专利名称：大圆坯中碳钢结晶器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，特别涉及一种大圆坯中碳钢结晶器功能保护材料。
背景技术：
现代无缝钢管采用了先进的炼钢工艺和炉外精炼手段，以及连铸时采用了保护浇 注，电磁搅拌等技术，因此成材率达到98%以上，而且外表面无裂纹、结疤、夹渣、凹陷、气泡 以及其他深度大于1. 5mm的机械划伤和压痕等缺陷；管坯内部的裂纹、气孔、偏析和夹杂以 及凝固组织的状态也都能符合轧管的要求。因此圆坯已经成为现代无缝钢管热轧连轧生产 线用管坯的首选。 随着营口中冶钢铁公司炼钢厂的大圆坯连铸机(浇注断面C 400 C 600拉速 0. 3 0. 5m/min)建成投产，实现全连铸生产，并且引进西保集团连铸功能保护材料，供铸 机热试和考核验收。但多方面表示进口功能保护材料存在价格昂贵、试验周期长等问题，使 钢厂增加生产成本。
发明内容
本发明提供一种促进铸坯的润滑，减小拉坯阻力的大圆坯中碳钢结晶器功能保护 材料。 —种大圆坯中碳钢结晶器功能保护材料，所述的大圆坯结晶器功能保护材料包括 进口碳黑、超细石墨、高品位碳粉、膨润土粉，镁砂、铝土粉、方解石粉、苏打、硅灰石、水淬 熔化料，其重量百分含量分别为1. 5%、4. 5%、4. 5%、4. 0%、5. 0%、16. 0%、1. 0%、4. 0%、 29. 5%、30%。 所述功能保护材料中Mg0重量百分含量为4. 0 7. 0% ， 二元碱度(Ca0/Si02质量 比)为0. 85 1. 05，其余为Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量为Si02 : 25 30%， CaO :25. 0 29. 0%， A1203 :11. 0 15. 0%， Na20 :3. 0 6. 0%、K20 :0. 50 1. 00%， F—小
于5%。 所述功能保护材料中MgO重量百分含量为6. 0% ， 二元碱度(CaO/Si02质量比)为 0. 97，其余为Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量为Si02 : 28 . 5%，CaO :27. 5%，A1203 : 14. 0%， Na20 :4. 2%、K20 :0. 30%， F— :3%。 营口中冶中碳钢W(C《0. 25 0.60% );连铸钢水有以下特点由于钢水P、 S偏 析，初始生成的坯壳凝固收縮小，在钢水静压力作用下坯壳和结晶器壁接触紧密，拉坯过程 中坯壳受到的摩擦阻力大，坯壳易与结晶器壁粘结，导致粘结漏钢。 坯壳与结晶器壁接触良好，传热能力强，坯壳生长较快且相对均匀，初生坯壳出现 裂纹的机率较小，但坯壳之间重接能力差，在坯壳连接处容易发生拉脱或漏钢。由于钢水中 P、 S、 C等偏析严重，造成铸坯内部组织成份偏析、疏松。若结晶水冷却强度过大，易出现内 部裂纹。连铸圆坯的外形尺寸包括铸坯的直径偏差、长度偏差、椭圆度、弯曲度、端面切斜度等。铸坯的外形尺寸超标会给下步轧管工序的操作带来不利影响，因此要严格控制。
连铸圆坯的外形尺寸超标的原因相对简单，主要受设备精度和冷却工艺影响，但 控制起来也不容易，因此也只有在提高设备精度和控制铸坯冷却工艺上采取有效措施才能 避免铸坯的外形尺寸超标。 连铸圆坯直径偏差主要与结晶器尺寸变化有关；铸坯长度偏差主要与切割控制系 统的精度有关；铸坯椭圆度主要受拉矫机压力的影响；铸坯弯曲度主要与铸坯全程冷却的 均匀性以及所浇钢处的凝固、冷却特性有关；铸坯端面切斜度主要与切割介质和控制稳定 性有关。 