專利名稱：一種合金工具鋼用連鑄結(jié)晶器保護渣及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼水連續(xù)鑄鋼用結(jié)晶器保護渣，特別涉及一種合金工具鋼連鑄用結(jié)晶器保護渣及其制備方法，屬于煉鋼及連鑄技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
合金工具鋼(包括09CuPRE、09CuPCrNi等鋼種)由于含有Cu、Ti、Cr及Ni等裂紋敏感元素，連鑄過程中鑄坯表面容易產(chǎn)生裂紋、渣坑等缺陷。連鑄過程中，在結(jié)晶器采用保護渣是控制連鑄坯表面質(zhì)量，保證連鑄順行必不可少的手段。結(jié)晶器保護渣的主要作用如下
I、在結(jié)晶器與鑄坯之間起潤滑作用；2、吸收從鋼液中浮上來的夾雜物；3、防止鋼液的二次氧化和起保溫作用；4、控制從凝固坯殼向結(jié)晶器的傳熱速度等。其中控制結(jié)晶器與鑄坯的傳熱與潤滑對鑄坯表面及皮下的質(zhì)量作用是至關(guān)重要的。 對于鋼液中夾雜的硫化物通常采取在結(jié)晶器內(nèi)喂稀土絲的工藝方法對其進行變性處理，并達到凈化鋼液的目的。由于稀土元素較活潑，在穿過保護渣液渣層時易與Na20、SiO2發(fā)生反應(yīng)，生成不穩(wěn)定的低價稀土氧化物，在高溫將被還原生成穩(wěn)定的高價稀土氧化物和難以電離的稀土硅酸鹽。稀土氧化物熔點很高，均在2000°C以上，若保護渣對其溶解能力較差，則熔渣中會有稀土氧化物或其與保護渣組元形成的復(fù)合氧化物等高熔點物質(zhì)存在。這些高熔點相上浮，使渣膜表面結(jié)團，或在結(jié)晶器壁上形成渣條，阻礙渣夜的均勻流入，此外部分未上浮的高熔點相在進入渣膜后，極易析出晶體，這樣渣膜的潤滑和均勻傳熱作用受到破壞，誘發(fā)鑄坯表面裂紋產(chǎn)生，嚴(yán)重時引起漏鋼事故?？傊Y(jié)晶器喂稀土絲工藝可引起保護渣的熔點、粘度、堿度、析晶溫度、凝固溫度大幅變化，導(dǎo)致其使用性能惡化。在現(xiàn)有的技術(shù)中，通過改變保護渣成分，可使之盡量少地與稀土絲進行反應(yīng)，同時能快速、大量地溶解稀土氧化物，并且形成均勻的玻璃相。具體措施有以下幾種(I)保護渣減少Na20、SiO2的含量，增加Al2O3以減少稀土氧化物的產(chǎn)生(2)增加B2O3等組元作助熔劑，并且提高溶解稀土氧化物的能力；(3)適量增加組元K2O,改善保護渣熔融特性。兼作助熔劑(4)采用較高堿度(Ca0/Si02)，該比值一般在I. I以上，可以提高保護渣的結(jié)晶溫度和結(jié)晶率，一方面減少輻射傳熱，另一方面結(jié)晶體內(nèi)的微小裂紋、空隙會阻礙和衰減傳熱強度，達到減緩傳熱和減少裂紋的目的，保護渣中通常還含有廣2. 5%的Fe2O3,可以加快碳質(zhì)材料燒損、減少燒結(jié)層厚度。但是由于Fe2O3具有氧化性，會與稀土絲發(fā)生反應(yīng)，使保護渣中稀土氧化物加速生成。另外，當(dāng)保護渣堿度過高時，容易導(dǎo)致其析晶溫度過高，從而嚴(yán)重惡化鑄坯潤滑狀況，引起鑄坯粘結(jié)和漏鋼。連鑄生產(chǎn)被迫采用降低拉坯速度的技術(shù)路線，使連鑄機生產(chǎn)率和產(chǎn)能降低20% 30%。堿度過低則保護渣析晶困難，不容易控制傳熱。因此研究保護渣的潤滑和傳熱性能，特別是如何通過配置保護渣的化學(xué)成分，改變其高溫變特性與傳熱特性，即能保證潤滑又能保證控制傳熱能力，是合金工具鋼連鑄時提高生產(chǎn)效率，保證鑄坯表面質(zhì)量，保證連鑄工藝順行的技術(shù)關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種合金工具鋼連鑄用結(jié)晶器保護渣，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)融化均勻，對鑄坯的潤滑良好，結(jié)晶器與鑄坯間的傳熱均勻、適當(dāng)。