專利名稱：一種高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣，適用于凝固過程中有包晶反應的高鋁鋼([A1]=0. 5% 3. 5%)鋼種的板坯連鑄生產。
背景技術：
傳統的結晶器保護渣主要由CaO和SiO2組成，此外為調節熔融渣的黏度和凝固溫度，會添加A1203、MgO、Na2O, F和Li2O等，另外為調整熔渣的熔化速度還會添加C等。在高鋁鋼澆鑄過程中，由于鋼水中的高鋁含量，容易與保護渣中一些組成元素發生反應，引起保護渣成份發生改變，從而導致保護渣性能不穩定。另外，由于部分高鋁鋼屬于裂紋敏感鋼，在凝固過程中會發生包晶反應，從而產生相變收縮應力，如果澆鑄過程中收縮應力來不及釋放時，容易產生縱裂等表面質量缺陷。降低保護渣中易與鋼水中鋁發生反應的一些成份的含量，能在一定程度上減少渣鋼反應帶來的不利影響。例如，中國專利200710042540. 6公開的“一種高鋁鋼用連鑄保護渣及其制造方法”，此發明的技術特征在于，其組成成份的重量百分比為Ca0+Al203 50% 60%，且 CaOAl2O3=O. 7 1. 3，SrO :4% 10%，BaO 2% "5%, MgO 1. 5 3%，助熔劑=Na2O 10% 16%，Li2O :2% 5%，F :6% 12%，并保持SiO2 ( 2%。該發明將SiO2含量控制在2%以內， 能降低渣鋼反應性，有效抑制了渣鋼反應引起的保護渣成份改變和性能惡化，從而使得高鋁鋼連鑄生產順利進行，鑄坯表面質量良好。但是，由于該發明保護渣堿度高，結晶性強，在應用過程中會存在熔化欠佳、易結渣圈及消耗量偏低的問題。另外，該發明中Na2O含量較高，仍會與鋼水中的鋁發生反應，從而對熔融渣的凝固溫度等造成不利影響，而且Na2O會以 Na-Al-O晶體不均勻析出，影響鑄坯到結晶器的傳熱。常規包晶鋼保護渣通過在凝固過程中析出槍晶石晶體來控制鑄坯向結晶器的傳熱，以實現鑄坯表面的緩冷和均勻冷卻。但連鑄含高Al的鋼種時，因為保護渣組成變動，所以穩定生成槍晶石困難。中國專利200780023032. 1公開的“高鋁鋼的連續鑄造方法及結晶器保護渣”，該發明保護渣中Li2O含量為7 13%，通過使渣膜中析出LiAlO2晶體來取代槍晶石控制傳熱。該發明保護渣能夠有效地防止鑄坯的凹凸和裂紋，但是使LiAW2析出能夠防止鑄坯的凹凸和裂紋的正確的機理尚不明確，并且Li2O含量偏高，會增加連鑄的成本。

發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明提供一種適用于凝固過程中有包晶反應的高鋁鋼([A1]=0. 5% 3. 5%)鋼種板坯連鑄生產的結晶器保護渣。本發明的高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣解決的技術問題是減緩渣鋼反應引起的保護渣性能惡化，提高渣鋼界面張力以防止卷渣，保證良好的潤滑鑄坯和控制傳熱特性，提高吸附Al2O3夾雜的能力。本發明的另一目的是提供制備所述高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣的方法。本發明采用的技術方案為一種高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣，其特征在于，組成元素成份重量百分比滿足15%彡CaO彡40%, 3%彡SiO2彡15%, 10%彡Al2O3彡20%, MgO彡3%, Fe2O3 彡 3%, 6% 彡 F 彡 15%, Na2O 彡 1. 5%, 3% 彡 Li2O 彡 10%, 5% 彡 BaO 彡 20%, SrO 彡 5%, B2O3彡5%, 2%彡C彡15%，其余為雜質。本發明的高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣的化學成份的作用機理及其限定原因如下
