专利名称：Asp超低碳专用连铸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，具体涉及一种ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，所述ASP是介于CSP与中厚板之间的断面，拉速比中厚板高，比CSP低。
背景技术：
近年来，超低碳钢(含C < 0. 03)取得飞速发展，逐渐取代铝镇静钢成为第三代深 冲钢。超低碳钢的成份特点是超低碳含量、微合金化、钢质纯净。超低碳钢的生产已经成 为一个国家汽车用钢板生产水平的标志。我国的超低碳钢生产中厚板以宝钢、鞍钢、武钢已 比较成熟，ASP超低碳还处于初步阶段，由于冶炼条件及连铸工艺等诸多方面的限制因素， ASP超低碳生产面临严峻挑战，尤其是直接影响铸坯表面质量的连铸功能保护材料。在连铸碳含量< 0.03的超低碳钢时，若使用普通连铸结晶器功能保护材 料，会引起铸坯表面或内部渗碳、增碳，同时铸坯表面也易产生缺陷。增碳量一般在 20X 10_6-50X 10_6，增碳主要来自功能保护材料中的碳，功能保护材料碳含量越高，则铸坯 增碳量越高。为了避免和减少铸坯增碳，功能保护材料中的碳必须降低最低水平。但是过 分降低功能保护材料中的碳含量，会导致熔速过快，液渣层和烧结层不稳定，极易造成铸坯 表面质量；另外还会因液渣层过厚，液渣流入不均，不能形成均勻的渣膜，致使铸坯冷却不 均勻，严重时会产生漏钢事故。近些年来，国内外钢铁企业普遍采用高效连铸技术，加快炼钢节奏，增大炉子出钢 量，以提高生产效率。所谓高效连铸是指以高拉速为核心，以高质量、无缺陷铸坯生产为基 础，实现高连浇率、高作业率的连铸系统技术。但高拉速连铸技术的实现给连铸工艺带来了 许多新的难题，譬如随着浇注速度的增加，连铸功能保护材料相对消耗量减少；结晶器壁与 凝固坯壳之间的润滑不充分、传热不均勻；进而导致铸坯表面缺陷，甚至发生粘结性漏钢等 等。因此，开展与拉速相适应的结晶器功能保护材料技术的研究成为连铸工作者急待解决 的问题重点。尤其是开发ASP用超低碳钢功能保护材料的难点在于高拉速下降低碳质材料 用量后如何保证液渣层的稳定性，以及液渣厚度的合理控制和保温性能的改善等。济钢三炼钢2#3#连铸机生产ASP超低碳专用钢，浇注断面 (100-135) X (900-1500)，从铸机状况和产量要求出发，要求该铸机工作拉速最高达3. Om/ min, 一般拉速在1. 8 2. 5m/min之间。随着拉速的进一步提高，起润滑铸坯减小摩擦力 和控制结晶器传热特征的结晶器功能保护材料的正确应用，成为高拉速连铸得以实现的关 键。为了实现最佳操作性能和获得满意的产品质量，防止因功能保护材料的使用造成铸坯 的增碳、渗碳，对功能保护材料提出了更高的要求1)成渣速度快，能够及时补充液渣的快速消耗，在高拉速下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、分布均勻，以降低摩擦力并使结晶器散热 均勻化，防止粘结漏钢；3)足够的熔渣层厚度，防止钢水增碳和渗碳，达到更好的保温效果；
4)良好的熔融特性和控热能力。总之，该功能保护材料技术的核心就是快速成渣、达到一定的渣消耗量，以保证对 铸坯充足的润滑；同时必须防止功能保护材料对铸坯的增碳、渗碳。
发明内容
本发明提供一种成渣速度快、渣膜厚度适宜、能够防止钢水增碳和渗碳的ASP超 低碳专用连铸结晶器功能保护材料。一种ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，它包括以下组份，C黑、膨土、 萤石、二氧化锰、白碱、氟化钠、铝土、镁砂、碳酸锂、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分别为 1.5%,4. 5%Λ5%Α. 0%,7. 0%Α. 0%,2. 0%,3. 0%Λ. 0%,9. 5%,48. 5%。所述功能保护材料中，MnO2重量百分含量为2. 50 3. 50%，Li2O重量百分含量 为0. 30 0. 50%，MgO重量百分含量为3. 00 5. 00%，Fe2O3重量百分含量为< 1. 00%， MnO2重量百分含量为2. 50 3. 50%，二元碱度(Ca0/Si02)为0. 85 0. 95，其余为Si02、 Ca0、Al203、Na20、F_，其重量百分含量为 SiO2 32. 30 38. 30%,CaO 28. 80 34. 80%,Al2O3
