一種無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉連鑄生產(chǎn)技術，特指一種無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣及制備方法。先將原料充分干燥脫水后按重量分數(shù)稱量配料，經(jīng)混料后在1300-1400℃下預熔，預熔渣冷卻后粉碎、磨細制漿研磨，干燥后磨細混勻，然后采用噴霧塔造粒制備預熔型中空顆粒保護渣；本發(fā)明的優(yōu)點是：保護渣中不含氧化鋁，控制鋼-渣反應不向鋼中增鋁，并且本發(fā)明的保護渣具有較強吸收鋼中氧化鋁的能力，適合對鋼種鋁含量嚴格限制的無鋁或超低鋁鋼的連鑄；另外，本發(fā)明的熔點、熔速、粘度及析晶溫度等指標也符合無鋁或超低鋁鋼連鑄的要求，并具有無氟環(huán)保的優(yōu)勢，原料來源廣，制備方法簡單，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】一種無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣及制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉連鑄生產(chǎn)技術，特指一種無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣及制備方法。
【背景技術】
[0002]連鑄技術以其高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、易于實現(xiàn)自動化和智能化等諸多優(yōu)點，受到冶金界的高度重視，與之相配套的連鑄結晶器保護渣也得到了相應的發(fā)展，且成為不可或缺的冶金輔助材料；現(xiàn)有的連鑄保護渣主要采用SiO2-Al2O3-CaO渣系，在此基礎上加入少量助熔劑(堿金屬或堿土金屬氧化物、氟化物、硼化物等)和控制熔速的炭質(zhì)材料(炭黑、石墨和焦炭等)，這類保護渣具有較低的熔點和粘度，而且具有玻璃渣潤滑效果好等優(yōu)勢。
[0003]隨著對鋼質(zhì)量控制要求的逐步提高，連鑄過程的鋼-渣反應開始受到冶金工作者的關注，比如對超低碳鋼采用無碳保護渣以防止保護渣對鋼液增碳等，這要求保護渣在起到連鑄潤滑、防止鋼液氧化、吸氣等作用的同時，還要具有吸收鋼中夾雜物的功能，已有發(fā)明提出通過引入助熔劑來改善因鋼中氧化鋁進入保護渣使保護渣性能惡化的技術方案；但是，保護渣中的某些氧化物在傳統(tǒng)觀念上被認為是穩(wěn)定氧化物，從而忽略了這類氧化物對鋼液質(zhì)量的影響；氧化鋁是鋼中最有害的夾雜物之一，過去針對控制鋼中氧化鋁夾雜的研究主要圍繞如何降低鋼中的氧含量來展開，但對于對氧化鋁夾雜非常敏感的鋼種如簾線鋼、軸承鋼、滾珠鋼、鐵路道岔鋼等，僅從脫氧的角度去控制鋼中的氧化鋁夾雜是遠遠不夠的，因此，不僅僅要降低鋼中氧的含量，更要控制鋼中的鋁的含量，因此無鋁或超低鋁鋼應運而生；但針對無鋁或超低鋁鋼連鑄保護渣的研究甚少，由于保護渣中的氧化鋁一直被認為是穩(wěn)定的氧化物，從而忽視了保護渣中氧化鋁被還原進入鋼液即向鋼液增鋁的影響，而且保護渣中的氧化鋁對保護渣的熔點、粘度以及析晶溫度都有重要影響，一直作為保護渣性能的重要調(diào)節(jié)劑，被廣泛使用，而新近的研究表明，當鋼中的鋁含量很低(<50ppm)時，保護渣中氧化鋁的活度高于一定值后，氧化鋁即可以被碳及鋼中的S1、Mn等元素還原而進入鋼液，從而使鋼液增鋁，影響鋼液的質(zhì)量。
[0004]綜上所述，目前缺少針對無鋁或超低鋁鋼連鑄用的新型保護渣，以減少或控制保護渣向鋼中增鋁對鋼液質(zhì)量的危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣及制備方法，通過選用新組元和優(yōu)化保護渣的成分，替代保護渣中氧化鋁所起到的助熔、調(diào)節(jié)流動性等作用，發(fā)明一種不含氧化鋁的新保護渣體系，克服因保護渣中氧化鋁被還原而向鋼中增鋁的危害，解決無鋁或超低鋁鋼連鑄存在的問題。
