技术领域
本发明涉及一种连铸保护渣,尤其涉及一种超低碳钢用连铸保护渣。
背景技术
连铸保护渣是
钢水连续
铸造过程中加入到结晶器内
覆盖在钢水表面 的一种人工合成的辅助材料。它由含CaO、SiO2、Al2O3、MgO、F、Na2O等成分的矿物原料经处理后,再配入控制
熔化速度和起骨架作用的碳素材 料加工而成。
保护渣加入结晶器钢水面上具有隔绝空气,防止钢水
氧化,减少钢液 面
热损失,吸收上浮至钢液表面的非金属夹杂物,在结晶器和
铸坯之间形 成渣膜起润滑作用,控制铸坯向结晶器的
传热等
冶金功能。而保护渣的熔 化速度直接影响着保护渣的冶金功能。目前,控制保护渣熔化速度的材料 是碳素材料,因钢种、铸坯的尺寸、铸坯的形状、拉速等工艺参数的不同 保护渣中碳素材料的加入量也不同,一般在2~15%左右。
随着社会的发展,以IF钢为代表的超低
碳钢的应用越来越广泛,且对 碳的要求也越来越低,从50ppm到30ppm甚至要求在20ppm以下。在超 低碳钢的连铸过程中,比较突出的问题之一是保护渣会造成钢水或铸坯的 增碳。保护渣之所以会对钢水或铸坯增碳,其根本原因是由于保护渣内配 入了控制其熔化速度和起骨架作用的碳素材料。由于种种原因(如液面波 动等)造成钢水或初生的坯壳与碳素材料
接触就导致钢水或铸坯增碳。
如何防止超低碳钢在生产过程中增碳是生产此类钢种的关键之一。美 国内陆钢厂的G.Skoczylas研究了保护渣中碳含量对铸坯增碳的影响,如 图1所示,随着保护渣的含碳量的增加,铸坯增碳也上升。研究表明,减 少保护渣中碳的配入量可以有效防止连铸过程中钢水或铸坯增碳。含碳量 小于30ppm的超低碳钢,特别是小于20ppm的超低碳钢,如果采用含碳 量的高的连铸保护渣浇注,就可能因为保护渣引起钢水或铸坯增碳而不能 满足超低碳钢的连铸要求。因此超低碳钢在连铸过程中应尽可能使用含碳 量低的保护渣,避免因保护渣中的碳素材料而引起钢水或铸坯增碳。
现有的超低碳钢用保护渣一般碳含量在1.5~2.5%之间。这不利于超 低碳钢,特别是含碳量在20ppm以下的钢种的生产。在不影响保护渣熔化 速度的前提下,如何降低保护渣中的碳的含量,国内外学者采用了多种方 法,主要归结两类:
一是寻求碳素材料的替代物,是防止保护渣中碳素材料引起增碳的有 效方法。例如,文献《
铁与钢》1978年第10号(p58~67)刊登的“无碳 保护渣的开发”一文介绍的是以BN替代保护渣中碳素材料的方法;
专利 US005356454A(特开平5-185195)也采用了以BN替代保护渣中碳素材 料的方法。文献《韶关大学学报》1998年第3期(p112~120)刊登的“关 于碳化
硅作为超低碳钢连铸结晶器保护渣熔速调节剂的研究”一文介绍的 是以SiC替代保护渣中碳素材料的方法,但是,由于这类替代物价格昂贵, 且在使用过程中增加了保护渣的
烧结倾向,使操作的
稳定性下降;因此, 没有大规模的推广应用的价值。
二是在保护渣中加入强还原性金属如SiCa粉,FeMn粉等,在保护渣 的熔融过程中这些物质将优先与氧反应从而减缓碳素材料的氧化,这样可 以减少碳素材料的配入量,从而达到防止铸坯增碳的目的。例如专利特开 昭64-66056采用的就是加入0.5~5.0%的强还原性金属粉的方法。这类方 法的不足在于:所添加的强还原性金属粉的化学活性比较大,在生产加工 及运输过程中有特别的要求;另外,价格也比较贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低碳钢用的可有效防止铸坯增碳的连 铸保护渣。
本发明通过在保护渣中加入阻燃剂,延缓保护渣中碳的氧化速度,使 得保护渣中的碳更有效的发挥其控制熔化速度和起骨架材料的作用,从而 减少保护渣中碳的配入量,达到防止铸坯增碳的目的。
加在结晶器钢水面上的连铸保护渣,随着作为骨架的碳素材料的燃 烧,渣滴的聚合,最终在钢水面上形成液渣,液渣不断地流入铸坯与结晶 器壁之间,同时固体保护渣又不断地熔化,二者达到平衡后在钢水面上形 成一定厚度的液渣层。保护渣的熔化过程实际上是碳素材料粒子的氧化, 渣滴不断聚合的过程。
本发明的原理就是在保护渣中加入一定量的阻燃剂,由于阻燃剂的存 在,保护渣中碳的氧化速度就变缓,这样一来,可使得在保护渣中加入少 量的碳就可以控制好保护渣的熔化速度和起骨架作用。
本发明的超低碳钢用连铸保护渣,含有以下成分(重量百分比),
基材 90.0~96.0%
碳素材料 0.4~0.95%
阻燃剂 0.5~5.0%
粘结剂 0.5~4.5%。
其中,阻燃剂为
硼系、类ATH系、
铝酸钠中的一种或一种以上。
所述的基材的成分为:CaO、SiO2、Al2O3、MgO、F、Na2O。