2.00 4. 00%、R2O 6. 50 9. 50%、F— 5. 00 8.00%。所述功能保护材料中，MnO2重量百分含量为3. 0%，Li2O重量百分含量为0. 40%， MgO重量百分含量为4. 00%，Fe2O3重量百分含量为0. 50%，MnO2重量百分含量为3. 00%， 二元碱度(Ca0/Si02)为0. 90，其余为Si02、CaO、A1203、Na2O, F_，其重量百分含量为SiO2 35. 30%, CaO 31. 80%, Al2O3 3. 00%, R2O 8. 00%、F— 6.50%。下面对本发明作进一步详述ASP超低碳钢主要侧重点于润滑，但高拉速时铸坯易出现增碳、渗碳等问题。功能保护材料化学成分设计。首先功能保护材料的二元碱度(CaCVSiO2)R值的设计，一般要求R值控制在
0.85 0. 95之间，以保证结晶器内渣膜形成高比例的玻璃态，良好传热的同时改善坯壳与 结晶器之间的润滑，本发明控制功能保护材料的二元碱度在0. 85 0. 95范围内。其次，采 用多种熔剂的方法调节功能保护材料熔点和粘度，其中MnO2是一个重要熔剂，功能保护材 料加入氧化剂MnO2可使熔渣层厚度增加，富碳层中碳含量降低，从而有效地控制铸坯增碳 量。Li2O 对改善功能保护材料的润滑性能作用非常显著，本发明功能保护材料中Li2O含量 控制范围为0. 40 0. 50%;Mg0 也能降低功能保护材料熔点、粘度、结晶温度和凝固温度， 改善功能保护材料的稳定性，本发明功能保护材料中MgO含量控制范围为3. 00 5. 00% ； NaF, Na2O在功能保护材料的作用是降低熔点和粘度，作为常规功能保护材料熔剂重要成分 的Na2O含量控制范围为6. 50 9. 50%，；F_ 主要作用是降低渣粘度，改善液渣流动性，本 发明功能保护材料中F-含量控制范围为5. 00 8. 00%。Fe2O3含量有其它原材料自带，控 制范围为彡1.00%。最后，功能保护材料碳质材料的选用的使用。高拉速下要求功能保护材料 快速熔 化，而且要求碳质材料能够起到骨架作用，形成足够的液渣层。要求配碳量不能太高，但也 不能过低。因此，配碳种类选用原始粒径小于23纳米的超细炭黑，加快碳质材料的烧损，减 少烧结层厚度，减少和避免铸坯增碳。本发明功能保护材料中(_含量控制范围为0. 80
1.80%，全C含量控制范围为3. 00 5. 00%。
功能保护材料物理性能确定。本发明要求功能保护材料具有较高的熔点、粘度和 较快的熔化速度。具体设置要求为熔点(半球点温度)为1100 1160°C;1300°C的粘度 为0. 130 0. 160Pa · S ；熔化速度为30 46秒(渣柱法测试)。功能保护材料的性能取决于制渣基料的选择，常规的机混渣主要采用多种生料混 合而成。本研究选择用硅灰石作为功能保护材料配渣基料，该料含有的常规成分为Si02、 CaO, MgO、Al2O3，与常规的预熔料相比不含Na20、F-，有效地控制了渣中Na20、F-含量，避免 破坏渣膜的玻璃性，保证铸坯与结晶器之间的润滑，使熔渣性能的稳定性得到了提高，明显 增加了使用效果的稳定性。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生产工 艺和控制标准是直接相关的。为了适应高拉速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)混勻搅拌，磨浆时 间不小于1小时。采用上述研究结果生产的功能保护材料，在济钢三炼ASP2#3#连铸机上浇注超低 碳钢，拉速在1. 80 2. 50m/min时的渣耗量为0. 45kg/T钢、钢水表面液渣层厚度10_15mm。 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、无渣条，火苗正常；结晶器内四周传热量稳定和均勻，热电偶热流稳定、摩擦力稳定、 未出现粘度报警现象，满足高拉速要求。铸坯表面无夹渣和粘渣现象，无增碳达到钢厂铸坯 要求。
具体实施例方式实施例一一种ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，它包括以下组份，C黑、膨土、 萤石、二氧化锰、白碱、氟化钠、铝土、镁砂、碳酸锂、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分别为 1. 5%,4. 5%Λ5%Α. 0%,7. 0%Α. 0%,2. 0%,3. 0%Λ. 0%,9. 5%,48. 5%。所述功能保护材料中，MnO2重量百分含量为2. 6% ,Li2O重量百分含量为0. 450%, MgO重量百分含量为3. 2%,Fe2O3重量百分含量为0. 8%,MnO2重量百分含量为3. 3%，二元 碱度(Ca0/Si02)为 0. 90，其余为 Si02、Ca0、Al203、Na20、r，其重量百分含量为 SiO2 36. 30%, CaO 32. 80%, Al2O3 2. 20%, R2O 8. 90%、F— 5.4%。实施例二 一种ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，它包括以下组份，C黑、膨土、 萤石、二氧化锰、白碱、氟化钠、铝土、镁砂、碳酸锂、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分别为 1. 