综上述原因，大部分与使用的功能保护材料有直接关系，因此在浇铸重轨钢时，为 保证连铸工艺顺行，除合理控制结晶器振动参数、拉速和稳定浇铸条件下，最关键就是通过 功能保护材料促进铸坯的润滑，减小拉坯阻力。 营口中冶大圆坯连铸采用多点矫直全弧形连铸机，结晶器设备有液面控制系统和 电磁搅拌系统。钢水经过真空精炼后，钢水夹杂含量较低，因此要求功能保护材料必须熔 化均匀，避免功能保护材料熔化不均匀和不合理结晶器流场下的巻渣，降低渣膜润滑性和 铸坯洁净度。为了保证铸坯润滑和吸收夹杂物的能力，析晶比例控制在0，碱度R值取在 0. 85 0. 105，粘度控制在0. 8Pa ，S，熔点控制在1210 1270°C间以保证功能保护材料的 消耗量，功能保护材料性能指标选择结果如下表
功能保护材料性能指标
碱度熔点/°c粘度/Pa S吨钢消耗量/Kg
0. 85 0. 1051210 12700. 7 0. 90. 3 0. 6 为了在碱度较低的情况下，提高功能保护材料熔化均匀性，除了采用预熔渣型外， 还利用多种组合材料减少分熔。 选择CaO、 MgO、 Si02、 Na20、 F—等特殊化学试剂成份来观察功能保护材料变化情况， 在满足熔化温度的前提下，此特殊组分的加入还可降低白碱加入量。 中冶中碳钢高温塑性较差，浇铸过程中结晶器内坯壳收到摩擦阻力大，易出现坯 壳与结晶器壁粘结现象，因此要求功能保护材料对铸坯的润滑良好。 通过添加少量化学熔剂，可改善功能保护材料玻璃化特性，提高功能保护材料的 润滑能力，同时可改善功能保护材料熔化均匀性，并且为获得良好的熔融特性，功能保护材 料以碳黑和石墨的混合配碳为好。 研究表明，功能保护材料中加入碳质材料可以降低功能保护材料的致密化速度，
从而抑制功能保护材料的烧结，在试验中所用的碳质材料中，碳黑降低致密化速率的效果
优于石墨，其中以进口(:黑效果最好，其次是半补强碳黑和超细高品位石墨，加入2% 3%
质量的进口碳黑和超细高品位石墨，可以有效控制功能保护材料的熔化速度。 因此功能保护材料配C直选用混合配C模式，具体为1. 5%质量的进口 C黑、4. 5%
质量的石墨和4. 5%质量的增C剂配比，根据上述表格成份和现场试验表明，所设计出的功
能保护材料在结晶器内能较好的铺展开，熔化均匀，渣面活跃，产生的渣圈少，液渣层厚度
为10 12mm，每吨钢渣耗量为0. 35 0. 45Kg/T。所浇注铸坯表面无清理率均为98 %以上，铸坯皮下及内部质量良好，均能满足要求。
具体实施方式
实施例一 —种大圆坯中碳钢结晶器功能保护材料，所述的大圆坯结晶器功能保护材料包括 进口碳黑、超细石墨、高品位碳粉、膨润土粉，镁砂、铝土粉、方解石粉、苏打、硅灰石、水淬 熔化料，其重量百分含量分别为1. 5%、4. 5%、4. 5%、4. 0%、5. 0%、16. 0%、1. 0%、4. 0%、 29. 5%、30%。 所述功能保护材料中Mg0重量百分含量为4. 2% ， 二元碱度(Ca0/Si02质量比)为
I. 02，其余为Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量为Si02 : 25 . 5%，CaO :26. 0%，A1203 :
II. 3%， Na20 :5. 8%、K20 :0. 92%， F— 4%。
实施例二 —种大圆坯中碳钢结晶器功能保护材料，所述的大圆坯结晶器功能保护材料包括 进口碳黑、超细石墨、高品位碳粉、膨润土粉，镁砂、铝土粉、方解石粉、苏打、硅灰石、水淬 熔化料，其重量百分含量分别为1. 5%、4. 5%、4. 5%、4. 0%、5. 0%、16. 0%、1. 0%、4. 0%、 29. 5%、30%。 所述功能保护材料中MgO重量百分含量为6. 8% ， 二元碱度(CaO/Si02质量比)为 0. 87，其余为Si02、 CaO、 A1203、 Na20、 F—，其重量百分含量为Si02 : 29%， CaO :25. 5%， A1203 : 14. 0%， Na20 :3. 6%、K20 :0. 54%， F— 2%。
