本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种超薄带用双层中间包覆盖剂及其制备方法。
背景技术：
超薄带生产技术是当今钢铁工业最具发展潜力的一项冶金前沿新技术，也是世界各大钢铁企业纷纷投入巨资竞相开发的一种短流程、低能耗、投资省、成本低和绿色环保的新工艺。
超薄带生产工艺流程是：钢水通过钢包→中间包→过渡段→水口→铸辊→控制气氛→夹送辊→热轧机架→拉辊→剪切→卷取。从中间包到卷取机的距离仅60米，相当于板坯铸机的十分之一。超薄带钢生产钢种主要是低碳钢，浇钢时间80分钟左右，浇注速度60~70m/min。超薄带用双层中间包覆盖剂就是为此而发明的。
随着对钢水纯净度要求的不断提高，冶金工作者已不再把中间包看作是钢包和结晶器之间的一个简单的耐火材料过渡容器，而将其作为一个精炼容器并不断开发其冶金功能，其中在中间包钢液面上加入覆盖剂是中间包冶金最有效的一种技术。超薄带中间包覆盖剂的作用主要包括(1)绝热保温，减少钢水温降；(2)隔绝空气，防止钢水二次氧化；(3)吸附上浮到钢渣界面处的非金属夹杂物，净化钢水；(4)防止钢水增碳等。
中间包覆盖剂产品目前主要有四大类，一是酸性中间包履盖剂，以碳化稻壳为代表，保温效果好，因含有sio2、mno、feo等氧化物对钢水质量影响较大，抗二次氧化性能较差、操作粉尘大；二是中性中间包履盖剂，以cao-al203-si02类为代表，造价低，对钢水质量干扰较大；三是碱性中间包覆盖剂，以mgo质原料为基材，由于与中间包镁质涂层性质相近，对涂层保护较好，并且在脱氧脱硫及吸附夹杂等方面表现较好，应用较广，但是容易结壳，对中间包操作不利；四是双层渣型中间包覆盖剂，综合性能较好。
在本发明之前，虽然已经公开了多项有关中间包覆盖剂的发明专利，但没有应用于超薄带中间包上。
专利号为zl01132125.3的“双层型碱性颗粒中间包覆盖剂”发明专利，提供了一种双层型碱性颗粒中间包保温覆盖剂，但未能提供该覆盖剂在保温、吸附al2o3非金属夹杂物、防止或减少钢水增碳量等方面的量化数据，并没用应用在超薄带生产上。
公开号为cn101347823的“双层连铸中间包覆盖剂的应用方法”发明专利，提供了一种双层连铸中间包覆盖剂的应用方法，其中无间隙原子钢水在整个浇次中的平均增碳量为5×10-4％，钢中总氧含量在30×10-4％以下，但未能提供该覆盖剂在保温效果和吸附al2o3非金属夹杂物方面的量化数据，并没用应用在超薄带生产中。
公开号104858382b“一种中间包覆盖剂及应用”，所述中间包覆盖剂含有(na2o+li2o)：8.3％，虽然含有na2o和li2o，但是覆盖剂为单层的，非中空造粒的，没有增碳情况的量化数据，添加tio2，b2o3等元素，局限于在含ti钢种上应用。
公开号103111592b“中间包覆盖剂”发明了一种中间包覆盖剂。该中间包覆盖剂包括：下层覆盖剂，位于钢水上并接触钢水；中层覆盖剂，位于下层覆盖剂上，中层覆盖剂包括镁砂基空心颗粒；上层覆盖剂，位于中层覆盖剂上。这种覆盖剂分三层，在实际生产中过于复杂，上层和下层不是中空颗粒，钢水温降没有数据量化。
专利cn101486587b“双层中间包覆盖剂”发明了能防止渣面结壳的双层中间包覆盖剂，但是，颗粒非中空颗粒，隔绝空气保温效果不好，另外，al2o3含量高对吸收夹杂物不利。
