專利名稱：用于連續(xù)鑄鋼的結(jié)晶器熔劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于連續(xù)鑄鋼，特別是超低碳鋼的結(jié)晶器(mould)熔劑。
在連續(xù)鑄鋼中，通常在結(jié)晶器中的熔融鋼表面添加結(jié)晶器熔劑。該熔劑在結(jié)晶器壁和鋼之間提供潤滑，這減少了熱量從鋼表面的損失，防護(hù)了表面氧化，并且可以從鋼中去除雜質(zhì)如氧化鋁。
由于與用于連續(xù)鑄鋼的粉狀結(jié)晶器熔劑相比，顆粒狀結(jié)晶器熔劑產(chǎn)生的粉塵較少，因而通常使用顆粒狀的結(jié)晶器熔劑，該顆粒例如可通過將熔劑組分噴霧干燥而制備。顆粒的優(yōu)異流動(dòng)性使其特別適于自動(dòng)加料于結(jié)晶器，例如使用DAPSOLTM加料器。然而，一旦該熔劑處于結(jié)晶器中，則顆粒的這種流動(dòng)性就變成了缺點(diǎn)，因?yàn)樵阡撨M(jìn)入結(jié)晶器的高流速作用下該顆粒傾向于處于其自己的液面上，因而會(huì)使在結(jié)晶器角落處的鋼的表面暴露出來。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果該熔劑顆粒含有少量的可膨脹材料則會(huì)減輕上述問題，該可膨脹材料在熱的作用下會(huì)膨脹，并且使熔劑顆粒破碎成粉而覆蓋于鋼表面上。還發(fā)現(xiàn)，球形顆粒具有最佳效果，該可膨脹材料(特別是酸處理的石墨)應(yīng)具有特定尺寸以及應(yīng)使用特定的粘結(jié)劑，以獲得最佳效果。
在連續(xù)鑄造超低碳(ULC)鋼時(shí)，對(duì)結(jié)晶器熔劑的隔熱性能應(yīng)特別限定并且吸收碳必須最小。
盡管常識(shí)認(rèn)為顆粒熔劑的隔熱性不如粉狀熔劑的好，并且因而不適用于超低碳鋼，但是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)球狀顆粒熔劑也可用于超低碳鋼。
依據(jù)本發(fā)明，提供了一種顆粒狀結(jié)晶器熔劑，該熔劑包括難熔金屬氧化物、一種或多種助熔劑、發(fā)泡劑、炭黑、二氧化錳和淀粉。
依據(jù)本發(fā)明另一特征，提供了一種在結(jié)晶器中連續(xù)鑄造熔融鋼的方法，該方法包括在澆鑄熔融鋼之前、過程中或之后，將顆粒狀結(jié)晶器熔劑加到結(jié)晶器中，該熔劑含有難熔金屬氧化物、一種或多種助熔劑、發(fā)泡劑、炭黑、二氧化錳和淀粉。
在優(yōu)選方法中，所述鋼是超低碳鋼。
該難熔金屬氧化物優(yōu)選地由氧化鈣和二氧化硅制成，但也可存有氧化鋁和/或氧化鎂?？捎米麟y熔金屬氧化物來源的材料例如是含有氧化鈣、氧化硅和氧化鋁的高爐爐渣，或者含有氧化鋁和氧化硅的長石(鈉鉀的鋁硅酸鹽)。
含有氧化鈣和氧化硅的硅灰石是特別有用的組分，因?yàn)樗軓匿撝形湛捎^量的氧化鋁進(jìn)入該熔劑中，而不明顯影響該熔劑的粘度和熔點(diǎn)。該硅灰石組分例如可以是合成的或天然的硅酸氫鈣(可含有極少量的氧化鐵和/或氧化鋁)，或者可以是具有氧化硅、氧化鈣和氧化鋁中至少一種的硅酸氫鈣的固溶體，例如是含有假硅灰石或硅鈣石的共溶體。
該助熔劑例如可以是下列物質(zhì)中的一種或多種碳酸鈉(蘇打灰)、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鋇、氟化鈉、氟化鋁、氟化鉀、水晶石、瑩石和橄欖石。該助熔劑降低熔劑的熔點(diǎn)，并且通過選擇特定的助熔劑及其含量，可以控制熔劑的粘度隨溫度的變化。
發(fā)泡劑優(yōu)選地是酸處理的或可膨脹的石墨，但是該發(fā)泡劑可用酸熱的石墨、可膨脹珍珠巖、可膨脹蛭石代替。該發(fā)泡劑存在的量以熔劑的重量為基礎(chǔ)優(yōu)選為0.3-1.5％，最優(yōu)選地為0.3-1％，該發(fā)泡劑優(yōu)選地是可膨脹的石墨。
