专利名称：一种铁素体不锈钢用连铸保护渣及其制备方法
技术领域：
本发明涉及连铸保护渣及制备方法，特别涉及一种铁素体不锈钢用连铸保护渣及 其制备方法。
背景技术：
在全球每年生产的不锈钢中，含镍的奥氏体不锈钢以其良好的性能占据着市场的 主导地位，但随着镍资源的紧缺以及镍价的大幅上涨，提高铁素体不锈钢的生产和使用比 例成为行业生存和发展的一个新思路。随着人们对铁素体不锈钢的深入研究与开发，其生产和应用技术不断改进和完 善，克服了过去一些性能上的不足，品质上得到很大的提高，应用范围也不断扩大。铁素体 不锈钢在我国有很大的发展前景，但由于我国钢铁企业缺乏生产高性能铁素体不锈钢的成 熟经验，阻碍了铁素体不锈钢的发展，很多高性能的铁素体不锈钢仍然依赖进口。铁素体不锈钢一般含较高的Ti和Cr，从而使得在结晶器中容易生成高熔点的化 合物，到目前为止，铁素体不锈钢特别是含钛的铁素体不锈钢仍不能完全实现多炉连浇的 连铸生产，主要存在三大技术难题一是结晶器“结鱼”(指结块、结壳或冷皮)；二是浸入式 水口结瘤导致连铸困难；三是板坯和钢板表面质量问题。我国不锈钢连铸保护渣特别是铁素体不锈钢连铸保护渣大多依赖进口，这在一定 程度上阻碍了我国不锈钢产业的发展。因此，实现铁素体不锈钢连铸保护渣的国产化是目 前急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种铁素体不锈钢用连铸保护渣及其制备方法，目的在于通过选用适 当的原料，通过合理的制备方法，获得黏度及熔化温度符合连铸生产要求的连铸保护渣。本发明的铁素体不锈钢用连铸保护渣的成分按重量百分比为Ca02(T40%， Si0230 50%，Al2035 10%，MgOl 5%，Na2O广 15%，CaF2I 10%，Li2Ol 5%，C2 8% ；粒度为 0. 5 1. 5mm。上述的铁素体不锈钢用连铸保护渣的碱度为0. Π. 3。上述的铁素体不锈钢用连铸保护渣的熔化温度为103(T118(TC。上述的铁素体不锈钢用连铸保护渣的在冷却速率大于0. l°C/s时结晶化率为0。上述的铁素体不锈钢用连铸保护渣在1350 °C时对TiN的溶解吸收速率为 10. 0 15· 0Xl(T4kg · τα2 · s-1。上述的铁素体不锈钢用连铸保护渣在1300°C时黏度值为0. 3(Γ0. 50 Pa · S。本发明的铁素体不锈钢用连铸保护渣的制备方法按以下步骤进行
1、将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎至0.广Imm并混合均勻，混 合比例按重量百分比为碳质材料2 8%，硅灰石29 60%，电厂灰20 30%，石灰石2 15%，纯碱 10^20%,冰晶石5 15%，制成混合物料，然后加入氢氧化锂，氢氧化锂的加入量占混合物料的2. 5^4. 5%，获得锂掺杂物料；所述的碳质材料为碳黑、石墨或活性碳；
2、在锂掺杂物料中加入水搅拌成浆料，其中水占浆料总重量的15、5%；
3、将浆料在30(T50(TC条件下干燥，干燥时间为广2h，制成粉状铁素体不锈钢用连 铸保护渣，粒度为0. 5^1. 5mm ；或者将浆料采用喷雾造粒法制成0. 5^1. 5mm的粒状物，然 后在50(T90(TC条件下焙烧，焙烧时间广3h，制成铁素体不锈钢用连铸保护渣，粒度为 0. 5 L 5mm。本发明的关键之处是所选取的原料成本低，并可根据连铸生产的工艺要求对保护 渣各原料进行适当的调整，以保证在连铸生产过程中保护渣可以很好的发挥其冶金功能。 本发明的连铸保护渣成品具有很好的吸收钛化物的能力，以及较低的黏度和熔化温度，结 晶性能适宜。使用过程中有熔化均勻、渣层结构稳定、渣耗量适宜，可以有效地保证铁素体 不锈钢的连铸生产，铸坯质量达到生产要求，通过原料配比的调整可以满足不同拉速，断面 尺寸等工艺参数的要求。本发明的连铸保护渣的黏度、熔化温度、结晶化率以及对TiN的溶解吸收速率符 合连铸要求，制备成本低，工艺简单等特点，具有良好的应用前景。
图1为连铸保护渣的氧化锂与TiN的溶解吸收速率关系图。
具体实施例方式本发明实施例中的电厂灰为普通工业电厂灰，其成分按重量百分比为 SiO2 34. 30 65· 76%, Al2O3H. 59 40. 12%, Fe2O3L 50 16· 22 %，CaO 0. 44 16. 80%, MgO 0. 20 3. 72%, SO3 0. 00 6. 00 %，Na2OO. 10 4. 23%, K2O 0. 02 2. 14%，烧失量 0. 63 29. 97% ；
本发明实施例中的冰晶石的化学成分按重量百分比为Al20313%，Na2032%, CaF253%，余 量为杂质；
本发明实施例中采用的碳黑、石墨、活性碳、硅灰石、石灰石、纯碱和氢氧化锂为普通工 业产品；
