专利名称：圆坯低碳焊条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，特别涉及一种圆坯低碳焊条钢连铸功能保 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。连铸坯型的灵活转变也 得到很大发展，为更好的适应市场多样化，目前新建的方坯铸机大多都歉容圆 型坯浇铸。由于圆坯表面质量便于检査和修磨的特点，使圆坯生产钢种的类型 也随之多样化，原来只有方坯浇铸的钢种钢厂根据生产优势选择圆坯浇铸，这 样开发相适应的圆坯功能保护材料种类也随之增多，研制多样化圆坯功能保护
材料便成为连铸工作者关心和工作的重点。H08A低碳系列圆坯功能保护材料便
是其中之一。
天津荣程新建的3#方圆坯连铸机，浇注断面C250-400。拉速在0.3 1.8 m/min.之间，浇铸的钢种H08A， 08MnVNb，钢水C:O. 07 0. 10%， Als: 0, 02 0.05%，钢水的凝固收縮处于包晶钢范围，而且钢水酸溶铝很高。功能保护材料 在确保润滑.改善减缓传热.吸附溶解钢水上浮氧化铝的冶金功能十分关键。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l)合适的液渣层厚度，液渣层小于或大于合适厚度，铸坯表面都会 产生裂纹等缺陷，优以厚度不足为甚，裂纹数量随液渣层的减薄而剧增；2)减 少渣圈生成，渣圈厚时会把液渣向下流动的通道堵死，局部堵塞的时间越长表 面纵裂就越严重；3)合适的渣耗量，保护的渣耗量随着液渣粘度.结晶器振动频 率.负滑脱率以及拉速的减少而增大；4)合适的熔渣粘度和渣膜厚度，圆坯的凝 固壳为圆环状，容易在铜壁和凝壳间产生空隙，从而引发铸坯的不均匀凝固。 由于渣膜在整个凝固壳外表面上的分布不可能是均匀的，在渣膜过薄的情况下渣膜厚度的不均匀相对显得突出；5)良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液
渣物性保持稳定。
发明内容
本发明提供一种解决低碳包晶钢圆坏表面纵裂凹陷、铸中粘结性漏钢、铸 坯表面夹渣和粘渣问题的圆坯连铸低碳包晶钢功能保护材料。
一种圆坏低碳焊条钢连铸功能保护材料，其原料包括熔化料、碳酸钡、碳 酸钠、萤石、石英砂、硅灰石、碳酸锰、电熔镁砂、炭黑、膨润土，其质量百
分含量分别为58°/。、 3. 0%、 5. 0%、 4. 0%、 7. 0%、 9. 0%、 6. 0%、 1. 0%、 4. 0%、 3. 0%。 所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2. 0 3. 5%， Mn0重量百分含量为 1.0 3. 0%， MgO重量白分含量为3. 0 6, 0%， 二元碱度(Ca0/Si02)为0. 93 0.97，其余为Si02、 Ca0 、 A1203、 Na20 、 F—，其百分含量为Si02 24. 0 32. 0%， Ca0 22. 0 30. 0%， A1203 <10. 0%、 Na20 6. 0 7. 0%、 Fl. 0 3. 0%、 k20 <0. 5%。 下面通过实施例，对本发明作进一步详述 圆坯低碳钢的碳含量C:0.07 0. 10%，在凝固过程中有包晶反应。低碳钢在 弯月面处凝固收缩大，同时大圆坯低碳钢拉速慢，因此圆坯低碳钢功能保护材 料的重点也是在于渣膜均匀流入；此外圆坯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BaO是一 个重要熔剂，对降低功能保护材料粘度和熔点显著，同时BaO还能改善功能保 护材料的润滑性能，减少渣圈析出的结石量，使渣圈厚度减薄很多，本发明功 能保护材料屮BaO含量控制范围为2.0 3.5%; MnO不仅能降低功能保护材料的 熔点、粘度和凝固温度，还能提高功能保护材料的熔化速度，加速液渣的形成，同时对功能保护材料的结晶温度影响较小，有利于稳定渣膜传热，本发明功能
保护材料中MnO含量控制范围为1.0 3.0%; —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 6.0%;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6.0 7.0%， 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1. 0 3. 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11. 0 15. 0%。
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
