Asp中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料的制作方法

专利名称：Asp中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金辅料技术领域，特别涉及一种ASP中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料。
背景技术：
随着科学技术的进步，连铸技术已逐步走向成熟。然而，由于炼钢技术的不断完善，炼钢节奏加快，炉子出钢量增大，与炼钢和后续的轧钢能力相比，连铸机的生产能力仍然是整个钢铁生产过程中的限制性环节。为此，近些年来，国内外钢铁企业普遍采用高效连铸技术。所谓高效连铸通常是指比常规连铸生产效率更高，以高拉速为核心，以高质量、无缺陷铸坯生产为基础，实现高连浇率、高作业率的连铸系统技术，其核心是高拉速技术。但高拉速连铸技术的实现给连铸工艺带来了许多新的难题，其中之一就是随着浇注速度的增加，连铸功能保护材料相对消耗量减少，造成结晶器壁与凝固坯壳之间的润滑不充分、传热不均匀，进而导致铸坯表面缺陷，甚至发生粘结性漏钢，尤其是在非稳态浇注时期。因此，随着拉速的不断提高，开展与拉速相适应的功能保护材料技术的研究一直是连铸工作者关心和工作的重点。
唐钢一炼ASP板坯连铸机，浇注断面120/150X900 1500mm2。从保证炉机匹配和产量要求出发，要求该板坯铸机工作拉速最高达2. 0 mZmin， 一般拉速在1.5 1.7 m/min.之间，随着拉速的进一步提高，有两个限制因素必须解决凝同速率以及坯壳与结晶器壁间的摩擦力。因此，起润滑铸坯减小摩擦力和控制结晶器传热特征的功能保护材料的正确应用，是高拉速连铸得以实现的关键。由此，为了实现最佳操作性能和获得满意的产品质量，对功能保护材料提出了更高的要求。发明内容本发明提供一种解决高速连铸中的粘结性漏钢、铸坯表面夹渣和粘渣问题 的ASP中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料。
一种ASP中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料，该功能保护材料原 料包括硅灰石、冰晶石、碳酸钠、萤石、熟料、锂灰石、镁砂、炭黑、膨润土，
其质量百分含量分别为40 58%、 3 9%、 10 14%、 6 9%、 1.6 2. 5%、 9. l 10. 1%、 1. 6 2. 3%、 6 亂3. 2 4. 8%。
连铸功能保护材料中Li20的质量百分含量为0.8 1.2%， Mg0的质量百分 含量为3. 0 5. 0%， Fe203的质量百分含量为0. 7 1.5%， 二元碱度(Ca0/Si02) 为O, 93 0. 97，其余为Si02、 CaO、 A1203、歸、F—，其中Si02的质量百分含量 为28.0 34.0%， CaO的质量百分含量为27. 0 33. 0%， A1203的质量百分含量为 0 5.0%、 Na20的质量百分含量为9 10%、 F—的质量百分含量为6. 0 7. 0%、 k20 的质量百分含量为0 0. 5%。
板坯低碳钢的碳含量一般小于0.08%，在凝固过程中没有包晶反应。低碳钢 在弯月面处凝固收縮大，同时低碳钢拉速大，因此低碳钢功能保护材料的重点 也是在于润滑；此外低碳钢中夹杂较多要求功能保护材料吸收能力要好，防止 铸坯表面夹渣和粘渣。
功能保护材料化学成分设计。首先要求功能保护材料的二元碱度(CaO/Si02) 不能太高， 一般要小于l.O，以保证结晶器内渣膜形成良好的玻璃态，改善坯壳 与结晶器之间的润滑，本发明控制功能保护材料的二元碱度在0. 93 0. 97范围 内。其次，采用多种熔剂的方法调节功能保护材料熔点和粘度，其中锂灰石是 一个重要熔剂，对降低功能保护材料粘度和熔点非常显著，同时里面的Li20还 能改善功能保护材料的润滑性能，尤其对高拉速要求低熔点和低粘度的功能保 护材料特别适用，本发明功能保护材料中"20含量控制范围为1.0 1.5%; — 定量的MgO也能降低功能保护材料熔点、粘度、结晶温度和凝固温度，改善功 能保护材料的稳定性，本发明功能保护材料中MgO含量控制范围为3. 0 5. 0°/。；20 作为常规功能保护材料熔剂重要成分的Na20在本发明功能保护材料中含量不能
太高， 一方面避免在渣膜中析出霞石，破坏渣膜的玻璃性能，减少功能保护材