实施例三 —种大圆坯中碳钢结晶器功能保护材料，所述的大圆坯结晶器功能保护材料包括 进口碳黑、超细石墨、高品位碳粉、膨润土粉，镁砂、铝土粉、方解石粉、苏打、硅灰石、水淬 熔化料，其重量百分含量分别为1. 5%、4. 5%、4. 5%、4. 0%、5. 0%、16. 0%、1. 0%、4. 0%、 29. 5%、30%。 所述功能保护材料中MgO重量百分含量为6. 0% ， 二元碱度(CaO/Si02质量比)为 0. 97，其余为Si02、CaO、Al203、Na20、F—，其重量百分含量为Si02 : 28 . 5%，CaO :27. 5%，A1203 : 14. 0%， Na20 :4. 2%、K20 :0. 30%， F— :3%。 上述三种实施例中所述的水淬熔化料的成份及重百分含量为Si02 28 %、 Ca040%、Al203 4. 0%、R20 9. 0%、F— 7%、 MgO 5. 0%、Fe203 1.5%，余量为烧失。R20 = K20+Na20，所述水淬熔化料是各种配料经混合，高温熔化，再突然水冷，并将得到的物质粉碎 预定的颗粒。
权利要求
一种大圆坯中碳钢结晶器功能保护材料，其特征在于所述的大圆坯结晶器功能保护材料包括进口碳黑、超细石墨、高品位碳粉、膨润土粉，镁砂、铝土粉、方解石粉、苏打、硅灰石、水淬熔化料，其重量百分含量分别为1.5％、4.5％、4.5％、4.0％、5.0％、16.0％、1.0％、4.0％、29.5％、30％。
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Mg0重量百 分含量为4. 0 7. 0 % ， 二元碱度(Ca0/Si02质量比)为0. 85 1. 05，其余为Si02、 Ca0、 A1203、 Na20、 F—，其重量百分含量为Si02 : 25 30%， CaO :25. 0 29. 0%， A1203 :11. 0 15. 0%， Na20 :3. 0 6. 0%、K20 :0. 50 1. 00%， F—小于5%。
3. 如权利要求2所述的功能保护材料，其特征在于所述功能保护材料中Mg0重量百 分含量为6. 0%，二元碱度(Ca0/Si02质量比)为O. 97，其余为Si02、 CaO、 A1203、 Na20、 F—， 其重量百分含量为Si02 : 28 . 5%， CaO :27. 5%， A1203 :14. 0%， Na20 :4. 2%、K20 :0. 30%， F—: 3%。
全文摘要
本发明公开了一种大圆坯中碳钢结晶器功能保护材料，所述的大圆坯结晶器功能保护材料包括进口碳黑、超细石墨、高品位碳粉、膨润土粉，镁砂、铝土粉、方解石粉、苏打、硅灰石、水淬熔化料，其重量百分含量分别为1.5％、4.5％、4.5％、4.0％、5.0％、16.0％、1.0％、4.0％、29.5％、30％。根据上述表格成份和现场试验表明，所设计出的功能保护材料在结晶器内能较好的铺展开，熔化均匀，渣面活跃，产生的渣圈少，液渣层厚度为10～12mm，每吨钢渣耗量为0.35～0.45Kg/T。所浇注铸坯表面无清理率均为98％以上，铸坯皮下及内部质量良好，均能满足要求。
文档编号B22D11/11GK101733379SQ20101003022
公开日2010年6月16日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者李书成, 李伟峰, 范李飞 申请人:河南省西保冶材集团有限公司