澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護(hù)渣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及連鑄工藝中使用的輔助材料，尤其涉及包晶鋼連鑄工藝中使用的高堿 度連鑄保護(hù)渣。
【背景技術(shù)】
[0002] 連鑄保護(hù)渣是一種粉末狀或小顆粒狀煉鋼輔助材料，是鋼水連續(xù)鑄造過(guò)程中加入 到結(jié)晶器內(nèi)覆蓋在鋼水表面的一種人工合成的輔助材料。它是將含CaCKSiO 2的原料、氟化 物及含Na2O材料按合適的比例進(jìn)行配制，在高溫下熔化成預(yù)熔粉，然后配入一定的C質(zhì)材 料和各種添加劑，經(jīng)混勻、干燥后制成。保護(hù)渣的主要作用是潤(rùn)滑、隔熱保溫、防止二次氧 化、吸附鋼水中的夾雜物等。
[0003] 含碳量為0. 08%~0. 17%的碳鋼從液相冷卻到1495°C時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng)，發(fā)生包晶 反應(yīng)時(shí)線收縮量很大，一旦鋼水在結(jié)晶器內(nèi)冷卻不均及冷卻過(guò)快，初生坯殼厚度就會(huì)不均 勻，在各種應(yīng)力的作用下于薄弱處被撕裂，形成表面縱裂紋。研究發(fā)現(xiàn)，減小結(jié)晶器彎月面 區(qū)域熱流密度能夠促進(jìn)應(yīng)力釋放和坯殼均勻生長(zhǎng)，有利于減輕鑄坯表面縱裂紋。在實(shí)際生 產(chǎn)中一方面減弱結(jié)晶器水冷強(qiáng)度，另一方面主要采用結(jié)晶狀態(tài)的保護(hù)渣。結(jié)晶態(tài)保護(hù)渣中 透明玻璃體少，可減少輻射傳熱，同時(shí)結(jié)晶體內(nèi)的微孔和界面極大地削弱晶格振動(dòng)，從而減 弱傳導(dǎo)傳熱，達(dá)到減緩傳熱和減少裂紋的目的。在包晶鋼連鑄保護(hù)渣設(shè)計(jì)中，通常調(diào)整堿度 (即Ca(VSiO 2)與F含量，可以有效控制槍晶石（3Ca0 · 2Si02 · CaF2)的析出量，達(dá)到合理調(diào) 節(jié)保護(hù)渣結(jié)晶性的目的。
[0004] 要通過(guò)保護(hù)渣減少甚至消除因結(jié)晶器傳熱過(guò)強(qiáng)引起的鑄坯裂紋，過(guò)去無(wú)論是使 用高堿度還是較低堿度的保護(hù)渣，均依賴于提高保護(hù)渣的轉(zhuǎn)折溫度(接近保護(hù)渣從液態(tài)轉(zhuǎn) 化為固態(tài)的凝固溫度）來(lái)增加結(jié)晶器壁與凝固坯殼之間的固態(tài)渣膜厚度，即通過(guò)固態(tài)渣膜 對(duì)輻射和傳導(dǎo)傳熱的衰減作用達(dá)到減少坯殼向結(jié)晶器壁的傳熱量。有人曾提出采用堿度 (CaCVSiO 2質(zhì)量比值）1. 78的高堿度保護(hù)渣用于中薄板坯的試驗(yàn)，澆鑄時(shí)間約10分鐘，保護(hù) 渣轉(zhuǎn)折溫度達(dá)到1240~1260°C，有效地避免了鑄坯表面縱裂紋的產(chǎn)生，但更長(zhǎng)時(shí)間的澆鑄 過(guò)程中結(jié)晶器彎月面下熱流和溫度不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)粘結(jié)報(bào)警和漏鋼。即使如此，后經(jīng)國(guó)內(nèi) 一些學(xué)者引薦，在國(guó)內(nèi)多家鋼廠的連鑄機(jī)上試驗(yàn)，這種高堿度保護(hù)渣在上機(jī)不到30分鐘內(nèi) 均引起漏鋼，給鋼廠造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。至今，這種高轉(zhuǎn)折溫度的高堿度保護(hù)渣技術(shù)仍無(wú)法 適應(yīng)連鑄的實(shí)際工藝需求。事實(shí)上，從20世紀(jì)九十年代初開(kāi)始，德國(guó)、日本和中國(guó)等國(guó)的許 多研究者就發(fā)現(xiàn)，隨著堿度升高、轉(zhuǎn)折溫度升高，通過(guò)保護(hù)渣減少鑄坯表面縱裂紋的效果增 強(qiáng)，但發(fā)生粘結(jié)和漏鋼的頻度大幅度增加。