料中的Na20含量同时还可提高功能保护材料的表面张力，有利于渣-金分离，减 少铸坯表面夹渣和粘渣，本发明功能保护材料中Na20含量控制范围为9.0 10.0%， Na20在功能保护材料的作用仍然是降低熔点和粘度；功能保护材料中的 F-主要作用是降低渣粘度，改善液渣流动性，但在本发明中要特别注意控制功 能保护材料中的F-含量，若渣中CaF2含量过高会引起枪晶石(3Ca0. 2Si02. CaF2) 等高熔点物的析出，破坏熔渣的玻璃性，使润滑条件恶化，另外F-离子含量过 高还会对伸入式水口造成严重侵蚀，减少水口使用寿命，为此，本发明功能保 护材料中F—含量控制范围为6. 0 7. 0%。最后，就是要求功能保护材料快速熔化， 形成足够的液渣层和保证一定的渣消耗量。要求配碳量不能太高，但也不能过 低，否则形成的液渣层和烧结层太厚，使得结渣条严重，阻碍功能保护材料的 均匀流入。因此，配碳种类选用比表面积大和燃烧速度快的炭黑，本发明功能 保护材料中C含量控制范围为6. 0 8. 0%， FeA含量控制范围为0. 7 1. 5%，。
功能保护材料物理性能确定。本发明要求功能保护材料具有较低的熔点、 粘度、凝固温度和较快的熔化速度。具体设置要求为熔点(半球点温度)为 1050 1070 。C; 130(TC的粘度为0. 10 0. 16 Pa S;凝固温度为1080 1120 °C (粘度-温度曲线判定)；熔化速度为20 30秒(渣柱法测试)。
配渣基料的选用和特点。功能保护材料的性能取决于制渣基料的选择，常 规的机混渣主要采用多种生料混合而成，由于受热后产生分解化合物而影响到 性能变化，影响了熔渣的稳定性。本研究选择用预熔型渣作为功能保护材料配 渣基料，该特制的预熔型渣除了含有常规的预熔型渣基本成分外，如Si02、 CaO 、 A1203、 Na20 、 F—，还含有本发明功能保护材料需要的MgO成分。由于减少了生 料的配入比例，熔渣性能的稳定性得到了提高。特别是预熔型连铸渣基料比例 达到了55 60%，减少了在结晶器内的分解化合反应过程，明显增加了使用效果的稳定性。
生产工艺和质量控制标准。功能保护材料成品的理化性能稳定性与所使用生 产工艺和控制标准是直接相关的。为了适应高拉速板坯功能保护材料的高质量 需求，本发明功能保护材料采用了如下质量控制标准1)每种原料粒度要求通 过250目；2)混匀搅拌和水磨成浆时间各1小时。
采用上述研究结果由河南西保冶才材集团有限公司生产的该功能保护材料，
在唐钢一炼钢断面为120/150X900 1500腿22板坯连铸机上浇注低碳SPHC钢 种，拉速稳定在1. 6m/min.时的渣耗量为0. 45 kg/T钢、钢水表面液渣层厚度8 12ram。经现场试验结果表明，该功能保护材料使用时，在结晶器内铺展性、保 温性和熔化性能表现良好；结晶器内四个面传热量稳定和均匀，满足高拉速要 求；试验渣渣条小、改善了流入不均现象，功能保护材料润滑性好，防止了粘 结性漏钢。铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。
本发明成渣速度快，能够及时补充液渣的快速消耗，在高速浇铸或拉速变化 较大的情况，仍能维持足够的功能保护材料消耗量；2)结晶器壁与坯壳间的渣 膜厚度适宜、分布均匀，防止坯壳与结晶器壁直接接触，以降低摩擦力并使结 晶器散热均匀化，防止裂纹的产生及粘结漏钢，避免铸坯产生表面缺陷；3)足 够的熔渣层厚度，防止高速连铸或拉速较大波动时，熔渣供应不足以及固体渣 颗粒流入；4)稳定的操作性能，具有良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液 渣物性稳定；5)在高拉速及拉速变化大时功能保护材料具有稳定的熔融特性和 控热能力。总之，高拉速功能保护材料技术的核心就是快速成渣、达到一定的 渣消耗量，以保证对铸坯的润滑；同时也满足不同钢种浇注对结晶器传热控制 的要求。
具体实施例方式
下面通过实施例，对本发明作进一步详述 实施例--
6一种ASP中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料，该功能保护材料原 料包括硅灰石、冰晶石、碳酸钠、萤石、熟料、锂灰石、镁砂、炭黑、膨润土，
其质量百分含量分别为42%、 7%、 14%、 8. 5%、 2. 4%、 10%、 2. 3%、 9%、 4. 8%。
功能保护材料中Li20的质量百分含量为0.8 1.2%， MgO的质量百分含量 为3. 0 5. 0%， Fe203的质量百分含量为0. 7 1. 5%， 二元碱度(CaO/SiCU为0. 93 0.97，其余为Si02、 CaO、 A1A、歸、F—，其中Si02的质量百分含量为28. 0 34. 0%， CaO的质量百分含量为27. 0 33. 0%， A1A的质量百分含量为0 5. 0%、 Na20的质量百分含量为9 10%、 F—的质量百分含量为6. 0 7. 0%、 k20的质量百 分含量为0 0. 5%。 实施例二-