本发明实施例中制备的铁素体不锈钢用连铸保护渣的熔化温度为103(T118(TC， 在1300 °C时黏度值为0. 30 0. 50 Pa · s，在1350 V时对TiN的溶解吸收速率为 10. (Γ15. OX 10_4kg · m_2 · 在冷却速率大于0. 1°C /s时结晶化率为0。实施例1将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎至0. 1 Imm并 混合均勻，混合比例按重量百分比为碳质材料2 %，硅灰石60 %，电厂灰20 %，石灰石2 %， 纯碱10%，冰晶石6%，制成混合物料，然后加入氢氧化锂，获得锂掺杂物料，氢氧化锂的加 入量占混合物料的2. 5% ；所述的碳质材料为碳黑；在锂掺杂物料中加入水搅拌成浆料，其 中水占浆料总重量的15%;将浆料在500°C条件下干燥，干燥时间为lh，制成粉状铁素体不 锈钢用连铸保护渣，粒度为0. 5 1. 5mm ；铁素体不锈钢用连铸保护渣的化学成分按重量百 分比为 Ca020%，Si0250%，Al2035%，Mg05%，Na2015%，CaF22%，Li2Ol %，C2%;碱度为 0. 4 ； 采用上述连铸保护渣进行不锈钢连铸生产，与原有连铸保护渣相比，连铸过程顺利，未发生 连铸困难，并且生产的不锈钢板表面质量明显提高，与不添加氧化锂的连铸保护渣相比，在 1350°C时对TiN的溶解吸收速率如图1所示。
实施例2
将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎至0.广Imm并混合均勻，混合 比例按重量百分比为碳质材料6%，硅灰石29%，电厂灰25%，石灰石15%，纯碱20%，冰晶石 5%，制成混合物料，然后加入氢氧化锂，获得锂掺杂物料，氢氧化锂的加入量占混合物料的 3% ；所述的碳质材料为石墨；
在锂掺杂物料中加入水搅拌成浆料，其中水占浆料总重量的20% ； 将浆料在400°C条件下干燥，干燥时间为2h，制成粉状铁素体不锈钢用连铸保护渣，粒 度为0. 5 1. 5mm ；
铁素体不锈钢用连铸保护渣的化学成分按重量百分比为Ca030%，Si0245%, Al20310%， Mg01%, Na201%, CaF210%，Li205%, C8% ；碱度为 0. 67 ；
采用上述连铸保护渣进行不锈钢连铸生产，与原有连铸保护渣相比，连铸过程顺利，未 发生连铸困难，并且生产的不锈钢板表面质量明显提高。实施例3
将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎至0.广Imm并混合均勻，混 合比例按重量百分比为碳质材料8%，硅灰石33%，电厂灰30%，石灰石4%，纯碱15%，冰晶石 10%，制成混合物料，然后加入氢氧化锂，获得锂掺杂物料，氢氧化锂的加入量占混合物料的 3. 5% ；所述的碳质材料为活性碳；
在锂掺杂物料中加入水搅拌成浆料，其中水占浆料总重量的25% ； 将浆料在400°C条件下干燥，干燥时间为lh，制成粉状铁素体不锈钢用连铸保护渣，粒 度为0. 5 1. 5mm ；
铁素体不锈钢用连铸保护渣的化学成分按重量百分比为Ca040%，Si0230%, Al2036%, Mg03%, Na209%, CaF24%，Li202%, C6% ；碱度为 1. 3 ；
采用上述连铸保护渣进行不锈钢连铸生产，与原有连铸保护渣相比，连铸过程顺利，未 发生连铸困难，并且生产的不锈钢板表面质量明显提高。实施例4
将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎至0.广Imm并混合均勻，混合 比例按重量百分比为碳质材料6%，硅灰石50%，电厂灰21%，石灰石3%，纯碱12%，冰晶石8%， 制成混合物料，然后加入氢氧化锂，获得锂掺杂物料，氢氧化锂的加入量占混合物料的4% ； 所述的碳质材料为碳黑；
在锂掺杂物料中加入水搅拌成浆料，其中水占浆料总重量的30% ； 将浆料采用喷雾造粒法制成0. 5^1. 5mm的粒状物，然后在900°C条件下焙烧，焙烧时间 lh，制成铁素体不锈钢用连铸保护渣，粒度为0. 5^1. 5mm ；
铁素体不锈钢用连铸保护渣的化学成分按重量百分比为Ca025%，Si0246%, Al2039%, Mg02%, Na205%, CaF26%，Li203%, C4% ；碱度为 0. 54 ；
采用上述连铸保护渣进行不锈钢连铸生产，与原有连铸保护渣相比，连铸过程顺利，未 发生连铸困难，并且生产的不锈钢板表面质量明显提高。实施例5
将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎至0.广Imm并混合均勻，混合 比例按重量百分比为碳质材料4%，硅灰石30%，电厂灰28%，石灰石12%，纯碱16%，冰晶石10%，制成混合物料，然后加入氢氧化锂，获得锂掺杂物料，氢氧化锂的加入量占混合物料的 4. 5% ；所述的碳质材料为石墨；
