一种无铝或超低铝钢连铸用保护渣及制备方法
【专利摘要】本发明属于钢铁冶炼连铸生产技术，特指一种无铝或超低铝钢连铸用保护渣及制备方法。先将原料充分干燥脱水后按重量分数称量配料，经混料后在1300-1400℃下预熔，预熔渣冷却后粉碎、磨细制浆研磨，干燥后磨细混匀，然后采用喷雾塔造粒制备预熔型中空颗粒保护渣；本发明的优点是：保护渣中不含氧化铝，控制钢-渣反应不向钢中增铝，并且本发明的保护渣具有较强吸收钢中氧化铝的能力，适合对钢种铝含量严格限制的无铝或超低铝钢的连铸；另外，本发明的熔点、熔速、粘度及析晶温度等指标也符合无铝或超低铝钢连铸的要求，并具有无氟环保的优势，原料来源广，制备方法简单，具有显著的经济效益和社会效益。
【专利说明】一种无铝或超低铝钢连铸用保护渣及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶炼连铸生产技术，特指一种无铝或超低铝钢连铸用保护渣及制备方法。
【背景技术】
[0002]连铸技术以其高效、节能、优质、易于实现自动化和智能化等诸多优点，受到冶金界的高度重视，与之相配套的连铸结晶器保护渣也得到了相应的发展，且成为不可或缺的冶金辅助材料；现有的连铸保护渣主要采用SiO2-Al2O3-CaO渣系，在此基础上加入少量助熔剂(碱金属或碱土金属氧化物、氟化物、硼化物等)和控制熔速的炭质材料(炭黑、石墨和焦炭等)，这类保护渣具有较低的熔点和粘度，而且具有玻璃渣润滑效果好等优势。
[0003]随着对钢质量控制要求的逐步提高，连铸过程的钢-渣反应开始受到冶金工作者的关注，比如对超低碳钢采用无碳保护渣以防止保护渣对钢液增碳等，这要求保护渣在起到连铸润滑、防止钢液氧化、吸气等作用的同时，还要具有吸收钢中夹杂物的功能，已有发明提出通过引入助熔剂来改善因钢中氧化铝进入保护渣使保护渣性能恶化的技术方案；但是，保护渣中的某些氧化物在传统观念上被认为是稳定氧化物，从而忽略了这类氧化物对钢液质量的影响；氧化铝是钢中最有害的夹杂物之一，过去针对控制钢中氧化铝夹杂的研究主要围绕如何降低钢中的氧含量来展开，但对于对氧化铝夹杂非常敏感的钢种如帘线钢、轴承钢、滚珠钢、铁路道岔钢等，仅从脱氧的角度去控制钢中的氧化铝夹杂是远远不够的，因此，不仅仅要降低钢中氧的含量，更要控制钢中的铝的含量，因此无铝或超低铝钢应运而生；但针对无铝或超低铝钢连铸保护渣的研究甚少，由于保护渣中的氧化铝一直被认为是稳定的氧化物，从而忽视了保护渣中氧化铝被还原进入钢液即向钢液增铝的影响，而且保护渣中的氧化铝对保护渣的熔点、粘度以及析晶温度都有重要影响，一直作为保护渣性能的重要调节剂，被广泛使用，而新近的研究表明，当钢中的铝含量很低(<50ppm)时，保护渣中氧化铝的活度高于一定值后，氧化铝即可以被碳及钢中的S1、Mn等元素还原而进入钢液，从而使钢液增铝，影响钢液的质量。
[0004]综上所述，目前缺少针对无铝或超低铝钢连铸用的新型保护渣，以减少或控制保护渣向钢中增铝对钢液质量的危害。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种无铝或超低铝钢连铸用保护渣及制备方法，通过选用新组元和优化保护渣的成分，替代保护渣中氧化铝所起到的助熔、调节流动性等作用，发明一种不含氧化铝的新保护渣体系，克服因保护渣中氧化铝被还原而向钢中增铝的危害，解决无铝或超低铝钢连铸存在的问题。
[0006]本发明的目的是通过下列技术方案来实现的:
一种无铝或超低铝钢连铸用保护渣，其特征在于:所述无铝或超低铝钢连铸保护渣的成分按质量百分数计算为:(CaO+BaO) 20-40%, SiO2 30-50%, MgO 1-3%, (Fe203+Mn0) 1-3%,(B203+Li20+Na20) 5-15%, C 3_7%，其余为不可避免的杂质0_5% ;具体的，对于保护渣中的主要组元的补充说明如下:
保护渣的碱度(主要碱性物质与酸性物质的质量之比):R= (CaO+BaO) / (SiO2)=
0.7-0.9，依此来确定碱性物质(CaO+BaO)和酸性物质SiO2的含量范围；需要进一步说明的是保护渣中的碱性物质(CaO+BaO)是按质量比CaO:Ba0=2:1配制的组合物。
[0007]保护洛中的还原性气氛调节组分(Fe203+Mn0)是按质量比Fe2O3:MnO= I:2配制的组合物。
[0008]保护渣中的(B203+Li20+Na20)为质量之比B2O3 =Li2O =Na2O= 2:1:2 的组合物。
