝固成玻璃体；(4)干燥，将水分烘干，为粉碎作准备；(5)粉碎，粉碎后的粉末粒度为筛下物80%通过200目；(6)加入2.6%的石墨和碳黑材料制成保护渣。表1为本发明的4个实施例与现有技术中保护渣使用结果比较列表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1.一种高铝钢用连铸保护渣，其特征在于其化学成分百分配比为CaO+Al2O3％50％～60％，且CaO％/Al2O3％＝0.7～1.3，SrO4～10％，BaO2～5％，MgO1～3％，助熔剂Na2O10～16％，Li2O2～5％，F6～12％，并保持SiO2≤2％。2.如权利要求1所述的高铝钢用连铸保护渣，其特征在于所述CaO%/Al203%"1。3.—种高铝钢用连铸保护渣的制造方法，其特征在于包括以下步骤(1)按下列化学成分百分配比准备原料CaO+Al203%:50%60%，且CaO%/Al203%=0.71.3，SrO:410%，BaO:25%，MgO:13%，助熔剂Na20:1016%，Li20:25%，F:612%，并保持Si02《2%;(2)熔化，可在大于保护渣熔化温度20(TC以上的温度下进行；(3)水淬，熔渣直接进入常温水池冷却凝固成玻璃体；(4)干燥，将水分烘干为含水量小于2%，为下一步粉碎作准备；(5)粉碎；(6)加入24%的碳素材料制成保护渣。4.如权利要求3所述的高铝钢用连铸保护渣的制造方法，其特征在于所述步骤(6)中，所述碳素材料为石墨和碳黑。5.如权利要求3所述的高铝钢用连铸保护渣的制造方法，其特征在于所述步骤(5)中，粉碎后的粉末粒度为筛下物80%通过至少为200目筛子。全文摘要本发明涉及炼钢辅助材料及其制造方法，特别涉及一种高铝钢用连铸保护渣及其制造方法。本发明的主要技术特征为按照下列化学成分百分配比制成保护渣原料CaO+Al₂O₃％50％～60％，且CaO％/Al₂O₃％＝0.7～1.3，SrO4～10％，BaO2～5％，MgO1～3％，助熔剂Na₂O10～16％，Li₂O2～5％，F6～12％，并保持SiO₂≤2％。再经过熔化、水淬、干燥、粉碎步骤，再加入炭素材料制成保护渣。本发明可以抑制强还原性元素被氧化后进入熔渣使熔渣变性，使含高铝、Ti及稀土类钢种连铸生产顺利进行，铸坯表面质量良好。文档编号B22D11/11GK101332497SQ200710042540公开日2008年12月31日申请日期2007年6月25日优先权日2007年6月25日发明者铁庄,晨张,朱祖民,蔡得祥申请人:宝山钢铁股份有限公司