CaO:是保護渣中的主要成份，來源廣，成本低，而且不會與鋼液中Al發生反應。但由于 CaO易與其它成份結合生成高熔點的結晶礦相，引起熔化溫度升高，故本發明將CaO含量控制在15 40%范圍。SiO2 是保護渣中的網絡結構形成體，使保護渣熔渣形成玻璃相，以利于鑄坯潤滑。但是SiA易與鋼液中Al發生反應，從而導致保護渣成份發生改變，影響保護渣性能的穩定性，故本發明將SiA含量控制在3 15%范圍。Al2O3 是典型的兩性氧化物，在堿性熔渣中屬于網絡結構形成體，通過適當增大 Al2O3濃度和降低SiA濃度，能減少或抑制SiA的還原。本發明將Ai2O3含量控制在1(Γ20% 范圍。Mg0、Ba0和SrO 屬于堿金屬，在保護渣中代替CaO能改善渣的玻璃化程度，但由于這三個堿金屬本身的熔點較高，且易與其它成份結合生成高熔點的結晶礦相，故本發明中將其含量分別控制為=MgOOA 5%<Ba0<20%, Sr0<5%。Fe2O3 具有很強的氧化性，應將!^e2O3的量控制在較低范圍內，從而提高保護渣的防氧化能力，故本發明將狗203含量控制在(Γ3%范圍。F:是一種主要的助熔劑，能促進槍晶石的生成，但是在高堿性的熔渣環境下，較高含量的(必2會以晶體形式存在，從而使得熔化溫度上升，故本發明將F含量控制在6 15%范圍。Na2O和Li2O =Na2O是一種主要的助熔劑，價格便宜，但是Na2O會與鋼液中Al發生反應，且析出的Na-Al-O晶體不利于鑄坯到結晶器的傳熱，故本發明將Na2O含量控制在 (Tl. 5%范圍；Li2O代替Na2O作為助熔劑，成本高，但作用明顯，本發明將Li2O含量控制在 3 10%范圍。化03:屬于酸性氧化物，是網絡結構形成體，在SiO2含量較低的情況下能協調熔渣酸堿性并改善保護渣潤滑性，但化03會與鋼液中Al發生反應，故本發明將化03含量控制在 0 5%范圍。C 在保護渣中充當骨架，能調節保護渣的熔化速度，本發明將C含量控制在2 15% 范圍。高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣的制備方法，包含如下步驟
1)分別檢測原材料硅灰石、石灰石、石英砂、螢石、鋁釩土、碳酸鍶、碳酸鋇、鎂砂、含水硼砂、工業用蘇打、碳酸鋰和碳質材料的化學成分，選擇重量百分比滿足以下要求的原材料
硅灰石43-53%，Ca040-49% , FeO < 1. 0% , S < 0. 03%, 石灰石:Ca053-55%, SiO2 < 6. 0%, S < 0. 1%， 石英砂=SiO2 > 95%,
瑩石=CaF2 85-90%, SiO2 < 6. 0%, S < 0. 05%,碳酸鋰=Li2CO3 > 98%,
工業用蘇打=Na2CO3 > 95%，
鋁釩土 A1203>75%，Si02<8%,
碳酸鍶SrC03>96%，
碳酸鋇BaC03>95%，
鎂砂MgO>859i)，Si02<6%, Al203<2%,
含水硼砂Νει20=10-20%，B2O3 = 30-40%,
碳質材料C > 85% ；
2)根據高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣組成元素成份重量百分比滿足的條件，計算所需各原材料的重量；
3)按照上述計算所得重量稱取硅灰石、石灰石、石英砂、瑩石、碳酸鋰、工業用蘇打、鋁礬土、碳酸鍶、碳酸鋇、鎂砂和含水硼砂，將稱量好的各原料混合加入礦熱爐中，在 1350°C -1450°C內保溫30分鐘，使其熔化均勻，出爐后自然冷卻，從而得到預熔料；
4)將預熔料破碎加工到200目以下后，加入所需量的碳質材料，然后在精磨機中加入干料重量0. 8-1. 2倍的常溫水，干料重量1. 6-2%的纖維素粘結劑，精磨30-60分鐘，制成料漿；
5)將得到的漿料送入噴霧顆粒干燥塔內干燥制粒，產品要求水分小于0.5%，粒度在 0.0廣2mm范圍，密封裝袋待用。相比現有技術，本發明具有如下有益效果
本發明有降低了渣鋼反應性以減緩渣鋼反應引起的保護渣性能惡化，提高了渣鋼界面張力以防止卷渣，保證了良好的潤滑鑄坯和控制傳熱特性，提高了吸附Al2O3夾雜的能力， 能夠澆注出表面質量品質優異的高鋁鋼鑄坯。具體表現在以下方面
1)該保護渣中的反應性成份SiA含量為3 15%，含量較傳統保護渣低，能有效降低鋼渣反應性從而減緩渣鋼反應引起的保護渣性能惡化。另一反應性成份化03能調節保護渣的酸堿性，因為其含量控制在5%以下，不會增加渣鋼反應程度。2)該保護渣中Na2O含量不大于1. 5 %，可以提高鋼渣的界面張力，防止連鑄過程中保護渣卷渣。3)該保護渣結晶性較強，能有效控制鑄坯到結晶器的傳熱，而BaO和SrO取代CaO 又能提高保護渣的玻璃化程度，從而改善保護渣潤滑性。因此，該保護渣具有良好的潤滑鑄坯和控制傳熱特性。4)該保護渣的堿度，即CaO/SiA的值，不小于1，較傳統保護渣高，具有較強的吸收夾雜的能力。5)該保護渣適用于凝固過程中有包晶反應的高鋁鋼([A1]=0. 5% 3. 5%)鋼種板坯連鑄生產。6)本發明保護渣的制備方法操作簡單，方便可行。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明的高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣作進一步說明。
