专利名称：一种高速连铸结晶器用无氟保护渣的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶炼连铸生产技术领域，特别涉及到一种高速连铸结晶器用无氟保护渣。
背景技术：
连铸技术以其高效、节能、优质、易于实现自动化和智能化等诸多优点受到冶金界的高度重视，与之相配套的连铸结晶器保护渣也得到了相应的发展，且成为不可或缺的冶金辅助材料；现有的连铸保护渣主要采用SiO2-Al2O3-CaO渣系，在此基础上加入少量助熔剂(碱金属或碱土金属氧化物、氟化物、硼化物等)和控制熔速的炭质材料(炭黑、石墨和焦炭等)，这类保护渣具有较低的熔点和粘度，而且具有玻璃渣润滑效果及吸收夹杂的效果好等优势，但目前的SiO2-Al2O3-CaO系保护渣为了保证低的熔化温度，加入的氟化物、Na、K的氧化物或盐类都会造成一定的污染，不仅损害操作人员的健康，还会腐蚀设备和造成二 冷水污染；对于高速连铸，需要使用熔化速度更快、粘度更低的保护渣，这需要加入更多的氟化物、Na、K的氧化物或盐类作助熔剂，这不仅造成更大的污染，而且由于这类物质都属于非网状结构物质，显著提高保护渣的析晶温度，使保护渣过早的析晶，其润滑效果恶化，以至于无法用于高速连铸结晶器使用。对于高速连铸结晶器用保护渣，我国在进行高效连铸保护渣的开发过程中，提出采用氧化硼作助熔剂或增强渣玻璃化的组分，起到了比较满意的效果，但是，含硼渣中加入硼酐的成本高，而加入硼砂时，又会带入Na盐；Li20可以有效降低硅酸钙或铝酸钙渣系的熔点和粘度的作用，因此，在高速连铸保护渣中可以作为调整渣性能的组分，但是，现有技术中在冶金渣中加入的Li2O都是以价格很高的Li2O或Li2CO3的形式加入的，因此这种含Li2O的保护渣的成本很高；同时，锂辉石是自然界矿物含Li2O较高的主要矿物之一，但是，锂辉石中含有的3-8%Li20外，还含有大量的SiO2和Al2O3,从锂辉石中分离出Li2O的成本很高，特别对与品位较低的锂辉石矿物，分离Li2O的成本更高，因此，对于锂辉石矿物而言，也需要开发一种低成本利用的方法；锂辉石中的SiO2和Al2O3也是保护渣的主要组分，因此，考虑如何将锂辉石用于高速连铸保护渣，是一种提高保护渣性能、降低保护渣成本和锂辉石矿物处理成本的可行方案之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速连铸结晶器用无氟保护渣，该保护渣根据现有锂辉石的矿相组成和特性，按照该保护渣在高速连铸结晶器使用时的性能要求，加入相应的组分进行组合匹配，即保证和提高保护渣的使用性能，又降低保护渣的生产成本，同时，实现锂辉石矿物的低成本处理和利用。本发明的目的是通过下列技术方案来实现的
一种高速连铸结晶器用无氟保护渣，其特征在于本发明的无氟保护渣由以下原料按重量百分比配制锂辉石粉40-60%，石灰粉30-50%，硅灰石粉0-10%，硅石粉0_10%，焦粉0-10% ;其制备方法如下先将锂辉石粉、石灰粉、硅灰石粉和硅石粉充分干燥脱水后按重量分数称量配料，在1300-1400°C下预熔，预熔渣冷却后粉碎并制粉，粒度在200目以下，配入碳质材料焦粉后磨细混匀磨细，混匀料的粒度在200目以下，然后采用喷雾塔造粒制成空心颗粒，保护渣的粒度范围在O. 1-0. 4mm。为保证本发明的使用效果，对制备本发明所采用的原料特征限定如下
本发明采用的锂辉石的特征在于锂辉石的成分以质量百分含量计算为100%，要求7. 0%>Li20>4. 0%, 25%>A1203>15%, Si02<77%,包括 Na2O, K2O, Mn。、TiO2, P2O5、Fe2O3 和 S 在内的杂质总和〈I. 0%，其中 P205、Fe2O3' S 为纯有害杂质，Ρ205〈0· 5%，Fe203〈0. 5%，S〈 O. 03%。本发明采用的石灰的特征在于所述石灰的成份以质量百分含量计算为100%，要求100% > CaO 彡 90. 0%, 5% ^ MgO > 0,2. 5% 彡 SiO2 > O,杂质中 S〈0. 03%, P〈 O. 03%。本发明采用的硅灰石的特征在于所述硅灰石的成份以质量百分含量计算为100%，要求 SiO2 50% 55%, CaO 40% 46%, MgO I. 5-1. 8%,杂质中 S〈0. 03%, P〈 O. 03%。本发明采用的硅石的特征在于所述硅石的成份以质量百分含量计算，SiO297%-98%，Fe2O3 O. 32-1. 56%，余量为杂质，杂质中 Al203+Ti02〈3%，S〈0. 03%，P〈 O. 03%。本发明采用的焦粉的特征在于所述焦粉的成份以质量百分含量计算，固定碳>90%,灰分、杂质、水分三者的总和小于10%。本发明中各主要原料的主要作用和配加比例确定根据如下
