专利名称：：一种低污染型连铸保护渣的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种连铸保护渣，特别涉及一种低污染型连铸保护渣。
背景技术：
：连铸保护渣中的氟是最常使用的助熔剂之一，现有连铸保护渣中，氟含量一般在510%之间。相对于保护渣中的其它助熔剂(纯碱、硼砂等)，氟能更有效地调节熔渣粘度，而对熔渣的熔化温度影响较小，从而使粘度和熔点温度性能较好地与保护渣的使用性能相匹配。另外一方面，保护渣的结晶性能与铸坯和结晶器铜板之间的传热密切相关，氟能显著提高保护渣的结晶温度，尤其是在保护渣的碱度(CaO/SK)2)超过1.0时，对结晶温度的提高更明显，主要与高碱度保护渣中枪晶石(3Ca0.2Si02.CaF2)的析出有关，因此氟能有效提高结晶器与铸坯间保护渣渣膜的热阻，降低裂纹敏感钢种裂纹发生率。然而，熔融保护渣在高温下与冷却水相互作用，使冷却水中的氟离子浓度和酸度增加并不断富集，某厂连铸机扇形段冷却水的PH值达到3.5，氟离子浓度最高达到200mg/L以上，造成连铸设备腐蚀，增加了循环水处理的难度，提高中和剂的成本，也加大了冷却水废水的排放压力。国家标准规定冷却水排放标准，氟离子浓度不大于10ppm(参见GB3838-88)。中国专利03117824.3以及美国专利6461402均提供了一种无氟保护渣，这两项专利的核心是开发保护渣中氟的替代品，使用其它助熔剂如Li20、B203等来代替保护渣中的氟，开发出适用于特定钢种使用性能的无氟保护渣。
发明内容本发明的目的是提供一种低污染型连铸保护渣，主要解决由于氟离子增加导致的连铸设备腐蚀以及后处理难度增加和处理成本上升的技术问题。本发明的技术思路是熔融保护渣中的氟对冷却水的污染程度除了和保护渣本身的氟含量有关外，还和保护渣的其他成分有关，也就是说保护渣的其他成分影响保护渣中的氟在冷却水中的溶解。所以相同含氟量的保护渣对冷却水的氟离子浓度和酸度影响可以相差很大，本发明充分利用了氟在保护渣中的重要作用，通过合适的原料的搭配，对冷却水的污染程度控制在二级以下，提供了一种低污染型保护渣。本发明的技术方案为一种低污染型连铸保护渣，其组成成分的重量百分配比为CaO:28~35%,Si02:28~34%,A1203:3~7%,Na20:8~13%,F:3~5%,B203:3-5%,Li20:1~5%,MnO:3-5%,MgO:4~8%。控制氧化钙和二氧化硅的重量比即CaO/Si02大于1，8F%+1.2Si02%+B203%+A1203%+MnO%控制《2.40.8CaO%+Na20%+Li20%+MgO%低污染型连铸保护渣的配制采用常规的保护渣配制方法。本发明的有益效果是本发明采用热模拟试验，研究了熔融保护渣中的组分对冷却水PH值和氟离子浓度的影响，试验方法将IO克已经除碳的保护渣放入1350'C高温炉石墨坩埚中熔化8分钟后，取出快速倒入盛放200ml冷却水的不锈钢槽中，待冷却均匀后去除残渣取槽中水样进行检测，分析水样的ra值及氟离子浓度射艮据冷却水的PH值和氟离子浓度将冷却水的污染程度分为四类，见分类表l国家标准规定(标准GB3838-88)，冷却水氟离子浓度低于10mg/L属于一级排放标准；1020mg/L为二级标准，对应表中的低氟污染类型。表l:保护渣对冷却水污染类型分类<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>热模拟试验中保护渣与冷却水的比例远高于连铸生产中实际的保护渣与冷却水的比例，前者大约是后者的25倍，也就是说如果热模拟试验得出该保护渣属低氟污染型，冷却水符合二级排放标准，则实际生产中使用该保护渣时冷却水循环25次后排放还属二级排放标准。试验表明随着氟含量的增加冷却水中的氟离子浓度增加，PH值降低(酸度增加)，但当氟含量大于5%时，冷却水中氟离子浓度明显上升ffl值明显下降研究结果发现了不管保护渣的其他成分如何变化，要达到上表中的低污染型，保护渣的中的氟元素必须《5%;同时也发现了即使保护渣中的氟《5%，如果没有其他成分的合理组合，也不一定成为低污染型保护渣，也可能是中污染型甚至是高污染型，这说明了熔融保护渣中的氟元素在水中的溶解作用还受保护渣其他组分的影响，因此低污染型保护渣不仅仅是降氟问题。