表1列出了按照本發明的高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣及其制造方法生產出的五個實施例的典型化學成份重量百分比，余量為不可避免的雜質。表2列出了五個實施例的保護渣預熔原料重量比。表3列出了五個實施例的保護渣對應的一些重要性能。表4列出了五個實施例的保護渣對應澆鑄的鋼種典型成份。
表1連鑄保護渣的典型化學成份(重量百分比，％)
權利要求
1.一種高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣，其特征在于，該保護渣以硅灰石、石灰石、石英砂、螢石、鋁釩土、碳酸鍶、碳酸鋇、鎂砂、含水硼砂、工業用蘇打、碳酸鋰和碳質材料為原材料配制而成，組成元素成份重量百分比滿足15% ( CaO ( 40%, 3% ( SiO2 ( 15%， 10% 彡 Al2O3 彡 20%, MgO 彡 3%, Fe2O3 彡 3%, 6% 彡 F 彡 15%, Na2O 彡 1. 5%, 3% 彡 Li2O 彡 10%, 5%彡BaO彡20%, SrO彡5%, B2O3彡5%, 2%彡C彡15%,其余為雜質。
2.根據權利要求1所述的高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣，其特征在于，所述保護渣中的 SiO2的重量百分比為5. 2°/Γ 5%。
3.如權利要求1所述高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣的制備方法，其特征在于，包含如下步驟1)分別檢測原材料硅灰石、石灰石、石英砂、螢石、鋁釩土、碳酸鍶、碳酸鋇、鎂砂、含水硼砂、工業用蘇打、碳酸鋰和碳質材料的化學成分，選擇重量百分比滿足以下要求的原材料硅灰石43-53%，Ca040-49% , FeO < 1. 0% , S < 0. 03%, 石灰石:Ca053-55%, SiO2 < 6. 0%, S < 0. 1%， 石英砂=SiO2 > 95%,瑩石=CaF2 85-90%, SiO2 < 6. 0%, S < 0. 05%,碳酸鋰=Li2CO3 > 98%,工業用蘇打=Na2CO3 > 95%，鋁釩土 A1203>75%，Si02<8%,碳酸鍶SrC03>96%，碳酸鋇BaC03>95%，鎂砂MgO>859i)，Si02<6%, Al203<2%,含水硼砂Νει20=10-20%，B2O3 = 30-40%,碳質材料C > 85% ；2)根據高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣組成元素成份重量百分比滿足的條件，計算所需各原材料的重量；3)按照上述計算所得重量稱取硅灰石、石灰石、石英砂、瑩石、碳酸鋰、工業用蘇打、鋁礬土、碳酸鍶、碳酸鋇、鎂砂和含水硼砂，將稱量好的各原料混合加入礦熱爐中，在 1350°C -1450°C內保溫30分鐘，使其熔化均勻，出爐后自然冷卻，從而得到預熔料；4)將預熔料破碎加工到200目以下后，加入所需量的碳質材料，然后在精磨機中加入干料重量0. 8 1. 2倍的常溫水，干料重量1. 6 2%的纖維素粘結劑，精磨30 60分鐘， 制成料漿；5)將得到的漿料送入噴霧顆粒干燥塔內干燥制粒，產品要求水分小于0.5%，粒度在 0.0廣2mm范圍，密封裝袋待用。
全文摘要
本發明涉及一種高鋁鋼連鑄用結晶器保護渣，其組成元素成份重量百分比滿足15%≤CaO≤40%，3%≤SiO2≤15%，10%≤Al2O3≤20%，MgO≤3%，Fe2O3≤3%，6%≤F≤15%，Na2O≤1.5%，3%≤Li2O≤10%，5%≤BaO≤20%，SrO≤5%，B2O3≤5%，2%≤C≤15%，其余為雜質。按照上述成份范圍，計算并稱取所需原材料經混合加入礦熱爐中熔化均勻，經過冷卻，破碎加入所需量的碳質材料，再精磨，最后經噴霧顆粒干燥塔內干燥制粒。該保護渣降低渣鋼反應性以減緩渣鋼反應引起的保護渣性能惡化，提高了渣鋼界面張力以防止卷渣，保證了良好的潤滑鑄坯和控制傳熱特性，提高了吸附Al2O3夾雜的能力，能夠澆注出表面質量品質優異的高鋁鋼鑄坯。
文檔編號B22D11/111GK102389955SQ20111038129
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月26日 優先權日2011年11月26日
發明者何生平, 吳婷, 徐建飛, 楊穎 , 王謙 申請人:重慶大學