一种低合金高强度钢的中厚板连铸保护渣制造技术

一种低合金高强度钢的中厚板连铸保护渣。该保护渣的组份（重量％）为：０．５～２．０的炭黑、４～１０的石墨、４～１２的Ｎａ↓［２］Ｏ、１～７的Ｆ↑［－］、２～７的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、１～３的Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］、７～２０的结晶控制剂、０～２的Ｌｉ↓［２］Ｏ、其余为ＣａＯ和ＳｉＯ↓［２］；其中，ＣａＯ／ＳｉＯ↓［２］为０．９０～１．０５。保护渣中的结晶控制剂是能促进保护渣熔渣在冷凝过程中析出晶体而不严重恶化保护渣润滑特性的成分。应用本发明专利技术的保护渣，在连铸低合金高强度钢的中厚板时，不但能保证报废率低，而且也不需下线清理，完全能够正常地组织铸坯的热送和红送。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种炼钢连续铸造结晶器用的保护渣，尤其涉及低合金高强度钢的中厚板的连铸保护渣。
技术介绍
现代连铸技术发展进程中的两大任务，就是扩大连铸生产品种和实现以高拉速为技术特征的高效化生产，通过铸坯热送、红送和直接轧制进一步降低能耗。在这些采用伸入式水口保护渣浇注的连铸工艺中，保护渣起着举足轻重的作用，它对铸坯表面和皮下质量及连铸工艺的顺行有重要影响。如图1所示，保护渣通过在结晶器钢液面上形成双层、三层或多层的渣层结构，起到覆盖钢液面减少热损失、阻隔空气与钢水接触避免钢液氧化、吸收钢液中上浮的夹杂物提高弯月面洁净度、填充于铸坯与结晶器间隙中润滑移动的铸坯和作为传热介质控制铸坯向结晶器壁的传热的作用。在正常浇铸工艺下，铸坯上的表面缺陷，一般主要由保护渣的选择和使用不当所引起。有关连铸保护渣的研究工作，大多是围绕连铸品种和工艺，就如何有效、协调地发挥上述五项功能而展开的。低合金高强度钢连铸坯表面和皮下容易出现微裂纹，带有这种缺陷的铸坯用于轧制钢板时，在钢板上易形成龟裂(拉裂)，这种缺陷在生产中厚板(在钢铁行业，通常把厚度为16～110mm的钢板称为中厚板)时更容易引起产品大规模报废，严重时造成生产停产。采用镀层结晶器对减少这类缺陷有一定效果，但如何正确选择结晶器保护渣以消除上述缺陷的危害，一直是连铸工作者研究的重要内容。已进行的研究工作主要包括(1)通过实验研究和生产试验，明确了低合金高强度钢连铸坯表面和皮下容易出现微裂纹缺陷的原因是[C]为(重量％)0.13～0.25、外加Mn，V，Nb，Ti，Al，Mo等组份的钢种，如16Mn，16MnR，Q345、15MnVN、12CrlMoV、HP295，20g(锅)，X52，X60等低合金高强度钢，凝固坯壳高温塑性低，在冷却强度过大、冷却不均匀的情况下热应力大、或初生坯壳受到的外在摩擦阻力大，容易产生晶间裂纹。(2)通过生产试验探明了低合金高强度钢连铸坯表面微裂纹导致轧材钢板微裂纹的原因是具有表面微裂纹的低合金高强度钢连铸坯，用于热轧薄板生产时，由于从坯到材的压缩比大，裂纹沿钢板表面延展范围宽、深度浅，随钢板表面氧化层而脱除，这样铸坯上的微裂纹缺陷对最终板材质量危害不大，因此，人们往往忽略了低合金高强度钢连铸坯的微裂纹问题。但是，当上述铸坯用于轧制中厚板时，如210～300mm厚的铸坯轧成≥16mm厚的钢板时，钢板表面常常大面积出现微裂纹，由于无法清理而引起整快钢板报废，严重时每个月报废率达到25～30％，经采用对连铸坯酸洗等方法跟踪调查，发现钢板微裂纹主要由结晶器内产生的铸坯表面和皮下微裂纹引起。(3)采用镀层结晶器在普通结晶器铜板工作面上镀一层或多层含Cr-Zr合金或Ni-Fe合金的材料，因这些材料的导热系数比铜的导热系数低，由此可降低初生坯壳在结晶器内的冷却强度，使铸坯温度场均匀稳定，以减小坯壳受到的热应力。采用结晶器镀层技术，可减少铸坯表面微裂纹和由此造成的中厚板钢板裂纹，但仍难避免该类缺陷造成的危害，钢板报废率仍高达11～17％。(4)采用高碱度高结晶性能的保护渣铸坯凝固释放的热量通过液态和固态渣膜主要以辐射和热传导两种方式向结晶器壁传递，渣膜传热能力强，使铸坯冷却强度过大而易加大坯壳受到的热应力，铸坯裂纹加剧。由于组成不同，保护渣在凝固过程中可能呈现结晶体状态或玻璃体状态。玻璃态的渣膜传导传热和辐射传热能力都很强，而结晶体状态的渣膜不仅辐射传热能力弱，而且结晶体内部的细微孔洞有力地减弱了靠热振动方式传播的传导传热强度，可使铸坯得到更加缓慢均匀的冷却，可减少由热应力诱发的铸坯表面纵裂纹。因此，在实际生产中，人们将低合金高强度钢划入中碳钢类别，为避免铸坯表面纵裂纹，广泛采用高碱度高结晶性能的保护渣，许多保护渣碱度CaO/SiO2达到1.3～1.5，凝固后全部是结晶体，结晶温度超过1180℃甚至1200℃。