1130 1200 。C; 1300。C的粘度为0. 50 0. 70 Pa S;凝固温度为1120 1190 °C (粘度-温度曲线判定)；熔化速度为35 45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
5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Mg0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牛 产工艺和控制标准是直接相关的。为了适应低碳圆坯功能保护材料的髙质量需 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。
采用上述研究结果生产的该功能保护材料，在荣钢3能机6流圆坯连铸机 上浇注低碳焊条钢，拉速在0. 8-1. 10 m/min.时的渣耗量为0. 55 kg/T钢、钢水 表面液渣层厚度7 lllMl。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；结晶器内传热量稳定和均匀，满 足波动范围内的拉速要求；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。铸坯表面没有裂纹.夹渣和粘渣现象，铸坯表 面质量好。
具体实施例方式
一种圆坯低碳焊条钢连铸功能保护材料，其原料包括熔化料、碳酸钡、碳 酸钠、萤石、石英砂、硅灰石、碳酸锰、电熔镁砂、炭黑、膨润土，其质量百 分含量分别为58%、 3.0%、 5.0%、 4.0%、 7.0%、 9.0%、 6.0%、 1.0%、 4.0%、 3.0%。
所述功能保护材料中Ba0重量百分含量为2. 0 3. 5%， MnO重量百分含量为 1.0 3.。％， Mg0重量百分含量为3.0 6. 0%， 二元碱度(Ca0/Si02)为0. 93 0.97，其余为Si02、 Ca0 、 A1A、歸、F—，其百分含量为Si02 24. 0 32. 0%， CaO 22. 0 30. 0%， A1203 〈10. 0%、 Na20 6. 0 7. 0%、 F—1. 0 3. 0%、 k20 <0. 5%。
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；结晶器内传热量稳定和均匀，满足波动范围内的拉速 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。铸坯表面没有裂纹.夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。
权利要求
1.一种圆坯低碳焊条钢连铸功能保护材料，其特征在于其原料包括熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、石英砂、硅灰石、碳酸锰、电熔镁砂、炭黑、膨润土，其质量百分含量分别为58％、3.0％、5.0％、4.0％、7.0％、9.0％、6.0％、1.0％、4.0％、3.0％。
2. 如权利要求1所述的功能保护材料，其特征在于所述功能保护材料中 Ba0重量百分含量为2. 0 3. 5%， Mn0重量百分含量为1. 0 3. 0%， Mg0重量百分 含量为3. 0 6. 0%， 二元碱度(Ca0/Si02)为0. 93 0. 97，其余为Si02、 Ca0 、 A1203、歸、F一，其百分含量为Si0224. 0 32. 0%， Ca0 22. 0 30. 0%， Al2O3<10. 0%、 Na20 6. 0 7. 0%、 F—1.0 3. 0%、 k20 <0. 5%。
全文摘要
本发明公开了一种圆坯低碳焊条钢连铸功能保护材料，原料包括熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、石英砂、硅灰石、碳酸锰、碳黑、膨润土组成。功能保护材料中BaO、MnO、MgO重量百分含量分别为2.0～3.5％、1.0～3.0％、3.0～6.0％、二元碱度(CaO/SiO<sub>2</sub>)为0.93～0.97，其余量为SiO<sub>2</sub>、CaO、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、Na<sub>2</sub>O、F-和K<sub>2</sub>O。克服了圆坯连铸低碳包晶钢现有技术中液渣层薄，润滑不良，造成粘结漏钢、铸坯表面纵裂凹陷和粘渣质量问题。功能保护材料在结晶器内铺展性、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。
文档编号B22D11/11GK101637809SQ200910065728
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