一种ASP中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料，该功能保护材料原 料包括硅灰石、冰晶石、碳酸钠、萤石、熟料、锂灰石、镁砂、炭黑、膨润土， 其质量百分含量分别为49%、 6%、 12%、 7.5%、 2%、 9.50%、 2.0%、 8%、 4%。
功能保护材料中Li20的质量百分含量为0.8 1.2%， MgO的质量百分含量 为3. 0 5. 0%， Fe^的质量百分含量为0. 7 1. 5%， 二元碱度(CaO/Si02)为0. 93 0.97，其余为Si02、 CaO、 A1203、歸、F，其中Si02的质量百分含量为28. 0 34. 0%， CaO的质量百分含量为27. 0 33. 0%， A1203的质量百分含量为0 5. 0%、 Na20的质量百分含量为9 10%、 F—的质量百分含量为6. 0 7. 0%、 k20的质量百 分含量为0 0. 5%。
实施例三
一种ASP中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料，该功能保护材料原 料包括硅灰石、冰晶石、碳酸钠、萤石、熟料、锂灰石、镁砂、炭黑、膨润土， 其质量百分含量分别为57%、 4%、 10%、 6%、 1. 7%、 9. 2%、 1. 8%、 7%、 3. 3%。
功能保护材料中Li20的质量百分含量为0.8 1.2%， MgO的质量百分含量 为3. 0 5. 0%， Fe203的质量百分含量为0. 7 1. 5%， 二元碱度(CaO/Si02)为0. 93 0.97，其余为Si02、 CaO、 A1A、 Na20、 F,其中Si02的质量百分含量为28. 0 34. 0%， CaO的质量百分含量为27. 0 33. 0%， A1203的质量百分含量为0 5. 0%、 Na20的质量百分含量为9 10%、 F—的质量百分含量为6. 0 7. 0%、 k20的质量百 分含量为0 0. 5%。
权利要求
1.一种ASP中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料，其特征在于该功能保护材料原料包括硅灰石、冰晶石、碳酸钠、萤石、熟料、锂灰石、镁砂、炭黑、膨润土，其质量百分含量分别为40～58％、3～9％、10～14％、6～9％、1.6～2.5％、9.1～10.1％、1.6～2.3％、6～10％、3.2～4.8％。
2.如权利要求1所述的连铸功能保护材料，其特征在于所述功能保护材料中Li20的质量百分含量为0. 8 1. 2%，Mg0的质量百分含量为3. 0 5. 0%，Fe203的质量百分含量为0.7 1.5%， 二元碱度(CaO/Si02)为0.93 0. 97，其余为Si02、 Ca0、 A1203、 Na20、 F，其中Si02的质量百分含量为28. 0 34. 0%， Ca0的质量百分含量为27. 0 33. 0%， A1A的质量百分含量为0 5.(B、 Na20的质量百分含量为9 10%、 F—的质量百分含量为6. 0 7. 0%、 k20的质量百分含量为0 0. 5%。
全文摘要
本发明公开了一种ASP中薄板高拉速板坯低碳钢连铸功能保护材料，保护渣中Li₂O、MgO和Fe₂O₃重量百分含量分别为1.0～1.5％、3.0～5.0％、0.7～1.5％，二元碱度(CaO/SiO₂)为0.93～0.97，其余量为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F和K₂O。该发明克服了现有技术中高拉速板坯连铸低碳钢液渣层薄，润滑不良，造成粘结漏钢、铸坯表面夹渣和粘渣质量问题。保护渣在结晶器内铺展性、保温性、熔化性能好，结晶器内四个面传热量稳定和均匀，液渣层厚度为8～12mm，渣条少，保护渣润滑性好，防止粘结性漏钢，铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。
文档编号B22D11/11GK101637808SQ20091006572
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者李书成, 李伟锋 申请人:河南省西保冶材集团有限公司