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種合金工具鋼用連鑄結(jié)晶器保護渣，由以下原材料經(jīng)破碎、混合、制漿、造粒后得到預(yù)熔料、改性粉煤灰、螢石、工業(yè)純堿、鎂砂、碳酸鋰、焦炭，該保護渣的組成成分按 重量百分比計含有=SiO2 30. O 36. 8%、CaO 30. O 37. 0%、Al2O3 2. O 5. 0%、MgO 3. O 6. 0%、Li2O I. 5 2. 5%、Na2O 5. 5 8. 5%、F 4. 5 7. 5%、TC 4. 5 6. 5%、0· 2 < Fe2O3 ( I. 2%,其余為K2O ( 2%、Mn0 ( 1%及其它微量組分；該保護渣的理化性能參數(shù)為半球點熔化溫度為1090 1150°C，1300°C下的粘度為O. 17 O. 27Pa · s，析晶溫度為800 960°C，凝固溫度為930 980°C;其中原料中的改性粉煤灰制備是將灼燒之后的粉煤灰先后依次置于20-25%硫酸、16-24%氫氧化鈉溶液中，攪拌20_22h，然后從酸堿浸液中濾出的粉煤灰，用去離子水沖洗至中性，并用PH試紙測試加以確定，最后過濾，干燥，然后按粉煤灰鉀長石粉白云石粉重量比I :0. 3-0. 5 :0. 5-0. 8將三種物料送入流化床中1050-1100°C焙燒1-1. 5小時，冷卻后研磨成納米粉末。保護渣成品水分彡O. 50%,粒度< 2. 0_。保護禮:中粒度O. 2 I. Omm級> 80%,小于O. 2mm級< 15%。相比現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明具有以下特點
I)含有較低的Fe2O3組份本發(fā)明降低了保護渣中具有氧化性的Fe2O3的含量，稀土絲在穿過結(jié)晶器內(nèi)高溫的液渣時，氧化反應(yīng)減弱，減少了保護渣中稀土氧化物的生成，在一個方面降低了保護渣使O. 95 I. 05之間，克服了現(xiàn)有保護渣成分中堿度過高，容易導(dǎo)致其析晶溫度過高，從而嚴(yán)重惡化鑄坯潤滑狀況，引起鑄坯粘結(jié)和漏鋼等問題。3)特別添加了 Li20、MgO :該保護渣在不顯示提高堿度和結(jié)晶率的條件下，降低了保護渣的析晶溫度和凝固溫度。經(jīng)現(xiàn)場實驗結(jié)果表明，該保護渣在使用時，當(dāng)其中稀土氧化物含量達10%左右時，其析晶溫度可由930°C左右上升到1000°C左右，鑄坯與結(jié)晶器間的熱流密度得到較好控制，且傳熱變得均勻。鑄坯表面縱裂紋等缺陷的發(fā)生率答復(fù)下降，采用市售結(jié)晶器保護渣澆鑄的合金工具鋼連鑄坯表面缺陷發(fā)生率為20%左右，采用本發(fā)明結(jié)晶器保護渣澆鑄的合金工具鋼連鑄坯表面缺陷發(fā)生率為3%以內(nèi)。同時保護渣的凝固溫度也由950°C左右上升到1140°C左右，仍保持了對鑄坯的良好潤滑，有利于降低連鑄過程中粘結(jié)漏鋼事故的發(fā)生率?？傊?，本發(fā)明保護渣在結(jié)晶器內(nèi)熔化均勻，與稀土絲的反應(yīng)弱，對鑄坯潤滑良好，結(jié)晶器與鑄坯間的傳熱均勻、適當(dāng)，從而降低漏鋼率和提高鑄坯表面質(zhì)量，本發(fā)明采用粉煤灰改性，增加其分散性與表面積，進一步提升了保溫與流動性能，納米礦石粉末同時還能起到凈化鋼水、吸收鋼水中雜質(zhì)的效果。
具體實施例方式一種合金工具鋼用連鑄結(jié)晶器保護渣，由以下原材料經(jīng)破碎、混合、制漿、造粒后得到預(yù)熔料、改性粉煤灰、螢石、工業(yè)純堿、鎂砂、碳酸鋰、焦炭，該保護渣的組成成分按重量百分比計含有=SiO2 30. O 36. 8%、CaO 30. O 37. 0%、Al2O3 2. O 5. 0%、MgO3· O 6· 0%、Li2O I. 5 2· 5%、Na2O 5· 5 8. 5%、F 4· 5 7. 5%、TC 4· 5 6· 5%、0· 2
