一种低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣及其制备方法技术

一种低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣及其制备方法，其中低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣以质量百分比计算，由以下化学成分组成：CaO：28～36％，SiO2：27～34％，Al2O3：3～6％，MgO：2～4％，Na2O：8～11％，CaF2：6～9％，B2O3：5～14％，余量为碳及不可避免的杂质。本发明专利技术通过在保护渣的其余原料中加入不同含量的B2O3使其具有非牛顿流体特性，该非牛顿流体保护渣的粘度能够随着剪切速率的增大而减小，即在结晶器的滞留区域(钢液面表面)粘度相对较高，减小钢液面的波动，防止卷渣现象的产生；在结晶器的润滑区域(弯月面及其以下)粘度相对较低，从而提高了保护渣的传热和润滑能力，降低了因润滑不良而造成粘结漏钢的频率。滑不良而造成粘结漏钢的频率。滑不良而造成粘结漏钢的频率。

A non Newtonian fluid continuous casting mold flux for low carbon steel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钢铁冶金
，具体涉及一种低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣及其制备方法。

技术介绍

[0002]连铸保护渣是一种以硅酸盐为基体的含有多种熔剂和骨架材料的功能性材料。随着连铸拉速的不断提高，铸坯品种的不断扩大，铸坯质量要求的不断上升，结晶器保护渣的各种物理化学性能尤其是一些新特性对连铸工艺顺行及铸坯质量的影响日显重要，成为今后连铸技术发展的限制因素之一，同时也是提高连铸工艺重要方向之一。
[0003]在连铸生产中，将保护渣加到结晶器内钢液面(滞留区域)时，保护渣在钢液的高温作用下，在结晶器中熔化。在钢液表面由上至下一般形成原渣层、烧结层和熔渣层这样的纵向层状结构。与钢液直接接触的熔渣层厚度大约为8～15mm，原渣层的厚度一般不小于25mm，在钢液表面上保持稳定的层状结构，对提高铸坯的表面质量是非常重要的。铸坯以一定的速度向下运动，结晶器上下振动，钢液表面上的液态渣受到粘滞力的作用，流入结晶器和坯壳之间的缝隙处(润滑区域)形成渣膜。渣膜分为液态和固态两种，靠近铸坯一侧的是液态渣膜，厚度仅为0.1～0.3mm，主要起润滑作用，降低铸坯与结晶器壁之间的摩擦力；靠近结晶器壁一侧的是固态渣膜，比液态渣膜厚度高1个数量级，主要是改善保护渣的传热能力。
[0004]传统连铸保护渣属于牛顿流体，其粘度是一个恒定的值。在浇注低碳钢时，连铸拉速一般控制在1.5～1.9m/min范围内，拉速相对较高，在采用传统保护渣进行浇注的过程中一些问题便随之出现。在连铸结晶器的滞留区域，由于拉速较快，钢水表面波动较为剧烈，传统保护渣的粘度相对较低，使得一部分保护渣较易从液态渣层中被剪切进入到钢水中，造成铸坯表面夹渣。而在结晶器的润滑区域，由于传统保护渣的粘度相对较高，保护渣的流动性较差，润滑效果不佳，导致坯壳易粘结到结晶器上，不仅影响了传热，而且造成了粘结漏钢。
[0005]众所周知，在结晶器的不同部位剪切速率是不同的，在滞留区域剪切速率相对较低，一般在10～40 1/s，而在润滑区域剪切速率相对较高，可达到100～1000 1/s。如果有一种新型保护渣能够随着剪切速率的变化粘度也随之改变，即在低剪切速率下粘度相对较高，而在高剪切速率下粘度相对较低，这样不仅能在结晶器的滞留区域保持相对较高的粘度，减小钢液面的波动，防止夹渣，同时能在润滑区域达到相对较低的粘度，改善润滑，促进传热，降低因润滑不良而造成粘结漏钢的频率。该类保护渣的这种随剪切速率的增大粘度降低的性质，为一种剪切变稀特性，即具有非牛顿流体特性。
[0006]目前，缺少针对低碳钢用非牛顿流体保护渣的研究，以减少卷渣、粘渣对铸坯质量的危害以及粘结漏钢现象的产生。