综上所述，单一的酸性覆盖剂吸附上浮的夹杂物不利，对包衬侵蚀严重；镁质覆盖剂、碱性覆盖剂容易结壳，保温效果不好；无碳覆盖剂保温效果不好。特别是超薄带生产每炉浇钢时间在80分钟左右，过度段上不加覆盖剂，上述中间包覆盖剂无法满足超薄带中间包所需要的冶金性能。
技术实现要素：
本发明目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种超薄带用双层中间包覆盖剂。其特点是双层覆盖剂都是中空颗粒品，比重轻，隔绝空气保温，防止二次氧化；下层含碳量极少，上层含碳，即防止增碳又保温；上下层al2o3含量低，能够充分吸收夹杂物；上层碱度高能有效吸附夹杂；上层覆盖熔点高，隔绝空气保温，防止二次氧化；下层熔点低，可以快速熔化，防止含碳上层与钢水接触增碳，含有助熔剂，有利于吸附夹杂；上下层都含有一定mgo，可以保护中间包衬。
具体是这样来实施的：一种超薄带用双层中间包覆盖剂，其特征在于上下两层覆盖剂为喷雾造粒的中空颗粒产品，上层覆盖剂的化学成份按质量百分比计为：cao45.0~55.0wt%、sio218.0~24.0wt%、mgo14.0~18.0wt%、al2o3≤1.9wt%、c固7.5~11.5wt%以及不可避免的余量杂质，熔点大于1450℃；下层覆盖剂的化学成份按质量百分比计为：cao25.0~31.0wt%、sio227.0~37.0wt%、mgo13.0~18.0wt%、al2o3≤1.9wt%、（li2o+na2o）13.0~17.0wt%、c固≤0.5wt%以及不可避免的余量杂质，熔点1150~1250℃。
制备方法包括以下步骤：将入厂的合格原料经配方设计上、下层覆盖剂化学成分、熔点，经过配料、制浆、喷雾造粒、筛分、冷却、检测、包装，即得到超薄带用双层中间包覆盖剂。
本发明所述的中间包覆盖剂成分的合理控制是指为达到中间包覆盖剂吸收非金属夹杂物，根据硅酸盐相图，选择了cao-sio2-al2o3-mgo作为基本渣系，在这个区域范围内，al2o3≤1.9wt%，吸收夹杂物能力强。净化钢水的理论：
3（feo）+2〔al〕=3〔fe〕+(al2o3)△g0=-853700+239.9t
3（sio2）+4〔al〕=3〔si〕+2(al2o3)△g0=-219400+35.7t
3（cao）+2〔al〕+3〔s〕=3〔cas〕+(al2o3)
本发明所述的中间包覆盖剂成分的合理选择是指碳，碳的作用主要是控制熔化速度，增加绝热保温效果，有效控制烧结，但是高含碳容易造成钢水增碳。为此，将下层覆盖剂做成含碳量极少的，在开始浇注时首先加入中间包下层覆盖剂，与钢水接触时防止增碳；为达到保温防止长时间浇注中间包温降、隔绝空气防止二次氧化、有效控制覆盖剂的熔化速度及防止覆盖剂结壳，将中间包覆盖的上层设计含有碳的，加入量控制在7.5~11.5wt%，浇注过程中在加入覆盖剂下层之后再加入上层覆盖剂，避免与钢水直接接触上层，防止覆盖剂增碳。
本发明所述的中间包覆盖剂成分的合理控制是指增加cao含量，碱度增加，feo的活度系数降低，高碱度有利钢水吸附夹杂，同时抑制中包内钢水回硫。