其中粘结剂为面粉、水玻璃、CMC等其中的一种或几种。
其中基材的各组份占保护渣总量的重量百分比为
CaO+MgO 33.0~41.0
SiO2+Al2O3 34.0~45.0
Na2O+F-+Li2O 10.0~19.0
CaO与SiO2的比例为 0.80~1.00
本发明是一种适用于
板坯连铸的超低碳钢用保护渣。其基材含有 CaO、SiO2、Al2O3、MgO、F、Na2O等成分的,其用量占总量的90.0~96.0 %。
基材是由硅灰石、萤石、
水泥熟料、矾土、镁砂、苏打等一定的成分 配比加工而成。
制造方法:
将上述三部分原料按设计的成分经磨粉、混匀后加入粘结剂等,通过
挤压或喷雾
造粒后,加工成颗粒状或中空球状连铸保护渣。
要使连铸保护渣能很好的吸收夹杂物,在铸坯与结晶器之间起很好的 润滑作用,能合适的控制铸坯与结晶器之间的传热等,则保护渣加入到结 晶器内后必须形成合适的液渣层厚度。液渣层厚度与保护渣的熔化速度直 相关,而保护渣的熔化速度是由碳素材料控制的。因此,通常保护渣从本 质上讲是含由含CaO、SiO2、Al2O3、MgO、F、Na2O等成分的矿物原料 经处理后制成基材,再配入控制熔化速度和起骨架作用的碳素材料两部分 组成。
本发明为了获得含碳量低,而熔化速度合适的超低碳钢用保护渣采用的 方法是:在保护渣中加入了硼系、类ATH系、铝酸钠等阻燃剂,以延缓保护 渣中碳的氧化速度,使得保护渣中的碳更有效的发挥其控制熔化速度和起骨架 材料的作用,从而减少了保护渣中碳的配入量,有效实现超低碳钢的生产。这 与现有的降低保护渣中碳的方法是不同的,是本发明与
现有技术的主要区别。 另外,阻燃剂的价格也比较便宜。
附图说明
图1为保护渣中碳含量对铸坯增碳的影响曲线图。
图2为发明例和比较例的熔化速度指数。
图3为发明例和比较例对钢水增碳的影响。
具体实施方式
将本发明的超低碳钢用保护渣与原有保护渣(比较例1、2、3、4)在 100公斤
感应炉上进行使用试验。采用本发明的保护渣,可有效防止钢水 或铸坯增碳。具体
实施例见表1。图1是发明例和比较例的熔化速度对比, 图2是发明例和比较例对钢水增碳的影响。由图1可知,采用本发明的技 术将保护渣的碳降下来后,保护渣的熔化速度仍可以得到控制;由图2可 知,本发明的保护渣对钢水的增碳小,能满足超低碳钢的生产要求。
表1实施例保护渣及比较例保护渣主要成份和使用效果 No. 主要化学成分,% 使用 效果 阻燃剂 碳素 材料 粘结剂 基材 硼系 ATH -1 ATH -2 铝酸 钠 C 面粉 水玻 璃 CMC CaO+ MgO SiO2+ Al2O3 Na2O+ F-+ Li2O CaO/SiO2 熔 化 速 度 增 碳 情 况 实 施 例 F1 0.5 0 0.5 2.0 0.80 1.2 0 0.6 36.07 38.30 17.90 0.90 ○ - F2 0 2.8 0 0 0.85 2.4 0 0 38.10 41.10 14.00 0.94 ○ - F3 2.0 1.5 0 0.5 0.70 0 0.8 1.0 37.11 43.10 12.50 0.92 ○ - F4 0 0 0 4.5 0.92 1.0 0.5 0.5 39.05 40.03 12.12 0.84 ○ - F5 0.8 2.0 0 0 0.50 0 0 3.5 35.33 44.28 10.90 0.82 △ - F6 3.5 0 0 0 0.80 0 1.0 1.6 40.68 36.79 13.80 0.98 ○ - F7 1.0 0.5 0 1.5 0.60 1.5 0.5 0 36.0 42.0 15.80 0.85 ○ - F8 0 0 4.0 0 0.92 1.3 0 0.9 36.69 38.67 16.24 0.84 ○ - F9 2.4 0 1.0 0.8 0.50 0.6 0.6 0.5 37.15 39.26 16.80 0.88 △ - F10 0 0 1.4 1.0 0.75 1.6 0 0 35.75 43.68 15.35 0.86 ○ - F11 1.2 0 0 3.0 0.65 0 1.8 0.7 39.26 37.25 14.83 0.88 ○ - F12 1.4 0 2.0 0.5 0.90 0 4.0 0 40.21 36.08 13.89 0.90 ○ - 比 较 例 B1 1.5 34.97 37.73 16.85 0.90 ○ + B2 1.6 33.26 44.18 13.48 0.83 ○ + B3 2.8 33.34 41.69 14.54 0.83 ○ + 注:1.“○”表示熔化速度合适,“△”表示熔化速度稍快; 2.“-”表示钢水不增碳,“+”表示增碳。