專利名稱：一種高鋁鋼模鑄保護渣的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種保護渣，具體的說是一種高鋁鋼模鑄保護渣。
背景技術：
傳統模鑄保護渣的作用隔離大氣，彎液面絕熱和吸收非金屬夾雜，沒有潤滑作用，向模壁傳熱無需控制。熔渣隔絕空氣避免鋼水氧化；未熔的固態渣對鋼水具有保溫作用；熔渣還吸收鋼水中的氧化鋁等夾雜物。模鑄時，成袋的粉末渣在開澆前掛在或放入模中，鋼液能量將袋子燒破，粉末渣即散落在鋼液面上。由于模鑄條件的要求，保護渣低堿度、高粘度，熔點在1100-1250°C。其基料的主要化學成份SiO2 :30-60%, CaO 10-30%，Al2O3 :5-20%，再加入堿式碳酸鹽及氟化物調節熔點、粘度，加入碳素材料調節溶化速度。高鋁鋼主要指作為脫氧劑或合金劑的鋁加入量較高的鋼種。這類鋼種中合金元素含量較高，鋼水易被氧化產生大量夾雜物，盡管通過爐外精煉等技術可以提高鋼水純凈度，有效去除各種大型夾雜物，但在澆注過程中，當保護渣吸收夾雜物能力弱時，夾雜物容易聚 集長大匯集在彎月面處；同時，鋼中[Al]、[Ti]易與保護渣中SiO2等組分發生化學反應，4Al+3Si02 — 2Al203+3Si。導致熔渣中SiO2被消耗，Al2O3增加，熔渣堿度上升，凝固溫度顯著上升，熔渣中Al2O3的增量由兩部分組成吸收鋼水中上浮的Al2O3夾雜物及鋼渣反應生成的Al2O3，當進入熔渣的氧化物較多時，會惡化保護渣性能。會生成鈣鋁黃長石等高熔點礦物，使得熔渣的熔點和粘度增加，熔渣不能均勻流入鑄坯與模壁之間，鑄坯表面質量惡化。水冷模鑄技術特點是寬面強冷、窄面弱冷，低溫快注。鋼液在水冷條件迅速冷卻、結晶凝固處于靜態凝固狀態，沒有外力及變形條件，不易出裂紋；低注上補縮使夾雜物上浮充分。相對于連鑄機和傳統模鑄的優勢可澆合金含量較高鋼種；厚度規格> 300mm ;生產靈活；成材率高于傳統模鑄；軋制壓縮比要求小于連鑄坯。專利201010030218. 3，提供的水冷模鑄保護渣只是解決了普通鋼種的水冷模鑄澆鑄問題，對于含鋁鋼的澆鑄并不實用。通過水冷模鑄技術生產含鋁鋼生產難度大，鑄坯表面凹坑及內部夾渣一直難以解決。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，針對以上現有技術存在的缺點，提出一種高鋁鋼模鑄保護渣，可以解決澆鑄高鋁鋼表面縱裂、凹坑及粘渣的質量問題，可抑制還原性元素被氧化后進入熔渣使熔渣變性，保證保護渣性能的穩定性，同時提高熔渣吸收Al2O3速率。本發明解決以上技術問題的技術方案是
一種高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為=SiO2 :22-28%, Al2O3 :2-7%, CaO 16-22%, Fe2O3 :2_5%，MgO :2_5%，MnO :2_6%，BaO :5_10%，B2O3 :4_6%，R2O :5_10%，F :7_12%，C 2-4%，以上各組分重量百分比之和為100%，所述R2O由Na2O和Li2O組成。降低保護渣中SiO2含量，可大大減少熔渣中SiO2的活度，大大減弱熔渣的氧化性。模鑄保護渣應具有良好的鋪展性，可均勻覆蓋在鋼液表面起到隔絕空氣，防止二次氧化作用。良好的絕熱保溫性，使鋼水不過早凝固避免重皮，同時減少頭部散熱，使縮孔減少。盡快形成一定厚度的熔融層充滿錠模和鋼錠之間，潤滑錠模內壁，改善鋼錠表面質量，減少鋼錠凝固時的熱應力，防止裂紋產生。