本发明所述的中间包覆盖剂成分的合理控制是指为中间包覆盖剂上层不添加助熔剂，覆盖剂熔点高，大于1450℃很难熔化，形成隔绝层，具有保温效果，同时防止钢水二次氧化，降低中包覆盖剂消耗量。
本发明所述的中间包覆盖剂成分的合理控制是指为中间包覆盖剂下层快速熔化，形成熔融层，防止上层覆盖剂与钢水直接接触，以cao-sio2-al2o3-mgo作为基体材料，再加入（li2o+na2o）为助熔剂，下层熔点1150~1250℃；li2o+na2o助熔剂的添加降低了熔渣的熔点和粘度，提高了al2o3的饱和溶解度，有利于吸收al2o3夹杂物。
本发明所述的中间包覆盖剂成分的合理控制是指为保护中间包衬，添加mgo，与镁质和镁钙质包衬相容性高，可以大大降低对镁质中间包内衬的侵蚀，从而提高中间包的使用寿命。
本发明采用喷雾造粒的生产方式制造中间包覆盖剂，粒度0.15~1.0mm中空颗粒的质量百分占比大于85%，颗粒比重0.65~0.85g/cm3。降低覆盖剂的容重，提高了铺展性。喷雾造粒的空心球颗粒能形成绝热层，可有效地降低钢水向外传热速度，起到隔热保温的作用。中间包覆盖剂保温性能好，不仅能减少钢水温度损失，保持恒温浇注，降低渣耗，而且良好的保温性能还可以减轻覆盖剂结壳现象。
本发明的优点之一是两层覆盖剂都是空心颗粒的，堆比重轻；空心颗粒提高了铺展性。喷雾造粒的空心球颗粒能形成绝热层，可有效地降低钢水向外传热速度，隔热保温效果好。
本发明的优点之二是覆盖剂分为上下两层，下层覆盖剂含碳量极少，在开始浇注时首先加入中间包下层覆盖剂，与钢水接触时防止增碳；中间包覆盖的上层含有游离碳，具有保温和防止覆盖剂结壳的作用，防止长时间浇注中间包温降。
本发明的优点之三是覆盖剂al2o3含量很低，有利于吸收al2o3夹杂。
本发明的优点之四是上层覆盖剂高碱度，有利于吸收夹杂，防止回硫。
本发明的优点之五是上层覆盖剂熔点高，很难熔化，隔绝空气，保温，防止二次氧化，同时也降低了中包覆盖剂的消耗量。
本发明的优点之六是下层覆盖剂添加li2o、na2o等助熔剂，覆盖剂熔点低，有利于快速形成熔融层，防止含碳上层与钢水直接接触，防止增碳；添加助溶剂有利于吸收al2o3夹杂。
本发明的优点之七是覆盖剂都含有一定的mgo，与镁质和镁钙质包衬相容性高，防止覆盖剂侵蚀包衬，保护中间包衬，提高中间包的使用寿命。
具体实施方式
以下通过具体实施例子来对本发明进一步说明。
实施例1：
将入厂的合格原料经配方设计、配料、制浆、喷雾造粒、筛分、冷却、检测、包装，制成的超薄带用双层中间包覆盖剂理化指标如下：表1
将生产出来的产品在超薄带钢生产线的中间包上使用，钢种为碳含量在0.02~0.05%的低碳钢，平均每炉浇钢时间82分钟，平均浇注速度69m/min。
在大包开浇5分钟左右时，加入中间包覆盖剂下层90kg，随着浇注随着加入中间包覆盖剂上层120kg，第二炉根据情况补加下层20kg，上层补加30kg。第三，四炉各补加上层20kg。共浇注4炉钢。
使用结果：表2
双层覆盖剂加入中间包后，在钢水面上铺展性良好。随着连浇炉数的增加渣面没有出现结壳现象，浇注结束后渣子不粘包，中间包耐材没有明显的侵蚀。从表2可以看出，使用双层覆盖剂温降很低，增碳在合理范围之内，夹杂物满足钢种要求，消耗量不大。
实施例2：
将入厂的合格原料经配方设计、配料、制浆、喷雾造粒、筛分、冷却、检测、包装，制成的超薄带用双层覆盖剂理化指标如下：表3