[0009]另外，需要补充的说明的是本发明的无铝或超低铝钢连铸用保护渣中氧化铝的含量要进行严格限制，因此，本发明的保护渣中杂质总量低于5%，特别是杂质中Al2O3的质量分数小于0.5%，这给原料的选用提供参考标准。
[0010]经热力学计算及实验室研究，当渣中氧化铝含量为1%时，与之相平衡的钢中酸溶解铝含量[Al] S为0.005%,因此，针对钢中酸溶解铝含量[Al] S低于0.005%的无铝或超低铝钢，连铸保护渣中的氧化铝应当低于1%，为严格控制成分波动，本发明中氧化铝杂质的质量分数控制在0.5%以内，可以稳定地将钢中酸溶解铝含量[Al] s控制在0.005%以下，所以，本发明适用于钢中酸溶解铝含量[Al]s低于0.005%的无铝或超低铝钢的连铸。
[0011]本发明的无铝或超低铝钢连铸用保护渣的制备方法与现有技术中采用喷雾塔造粒方法基本相同，制备方法的特征在于:先将原料石灰10-20%、硅灰石10-20%、硅石20-30%、镁砂1-3%、硼酐 5-10%、碳酸锂3-5%、氧化锰1_3%、氧化钠2_5%、氧化铁1_3%、碳粉3-8%、氧化钡10-20%充分干燥脱水后按照设定质量比配制，称量配料后，经碎料、混料后在1300-140(TC下预熔，预熔渣冷却后粉碎、磨细制浆研磨，干燥后再磨细混匀，磨粉料的粒度在200目以下，然后采用喷雾塔造粒制备预熔型中空颗粒保护渣。
[0012]针对无铝或超低铝钢连铸的要求及本发明的保护渣成分范围，研究得出本发明的保护渣的主要性能要求为:保护渣的熔化温度范围1000-1200°C ;1300°C时粘度的范围
0.20-0.60Paso
[0013]与现有技术相比较，采用本发明的优点如下:
I)、本发明的保护渣为无铝保护渣，适合用于无铝或超低铝钢的连铸，钢渣反应在可控的范围内发生，保护渣中较稳定的氧化物SiO2等不会被还原，即使杂质中有少量Al2O3存在，在本发明的保护渣与钢液接触时也不会发生，也不会发生Al2O3的还原，这是因为保护渣中即使有Al2O3，也会与Ca0、Ba0等结合成稳定化合物，在有活性高的氧化物如Fe203、Mn0、Si02存在时，不会发生Al2O3的还原。
[0014]2)、本发明的保护渣具有更适合无铝或超低铝钢连铸需求的保护渣性能，即较低的熔点、较高的熔化速度和较高的铺展性及合适的粘度，保证了保护渣的润滑、防氧化和吸收夹杂等功能，本发明的保护渣的主要物性指标见表1。
[0015]表1本发明的主要物性指标
fi%' ?δ?18? t?.JiOC?i?Tllil? ?'—N*?'.P.3..S.!1Η.0J0-ι)4<μO 20^6 (H).3)本发明适合溶解铝含量低于0.0050%的无铝或超低铝钢连铸，具有进一步容纳吸收钢中夹杂物包括Al2O3系列夹杂物，另外，保护渣不含有毒有害成分，不含易挥发腐蚀设备的成分，该保护渣能延长设备使用寿命，不损害操作人员健康，具有推广价值。
[0016]4)本发明的原料来源广，制备方法简单，不需增加新的设备投资有利于降低成本和环境保护，具有显著的经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合实施例对本发明作进一步的阐述；实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明，实施例的制备过程和采用的原料的成分特征如下:
制备方法:以石灰、硅灰石、硅石、镁砂、硼酐、碳酸锂、氧化锰、氧化钠、氧化钡、氧化铁、碳粉为原料，所有原料破碎筛分至100目以下，在200°C下充分烘干后称量并配料，混匀后在1380°C下预熔，预熔渣冷却后粉碎、磨细制浆研磨至小于I微米以下，干燥后充分磨匀，磨粉料的粒度在200目以下，在喷雾造粒塔内制成空心颗粒，保护渣的粒度范围在
0.1-0.4mm。
[0018]所用原料的成分特征如下:
石灰的成份以质量百分含量计算，CaO 90.0%, MgO 4.0%，SiO2 1.5%，S ( 0.035%, P(0.015%。
[0019]硅灰石的化学组成为(质量％):Si02 5 2%, CaO 45%, MgO 0.8%, S<0.03%, P〈
0.03%，余量杂质。
[0020]硅石的化学组成为(质量%)，SiO2 98%, Fe2O3 0.35%, Al203+Ti02<l.0%, S〈0.03%,P〈 0.03%。