堿度大，保護渣捕獲鋼水中上浮夾雜物的能力就越強；不過堿度過大會使保護渣的析晶溫度變高，對保護渣的傳熱和潤滑不利。保護渣的堿度在〈2. O時，隨著堿度值的增大，保護渣的粘度、熔化溫度及粘性活化能均逐漸減小。保護渣的熔化溫度對結晶器內鋼液界面上熔渣層的厚度和結晶器與坯殼之間的渣膜厚度有直接的影響。熔化溫度過低，則保護渣的消耗量增加，渣膜變厚，使渣膜的擴散不易均勻化，影響散熱的均勻性；反之則不利于化渣，熔化速度減慢，渣耗過低或沒有渣耗，使保護渣的潤滑性能惡化，易發生粘鋼甚至漏鋼事故。熔速過高，不能維持穩定的粉渣層厚度，將促使鋼液表面間斷暴露于大氣下，不但增加了熱損，導致“漂浮物”的形成，而且促使了渣圈的長大及鋼水在彎月面的凝固。熔速過低，液渣不充足，不能均勻流入縫隙，導致鑄坯表面裂紋等缺陷，甚至造成拉漏。粘度較高導致渣與鋼水液面接觸處不能形成一定厚度的熔化液渣。在鋼液上升過程中，粘渣沿鋼錠模壁產生翻卷，造成鋼錠表面出現麻坑。本發明保護渣的熔點和粘度較大 幅度降低。降低粘度可促進Al2O3的吸收，增加液渣膜的厚度，減小鑄坯與結晶器間的摩擦，有利于熱傳導。但粘度過低，又助長了渣鋼界面湍流時液渣在鋼水中的彌散，造成夾雜。本發明為了保證保護渣性能的穩定性，采用多組分、各組分含量相當的配置原則，減少CaO、SiO2含量，增加渣中BaO、Sr。、B2O3等含量，特別是加入MnO以抑制反應4Al+3Si02 — 2Al203+3Si ；
保護渣堿度較低，可消弱鋼中[Al]等元素與SiO2作用導致堿度上升所帶來的不利影響，減少鈣鋁黃長石及鈣鈦礦等高熔點物的析出；
Na2OXaF2含量較高，使熔渣保持較低的熔化溫度和粘度，有利于吸收夾雜物，但必須控制在一定范圍，防止霞石、槍晶石、鈣鋁黃長石等析出；
加入BaO取代部分CaO，可降低保護渣熔化溫度，增強吸收Al2O3夾雜物的能力，改善保護渣性能；含有一定量的B2O3可降低熔化溫度和粘度，提高保護渣吸收么1203、1102等夾雜物的能力；B3+離子容易滲透到Al2O3顆粒內部界面，擴大熔渣與Al2O3的作用面，對吸收Al2O3特別有效;MnO與鋼中[Al]、[Ti]作用，可避免渣中SiO2被還原引起保護渣組成和性能的變化；
較低的SiO2含量可提高Al2O3在渣中的飽和濃度；
降低渣中Al2O3濃度C，在配渣時用不含或少含Al2O3的原材料，采用低粘度保護渣，促進反應物向洛相中遷移。本發明進一步限定的技術方案是
前述的高鋁鋼模鑄保護渣，保護渣二元堿度為0. 5-0. 8，熔點為1000-1100°C，熔速為15-35s，粘度在1300°C為0. 1-0. 5Pa. S。降低粘度可促進Al2O3的吸收，增加液渣膜的厚度，減小鑄坯與模壁間的摩擦，有利于熱傳導。但粘度過低，又助長了渣鋼界面湍流時液渣在鋼水中的彌散，造成夾雜。前述的高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為Si02 26%, Al2O3 5%, CaO 21%, Fe2O3 4%, MgO 4%, MnO 5%, BaO 9%, B2O3 5%, R2O 7%, F 10%, C 4%, R2O 由 Na2O 和 Li2O組成。前述的高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為=SiO2 28%, Al2O3 :4%，CaO 18%, Fe2O3 :5%，MgO :5%，MnO :6%，BaO :10%，B2O3 :6%，R2O :8%，F :8%，C :2%，R2O 由 Na2O 和 Li2O組成。