5%,4. 5%Λ5%Α. 0%,7. 0%Α. 0%,2. 0%,3. 0%Λ. 0%,9. 5%,48. 5%。所述功能保护材料中，MnO2重量百分含量为3. 40%,Li2O重量百分含量为0. 33%, MgO重量百分含量为3.7%，Fe2O3重量百分含量为0. 30 %，MnO2重量百分含量为2. 7 %，二元 碱度(Ca0/Si02)为 0. 88，其余为 Si02、Ca0、Al203、Na20、r，其重量百分含量为 SiO2 37. 30%, CaO 32. 80%, Al2O3 2. 5%, R2O 8. 50%、Γ 6.00%。实施例二 一种ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，它包括以下组份，C黑、膨土、萤石、二氧化锰、白碱、氟化钠、铝土、镁砂、碳酸锂、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分别为1. 5%,4. 5%Λ5%Α. 0%,7. 0%Α. 0%,2. 0%,3. 0%Λ. 0%,9. 5%,48. 5%。
所述功能保护材料中，MnO2重量百分含量为3. 0%，Li2O重量百分含量为0. 40%， MgO重量百分含量为4. 00%，Fe2O3重量百分含量为0. 50%，MnO2重量百分含量为3. 00%， 二元碱度(Ca0/Si02)为0. 90，其余为Si02、CaO、A1203、Na2O, F_，具重量百分含量为SiO2 35. 30%, CaO 31. 80%, Al2O3 3. 00%, R2O 8. 00%、F— 6.50%。
权利要求
一种ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于它包括以下组份，C黑、膨土、萤石、二氧化锰、白碱、氟化钠、铝土、镁砂、碳酸锂、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分别为1.5％、4.5％、15％、4.0％、7.0％、4.0％、2.0％、3.0％、1.0％、9.5％、48.5％。
2.如权利要求1所述的ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于所 述功能保护材料中，MnO2重量百分含量为2. 50 3. 50%，Li2O重量百分含量为0. 30 0. 50%,MgO重量百分含量为3. 00 5. 00%, Fe2O3重量百分含量为≤1. 00%,MnO2重量百 分含量为 2. 50 3. 50%，二元碱度(Ca0/Si02)为 0. 85 0. 95，其余为 SiO2, CaO, A1203、 Na2O, Γ，其重量百分含量为 SiO2 32. 30 38. 30%, CaO 28. 80 34. 80%, Al2O3 2. 00 4. 00%, R2O 6. 50 9· 50%、Γ5· 00 8. 00%。
3.如权利要求2所述的ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于所述 功能保护材料中，MnO2重量百分含量为3.0%，Li2O重量百分含量为0. 40%, MgO重量百 分含量为4. 00%，Fe2O3重量百分含量为0. 50%，MnO2重量百分含量为3. 00%，二元碱度 (Ca0/Si02)为 0.90，其余为 Si02、Ca0、Al203、Na20、r，其重量百分含量为 SiO2 35. 30%, CaO 31. 80%, Al2O3 3. 00%, R2O 8. 00%、Γ6. 50%。
全文摘要
本发明公开了一种ASP超低碳专用连铸结晶器功能保护材料，它包括以下组份，C黑、膨土、萤石、二氧化锰、白碱、氟化钠、铝土、镁砂、碳酸锂、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分别为1.5％、4.5％、15％、4.0％、7.0％、4.0％、2.0％、3.0％、1.0％、9.5％、48.5％。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、无渣条，火苗正常；结晶器内四周传热量稳定和均匀，热电偶热流稳定、摩擦力稳定、未出现粘度报警现象，满足高拉速要求。铸坯表面无火渣和粘渣现象，无增碳达到钢厂铸坯要求。
文档编号B22D11/111GK101837436SQ20101014083
公开日2010年9月22日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者李书成, 李伟锋 申请人:河南省西保冶材集团有限公司