但是，结晶体多、特别是结晶温度高的保护渣渣膜，对铸坯的润滑效果较差，容易使高温塑性低的低合金高强度钢铸坯在结晶器中下部受到的摩擦阻力大，沿铸坯振痕等薄弱区域产生晶间裂纹和微裂纹。为减少微裂纹使钢板报废造成的损失，生产中被迫采用玻璃化特性好的保护渣，以加强铸坯润滑，但铸坯表面纵裂纹又加重，铸坯需下线清理，不仅处理成本增加，而且无法组织铸坯的热送和红送，严重降低生产率。因此，针对低合金高强度钢连铸，如何通过保护渣来协调润滑和控制传热的矛盾，以生产出表面和皮下均无裂纹缺陷的连铸坯，在本专利技术以前仍然是一个未得到圆满解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种在连铸低合金高强度钢的中厚板时，该中厚板表面和皮下基本无裂纹缺陷、报废率低，同时又不需下线清理，能节约后处理成本的保护渣。解决所述技术问题的方案是这样一种低合金高强度钢的中厚板连铸保护渣。该保护渣的组份(重量％)为0.5～2.0的炭黑、4～10的石墨、4～12的Na2O、1～7的F-、2～7的Al2O3、1～3的Fe2O3、7～20的结晶控制剂、0～2的Li2O、其余为CaO和SiO2；其中，CaO/SiO2为0.90～1.05。其中的结晶控制剂是能促进保护渣熔渣在冷凝过程中析出晶体而不严重恶化保护渣润滑特性的成分。进一步讲，其中的结晶控制剂是钡化合物、锰化合物、镁化合物、锶化合物中的任意一种、或任两种之和、或任三种之和、或四种之和。更进一步地讲，该保护渣为空心颗粒渣，其粒度为0.1～1.0mm。与现有技术相比较，本专利技术的关键之处，是各组份作适应性调整的同时，在该保护渣中加入了能促进保护渣熔渣在冷凝过程中析出晶体而不严重恶化保护渣润滑特性的结晶控制剂。在该结晶控制剂含量范围内，能够使位于铸坯和结晶器壁间的渣膜既有利于控制和均匀铸坯的凝固传热，又有利于减小坯壳受到的摩擦阻力，这样既避免了低合金高强度钢铸坯表面产生纵裂纹，又避免了低合金高强度钢铸坯表面和皮下产生微裂纹。于是，在连铸低合金高强度钢的中厚板时，不但能保证报废率低，而且也不需下线清理，完全能够正常地组织铸坯的热送和红送。下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。附图说明图1结晶器内保护渣分布示意2结晶控制剂配量与保护渣结晶性能的关系图3保护渣结晶率与铸坯表面裂纹指数的关系图4保护渣结晶温度与铸坯表面裂纹指数的关系在图1中，1为结晶器、2为玻璃膜、3为结晶膜、4为液渣膜、5为渣圈、6为颗粒层、7为烧结层、8为熔渣层、9为钢液、10为凝固壳具体实施方式一种低合金高强度钢的中厚板连铸保护渣。该保护渣的组份(重量％)为0.5～2.0的炭黑、4～10的石墨、4～12的Na2O、1～7的F-、2～7的Al2O3、1～3的Fe2O3、7～20的结晶控制剂、0～2的Li2O、其余为CaO和SiO2；其中，CaO/SiO2为0.90～1.05。在本专利技术保护渣中，CaO和SiO2为基料，通过它们的比值来控制保护渣碱度。目的在于将保护渣渣膜控制在从玻璃态转化成结晶体的临界状态，这样渣膜大部分仍然呈玻璃体状态，有利于对铸坯的润滑，而少部分结晶体状态又有利于控制传热的均匀性。若碱度过低，渣膜全部为玻璃体，传热能力过强将导致铸坯表面纵裂纹严重，反之，碱度过高，渣膜为结晶体，铸坯表面和皮下出现微裂纹。在本专利技术保护渣中Al2O3，主要由原材料带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低合金高强度钢的中厚板连铸保护渣，其特征在于该保护渣的组份（重量％）为：０．５～２．０的炭黑、４～１０的石墨、４～１２的Ｎａ↓［２］Ｏ、１～７的Ｆ↑［－］、２～７的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、１～３的Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］、７～２０的结晶控制剂、０～２的Ｌｉ↓［２］Ｏ、其余为ＣａＯ和ＳｉＯ↓［２］；其中，ＣａＯ／ＳｉＯ↓［２］为０．９０～１．０５。

【技术特征摘要】
1.一种低合金高强度钢的中厚板连铸保护渣，其特征在于该保护渣的组份(重量％)为0.5～2.0的炭黑、4～10的石墨、4～12的Na2O、1～7的F-、2～7的Al2O3、1～3的Fe2O3、7～20的结晶控制剂、0～2的Li2O、其余为CaO和SiO2；其中，CaO/SiO2为0.90～1.05。2.根据权利要求1所述的低合金高强度钢的中厚板连铸保护渣，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王谦，何生平，迟景灏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]