前述的高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為Si02 25%, Al2O3 6%, CaO 18%, Fe2O3 5%, MgO 5%, MnO 4%, BaO 9%, B2O3 5%, R2O 9%, F 10%, C 4%, R2O 由 Na2O 和 Li2O組成。前述的高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為Si02 28%, Al2O3 5%, CaO 16%, Fe2O3 4%, MgO 4%, MnO 5%, BaO 7%, B2O3 6%, R2O 10%, F 11%, C 4%, R2O 由 Na2O 和 Li2O組成。本發明的有益效果是
模鑄絕熱保護渣的作用主要是隔離空氣，彎月面絕熱，吸收夾雜物，沒有潤滑和控制模壁的傳熱的作用；相對于模鑄，水冷模鑄通過水冷卻，控制傳熱要求更高，故要求更低的熔化溫度和粘度，更快的熔化速度；同時，澆鑄過程液面處于非穩態，容易造成卷渣及夾渣。采用此保護渣在水冷模鑄工藝試生產試驗，厚板坯鋼錠表面質量明顯改善，鑄坯表面無縱裂紋、凹坑、角部裂紋、粘渣等缺陷。解決含有Al、Ti等具有強還原性元素鋼的澆鑄問題，抑制強還原性元素被氧化后進入熔渣使熔渣變性。含鋁鋼保護渣在吸收夾雜物后粘度和熔點變化不大，性能穩定，鑄坯表面和皮下質量正常，能滿足澆鑄工藝要求。本發明使用后，含鋁鋼坯料表面質量比以前有明顯改善，無表面縱裂、凹坑、粘渣，解決含有Al、Ti等具有強還原性元素鋼的澆鑄問題。
具體實施例方式實施例I
常規模鑄保護渣在水冷模鑄試制過程中，發現表面裂紋、凹坑、粘渣等缺陷，由于根據鋼種特性及澆鑄工藝，降低保護渣的粘度和熔點，降低碳固含量，提高熔化速度。澆鑄鋼種P80A。鋼水二次氧化嚴重，鑄坯表面及皮下夾雜主要是Al2O3，保護渣吸收夾雜物的能力主要是指吸收夾雜的速度和吸收夾雜后性能的穩定性，取決于其化學組成。生產工藝路線電爐+LF+VD+水冷模鑄澆鑄。本實施例的適應水冷模鑄澆鑄的高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為SiO2 26%, Al2O3 :5%，CaO :21%，Fe2O3 :4%，MgO :4%，MnO :5%，BaO :9%，B2O3 :5%，R2O :7%，F :10%，C :4%，R2O 由 Na2O 和 Li2O 組成。降低保護渣中SiO2含量，可大大減少熔渣中SiO2的活度，大大減弱熔渣的氧化性。保護渣材料中，二元堿度為0. 8，熔點為1050°C，熔速為20s，粘度為0. 2Pa. s (1300°C)。降低粘度可促進Al2O3的吸收，增加液渣膜的厚度，減小鑄坯與模壁間的摩擦，有利于熱傳導。但粘度過低，又助長了渣鋼界面湍流時液渣在鋼水中的彌散，造成夾雜。本實施例使用后熔渣具有較快潤濕、吸收Al2O3夾雜的速度，熔渣結構穩定；基本消除了表面裂紋、凹坑、粘渣等缺陷。
實施例2
