一种适用于直径1000mm及以上圆坯浇铸的结晶器保护渣及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于直径1000mm及以上圆坯浇铸的结晶器保护渣及其制备方法，保护渣化学成分重量百分比满足：19.5％≤CaO≤27.5％，19.5％≤SiO2≤27.5％，10.5％≤Al2O3≤19.5％，3.0％≤MgO≤8.0％，0≤Fe2O3≤4.0％，2.0％≤F≤7.0％，1.0％≤BaO≤4.0％，1.0％≤MnO≤5.0％，0％≤Na2O≤5.0％，8.0％≤C≤16.0％，其余为杂质。其中，CaO/SiO2为1.0～1.40。本发明专利技术有效解决了直径1000mm及以上中碳钢圆坯连铸过程中的铸坯润滑，在改善铸坯润滑的同时，降低了铸坯表面的凹陷、纵裂纹和非金属夹杂等质量缺陷，提高了铸坯表面质量，提高连铸效率。高连铸效率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于直径1000mm及以上圆坯浇铸的结晶器保护渣及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钢水浇铸时结晶器保护渣，尤其涉及一种适用于大规格圆坯浇铸的结晶器中碳保护渣及其制备方法。

技术介绍

[0002]φ1000mm及以上圆坯为申请人研究的连铸圆坯规格，目前还无成熟的中碳钢保护渣产品使用。在产品开发初期曾使用多种型号的小于φ1000mm断面圆坯中碳钢保护渣，生产的铸坯存在严重的表面凹陷、裂纹等缺陷。这是圆坯规格增大后，钢水的凝固特点发生显著变化所造成的，无法简单的通过保护渣用量的变化来调节，必须研发新的成分设计的中碳保护渣，以确保φ1000mm及以上规格中碳钢生产准行与铸坯产品质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术连铸结晶器保护渣解决的技术问题：在大圆坯连铸过程中，随着保护渣中吸附钢液中的Al2O3夹杂及氧化析出物后，导致保护渣的熔点、粘度进一步升高，从而导致保护渣润滑性能不足而危害连铸顺行。
[0004]本专利技术的结晶器保护渣有利于协调大圆坯中碳钢在连铸过程中吸附夹杂物后熔点、粘度升高后与润滑的矛盾，利于连铸顺行，从而提高铸坯质量及连铸生产效率；同时通过对保护渣析晶成分的设计，对渣膜传热进行调节，从而减少铸坯产生表面裂纹的倾向。
[0005]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种适用于直径1000mm及以上圆坯浇铸的结晶器保护渣，化学成分重量百分比满足：19.5％≤CaO≤27.5％，19.5％≤SiO2≤27.5％，10.5％≤Al2O3≤19.5％，3.0％≤MgO≤8.0％，0≤Fe2O3≤4.0％，2.0％≤F≤7.0％，1.0％≤BaO≤4.0％，1.0％≤MnO≤5.0％，0％≤Na2O≤5.0％，8.0％≤C≤16.0％，其余为杂质。
[0006]优选地，所述CaO/SiO2为1.0～1.40。
[0007]作为本申请的实施方式之一，结晶器保护渣化学成分重量百分比满足：CaO为22.85％，SiO2为21.77％，F为4.59％，Al2O3、MgO之和为21.59％，Na2O为3.53％，MnO为1.59％，BaO为2.12，Fe2O3为1.53％，C为11.5％，其余为杂质。
[0008]作为本申请的实施方式之一，结晶器保护渣的化学成分重量百分比满足：CaO为24.12％，SiO2为23.42％，F为3.61％，Al2O3、MgO之和为19.52％，Na2O为3.91％，Fe2O3为1.72％，MnO为1.95％，BaO为2.03，C为10.52％，其余为杂质。
[0009]作为本申请的实施方式之一，结晶器保护渣的化学成分重量百分比满足：CaO为24.5％，SiO2为21.5％，F为3.91％，Al2O3、MgO之和为20.51％，Na2O为3.55％，Fe2O3为1.15％，MnO为2.59％，BaO为1.98，C为9.85％，其余为杂质。
[0010]本专利技术连铸结晶器保护渣的化学成份作用机理及其配入量限定说明如下：
[0011]CaO：是保护渣中枪晶石矿相的主要成份，来源广且成本低。化学分析时，将萤石中
氟化钙带入的Ca元素换算成对应重量百分比的CaO。由于CaO为结晶相的主要成分，而且保护渣在弯月面处需要快速析晶以控制传热，所以其组分重量百分比需较高，而过高的CaO将使保护渣初始结晶能力过强，提高保护渣析晶温度，在一定程度上恶化润滑，经过理论设计及实验验证，确定其重量百分比范围为：19.5％≤CaO≤27.5％(含萤石中Ca换算为CaO的部分)。
[0012]SiO2：为保护渣内主要的酸性氧化物，也为枪晶石的主要成分之一，是保护渣中重要的的网络结构形成体，与碱性氧化物反应生成低熔点化合物，降低保护渣熔点。通过控制其加入量可调节保护渣熔点与结晶性能，一定量的SiO2有利于使弯月面附近液渣膜的厚度维持在一定水平，改善润滑。但是过高的SiO2易弱化保护渣结晶性能，经过理论设计及实验，本专利技术最终将SiO2含量控制在19.5％≤SiO2≤27.5％。
