专利名称：高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣及其制备方法
技术领域：
本发明属于炼钢辅料技术领域，具体涉及一种高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸用结 晶器保护渣及其制备方法。
背景技术：
高锰高氮低镍不锈钢，以A1S1201、A1S1202、Jindal JUJindal J3、Jindal J4 等 钢种为代表，其主要特点是1)、此类钢种初生凝固坯壳收缩量小。由于该类钢中锰、铬等合金元素含量较高， 因此其铸坯初生凝固坯壳较硬，坯壳与结晶器壁之间空隙较小，保护渣液渣不易流入，易造 成保护渣渣耗量小引起粘结漏钢事故和渣膜分布不均勻、传热不均导致裂纹等缺陷。2)、钢水中气体含量高。由于该类钢种是采用锰、氮代镍的低成本不锈钢，钢中气 体特别是氮含量比较高，保护渣如果设计不当极易造成铸坯产生皮下气泡缺陷。3)、钢水流动性差，可浇性差。由于该类钢水本身合金、气体含量较高，浇铸中不宜 进行水口吹氩等措施，因此钢水流动性较差，容易发粘，造成钢液与保护渣液渣界面处温度 较低，保护渣不易熔化，易出现保护渣在结晶器内结块、液渣层薄、卷渣、粘结漏钢等问题。综上所述，由于高锰高氮低镍不锈钢自身的这些特性，导致浇铸过程中易出现结 壳、卷渣、夹渣、铸坯表面粘渣、皮下气泡、裂纹、粘结漏钢等问题。在本发明之前，国内市场上的高锰高氮低镍板坯不锈钢保护渣产品基本为国外 保护渣厂家垄断，包括国内适合该类钢种的专利号为200810039376. 8、200410064582. 6、 200710193114. 2的保护渣对不锈钢板坯连铸的解决思路基本可以概括为为高碱度、低熔 点、低粘度渣，即一般情况下将该类保护渣的碱度设计在1.0以上，熔点设计在iioo°c以 下，1300°C下的粘度在0. 3Pa.S以下，目的是解决该类钢种易产生裂纹、可浇性差、易粘结 等缺陷问题。这种保护渣虽然对解决裂纹、粘结漏钢等缺陷有较为明显的作用，但由于保护 渣熔点、粘度较低，导致其渣耗量较高，易粘渣、卷渣，致使铸坯振痕较深；此外，该类保护渣 熔速较快、保温性差，易出现结壳、铸坯皮下气泡、粘结漏钢倾向增大等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸用结晶器 保护渣及其制备方法，本发明高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣采用了区别于现 有技术即高碱度、低熔点、低粘度、使用预熔料的思路，而是采用了低碱度、高熔点、高粘度、 使用非预熔基料的全新思路。本发明高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣，其原料配方重量百分比组成 为硅灰石54 57%、萤石9 13%、碳酸钠9 13%、碳酸锂0 1%、玻璃粉5 7%、 铝钒土 8 12%、碳黑2. 5 2. 7%、石墨3 3. 5%组成。采用上述原料制成的保护渣，其化学成分重量百分比为氧化钙31. 9 34. 9%, 二氧化硅32. 1 35. 1%、三氧化二铝7. 3 8. 3%、氧化镁0. 5 1. 5%、三氧化二铁0. 5 1. 4%、氟离子4. 4 6. 4%、氧化钠6. 5 7. 5%、氧化锂0 0. 39%、固定碳4. 5 6. 0%, 气体挥发物4 7%。所述碳黑来源于国内或进口的半补强碳黑、耐磨碳黑、中超碳黑中的一种或几种。本发明高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸用结晶器保护渣碱度即CaCVSiO2为0. 91 1. 00，熔点 1100°C 1160°C，1300°C下粘度 0. 3 0. 6Pa. s。本发明高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣的制备方法，其特征是无须将 原料预先制成预熔基料，以节省制造成本。该制备方法步骤如下1)将所述重量百分比的原料(矿)硅灰石、铝钒土、石墨、萤石破碎、磨细，使其粒 径达45微米以下，制成矿粉；将所述重量百分比的原料玻璃渣破碎、磨细，使其粒径达45微 米以下，制成玻璃粉；2)将步骤1)中的原料粉混合后，经过充分的机械混勻搅拌加水调浆；加入所述重 量百分比的碳酸钠、碳酸锂，溶化后加入所述重量百分比的碳黑进行预搅拌，然后加入重量 百分比为1. 