I)锂辉石锂辉石中的三大组元Li2O,Al2O3, SiO2都是本发明的保护渣的重要组分，锂 辉石对保护渣的性能有重要影响，锂辉石的添加量不仅决定了本发明的Li2O含量，还对保护渣的其余两个重要成分指标即Al2O3量和保护渣的碱度有决定性作用或重要影响，但锂辉石的添加量应首先根据保护渣中要求的Li2O含量及锂辉石的成分确定，本发明的保护渣中，Li2O的含量在2-4%的范围内时，本发明的性能最理想，鉴于此，本发明中锂辉石的加入量在40%-60%范围内。2)石灰石灰的主要组分是CaO，本发明中石灰的加入量对渣的碱度和钙铝比(CaO/ Al2O3)有重要影响，本发明中石灰的加入量应首先根据锂辉石的加入量和锂辉石中SiO2的含量确定，将二元碱度Ca0/Si02控制在O. 8-1. 05的范围内，石灰的加入量在30-50%的范围内。3)硅灰石硅灰石的主要成分是CaO (40-46%)和SiO2 (50_55%)，且钙硅比与本发明的保护渣的二元碱度Ca0/Si0j@接近，因此，硅灰石用作调整钙铝比(CaO/ Al2O3)的组元，对渣碱度的影响小，将钙铝比(CaO/ Al2O3)控制在>2. O的范围内，使锂辉石中的Al2O3与石灰主要结合成低熔点的铝酸钙12Ca0 · 7A1203,因此，硅灰石的添加量在0-10%范围内最好。4)硅石硅石的主要成分是SiO2，用于微调渣的碱度，因此需要根据锂辉石中SiO2的含量和锂辉石的添加量及渣的碱度要求调整硅石的加入量，硅石的添加量在0-10%范围内最好。5)焦粉焦粉的作用主要是调整渣的熔化速度，根据渣的消耗量需求和钢种需要进行调整，其添加量的适宜范围是0-10%。本发明的主要组成指标见表I。表I本发明的主要组成指标
权利要求
1.ー种高速连铸结晶器用无氟保护渣，其特征在于所述无氟保护渣由以下原料按重量百分比配制锂辉石粉40-60%，石灰粉30-50%，硅灰石粉0-10%，硅石粉0_10%，焦粉0-10%o
2.如权利要求I所述的ー种高速连铸结晶器用无氟保护渣，其特征在于所述锂辉石的成分以质量百分含量计算为100%，要求7. 0%>Li20>4. 0%,25%>A1203>15%, Si02〈77%，包括Na20、K20、Mn0、TiO2、P2O5、Fe2O3 和 S 在内的杂质总和〈I. 0%，其中 P205、Fe2O3'S 为纯有害杂质，P205〈0. 5%, Fe203〈0. 5%, S< 0. 03%。
3.如权利要求I所述的ー种高速连铸结晶器用无氟保护渣，其特征在于所述石灰的成份以质量百分含量计算为100%，要求100% > CaO彡90. 0%, 5%彡MgO > 0,2. 5%彡SiO2> 0，杂质中 S〈0. 03%, Pく 0. 03%。
4.如权利要求I所述的ー种高速连铸结晶器用无氟保护渣，其特征在于所述硅灰石的成份以质量百分含量计算为100%，要求SiO2 50% 55%，CaO 40% 46%，MgO I. 5-1. 8%，杂质中 S〈0. 03%, Pく 0. 03%。
5.如权利要求I所述的ー种高速连铸结晶器用无氟保护渣，其特征在干所述硅石的成份以质量百分含量计算，SiO2 97%-98%，Fe2O3 0. 32-1. 56%，余量为杂质，杂质中Al203+Ti02〈3%，S〈0. 03%, P< 0. 03%。
6.如权利要求I所述的ー种高速连铸结晶器用无氟保护渣，其特征在于所述焦粉的成份以质量百分含量计算，固定碳>90%，灰分、杂质、水分三者的总和小于10%。
7.如权利要求I所述的ー种高速连铸结晶器用无氟保护渣的制备方法，其特征在于先将锂辉石粉、石灰粉、硅灰石粉和硅石粉充分干燥脱水后按重量分数称量配料，在1300-1400°C下预熔，预熔渣冷却后粉碎并制粉，粒度在200目以下，配入碳质材料焦粉后磨细混匀磨细，混匀料的粒度在200目以下，然后采用喷雾塔造粒制成空心颗粒，保护渣的粒度范围在0. 1-0. 4mm。
全文摘要
本发明属于钢铁冶炼连铸生产技术领域，特别涉及到一种高速连铸结晶器用无氟保护渣。本发明的目的是提供一种高速连铸结晶器用无氟保护渣，该保护渣根据现有锂辉石的矿相组成和特性，按照该保护渣在高速连铸结晶器使用时的性能要求，加入相应的组分进行组合匹配，即保证和提高保护渣的使用性能，又降低保护渣的生产成本，同时，实现锂辉石矿物的低成本处理和利用。其特征在于本发明的无氟保护渣由以下原料按重量百分比配制锂辉石粉40-60%，石灰粉30-50%，硅灰石粉0-10%，硅石粉0-10%，焦粉0-10%。
文档编号B22D11/111GK102794420SQ20121028018
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者王宏明, 李桂荣, 赵玉涛 申请人:江苏大学