常規模鑄保護渣在水冷模鑄試制過程中，發現表面裂紋、凹坑、粘渣等缺陷，由于根據鋼種特性及澆鑄工藝，降低保護渣的粘度和熔點，降低碳固含量，提高熔化速度。澆鑄鋼種P80A。鋼水二次氧化嚴重，鑄坯表面及皮下夾雜主要是Al2O3，保護渣吸收夾雜物的能力主要是指吸收夾雜的速度和吸收夾雜后性能的穩定性，取決于其化學組成。生產工藝路線電爐+LF+VD+水冷模鑄澆鑄。本實施例的適應水冷模鑄澆鑄的高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為SiO2 28%, Al2O3 :4%，CaO :18%，Fe2O3 :5%，MgO :5%，MnO :6%，BaO :10%，B2O3 :6%，R2O :8%，F :8%，C :2%，R2O 由 Na2O 和 Li2O 組成。
降低保護渣中SiO2含量，可大大減少熔渣中SiO2的活度，大大減弱熔渣的氧化性。保護渣材料中，二元堿度為0. 64，熔點為1100°C，熔速為28s，粘度為0. 45Pa. s (1300。。)。降 低粘度可促進Al2O3的吸收，增加液渣膜的厚度，減小鑄坯與模壁間的摩擦，有利于熱傳導。但粘度過低，又助長了渣鋼界面湍流時液渣在鋼水中的彌散，造成夾雜。本實施例使用后熔渣具有較快潤濕、吸收Al2O3夾雜的速度，熔渣結構穩定；基本消除了表面裂紋、凹坑、粘渣等缺陷。實施例3
常規模鑄保護渣在水冷模鑄試制過程中，發現表面裂紋、凹坑、粘渣等缺陷，由于根據鋼種特性及澆鑄工藝，降低保護渣的粘度和熔點，降低碳固含量，提高熔化速度。澆鑄鋼種P80A。鋼水二次氧化嚴重，鑄坯表面及皮下夾雜主要是Al2O3，保護渣吸收夾雜物的能力主要是指吸收夾雜的速度和吸收夾雜后性能的穩定性，取決于其化學組成。生產工藝路線電爐+LF+VD+水冷模鑄澆鑄。本實施例的適應水冷模鑄澆鑄的高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為SiO2 25%, Al2O3 :6%，CaO :18%，Fe2O3 :5%，MgO :5%，MnO :4%，BaO :9%，B2O3 :5%，R2O :9%，F :10%，C :4%，R2O 由 Na2O 和 Li2O 組成。降低保護渣中SiO2含量，可大大減少熔渣中SiO2的活度，大大減弱熔渣的氧化性。保護渣材料中，二元堿度為0. 72，熔點為1050°C，熔速為30s，粘度為0. 4Pa. s(1300°C)。降低粘度可促進Al2O3的吸收，增加液渣膜的厚度，減小鑄坯與模壁間的摩擦，有利于熱傳導。但粘度過低，又助長了渣鋼界面湍流時液渣在鋼水中的彌散，造成夾雜。本實施例使用后熔渣具有較快潤濕、吸收Al2O3夾雜的速度，熔渣結構穩定；基本消除了表面裂紋、凹坑、粘渣等缺陷。實施例4
常規模鑄保護渣在水冷模鑄試制過程中，發現表面裂紋、凹坑、粘渣等缺陷，由于根據鋼種特性及澆鑄工藝，降低保護渣的粘度和熔點，降低碳固含量，提高熔化速度。澆鑄鋼種P80A。鋼水二次氧化嚴重，鑄坯表面及皮下夾雜主要是Al2O3，保護渣吸收夾雜物的能力主要是指吸收夾雜的速度和吸收夾雜后性能的穩定性，取決于其化學組成。生產工藝路線電爐+LF+VD+水冷模鑄澆鑄。本實施例的適應水冷模鑄澆鑄的高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為SiO2 28%, Al2O3 5%,Ca0 16%, Fe2O3 4%,MgO :4%, MnO 5%,Ba0 7%, B2O3 6%, R2O 10%,F 11%,C 4%, R2O 由 Na2O 和 Li2O 組成。