造成冷却水的污染的原因是保护渣中的氟化物与冷却水反应生成氢氟酸溶于水后，导致冷却水的酸性和氟离子浓度上升保护渣对冷却水的污染主要是通过以下反应进行，CaF2+H20=Ca0+2HF2CaF2+Si02=SiF4+2Ca0SiF4+2H20=Si02+4HF不同组分对上述反应的影响程度各不相同，有的互相制约保护渣的碱度(Ca0/Si02)对保护渣的氟在冷却水中的溶解行为是有影响的fe0和Si02是保护渣的主要成分，在保护渣中两者之和通常大于60%，试验表明当CaO/Si02〉1时，氟的溶解度幵始降低，对冷却水酸度的影响减弱说明保护渣中碱性氧化物的增加抑制了氟的溶解，试验表明随着N&QLyDNfeO&O这些碱性氧化物含量的增加，氟的溶解度开始降低，对冷却水酸度约影响降低，这和保护渣中Ca0/Si02的增加有类似的规律表明AW^hW这些氧化物和前述的氧化物具有相反的作用，即B2(^AW^,等氧化物在冷却水中呈酸性，这些氧化物有利于保护渣中的F元素的溶解对上述氧化物组分影响熔融保护渣中F元素在冷却水中溶解情况进行了定量的试验研究，也结合氟含量对F元素溶解的影响，对试验结果进行数学回归处理后得到了如下的关系式8F%+1.2Si02%+B203%+A1203%+MnO%"污染成分指数"=-0.8CaO%+Na20%+Li20%+MgO%指数值越大，则保护渣中的F元素越容易溶解，从式中可以看出F元素含量的影响最大，系数达到8，尽管如此，由于保护渣中配入的氟的绝对量有限，而CaOSiO,等绝对量较高，所以CaQSi()2的影响也很大其它成分并不是都配入保护渣中，且配入量有限，因此对冷却水的影响相对较弱模拟试验结果表明，当"污染成分指数"《2.4时，冷却水中的氟离子浓度达到了二级排放标准，也就是说该保护渣是低污染型保护渣本发明获得的保护渣既能有效地满足保护渣的各项使用性能指标，同时对冷却水的污染程度控制在二级以下，满足了环保排放的要求。具体实施例方式表2中是本发明的两个比较例和3个实施例的对比数据比较例1保护渣氟含量较高，达到6.91%，"污染成分指数"(8F%+1.2Si02%+B203%+A1203%+MnO%)/(0.8CaO%+Na20%+Li20%+MgO%)比值为2.61，超出2.4，该保护渣对冷却水的影响很大，PH值为4.8,氟离子浓度为45.36mg/L，属高污染型比较例保护渣2氟含量为4.4%，"污染成分指数"为2.50，超出2.4，该保护渣对冷却水的影响较大，PH值为6.9，氟离子浓度为34.75mg/L,属中污染型。而通过本发明配制的保护渣实施例1例2和实施例3氟重量百分含量分别为4.5%5.0%和橋，"污染成分指数"分别为2.251.89和1.96,均低于2.4，两个保护渣对冷却水的影响均较小，达到低污染水节可以看出，尽管实施例12保护渣中氟含量比比较例2保护渣要高，但只要合理调节"污染成分指数"的配比，同时氟含量不超过5%，保护渣对冷却水的影响可以控制在低氟污染水平。表2本发明的实施例与原有保护渣氟污染类型之比较<table>complextableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1一种低污染型连铸保护渣，其组成成分的重量百分配比为CaO28～35％，SiO228～34％，Al2O33～7％，Na2O8～13％，F3～5％，B2O33～5％，Li2O1～5％，MnO3～5％，MgO4～8％。2.根据权利要求1所述的一种低污染型连铸保护渣，其特征是，CaO/Si02大于l。3、根据权利要求1所述的一种低污染型连铸保护渣，其特征是，控制8F%+1.2Si02%+B2(V%+A1203%+MnO%-《全文摘要本发明涉及一种连铸保护渣，特别涉及一种低污染型连铸保护渣。主要解决由于氟离子增加导致的连铸设备腐蚀以及后处理难度增加和处理成本上升的技术问题。本发明的技术方案为一种低污染型连铸保护渣，其组成成分的重量百分配比为CaO28～35％，SiO<sub>2</sub>28～34％，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>3～7％，Na<sub>2</sub>O8～13％，F3～5％，B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>3～5％，Li<sub>2</sub>O1～5％，MnO3～5％，MgO4～8％。控制氧化钙和二氧化硅的重量比即CaO/SiO<sub>2</sub>大于1，“污染成分指数”(8F％+1.2SiO<sub>2</sub>％+B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％+MnO％)/(0.8CaO％+Na<sub>2</sub>O％+Li<sub>2</sub>O％+MgO％)≤2.4本发明获得的保护渣既能有效地满足保护渣的各项使用性能指标，同时对冷却水的污染程度控制在二级以下，满足了环保排放的要求。文档编号B22D11/11GK101096049SQ20061002825公开日2008年1月2日申请日期2006年6月28日优先权日2006年6月28日发明者晨张,朱祖民,蔡得祥申请人:宝山钢铁股份有限公司