将生产出来的产品在超薄带钢生产线的中间包上使用，钢种为碳含量在0.02~0.05%的低碳钢，平均每炉浇钢时间78分钟，平均浇注速度67m/min。
在大包开浇5分钟时，加入中间包覆盖剂下层90kg，随着浇注随着加入中间包覆盖剂上层120kg，第二炉补加下层20kg，上层补加30kg。三炉以后各炉补加上层20kg。共浇注5炉。
使用结果：表4
双层覆盖剂加入中间包后，在钢水面上铺展性良好，随着连浇炉数的增加渣面没有出现结壳现象，浇注结束后渣子不粘包，中间包耐材没有明显的侵蚀。从表4可以看出，使用双层覆盖剂温降很低，增碳在合理范围之内，夹杂物满足钢种要求，消耗量很小。
实施例3：
将入厂的合格原料经配方设计、配料、制浆、喷雾造粒、筛分、冷却、检测、包装，制成的超薄带用双层覆盖剂理化指标如下：表5
将生产出来的产品在超薄带钢生产线的中间包上使用，钢种碳含量在0.02~0.05%的低碳钢，平均每炉浇钢时间84分钟，平均浇注速度64m/min。
在大包开浇5分钟左右时，加入中间包覆盖剂下层90kg，随着浇注随着加入中间包覆盖剂上层120kg，第二炉根据情况补加下层20kg，上层补加30kg。三炉以后各炉补加上层30kg。共浇注6炉。
使用结果：表6
双层覆盖剂加入中间包后，在钢水面上铺展性良好。随着连浇炉数的增加渣面没有出现结壳现象，浇注结束后渣子不粘包，中间包耐材没有明显的侵蚀。从表6可以看出，使用双层覆盖剂温降很小，增碳在合理范围之内，夹杂物满足钢种要求，消耗量很小。
实施例4：
将入厂的合格原料经配方设计、配料、制浆、喷雾造粒、筛分、冷却、检测、包装，制成的超薄带用双层覆盖剂理化指标如下：表7
将生产出来的产品在超薄带钢生产线的中间包上使用，钢种为碳含量在0.02~0.05%的低碳钢，平均每炉浇钢时间86分钟，平均浇注速度61m/min。
在大包开浇5分钟左右时，加入中间包覆盖剂下层90kg，随着浇注随着加入中间包覆盖剂上层120kg，第二炉根据情况补加下层20kg，上层补加40kg，三炉以后每炉补加30kg上层覆盖剂。共浇6炉。
使用结果：表8
双层覆盖剂加入中间包后，在钢水面上铺展性良，随着连浇炉数的增加渣面没有出现结壳现象，浇注结束后渣子不粘包，中间包耐材没有明显的侵蚀。从表8可以看出，使用双层覆盖剂温降很小，增碳在合理范围之内，夹杂物满足钢种要求，消耗量很小。
实施例5：
将入厂的合格原料经配方设计、配料、制浆、喷雾造粒、筛分、冷却、检测、包装，制成的超薄带用双层覆盖剂理化指标如下：表9
将生产出来的产品在超薄带钢生产线的中间包上使用，钢种碳含量在0.02~0.05%的低碳钢，平均每炉浇钢时间86分钟，平均浇注速度62m/min。
在大包开浇5分钟左右时，加入中间包覆盖剂下层90kg，随着浇注随着加入中间包覆盖剂上层130kg，第二炉根据情况补加下层30kg，上层补加30kg，三炉以后每炉补加上层30kg。共浇注了7炉。
使用结果：表10
双层覆盖剂加入中间包后，在钢水面上铺展性良好。随着连浇炉数的增加渣面没有出现结壳现象，浇注结束后渣子不粘包，中间包耐材没有明显的侵蚀。从表10可以看出，使用双层覆盖剂温降很小，增碳在合理范围之内，夹杂物满足钢种要求，消耗量很小。