[0006]本發(fā)明的目的是通過下列技術方案來實現(xiàn)的:
一種無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣，其特征在于:所述無鋁或超低鋁鋼連鑄保護渣的成分按質(zhì)量百分數(shù)計算為:(CaO+BaO) 20-40%, SiO2 30-50%, MgO 1-3%, (Fe203+Mn0) 1-3%,(B203+Li20+Na20) 5-15%, C 3_7%，其余為不可避免的雜質(zhì)0_5% ;具體的，對于保護渣中的主要組元的補充說明如下:
保護渣的堿度(主要堿性物質(zhì)與酸性物質(zhì)的質(zhì)量之比):R= (CaO+BaO) / (SiO2)=
0.7-0.9，依此來確定堿性物質(zhì)(CaO+BaO)和酸性物質(zhì)SiO2的含量范圍；需要進一步說明的是保護渣中的堿性物質(zhì)(CaO+BaO)是按質(zhì)量比CaO:Ba0=2:1配制的組合物。
[0007]保護洛中的還原性氣氛調(diào)節(jié)組分(Fe203+Mn0)是按質(zhì)量比Fe2O3:MnO= I:2配制的組合物。
[0008]保護渣中的(B203+Li20+Na20)為質(zhì)量之比B2O3 =Li2O =Na2O= 2:1:2 的組合物。
[0009]另外，需要補充的說明的是本發(fā)明的無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣中氧化鋁的含量要進行嚴格限制，因此，本發(fā)明的保護渣中雜質(zhì)總量低于5%，特別是雜質(zhì)中Al2O3的質(zhì)量分數(shù)小于0.5%，這給原料的選用提供參考標準。
[0010]經(jīng)熱力學計算及實驗室研究，當渣中氧化鋁含量為1%時，與之相平衡的鋼中酸溶解鋁含量[Al] S為0.005%,因此，針對鋼中酸溶解鋁含量[Al] S低于0.005%的無鋁或超低鋁鋼，連鑄保護渣中的氧化鋁應當?shù)陀?%，為嚴格控制成分波動，本發(fā)明中氧化鋁雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)控制在0.5%以內(nèi)，可以穩(wěn)定地將鋼中酸溶解鋁含量[Al] s控制在0.005%以下，所以，本發(fā)明適用于鋼中酸溶解鋁含量[Al]s低于0.005%的無鋁或超低鋁鋼的連鑄。
[0011]本發(fā)明的無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣的制備方法與現(xiàn)有技術中采用噴霧塔造粒方法基本相同，制備方法的特征在于:先將原料石灰10-20%、硅灰石10-20%、硅石20-30%、鎂砂1-3%、硼酐 5-10%、碳酸鋰3-5%、氧化錳1_3%、氧化鈉2_5%、氧化鐵1_3%、碳粉3-8%、氧化鋇10-20%充分干燥脫水后按照設定質(zhì)量比配制，稱量配料后，經(jīng)碎料、混料后在1300-140(TC下預熔，預熔渣冷卻后粉碎、磨細制漿研磨，干燥后再磨細混勻，磨粉料的粒度在200目以下，然后采用噴霧塔造粒制備預熔型中空顆粒保護渣。
[0012]針對無鋁或超低鋁鋼連鑄的要求及本發(fā)明的保護渣成分范圍，研究得出本發(fā)明的保護渣的主要性能要求為:保護渣的熔化溫度范圍1000-1200°C ;1300°C時粘度的范圍
0.20-0.60Paso
[0013]與現(xiàn)有技術相比較，采用本發(fā)明的優(yōu)點如下:
I)、本發(fā)明的保護渣為無鋁保護渣，適合用于無鋁或超低鋁鋼的連鑄，鋼渣反應在可控的范圍內(nèi)發(fā)生，保護渣中較穩(wěn)定的氧化物SiO2等不會被還原，即使雜質(zhì)中有少量Al2O3存在，在本發(fā)明的保護渣與鋼液接觸時也不會發(fā)生，也不會發(fā)生Al2O3的還原，這是因為保護渣中即使有Al2O3，也會與Ca0、Ba0等結合成穩(wěn)定化合物，在有活性高的氧化物如Fe203、Mn0、Si02存在時，不會發(fā)生Al2O3的還原。
[0014]2)、本發(fā)明的保護渣具有更適合無鋁或超低鋁鋼連鑄需求的保護渣性能，即較低的熔點、較高的熔化速度和較高的鋪展性及合適的粘度，保證了保護渣的潤滑、防氧化和吸收夾雜等功能，本發(fā)明的保護渣的主要物性指標見表1。
[0015]表1本發(fā)明的主要物性指標
fi%' ?δ?18? t?.JiOC?i?Tllil? ?'—N*?'.P.3..S.!1Η.0J0-ι)4<μO 20^6 (H).3)本發(fā)明適合溶解鋁含量低于0.0050%的無鋁或超低鋁鋼連鑄，具有進一步容納吸收鋼中夾雜物包括Al2O3系列夾雜物，另外，保護渣不含有毒有害成分，不含易揮發(fā)腐蝕設備的成分，該保護渣能延長設備使用壽命，不損害操作人員健康，具有推廣價值。
[0016]4)本發(fā)明的原料來源廣，制備方法簡單，不需增加新的設備投資有利于降低成本和環(huán)境保護，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
【具體實施方式】
[0017] 以下結合實施例對本發(fā)明作進一步的闡述；實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何方式來限制本發(fā)明，實施例的制備過程和采用的原料的成分特征如下:
制備方法:以石灰、硅灰石、硅石、鎂砂、硼酐、碳酸鋰、氧化錳、氧化鈉、氧化鋇、氧化鐵、碳粉為原料，所有原料破碎篩分至100目以下，在200°C下充分烘干后稱量并配料，混勻后在1380°C下預熔，預熔渣冷卻后粉碎、磨細制漿研磨至小于I微米以下，干燥后充分磨勻，磨粉料的粒度在200目以下，在噴霧造粒塔內(nèi)制成空心顆粒，保護渣的粒度范圍在
0.1-0.4mm。
[0018]所用原料的成分特征如下:
石灰的成份以質(zhì)量百分含量計算，CaO 90.0%, MgO 4.0%，SiO2 1.5%，S ( 0.035%, P(0.015%。
[0019]硅灰石的化學組成為(質(zhì)量％):Si02 5 2%, CaO 45%, MgO 0.8%, S<0.03%, P〈
0.03%，余量雜質(zhì)。
[0020]硅石的化學組成為(質(zhì)量%)，SiO2 98%, Fe2O3 0.35%, Al203+Ti02<l.0%, S〈0.03%,P〈 0.03%。
[0021]鎂砂的化學成分為(質(zhì)量％)，MgO 98%，CaO 1%，其余雜質(zhì)1%。
[0022]硼酐的化學成分為(質(zhì)量％)，B2O3 98%，其余雜質(zhì)2%。
[0023]氧化鈉、氧化鋇、氧化鐵、氧化錳都采用工業(yè)純級別的原料，即純度為99%的工業(yè)原料，氧化鋰采用化學純的碳酸鋰替代，按碳酸鋰分解產(chǎn)生的氧化鋰來計算加入量。
[0024]焦粉的技術指標為:固定碳92%，灰分5%、其余雜質(zhì)小于3%。
[0025]實施實例I
所制備的保護渣進行成分分析結果如下(質(zhì)量百分數(shù)):
CaO 23.2%, BaO 11.1%，SiO2 43%, MgO 2%, Fe2O3 1%, MnO 2%, B2O3 4%, Li2O 2%, Na2O4%，C 5%，其余為不可避免的雜質(zhì)2.7%，雜質(zhì)中Al2O3的質(zhì)量分數(shù)0.4% ;本保護渣的堿度R= (CaO+BaO)/(SiO2)=0.8，本實施例制備的保護渣的主要性能指標見表2。