5 2%的粘结剂和重量百分比为0. 1 0. 3%的减水剂，搅拌磨浆后喷雾造 粒；3)造粒后干燥成型的保护渣在储料仓内冷却至100°C以下，粒度要求0 0. 2mm, 其中0. 17mm以上粒径的在90%以上；包装水份彡0. 30%。本发明所述粘结剂为羧甲基纤维素钠或淀粉；所述减水剂为木质素磺酸钙。本发明具体的设计思路和原理如下1、碱度(Ca0/Si02)的设计碱度是保护渣一项比较重要的指标，它决定着整个保护渣的设计体系位置。在 常规情况下保护渣是以CaO-SiO2-Al2O3三元相系中的低熔点区域进行设计的，其碱度在 0. 8 1. 5这个区域内。随着保护渣碱度的增加，其析晶倾向增加，在碱度大于1. 0后其析 出晶粒向粗大化方向发展，这对抑制传热、解决裂纹是有利的，但对于润滑却是不利的。通过实践发现，在保护渣熔点和粘度较高的情况下，如果采用较高的碱度，那么会 导致保护渣润滑性能变差，粘结漏钢倾向增加很多，鉴于此，将碱度设计在了 0. 91 1. 00， 以保证保护渣有足够的润滑性能。2、Al2O3含量的设计Al2O3从化学性质上说，属于两性氧化物，在保护渣体系中，碱性条件下它通常是 被作为一个酸性氧化物来对待的，而在酸性条件下它通常是被作为一个碱性氧化物来对待 的。Al2O3对保护渣粘度、结晶倾向影响较大，随着其含量的增加，保护渣的粘度、结晶倾向 增加。针对高锰高氮低镍不锈钢的特性，采用较高的粘度将有利于控制铸坯表面的振痕深 度，有利于获得高表面质量的铸坯，因此将高锰高氮低镍不锈钢保护渣Al2O3含量确定在 7. 3% 8. 3%之间。3、熔点的设计通常情况下，从解决裂纹的角度出发，熔点越高，越不容易产生裂纹，因为熔点高 了之后结晶器内初生坯壳与结晶器铜板壁之间的固渣膜厚度增加，保护渣热阻增大、保 护渣传热均勻指数增加；因此熔点越高越不容易产生裂纹，但考虑到高锰高氮低镍不锈 钢液相线温度较低、熔化条件恶劣，熔点只能比常规保护渣稍高，将熔点确定在iioo°c 1160°C这个范围。
4、粘度的设计由于高锰高氮低镍不锈钢初生坯壳较硬，坯壳与结晶器壁贴得较紧，液渣不易流 入初生坯壳与结晶器壁之间，保护渣的消耗要相对降低，为了增加渣耗量、降低粘结漏钢 的风险，通常应该将粘度设计得小一些，但保护渣粘度小了之后，会导致保护渣渣耗量增 加，铸坯振痕变深。实践发现，将高锰高氮低镍不锈钢保护渣130(TC下粘度控制在0. 3 0. 6Pa. s这个范围，不会产生漏钢且振痕变浅，提高了铸坯质量。6、配碳的设计高锰高氮低镍不锈钢保护渣配碳的原则是保温效果要好、可有效控制熔速保证液 渣供给。保温效果好，避免保护渣在结晶器内结壳、避免发粘；保温效果好，钢液表面温度较 高，弯月面处不会过早凝固，有利于钢液内气体的逸出，从而避免皮下气泡的产生。因此高 锰高氮低镍不锈钢保护渣配碳采用了较高的碳含量(固定碳含量4. 5% 6.0%)和“碳 黑+石墨”的复合配碳模式，其双材料配碳模式目的是使保护渣不仅在粉渣层而且在烧结 层具有较好的保温作用的同时，又使其在结晶器内有较为分明的粉渣层、烧结层、液渣层结 构，来保证液渣的供应。7、配料体系的设计本发明高锰高氮低镍不锈钢保护渣无须将原料预先制成预熔基料，直接将符合化 学成分质量百分比的各种原料按其配料的重量百分比混合磨浆搅拌后喷雾造粒制得。因为 没有经过预熔的原材料中含有较多的气体挥发物，当保护渣加入结晶器之后，这些气体首 先受热分解逸出，使保护渣颗粒在微观上呈现出疏松多孔的状态，钢液的热量可以均勻分 散这些孔洞中，使保护渣均勻受热，从而达到保护渣稳定成渣、稳定消耗之目的，避免预熔 型保护渣在高锰高氮低镍不锈钢上由于透气性差出现的易结块、熔化不均勻等现象。本发明高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣，可有效解决目前高锰高氮低 镍不锈钢板坯连铸中出现的保护渣在结晶器内易结壳、卷渣、夹渣、铸坯表面粘渣、皮下气 泡、裂纹、振痕深、粘结漏钢等问题，具有结晶器内化渣均勻稳定、铸坯质量好、不易粘结漏 钢等优点。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明做进一步描述。实施例1本实施例提供的高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸保护渣，见配料表1
权利要求