淀粉的作用是作為粘合劑，但是如果需要，除淀粉外也可使用其它粘合劑。
這種附加粘合劑可以是任何合適的粘合劑，使熔劑顆粒自制造至貯存、運(yùn)輸過程中保持其完整性，直至發(fā)泡劑膨脹時(shí)刻被消耗盡(當(dāng)該熔劑顆粒必須使用發(fā)泡劑時(shí)，以將熔劑顆粒分散成原有粉末形式)。合適粘合劑的例子包括樹脂、樹膠，如多糖類樹膠和糖類材料如糖蜜。
作為助熔劑的碳酸鈉(蘇打灰)和/或碳酸鋰也可作為粘合劑，并且在本發(fā)明的顆粒狀熔劑中是非常理想的。典型地使用至少4％蘇打灰，或至少2％碳酸鋰，或至少2％蘇打灰和至少1％碳酸鋰的結(jié)合物。該顆粒狀結(jié)晶器熔劑的粘合劑成分最優(yōu)選地含有約8-14％(重量)蘇打灰，或者約4-7％(重量)碳酸鋰，或者其中兩倍碳酸鋰的百分?jǐn)?shù)加蘇打灰的百分?jǐn)?shù)之和約8-14％(重量)的蘇打灰和碳酸鋰的結(jié)合物。例如，該粘合劑的一個(gè)特別優(yōu)選的結(jié)合物是約10％蘇打灰和約1％碳酸鋰。在顆粒強(qiáng)度及無味方面，已經(jīng)證明制備顆粒狀結(jié)晶器熔劑的這種粘合機(jī)理比使用某些有機(jī)粘合劑更有效。通過噴霧干燥這種組合物而制得的熔劑顆粒的尺寸，優(yōu)選為約0.2-0.5mm(200-500微米)。
在本發(fā)明顆粒狀熔劑中的淀粉粘合劑使炭黑移至該顆粒的表面，因而改善了炭黑的加入效率，減少了渣殼(Slag rim)，改善了隔熱效果以及減少了鋼吸收的碳。二氧化錳使碳氧化，并減少鋼對(duì)碳的吸收，因而可允許使用較高碳含量的熔劑，并提供改善了的隔熱效果及較少的渣殼。
該淀粉的含量通常為0.1-1.0％(重量)，例如0.3-0.7％(重量)，典型地為約0.5％(重量)，而二氧化錳的含量通常為1-5％(重量)，例如，約2-4％(重量)，典型地為約3％(重量)。
該熔劑也可含有輕質(zhì)的難熔材料，例如膨脹的珍珠巖、膨脹的蛭石、或浮石，以降低該熔劑的總密度。
該熔劑也可含有含碳材料(除了炭黑和可存在作為發(fā)泡劑的任何可膨脹石墨之外)，例如木炭、焦炭、無煙煤或石墨，以控制該熔劑的熔化速度和燒結(jié)特征。
這種含碳材料的含量例如可高至6％(重量)，優(yōu)選地高至3％(重量)。
該熔劑通常含有(重量)45.0-90.0％ 難熔金屬氧化物10.0-50.0％ 助熔劑0.3-1.5％發(fā)泡劑0.1-1.5％炭黑1.0-5.0％二氧化錳0.1-1.0％淀粉0-14.0％ 碳酸鈉0-7.0％ 碳酸鋰0-10.0％ 輕質(zhì)難熔材料0-6.0％ 含碳材料(除炭黑和作為發(fā)泡劑存在的任何可膨脹石墨之外的其它材料)。
本發(fā)明的顆粒狀結(jié)晶器熔劑優(yōu)選地是球形顆粒形式。在化學(xué)均勻性和冷態(tài)流動(dòng)性方面，球形顆粒具有最好的性能，并且還具有合適的隔熱能力。然而，在湍流條件期間，現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)球形顆粒不象粉末那樣而適用于結(jié)晶器。在湍流條件期間，該狹窄的表面特別受到翻滾和液面變化的干擾，并且該球形顆粒由于其良好的流動(dòng)性而傾向于流向較低的液面。這可導(dǎo)致液態(tài)熔劑或者甚至該狹窄表面附近的鋼暴露出來。然而，因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)泡劑以及減小了球粒的平均顆粒尺寸，因此降低了該熔劑的透氣率，改進(jìn)了其隔熱性，并降低了冷態(tài)流動(dòng)性，最終的結(jié)果是在浸入罩蓋(SEN)和中間包變化過程期間可以成功地使用該材料而不會(huì)傾向于形成鋼浮渣。