[0021]镁砂的化学成分为(质量％)，MgO 98%，CaO 1%，其余杂质1%。
[0022]硼酐的化学成分为(质量％)，B2O3 98%，其余杂质2%。
[0023]氧化钠、氧化钡、氧化铁、氧化锰都采用工业纯级别的原料，即纯度为99%的工业原料，氧化锂采用化学纯的碳酸锂替代，按碳酸锂分解产生的氧化锂来计算加入量。
[0024]焦粉的技术指标为:固定碳92%，灰分5%、其余杂质小于3%。
[0025]实施实例I
所制备的保护渣进行成分分析结果如下(质量百分数):
CaO 23.2%, BaO 11.1%，SiO2 43%, MgO 2%, Fe2O3 1%, MnO 2%, B2O3 4%, Li2O 2%, Na2O4%，C 5%，其余为不可避免的杂质2.7%，杂质中Al2O3的质量分数0.4% ;本保护渣的碱度R= (CaO+BaO)/(SiO2)=0.8，本实施例制备的保护渣的主要性能指标见表2。
[0026]实施实例2
所制备的保护渣进行成分分析结果如下(质量百分数):
CaO 19.8%, BaO 9.9%, SiO2 42%, MgO 2%, Fe2O3 1%, MnO 2%, B2O3 6%, Li2O 3%, Na2O6%，C 7%，其余为不可避免的杂质1.3%，杂质中Al2O3的质量分数0.3% ;本保护渣的碱度R= (CaO+BaO)/(SiO2)=0.7，本实施例制备的保护渣的主要性能指标见表2。
[0027]实施实例3
所制备的保护渣进行成分分析结果如下(质量百分数):
CaO 27.1%，BaO 13.6%, SiO2 45.2%, MgO 1%，Fe2O3 1%, MnO 2%, B2O3 2%, Li2O 1%，Na2O2%，C 3%，其余为不可避免的杂质2.1%，杂质中Al2O3的质量分数0.4% ;本保护渣的碱度R= (CaO+BaO)/(SiO2)=0.9，本实施例制备的保护渣的主要性能指标见表2。
[0028]表2实施例结果——物化性能指标
【权利要求】
1.一种无铝或超低铝钢连铸用保护渣，其特征在于:所述无铝或超低铝钢连铸保护渣的成分按质量百分数计算为:(CaO+BaO) 20-40%，SiO2 30-50%, MgO 1-3%, (Fe203+Mn0)1-3%, (B203+Li20+Na20) 5-15%, C 3_7%，其余为不可避免的杂质 0_5%。
2.如权利要求1所述的一种无铝或超低铝连铸用保护渣，其特征在于:所述保护渣的熔化温度范围1000-1200°C ;1300°C下的粘度的范围0.20-0.60Pas。
3.如权利要求1所述的一种无铝或超低铝钢连铸用保护渣，其特征在于:所述保护渣适用于钢中酸溶解铝含量[Al] s低于0.005%的无铝或超低铝钢的连铸。
4.如权利要求1所述的一种无铝或超低铝连铸用保护渣，其特征在于:所述保护渣的碱度R为主要碱性物质与酸性物质的质量比，R= (CaO+BaO) / (SiO2) = 0.7-0.9，其中，(CaO+BaO)是按质量比CaO:Ba0=2:1配制的组合物。
5.如权利要求1所述的一种无铝或超低铝连铸用保护渣，其特征在于:所述保护渣中的还原性气氛调节组分(Fe203+Mn0)，是按质量比Fe2O3 =MnO=I:2配制的组合物。
6.如权利要求1所述的一种无铝或超低铝连铸用保护渣，其特征在于:所述保护渣中的(B203+Li20+Na20)，是按质量比 B2O3 =Li2O =Na2O= 2:1:2 配制的组合物。
7.如权利要求1所述的一种无铝或超低铝连铸用保护渣，其特征在于:所述杂质中Al2O3的质量分数小于0.5%。
8.如权利要求1所述的一种无铝或超低铝连铸用保护渣的制备方法，其特征在于:将原料石灰10-20%、硅灰石10-20%、硅石20-30%、镁砂1_3%、硼酐5_10%、碳酸锂3_5%、氧化锰1-3%、氧化钠2_5%、氧化铁1-3%、碳粉3_8%、氧化钡10-20%充分干燥脱水后按照设定质量比配制，称量配料后，经碎料、混料后在1300-1400°C下预熔，预熔渣冷却后粉碎、磨细制浆研磨，干燥后再磨细混匀，磨粉料的粒度在200目以下，然后采用喷雾塔造粒制备预熔型中空颗粒保护渣。
【文档编号】B22D11/111GK103624228SQ201310675987
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】李桂荣, 王宏明, 赵钊, 李兵 申请人:江苏大学