降低保護渣中SiO2含量，可大大減少熔渣中SiO2的活度，大大減弱熔渣的氧化性。保護渣材料中，二元堿度為O. 57，熔點為1100°C，熔速為35s，粘度為O. 5Pa. s(1300°C)。降低粘度可促進Al2O3的吸收，增加液渣膜的厚度，減小鑄坯與模壁間的摩擦，有利于熱傳導。但粘度過低，又助長了渣鋼界面湍流時液渣在鋼水中的彌散，造成夾雜。本實施例使用后熔渣具有較快潤濕、吸收Al2O3夾雜的速度，熔渣結構穩定；基本消除了表面裂紋、凹坑、粘渣等缺陷。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換 形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種高鋁鋼模鑄保護渣，其特征在于其重量百分比化學成分為=SiO2 :22-28%,Al2O3 2-7%, CaO : 16-22%，Fe2O3 :2_5%，MgO :2_5%，MnO :2_6%，BaO :5_10%，B2O3 :4_6%，R2O 5-10%, F :7-12%, C 2-4%,以上各組分重量百分比之和為100%，所述R2O由Na2O和Li2O組成。
2.如權利要求I所述的高鋁鋼模鑄保護渣，其特征在于保護渣二元堿度為O.5-0. 8，熔點為 1000-1100°C，熔速為 15-35s，粘度在 1300。。為 O. 1-0. 5Pa. S。
3.如權利要求I或2所述的高鋁鋼模鑄保護渣，其特征在于其重量百分比化學成分為=SiO2 26%, Al2O3 :5%，CaO :21%，Fe2O3 :4%，MgO :4%，MnO :5%，BaO :9%，B2O3 :5%，R2O :7%，F 10%, C :4%，R2O 由 Na2O 和 Li2O 組成。
4.如權利要求I或2所述的高鋁鋼模鑄保護渣，其特征在于其重量百分比化學成分為=SiO2 28%, Al2O3 :4%，CaO :18%，Fe2O3 :5%，MgO :5%，MnO :6%，BaO :10%，B2O3 :6%，R2O :8%，F 8%, C :2%，R2O 由 Na2O 和 Li2O 組成。
5.如權利要求I或2所述的高鋁鋼模鑄保護渣，其特征在于其重量百分比化學成分為=SiO2 25%, Al2O3 :6%，CaO :18%，Fe2O3 :5%，MgO :5%，MnO :4%，BaO :9%，B2O3 :5%，R2O :9%，F 10%, C :4%，R2O 由 Na2O 和 Li2O 組成。
6.如權利要求I或2所述的高鋁鋼模鑄保護渣，其特征在于其重量百分比化學成分為=SiO2 28%, Al2O3 :5%，CaO :16%，Fe2O3 :4%，MgO :4%，MnO :5%，BaO :7%，B2O3 :6%，R2O :10%，F 11%, C :4%，R2O 由 Na2O 和 Li2O 組成。
全文摘要
本發明涉及一種保護渣，具體的說是一種高鋁鋼模鑄保護渣，其重量百分比化學成分為SiO222-28%，Al2O32-7%，CaO16-22%，Fe2O32-5%，MgO2-5%，MnO2-6%，BaO5-10%，B2O34-6%，R2O5-10%，F7-12%，C2-4%，以上各組分重量百分比之和為100%，所述R2O由Na2O和Li20組成。本發明可以解決澆鑄高鋁鋼表面縱裂、凹坑及粘渣的質量問題，可抑制還原性元素被氧化后進入熔渣使熔渣變性，保證保護渣性能的穩定性，同時提高熔渣吸收Al2O3速率。
文檔編號B22D27/04GK102764879SQ201210259029
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者黨軍, 吳年春, 尹雨群, 張文明, 張逖, 李明, 殷浩 申請人:南京鋼鐵股份有限公司