該球形顆?？梢岳缬帽P式造粒方法制備，但優(yōu)選地是用噴霧干燥該熔劑組分混合物的水液料漿而制備，典型地是約60％固體的料漿。該顆粒的尺寸范圍是直徑為0.1mm-1mm，優(yōu)選的直徑為0.2-0.5mm(200-500微米)。
該結(jié)晶器熔劑加入結(jié)晶器中的加入速率，通常為鑄造每噸鋼用0.3kg-1.1kg，這基本上與常規(guī)熔劑的用量相同。
在鑄造超低碳鋼中，通過使用其中碳含量較鑄造其它鋼用熔劑的碳含量低的結(jié)晶器熔劑，可使吸收碳最少，這將使隔熱性能降低并增加渣殼的形成。由于常規(guī)顆粒的隔熱性不如粉末的好，通常顆粒熔劑不用于鑄造超低碳鋼。
本發(fā)明的顆粒狀結(jié)晶器熔劑特別適用于鑄造超低碳鋼。該發(fā)泡劑使熔劑破裂成粉末，因而改善了在湍流條件過程中金屬的覆蓋。該二氧化錳氧化該熔劑中所含的碳并減少鋼吸收的碳，因而允許該熔劑有較高的碳含量，并提供改善了的隔熱性能及較少的渣殼產(chǎn)物。該淀粉使炭黑移至該顆粒熔劑的表面，因而改善了炭黑減少渣殼形成的效率，并提供了改善了的隔熱性能。
如前所述，本發(fā)明的顆粒狀結(jié)晶器熔劑在與結(jié)晶器中的鋼接觸時(shí)破碎，在鋼表面形成粉末熔劑層。另外，本發(fā)明的顆粒狀結(jié)晶器熔劑保留了已知顆粒狀結(jié)晶器熔劑的優(yōu)點(diǎn)，例如較粉末熔劑組合物更高的均勻性、低粉塵產(chǎn)生以及易于自動(dòng)加料的優(yōu)異的流動(dòng)性。
下面說明本發(fā)明。
實(shí)施例1％(重量)硅酸鈣21.5炭黑 0.8高爐爐渣 28.2氟化鈣12.3橄欖石6.1鈉鉀鋁硅酸鹽 11.8
淀粉 0.5二氧化錳 2.8碳酸鋰1.2碳酸鈉6.1多糖樹膠 0.1碳酸鍶7.6可膨脹的石墨 1.0實(shí)施例2％(重量)硅酸鈣21.9炭黑 0.8高爐爐渣 31.4氟化鈣11.6菱鎂礦2.4鈉鉀鋁硅酸鹽 8.4淀粉 0.6二氧化錳 3.6碳酸鋰1.7碳酸鈉3.4多糖樹膠 0.1可膨脹石墨0.8鈉鈣玻璃 13.3通過噴霧干燥實(shí)施例1和2的組合物的水液料漿，制得了直徑為0.2mm-0.5mm的球形顆粒熔劑。該等顆粒熔劑在連續(xù)鑄造超低碳鋼中用作結(jié)晶器熔劑。
權(quán)利要求
1.一種顆粒狀結(jié)晶器熔劑，含有難熔金屬氧化物、一種或多種助熔劑和發(fā)泡劑，其特征在于該熔劑還含有炭黑、二氧化錳和淀粉。
2.權(quán)利要求1的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該難熔金屬氧化物組分是由氧化鈣和氧化硅以及任選的氧化鋁和/或氧化鎂制成。
3.權(quán)利要求1或2的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該助熔劑是下列物質(zhì)中的一種或多種、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鋇、氟化鈉、氟化鋁、氟化鉀、冰晶石、瑩石和橄欖石。
4.權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該發(fā)泡劑是可膨脹的石墨、可膨脹的珍珠巖或可膨脹的蛭石。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該熔劑含有(重量)45.0-90.0％ 難熔金屬氧化物10-50.0％助熔劑0.3-1.5％發(fā)泡劑0.1-1.5％炭黑1.0-5.0％二氧化錳0.1-1.0％淀粉0-14.0％ 碳酸鈉0-7.0％ 碳酸鋰0-10.0％ 輕質(zhì)難熔材料0-6.0％ 含碳材料(除炭黑和作為發(fā)泡劑存在的任何可膨脹石墨之外的其它材料)。
