专利名称：SMS、Danieli板坯中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SMS、 Danieli板坯中碳钢连 铸功能保护材料。
背景技术：
随着科学技术的进步，连铸技术己逐步走向成熟。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。因此板坯连铸在国内外越来越受到重 视。但板坯连铸技术的实现给连铸工艺带来了许多新的难题，由于板坯断面较 大，对功能保护材料性能要求比较高，功能保护材料的性能不完善，就会造成 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。而且由于不同铸机形状和参 数不同，所以根据不同的铸机开发有必要不同的功能保护材料。
马钢新建的四炼钢，铸机产地SMS，浇注断面250X1850 2050mm2。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 m/min，一般 拉速在1. 0 1. 1 m/min.之间，应该说该板坯铸机拉速在国内已投产的板坯铸机 中是比较先进的。由于该铸机结晶器长度比较短，为了保证坯壳厚度，所以连 铸冷却方面冷却水量较强。强冷就造成铸坯表面缺陷的隐患较大，容易产生表 面裂纹。因此提高功能保护材料的析晶温度，是解决铸坯表面缺陷的最有效手 段。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)成渣速度快，能够及时补充液渣的快速消耗，在拉速变化较大的 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。
发明内容
本发明提供一种能够有效地解决粘结性漏钢、铸坯表面夹渣和粘渣问题的 SMS、 Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料。
一种SMS、 Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料，该功能保护材料的原料 包括碳酸钠、萤石、铝矾土、硅灰石、增碳剂、炭黑、方解石、碳酸钡、氟化 钠、磷渣、膨润土，其重量百分含量分别为1.0%、 14.0%、 4.0%、 33.0%、 2.0%、 4. 5%、 3. 0%、 4. 0%、 4. 0%、 27. 5%、 3. 0%，所述的功能保护材料半球温度为1160 1220°C;粘度为0. 115 0. 135Pa S C1300。C)。
所述功能保护材料中Ba0重量百分含量为2. 0 2. 5%, Mg0重量百分含量 为3. 0 4. 0%， Fe203重量百分含量为0. 3 1. 5%， 二元碱度(Ca0/Si02)为1. 24 1.34，游离碳百分含量5. 5% 6. 5%，其余为Si02、 Ca0 、 A1203、歸、F—，其质 量百分含量分别为Si02 26. 5 32. 5%、 CaO 35. 0 41. 0%、 A1203 3. 5 5. 5%、 Na20 3. 5 4. 5%、 F—6. 8 7. 8%、 k20 <0. 5%。
功能保护材料理化成分设计
为保证较高的析晶温度，首先要求功能保护材料的二元碱度(Ca0/Si02)和 半球温度要高， 一般二元碱度要大于1.20，半球温度大于115(TC，本发明控制 功能保护材料的二元碱度在1.24 1.34范围内，半球温度控制在1160 1220 °C。其次，较高的粘度，针对SMS、 Danieli连铸机的形状及参数，为保证功能 保护材料形成均匀稳定的渣膜，避免粘结漏钢的现象发生，功能保护材料的粘 度不易太低，该功能保护材料粘度在0. 115 0. 135Pa S (1300°C )。适量的Ba0， BaO可以提高功能保护材料的综合碱度，进一步的提高析晶温度，避免铸坯表面纵裂的产生，同时Ba0还能改善功能保护材料的润滑性能，尤其对高碱度的功 能保护材料特别适用，本发明功能保护材料中BaO含量控制范围为2.0 2.5%; 一定量的MgO能改善功能保护材料的稳定性，木发明功能保护材料中Mg0含量 控制范围为3.0 4.0%;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3.5 4.5%;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. 8 7. 8%。 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，同时添加了一定量的氧化剂，如铁泥，加快碳质材 料的烧损，减少烧结层厚度。本发明功能保护材料中C含量控制范围为5.5 6. 5o/Q， Fe203含量控制范围为0. 3 1. 5%，。
采用上述研究结果由河南省西保冶材集团有限公司生产的该功能保护材料， 在马钢四炼钢250X1850 2050mm2板坯连铸机上试浇注中碳钢，拉速稳定在l. 1 m/min.时的渣耗量为0. 46 kg/T钢、钢水表面液渣层厚度8 12mm。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。
具体实施例方式
下面对本发明作进一步详述
一种SMS、 Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料，该功能保护材料的原料 包括碳酸钠、萤石、铝矾土、硅灰石、增碳剂、炭黑、方解石、碳酸钡、氟化 钠、磷渣、膨润土，其重量百分含量分别为1.0%、 14.0%、 4.0%、 33.0%、 2.0%、 4. 5%、 3. 0%、 4. 0%、 4. 0%、 27. 5%、 3. 0%，所述的功能保护材料半球温度为1160 1220。C;粘度为0. 115 0. 135Pa S (1300°C)。
所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2. 0 2. 5%, MgO重量百分含量 为3. 0 4. 0%， FeA重量百分含量为0. 3 1. 5%， 二元碱度(Ca0/Si02)为1. 24 1. 34，游离碳百分含量5. 5% 6. 5%，其余为Si02、 CaO 、 A1203、歸、F—，其 质量百分含量分别为Si02 26 . 5 32. 5%、 CaO 35. 0 41. 0%、 A1203 3. 5 5. 5%、 歸3. 5 4. 5%、 F6. 8 7. 8%、 k20 <0. 5%。
配渣基料的选用
功能保护材料的性能取决于制渣基料的选择，本研究选择用磷渣混合硅灰 石作为功能保护材料配渣基料，目的是使功能保护材料结构简单，拥有比较稳 定的矿相。
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320目；2)混匀搅拌
和水磨成浆时间各1小时。
权利要求
1.一种SMS、Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料，其特征在于该功能保护材料的原料包括碳酸钠、萤石、铝矾土、硅灰石、增碳剂、炭黑、方解石、碳酸钡、氟化钠、磷渣、膨润土，其重量百分含量分别为1.0％、14.0％、4.0％、33.0％、2.0％、4.5％、3.0％、4.0％、4.0％、27.5％、3.0％，所述的功能保护材料半球温度为1160～1220℃；粘度为0.115～0.135Pa·S(1300℃)。
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BaO重量百分含量为2. 0 2. 5%， MgO重量百分含量为3. 0 4. 0%， Fe203 重量百分含量为0.3 1.5%， 二元碱度(Ca0/Si02)为1. 24 1. 34，游离碳百分 含量5. 5% 6. 5%，其余为Si02、 CaO 、 A1203、 Na20 、 F—，其质量百分含量分别 为Si0226. 5 32. 5%、CaO 35. 0 41. 0%、A12033. 5 5. 5%、Na20 3. 5 4. 5%、F_6. 8 7.8%、 k20 〈0.5%。
全文摘要
本发明公开了一种SMS、Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料，其原料包括碳酸钠、萤石、铝矾土、硅灰石、增碳剂、炭黑、方解石、碳酸钡、氟化钠、磷渣、膨润土，其重量百分含量分别为1.0％、14.0％、4.0％、33.0％、2.0％、4.5％、3.0％、4.0％、4.0％、27.5％、3.0％，所述的保护渣半球温度为1160～1220℃；粘度为0.115～0.135Pa·S(1300℃)。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B22D11/11GK101637810SQ200910065729
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, 李伟峰 申请人:河南省西保冶材集团有限公司