<Fe2O3 ( I. 2%，其余為K2O ( 2%、MnO ( 1%及其它微量組分；該保護渣的理化性能參數(shù)為半球點熔化溫度為1090 1150°C，1300°C下的粘度為O. 17 O. 27Pa · s，析晶溫度為800 960°C，凝固溫度為930 980°C ;其中原料中的改性粉煤灰制備是將灼燒之后的粉煤灰先后依次置于20-25%硫酸、16-24%氫氧化鈉溶液中，攪拌20_22h,然后從酸堿浸液中濾出的粉煤灰，用去離子水沖洗至中性，并用PH試紙測試加以確定，最后過濾，干燥，然后按粉煤灰鉀長石粉白云石粉重量比I :0. 3-0. 5 :0. 5-0. 8將三種物料送入流化床中1050-1100°C焙燒1-1. 5小時，冷卻后研磨成納米粉末，保護渣成品水分彡O. 50%，粒度< 2. Omm,保護洛中粒度O. 2 I. Omm級彡80%,小于O. 2mm級< 15%。保護洛成品水分 (O. 50%,粒度< 2. Omm,保護渣中粒度O. 2 I. Omm級彡80%,小于O. 2mm級< 15%。
權(quán)利要求
1.一種合金工具鋼用連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于由以下原材料經(jīng)破碎、混合、制漿、造粒后得到預(yù)熔料、改性粉煤灰、螢石、工業(yè)純堿、鎂砂、碳酸鋰、焦炭，該保護渣的組成成分按重量百分比計含有Si02 30. O 36. 8%、CaO 30. O 37. 0%、Al2O3 2. O 5. 0%、MgO 3. O 6. 0%、Li2O I. 5 2. 5%、Na2O 5. 5 8. 5%、F 4. 5 7. 5%、TC 4. 5 6. 5%、0· 2<Fe2O3 ( I. 2%，其余為K2O ( 2%、MnO ( 1%及其它微量組分；該保護渣的理化性能參數(shù)為半球點熔化溫度為1090 1150°C，1300°C下的粘度為O. 17 O. 27Pa · s，析晶溫度為800 960°C，凝固溫度為930 980°C ;其中原料中的改性粉煤灰制備是將灼燒之后的粉煤灰先后依次置于20-25%硫酸、16-24%氫氧化鈉溶液中，攪拌20_22h,然后從酸堿浸液中濾出的粉煤灰，用去離子水沖洗至中性，并用PH試紙測試加以確定，最后過濾，干燥，然后按粉煤灰鉀長石粉白云石粉重量比I :0. 3-0. 5 :0. 5-0. 8將三種物料送入流化床中1050-1100°C焙燒1-1. 5小時，冷卻后研磨成納米粉末。
2.如權(quán)利要求I所述的合金工具鋼用連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于保護渣成品水分≤ O. 50%，粒度< 2. 0mm。
3.如權(quán)利要求4所述的合金工具鋼用連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于保護渣中粒度`0.2 I. Omm 級≥ 80%,小于 O. 2mm 級< 15%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合金工具鋼用連鑄結(jié)晶器保護渣，由以下原材料經(jīng)破碎、混合、制漿、造粒后得到預(yù)熔料、改性粉煤灰、螢石、工業(yè)純堿、鎂砂、碳酸鋰、焦炭，該保護渣的組成成分按重量百分比計含有SiO230.0～36.8%、CaO30.0～37.0%、Al2O32.0～5.0%、MgO3.0～6.0%、Li2O1.5～2.5%、Na2O5.5～8.5%、F4.5～7.5%、TC4.5～6.5%、0.2＜Fe2O3≤1.2%，其余為K2O≤2%、MnO≤1%及其它微量組分。本發(fā)明采用粉煤灰改性，增加其分散性與表面積，進一步提升了保溫與流動性能,納米礦石粉末同時還能起到凈化鋼水、吸收鋼水中雜質(zhì)的效果。
文檔編號B22D11/111GK102825232SQ201210270959
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者魯方志 申請人:馬鞍山科潤冶金材料有限公司