[0013]F：为保护渣中主要的助熔剂，亦为生成枪晶石的主要成分之一。在一定范围内加入，能减小保护渣的高温粘度，提高保护渣消耗量，在一定程度上改善润滑。碱度较高时加入过多，则易促使高熔点物相的析出，不利润滑。本专利技术所述保护渣中F由萤石带入，化学成分分析时将萤石中Ca换算为对应重量百分比的CaO。经过理论设计及实验，本专利技术将F含量控制范围为2.0％≤F≤7.0％。
[0014]Al2O3：Al2O3为两性氧化物，在碱性熔渣中属于网络结构形成体，能在一定范围内调节熔渣结晶性能。渣中增加Al
z
O3会增加渣的粘度，但它可降低渣的凝固点，由此改善结晶器润滑。经过理论设计及实验，本专利技术将Al2O3含量控制为：10.5％≤Al2O3≤19.5％。
[0015]MgO属于碱土金属氧化物，在保护渣中部分代替CaO，亦能改善保护渣的润滑性能，MgO是保护渣的优选成分，因为它可降低渣的粘度、凝固点。MgO的加入可使渣在保持相同粘度及软化点时，增加渣的流动性,提高渣耗。另外,在渣中加入适量的MgO对提高渣的化学稳定性是很有利的。经过理论设计及实验，本专利技术将MgO含量控制为：3.0％≤MgO≤8.0％。
[0016]BaCO3:Ba
2+
的静电势小于Ca
2+
，它能更多地呈离子态。静电势弱的AlO2‑
群聚在Ba
2+
周围，可能形成弱离子对，所以渣中Ba的增加，使熔渣吸收Al2O3的能力增强。它降低熔化温度和粘度。BaO提高熔渣熔解TiO2的速度，防止CaTiO3的形成。熔渣中BaO的存在，可促使低熔点硅酸盐玻璃相的增加,阻碍液渣结晶,改善熔渣的润滑作用,提高铸坯表面质量。经过理论设计及实验，本专利技术将BaO重量百分比控制在1.0％≤BaO≤4.0％的范围。
[0017]MnCO3:随着MnO含量的增加，熔渣对红外电磁光波的透明度降低，熔渣的传热系数降低；这是由于MnO着色作用及促进微晶析出(Ca4F2Si2O7、Ca2SiO2F2)，降低了熔渣的辐射传热,对析晶温度影响不大，但对水口有严重的侵蚀。另外，渣中含有少量的MnO有利于增加其化学稳定性。MnO在2.0％～10.0％的范围内可使中碳钢熔渣的粘度有一定的降低。经过理论设计及实验，本专利技术将MnO重量百分比控制在1.0％≤MnO≤5.0％的范围。
[0018]Fe2O3：具有很强的氧化性，应将Fe2O3的量控制在较低范围内，避免向钢水增氧，经过理论设计及实验，本专利技术将Fe2O3重量百分比控制在小于4.0％的范围。
[0019]C：在保护渣中起到骨架隔离的作用，主要用于调节保护渣的熔化速度，并且防止过度烧结的产生。经过理论设计及实验，本专利技术将C含量控制在8.0％≤C≤16.0％范围。
[0020]上述结晶器保护渣的制备方法，包括:
[0021]步骤一、原材料准备：结晶器保护渣中的成分是利用以下原料计算制得的，所述原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于直径1000mm及以上圆坯浇铸的结晶器保护渣，其特征在于：化学成分重量百分比满足：19.5％≤CaO≤27.5％，19.5％≤SiO2≤27.5％，10.5％≤Al2O3≤19.5％，3.0％≤MgO≤8.0％，0≤Fe2O3≤4.0％，2.0％≤F≤7.0％，1.0％≤BaO≤4.0％，1.0％≤MnO≤5.0％，0％≤Na2O≤5.0％，8.0％≤C≤16.0％，其余为杂质。2.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，其特征在于：所述CaO/SiO2为1.0～1.40。3.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，其特征在于：化学成分重量百分比满足：CaO为22.85％，SiO2为21.77％，F为4.59％，Al2O3、MgO之和为21.59％，Na2O为3.53％，MnO为1.59％，BaO为2.12，Fe2O3为1.53％，C为11.5％，其余为杂质。4.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，其特征在于：化学成分重量百分比满足：CaO为24.12％，SiO2为23.42％，F为3.61％，Al2O3、MgO之和为19.52％，Na2O为3.91％，Fe2O3为1.72％，MnO为1.95％，BaO为2.03，C为10.52％，其余为杂质。5.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，其特征在于：化学成分重量百分比满足：CaO为24.5％，SiO2为21.5％，F为3.91％，Al2O3、MgO之和为20.51％，Na2O为3.55％，Fe2O3为1.15％，MnO为2.59％，BaO为1.98，C为9.85％，其余为杂质。6.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，其特征在于：适用...

【专利技术属性】
技术研发人员：白云，王雷，王鹏，徐国庆，董娟，王科峰，杜建峰，张广军，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：