6.權(quán)利要求5的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該發(fā)泡劑的含量是0.3-1.0％(重量)。
7.權(quán)利要求5或6的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該二氧化錳的含量是2.0-4.0％(重量)。
8.權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該淀粉的含量是0.3-0.7％(重量)。
9.權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該碳酸鈉的含量是2.0-14.0％(重量)。
10.權(quán)利要求9的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該碳酸鈉的含量是8.0-14.0％(重量)。
11.權(quán)利要求5-10中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該碳酸鋰的含量是1.0-7.0％(重量)。
12.權(quán)利要求11的顆粒結(jié)晶器熔劑，其特征在于該碳酸鋰的含量是4.0-7.0％(重量)。
13.權(quán)利要求5-12中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于兩倍碳酸鋰與碳酸鈉的百分含量之和范圍為8.0-14.0％(重量)。
14.權(quán)利要求5-13中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該輕質(zhì)材料是膨脹的珍珠巖、膨脹的蛭石或浮石。
15.權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該含碳材料是木炭、焦炭、無煙煤或石墨。
16.權(quán)利要求9-15中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于除了淀粉和可存在的任何碳酸鈉和/或碳酸鋰之外，該熔劑含有粘合劑。
17.權(quán)利要求16的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該附加的粘合劑是樹脂、樹膠或糖類材料。
18.權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其特征在于該顆粒是直徑為0.1mm-1mm的球形顆粒。
19.權(quán)利要求18的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，其中的該顆粒是直徑為0.2mm-0.5mm的球形顆粒。
20.一種在結(jié)晶器中連續(xù)鑄造熔融鋼的方法，該方法包括在澆鑄熔融鋼之前、過程中或之后，將結(jié)晶器熔劑加到結(jié)晶器中，該熔劑含有難熔金屬氧化物、一種或多種助熔劑、發(fā)泡劑、炭黑、二氧化錳和淀粉。
21.權(quán)利要求20的方法，其中的鋼是超低碳鋼。
全文摘要
一種用于連續(xù)鑄鋼(特別是超低碳鋼)的顆粒狀結(jié)晶器熔劑，含有難熔金屬氧化物、一種或多種助熔劑、發(fā)泡劑如可膨脹的石墨、可膨脹的珍珠巖或可膨脹的蛭石、炭黑、二氧化錳和淀粉。該顆粒優(yōu)選是直徑為0.1mm-1mm的球形顆粒。優(yōu)選的組合物含有碳酸鈉和/或碳酸鋰，它們除了是助熔劑外還作為粘合劑。
文檔編號(hào)B22D11/10GK1152266SQ9619031
公開日1997年6月18日 申請(qǐng)日期1996年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月10日
發(fā)明者R·J·菲利浦斯, S·C·迪爾 申請(qǐng)人:福塞科國際有限公司