技术实现思路

[0007]基于此，本专利技术提供了一种低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣及其制备方法，应用于低碳钢连铸生产，它能够在结晶器钢液面表面保持相对较高的粘度，防止卷渣，促进非金属夹杂物的上浮；又能够在结晶器弯月面及以下区域保持相对较低的粘度，促进结晶器与铸坯之间的润滑，改善传热，避免鼓肚、气泡的产生，防止粘结漏钢。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣，以质量百分比计算，由以下化学成分组成：CaO：28～36％，SiO2：27～34％，Al2O3：3～6％，MgO：2～4％，Na2O：8～11％，CaF2：6～9％，B2O3：5～14％，余量为碳及不可避免的杂质。
[0009]作为本专利技术的进一步优选技术方案，以质量百分比计算，由以下化学成分组成：CaO：29.1～35.2％，SiO2：28.3～33.2％，Al2O3：3.3～4.2％，MgO：2.8～3.5％，Na2O：9.2～10.7％，CaF2：7.2～8.5％，B2O3：5.8～13.9％，余量为碳及不可避免的杂质。
[0010]作为本专利技术的进一步优选技术方案，以质量百分比计算，由以下化学成分组成：CaO：34.91％，SiO2：31.72％，Al2O3：3.47％，MgO：2.94％，Na2O：9.66％，CaF2：7.59％，B2O3：9.71％，余量为碳及不可避免的杂质。
[0011]作为本专利技术的进一步优选技术方案，该保护渣的化学成分中CaO/SiO2＝0.9～1.2。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述保护渣的熔点在1050～1120℃之间，1300℃时的粘度为0.1～0.3Pa
·
s。
[0013]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供一种上述任一项所述的低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣的制备方法，其包括以下步骤：
[0014]1)按照以下质量百分比获取原料：CaO：28～36％，SiO2：27～34％，Al2O3：3～6％，MgO：2～4％，Na2O：8～11％，CaF2：6～9％，B2O3：5～14％；
[0015]2)将步骤1)获取的原料混合后研磨成200目以下的粉末并配入碳质材料，得到混配物；
[0016]3)将步骤2)的混配物加热熔化后粉碎、造渣，得到低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣。
[0017]本专利技术的低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣及其制备方法，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0018]通过在保护渣的其余原料中加入不同含量的B2O3使其具有非牛顿流体特性，该非牛顿流体保护渣的粘度能够随着剪切速率的增大而减小，即在结晶器的滞留区域(钢液面表面)粘度相对较高，减小钢液面的波动，防止卷渣现象的产生；在结晶器的润滑区域(弯月面及其以下)粘度相对较低，从而提高了保护渣的传热和润滑能力，降低了因润滑不良而造成粘结漏钢的频率；本专利技术的保护渣应用于低碳钢，特别适用于低碳钢中的SPHC、H260LA钢种，极大程度减少发生粘结漏钢的现象，有助于提升连铸拉速，从而提高连铸产率，同时也有助于改善钢坯表面质量，从而提高轧钢合格率。
附图说明
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0020]图1为采用本专利技术的低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣浇注所得铸坯的表面情况；
[0021]图2为采用低碳钢用传统连铸保护渣浇注所得铸坯的表面情况。
[0022]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0024]本专利技术的低碳钢用非牛顿流体保护渣中各种化学成分的作用机理及限定原因如下：
[0025]CaO：是保护渣的主要成分之一，它和析晶温度有关，属于网络外氧化物。因此，提高保护渣中CaO的含量，可明显降低渣的粘度，并吸收钢中氧化物夹杂物，尤其是Al2O3和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣，其特征在于，以质量百分比计算，由以下化学成分组成：CaO：28～36％，SiO2：27～34％，Al2O3：3～6％，MgO：2～4％，Na2O：8～11％，CaF2：6～9％，B2O3：5～14％，余量为碳及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣，其特征在于，以质量百分比计算，由以下化学成分组成：CaO：29.1～35.2％，SiO2：28.3～33.2％，Al2O3：3.3～4.2％，MgO：2.8～3.5％，Na2O：9.2～10.7％，CaF2：7.2～8.5％，B2O3：5.8～13.9％，余量为碳及不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述的低碳钢用非牛顿流体连铸保护渣，其特征在于，以质量百分比计算，由以下化学成分组成：CaO：34.91％，SiO2：31.72％，Al2O3：3.47％，MgO：2.94％，Na2O：9.66％，CaF2：7.59％，B2O3：9.7...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯璇，袁志鹏，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：