[0005] 經(jīng)對(duì)國(guó)內(nèi)8家鋼廠20多個(gè)保護(hù)渣的使用情況調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)折溫度超過(guò)1220°C 的渣粘結(jié)漏鋼比例很高。所以，傳統(tǒng)的保護(hù)渣理論指導(dǎo)下單純提高堿度并不科學(xué)，在實(shí)際穩(wěn) 定的工業(yè)化生產(chǎn)中也不可行。為了避免轉(zhuǎn)折溫度過(guò)高導(dǎo)致的粘結(jié)和漏鋼，傳統(tǒng)的保護(hù)渣只 能將堿度限定在1. 45以下。同時(shí)為了減少裂紋，控制堿度又不低于1. 25,這樣，傳統(tǒng)的保護(hù) 渣堿度通常在1. 25~1. 45之間；這種保護(hù)渣雖然可以減少裂紋，但對(duì)于裂紋特別敏感的包 晶鋼，難于消除裂紋，澆鑄的鑄坯仍然需要下線檢查和清理，難于實(shí)現(xiàn)無(wú)表面缺陷鑄坯的生 產(chǎn)，部分縱裂紋隱藏于皮下5~IOmm無(wú)法檢測(cè)清理，往往造成軋制厚板上裂紋，使軋材缺陷 嚴(yán)重甚至報(bào)廢。
[0006] 中國(guó)專利CN1974062A公開(kāi)了 一種裂紋敏感性鋼種用連鑄保護(hù)渣，堿度為 1. 0-1. 2,堿度較低，雖然潤(rùn)滑性能可滿足鑄坯順行的需要，但其控制縱裂紋效果降低。中國(guó) 專利201010586683. 5提供的特厚板坯包晶鋼專用連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣，堿度為1. 12~1. 25， 其粘度在〇. 2~0. 3Ps (1300°C)，熔化溫度為1165~1200°C，堿度較低，容易發(fā)生縱裂等 裂紋類缺陷，熔化溫度和粘度較高，對(duì)鑄坯的潤(rùn)滑不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護(hù)渣，該保護(hù)渣增強(qiáng)了結(jié) 晶性能，能很好的預(yù)防縱裂紋的出現(xiàn)，同時(shí)，不會(huì)帶來(lái)漏鋼的風(fēng)險(xiǎn)，保證鑄坯順利澆鑄。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護(hù)渣，由基體和相對(duì)于基體總重量6~8%的炭質(zhì)材料 混合而成；所述的基體成分按重量百分比為：Na2O 5. 0~6. 0%，MgO 1. 5~3. 0%，Si2O 26~ 30%，F(xiàn)e2O3 0· 3 ~L 0%，Al2O3 3. 5 ~5%，Li2O L 5 ~2. 5%，F(xiàn) 8 ~12%，以及含量不超過(guò) 2% 的雜質(zhì)，其中：Ca0/Si02為1. 55~1. 83 ;所述的基體滿足：預(yù)熔物料占比例不低于70%。
[0009] 所述保護(hù)渣熔點(diǎn)1050~1150°C，1300°C粘度0. 07~0. 15Pa. s，結(jié)晶率大于85%。
[0010] 一種用于制備澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護(hù)渣的方法，按照基體最終所需的組成 將用于基體的所有原料混合，預(yù)熔，得到預(yù)熔物料，然后繼續(xù)向該預(yù)熔物料補(bǔ)加原料，得到 具有所需組成的基體，然后向該基體中加入炭質(zhì)材料并進(jìn)行混合，然后進(jìn)行噴霧干燥，從而 制得所述澆鑄包晶鋼用高堿度連鑄保護(hù)渣。
[0011] 在上述預(yù)熔處理的過(guò)程中，各種原料在熔融的同時(shí)，會(huì)由于升華、蒸發(fā)等原因發(fā)生 不同程度的損失，導(dǎo)致該預(yù)熔處理得到的物料(在本發(fā)明中稱作預(yù)熔物料）的實(shí)際組成和 總重量與所需基體的目標(biāo)組成和目標(biāo)重量（即按照化學(xué)計(jì)量比初始加入該預(yù)熔處理工藝的 各種原料的總重量）相比存在由上述損失造成的偏差。因此隨后需要根據(jù)該預(yù)熔物料的實(shí) 際組成和重量繼續(xù)補(bǔ)加相應(yīng)的原料，以得到具有目標(biāo)組成和目標(biāo)重量的本發(fā)明的基體。所 述的"預(yù)熔物料占比例不低于70%"即是指該預(yù)熔物料的總重量與目標(biāo)重量的重量比不低 于70%，也即是說(shuō)，在所述預(yù)熔處理過(guò)程中損失掉的各種原料的總重量小于該目標(biāo)重量的 30%。
[0012] 本發(fā)明的高堿度連鑄保護(hù)渣從提高堿度入手，控制CaCVSiO2為1. 55~1. 83,并控 制其它成分，如Na20、Mg0、Fe203、Si 20、Al203、Li20、C、F含量并協(xié)調(diào)其作用，使保護(hù)渣在結(jié)晶 器彎月面區(qū)域結(jié)晶速度快，綜合傳熱能力弱，這樣可實(shí)現(xiàn)降低彎月面區(qū)域熱流達(dá)到減少或 避免鑄坯表面縱