在锂掺杂物料中加入水搅拌成浆料，其中水占浆料总重量的40% ； 将浆料采用喷雾造粒法制成0. 5^1. 5mm的粒状物，然后在700°C条件下焙烧，焙烧时间 2h，制成铁素体不锈钢用连铸保护渣，粒度为0. 5^1. 5mm ；
铁素体不锈钢用连铸保护渣的化学成分按重量百分比为Ca035%，Si0242%, Al2038%, Mg04%, Na204%, CaF23%，Li201%, C3% ；碱度为 0. 83 ；
采用上述连铸保护渣进行不锈钢连铸生产，与原有连铸保护渣相比，连铸过程顺利，未 发生连铸困难，并且生产的不锈钢板表面质量明显提高。
实施例6
将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎至0.广Imm并混合均勻，混合 比例按重量百分比为碳质材料5%，硅灰石40%，电厂灰20%，石灰石10%，纯碱10%，冰晶石 15%，制成混合物料，然后加入氢氧化锂，获得锂掺杂物料，氢氧化锂的加入量占混合物料的 3% ；所述的碳质材料为活性碳；
在锂掺杂物料中加入水搅拌成浆料，其中水占浆料总重量的45% ； 将浆料采用喷雾造粒法制成0. 5^1. 5mm的粒状物，然后在500°C条件下焙烧，焙烧时间 3h，制成铁素体不锈钢用连铸保护渣，粒度为0. 5^1. 5mm ；
铁素体不锈钢用连铸保护渣的化学成分按重量百分比为Ca036%，Si0231%, Al2037%, Mg02%, Na2010%, CaF25%，Li204%, C5% ；碱度为 1. 16 ；
采用上述连铸保护渣进行不锈钢连铸生产，与原有连铸保护渣相比，连铸过程顺利，未 发生连铸困难，并且生产的不锈钢板表面质量明显提高。
权利要求
1.一种铁素体不锈钢用连铸保护渣，其特征在于该保护渣的成分按重量百分比为 Ca02(T40%，Si023(T50%，Al2035 10%，MgOl 5%，Na2O广 15%，CaF2广 10%，Li2O广5%，C2 8% ；粒 度为0. 5 1. 5mm。
2.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢用连铸保护渣，其特征在于该保护渣的碱 度为0. 4 1.3。
3.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢用连铸保护渣，其特征在于该保护渣的熔 化温度为103(Tll80°C。
4.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢用连铸保护渣，其特征在于该保护渣在冷 却速率大于0. rc /s时结晶化率为0。
5.权利要求1所述的一种铁素体不锈钢用连铸保护渣的制备方法，其特征在于按以 下不步骤进行(1)将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎至0.广Imm并混合均勻， 混合比例按重量百分比为碳质材料2 8%，硅灰石29 60%，电厂灰20 30%，石灰石2 15%，纯 碱1(Γ20%，冰晶石5 15%，制成混合物料，然后加入氢氧化锂，氢氧化锂的加入量占混合物 料的2. 5^4. 5%，获得锂掺杂物料；所述的碳质材料为碳黑、石墨或活性碳；(2)在锂掺杂物料中加入水搅拌成浆料，其中水占浆料总重量的15、5%；(3)将浆料在30(T50(TC条件下干燥，干燥时间为广2h，制成粉状铁素体不锈钢用 连铸保护渣，粒度为0. 5^1. 5mm ；或者将浆料采用喷雾造粒法制成0. 5^1. 5mm的粒状物， 然后在50(T90(TC条件下焙烧，焙烧时间广3h，制成铁素体不锈钢用连铸保护渣，粒度为 0. 5 L 5mm。
全文摘要
一种铁素体不锈钢用连铸保护渣及其制备方法，保护渣的成分按重量百分比为CaO20~40%，SiO230~50%，Al2O35~10%，MgO1~5%，Na2O1~15%，CaF21~10%，Li2O1~5%，C2~8%；粒度为0.5~1.5mm。制备方法为(1)将碳质材料、硅灰石、电厂灰、石灰石、纯碱和冰晶石粉碎并混合均匀，加入氢氧化锂，获得锂掺杂物料；(2)加入水搅拌成浆料；(3)将浆料干燥，制成粉状铁素体不锈钢用连铸保护渣；或者将浆料经喷雾造粒法制成粒状物，然后焙烧制成铁素体不锈钢用连铸保护渣。本发明的连铸保护渣的黏度、熔化温度、结晶化率以及对TiN的溶解吸收速率符合连铸要求，制备成本低，工艺简单等特点，具有良好的应用前景。
文档编号B22D11/111GK102078949SQ20111003078
公开日2011年6月1日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者刘承军, 姜茂发, 娄占峰, 孙丽枫, 王宏坡 申请人:东北大学