一种高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣，重量百分比组成为硅灰石54～57％、萤石9～13％、碳酸钠9～13％、碳酸锂0～1％、玻璃粉5～7％、铝钒土8～12％、碳黑2.5～2.7％、石墨3～3.5％组成。
2.根据权利要求1所述的高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣，其特征在于所 述高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣采用上述原料制成的，其的化学成分重量百 分比为氧化钙31. 9 34. 9%，二氧化硅32. 1 35. 1%、三氧化二铝7. 3 8. 3%、氧化 镁0. 5 1. 5 %、三氧化二铁0. 5 1. 4%、氟离子4. 4 6. 4%、氧化钠6. 5 7. 5 %、氧化 锂0 0. 39%、固定碳4. 5 6. 0%、气体挥发物4 7%。
3.根据权利要求1所述的高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣，其特征在于所 述碳黑为半补强碳黑、耐磨碳黑、中超碳黑中的一种或几种。
4.根据权利要求2或3所述的高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣，其特征在 于所述的高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣的碱度即CaCVSiO2 0. 91 1. 00，熔 点 1100°C 1160°C，1300°C下的粘度 0. 3Pa. S 0. 6Pa. S。
5.一种如权利要求1所述高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣的制备方法，其 特征是无须将原料预先制成预熔基料，该制备方法步骤如下1)将所述重量百分比的原料硅灰石、铝钒土、石墨、萤石破碎、磨细，使其粒径达45微 米以下，制成矿粉；将所述重量百分比的原料玻璃渣破碎、磨细，使其粒径达45微米以下， 制成玻璃粉；2)将步骤1)中的原料粉混合后，经过充分的机械混勻搅拌加水调浆；加入所述重量百 分比的碳酸钠、碳酸锂，溶化后加入所述重量百分比的碳黑进行预搅拌，然后加入重量百分 比为1. 5 2%的粘结剂和重量百分比为0. 1 0. 3%的减水剂，搅拌磨浆后喷雾造粒；3)造粒后干燥成型的保护渣在储料仓内冷却至100°C以下，粒度要求0 0.2mm，其中 0. 17mm以上粒径的在90%以上；包装水份彡0. 30%。
6.根据权利要求5所述高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣的制备方法，其特 征在于所述粘结剂为羧甲基纤维素钠或淀粉；所述减水剂为木质素磺酸钙。
全文摘要
本发明公开了一种高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸结晶器保护渣，其原料配方重量百分比组成为硅灰石54～57％、萤石9～13％、碳酸钠9～13％、碳酸锂0～1％、玻璃粉5～7％、铝钒土8～12％、碳黑2.5～2.7％、石墨3～3.5％组成。其化学成分重量百分比为氧化钙31.9～34.9％，二氧化硅32.1～35.1％、三氧化二铝7.3～8.3％、氧化镁0.5～1.5％、三氧化二铁0.5～1.4％、氟离子4.4～6.4％、氧化钠6.5～7.5％、氧化锂0～0.39％、固定碳4.5～6.0％、气体挥发物4～7％；保护渣碱度即CaO/SiO2为0.91～1.00，熔点1100℃～1160℃，1300℃下粘度0.3～0.6Pa.s。本发明所述保护渣，可有效解决目前高锰高氮低镍不锈钢板坯连铸中出现的保护渣在结晶器内易结壳、卷渣、夹渣、铸坯表面粘渣、皮下气泡、裂纹、振痕深、粘结漏钢等问题，具有结晶器内化渣均匀稳定、铸坯质量好、不易粘结漏钢等优点。
文档编号B22D11/111GK101947644SQ20101027080
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月28日 优先权日2010年8月28日
发明者屈党军, 张福, 张红战, 徐金岩, 李晓阳, 汪国敏, 秦教武, 赵博, 陈永艳 申请人:西峡龙成冶金材料有限公司