[0026]實施實例2
所制備的保護渣進行成分分析結果如下(質(zhì)量百分數(shù)):
CaO 19.8%, BaO 9.9%, SiO2 42%, MgO 2%, Fe2O3 1%, MnO 2%, B2O3 6%, Li2O 3%, Na2O6%，C 7%，其余為不可避免的雜質(zhì)1.3%，雜質(zhì)中Al2O3的質(zhì)量分數(shù)0.3% ;本保護渣的堿度R= (CaO+BaO)/(SiO2)=0.7，本實施例制備的保護渣的主要性能指標見表2。
[0027]實施實例3
所制備的保護渣進行成分分析結果如下(質(zhì)量百分數(shù)):
CaO 27.1%，BaO 13.6%, SiO2 45.2%, MgO 1%，F(xiàn)e2O3 1%, MnO 2%, B2O3 2%, Li2O 1%，Na2O2%，C 3%，其余為不可避免的雜質(zhì)2.1%，雜質(zhì)中Al2O3的質(zhì)量分數(shù)0.4% ;本保護渣的堿度R= (CaO+BaO)/(SiO2)=0.9，本實施例制備的保護渣的主要性能指標見表2。
[0028]表2實施例結果——物化性能指標
【權利要求】
1.一種無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣，其特征在于:所述無鋁或超低鋁鋼連鑄保護渣的成分按質(zhì)量百分數(shù)計算為:(CaO+BaO) 20-40%，SiO2 30-50%, MgO 1-3%, (Fe203+Mn0)1-3%, (B203+Li20+Na20) 5-15%, C 3_7%，其余為不可避免的雜質(zhì) 0_5%。
2.如權利要求1所述的一種無鋁或超低鋁連鑄用保護渣，其特征在于:所述保護渣的熔化溫度范圍1000-1200°C ;1300°C下的粘度的范圍0.20-0.60Pas。
3.如權利要求1所述的一種無鋁或超低鋁鋼連鑄用保護渣，其特征在于:所述保護渣適用于鋼中酸溶解鋁含量[Al] s低于0.005%的無鋁或超低鋁鋼的連鑄。
4.如權利要求1所述的一種無鋁或超低鋁連鑄用保護渣，其特征在于:所述保護渣的堿度R為主要堿性物質(zhì)與酸性物質(zhì)的質(zhì)量比，R= (CaO+BaO) / (SiO2) = 0.7-0.9，其中，(CaO+BaO)是按質(zhì)量比CaO:Ba0=2:1配制的組合物。
5.如權利要求1所述的一種無鋁或超低鋁連鑄用保護渣，其特征在于:所述保護渣中的還原性氣氛調(diào)節(jié)組分(Fe203+Mn0)，是按質(zhì)量比Fe2O3 =MnO=I:2配制的組合物。
6.如權利要求1所述的一種無鋁或超低鋁連鑄用保護渣，其特征在于:所述保護渣中的(B203+Li20+Na20)，是按質(zhì)量比 B2O3 =Li2O =Na2O= 2:1:2 配制的組合物。
7.如權利要求1所述的一種無鋁或超低鋁連鑄用保護渣，其特征在于:所述雜質(zhì)中Al2O3的質(zhì)量分數(shù)小于0.5%。
8.如權利要求1所述的一種無鋁或超低鋁連鑄用保護渣的制備方法，其特征在于:將原料石灰10-20%、硅灰石10-20%、硅石20-30%、鎂砂1_3%、硼酐5_10%、碳酸鋰3_5%、氧化錳1-3%、氧化鈉2_5%、氧化鐵1-3%、碳粉3_8%、氧化鋇10-20%充分干燥脫水后按照設定質(zhì)量比配制，稱量配料后，經(jīng)碎料、混料后在1300-1400°C下預熔，預熔渣冷卻后粉碎、磨細制漿研磨，干燥后再磨細混勻，磨粉料的粒度在200目以下，然后采用噴霧塔造粒制備預熔型中空顆粒保護渣。
【文檔編號】B22D11/111GK103624228SQ201310675987
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】李桂榮, 王宏明, 趙釗, 李兵 申請人:江蘇大學