一種預熔型發熱開澆渣制造技術

本發明專利技術涉及一種預熔型發熱開澆渣，主要解決現有預熔型發熱開澆渣使用時污染環境、難以滿足中碳鋼鋼坯和亞包晶鋼鋼坯連鑄的技術問題。本發明專利技術采用的技術方案是：一種預熔型發熱開澆渣,其組成成分的質量百分比為CaO?30～40％，SiO2?30～40％，Al2O3?0～6％，F?6～10％，Fe2O310～15％，其余為不可避免的雜質，開澆渣中二元堿度CaO/SiO2為0.8～1.0。本發明專利技術主要用于板坯鑄機澆鑄中碳鋼鋼、亞包晶鋼鋼等裂紋敏感性鋼。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于煉鋼連鑄輔助材料
，涉及一種連鑄鋼坯開澆時的保護渣，特別涉及一種用于連鑄中碳鋼鋼坯和亞包晶鋼鋼坯的預熔型發熱開澆渣。
技術介紹
連鑄以其高效、節能和易于實現生產自動化控制等諸多優點,受到冶金界的高度重視，并獲得了廣泛應用。與之相配套的連鑄結晶器保護渣也得到了相應的發展，且成為不可或缺的冶金輔助材料。連鑄結晶器保護渣具有絕熱保溫，防止鋼水二次氧化，吸附鋼中夾雜物，潤滑凝固坯殼并改善凝固傳熱等作用，是實現連鑄工藝順行和保證鑄坯質量的重要材料。連鑄開澆時注入結晶器的鋼水溫度較正常澆注鋼水低，加之鋼水未淹沒浸入式水口側孔未加保護渣前結晶器內鋼液面裸露，散熱較快，而保護渣加入后，渣顆粒的熔化又要消耗大量的熱量，因而鋼水熱損失較大，易造成鋼液面冷凝結殼，甚至因渣熔化不佳、坯殼潤滑不好導致漏鋼事故的發生；此外，對于中碳鋼，特別是亞包晶鋼等裂紋敏感性鋼種，還極易使開澆坯產生裂紋。為此，通常在連鑄開澆時采用自身能發熱的開澆渣，使其在結晶器鋼液面上快速成渣，很快生成熔融保護渣，滿足連鑄開澆的需要。發熱開澆渣一般通過調整發熱劑和氧化劑的加入量來控制其熔融速度。發熱型開澆渣除了普通保護渣的共性要求之外，還要求發熱反應要均勻、平穩、不能太劇烈，速度要快，熱值要高，不要劇烈的冒煙、冒火，發熱反應的生成物和其他渣料成分快速反應生成熔融保護渣，流入結晶器壁與凝固坯殼之間的間隙內，起到保護渣所應該起到的作用。現有開澆渣中發熱劑一般為Al、Mg、Si及Si-Ca等金屬或合金粉末。其中，Al、Mg、Si金屬粉末成本高，反應劇烈，而Si-Ca粉末成本也比較高，且放熱量低，持續時間短。其氧化劑一般含有硝酸鹽，如NaNO3，因而在燃燒反應過程中放出有害氣體，對環境造成污染。對于中碳鋼，特別是亞包晶鋼這些裂紋敏感性鋼種，對其渣的理化性能有其特殊要求，不僅要求其具有普通通用開澆渣成渣速度快、發熱量高以及潤滑好等性能外，還要求其具有較高的堿度，以及較高的結晶溫度和結晶率，以保證開澆階段鑄坯在結晶器內緩慢冷卻，從而防止鑄坯縱裂的產生。因而通用型開澆渣不能滿足裂紋敏感性鋼種的生產需要。中國專利CN99127016.9公開的預熔型發熱開澆渣，在參與發熱反應的原料中加入了硝酸鈉，硝酸鹽類氧化劑在放熱反應過程中會放出有害氣體，污染了環境。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種預熔型發熱開澆渣，主要解決現有預熔型發熱開澆渣使用時污染環境、難以滿足中碳鋼鋼坯和亞包晶鋼鋼坯連鑄的技術問題。本專利技術以SiO2-CaO-Al2O3硅酸鹽為基礎，以硅酸鹽和氟化物為主，配入合金粉和氧化劑，實現預熔型發熱開澆渣的綠色、環保。為實現本專利技術的目的，本專利技術采用的技術方案是：一種預熔型發熱開澆渣，其組成成分的質量百分比為：CaO30～40％，SiO230～40％，Al2O30～6％，F6～10％，Fe2O310～15％，其余為不可避免的雜質，開澆渣中二元堿度CaO/SiO2為0.8～1.0。本專利技術開澆渣由以下兩類原料配比來達到上列的化學成份：1)基本渣料按重量百分比計為60～70％，它由硅灰石50～60％、螢石10～15％組成；2)參與發熱反應的原料按重量百分比計為30～40％，它由鈣鋁鐵合金粉20～25％、氧化鐵紅10～15％組成。基本渣料的原材料混合后，進行熔化、水淬、磨粉，制得預熔的非晶質玻璃粉。將預熔非晶質玻璃粉與參與發熱反應的鈣鋁鐵合金粉、氧化鐵紅粉末混合制成預熔型發熱開澆渣。本專利技術預熔型發熱開澆渣中含有鈣鋁鐵合金粉和氧化鐵紅，其主要起發熱的作用，補償連鑄開澆時的溫降損失；開澆過程中，其發熱材料主要發生下列化學反應：3Ca+Fe2O3=3CaO+2Fe放熱反應(1)2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe放熱反應(2)本專利技術渣較現用預熔型發熱開澆渣體現了如下特點。1）本專利技術采用較低的二元堿度（R=CaO/SiO2），有利降低保護渣的凝固溫度和渣膜的結晶比，增強液態渣膜的潤滑功能，同時也提高彎月面傳熱，改善液渣流入條件，增加保護渣消耗量。但為防止裂紋，堿度不能過低。但堿度也不能過高，堿度越大，析晶率越高，熱流密度也隨之下降。結合堿度對析晶溫度和熱流密度的影響規律，本專利技術控制開澆渣的二元堿度CaO/SiO2為0.8～1.0，保證了開澆渣與保護渣較好的融合性。2）本專利技術選用鈣鋁鐵合金粉末作為發熱劑，較之Ca、Al、Mg、Si單質金屬發熱劑以及Ca-Si、Ca-Al二元合金發熱劑，由于鐵的引入，鈣鋁鐵三元合金粉末密度較高，提高了發熱劑與鋼水之間的“親和力”，使之能迅速燃燒，并在氧化燃燒過程中起到\滯燃劑\的作用，調節和抑制反應的劇烈程度，使之放熱反應平穩，并延長其放熱時間。由于鈣鋁鐵合金以上特點，故此不需要低溫硝酸鹽氧化劑，如硝酸鈉等，只需氧化鐵紅作為氧化劑即可，因而避免了硝酸鹽類氧化劑引入參與放熱反應。3）本專利技術采用的發熱劑的發熱效果佳避免了硝酸鹽氧化劑的使用，避免了硝酸鹽類氧化劑在放熱反應過程中釋放出有害氣體；發熱劑反應產物為CaO、Al2O3，可形成低熔點物相，并控制液渣的堿度，從而滿足裂紋敏感性鋼種成渣速度快、發熱量高、結晶器溫度及結晶率高，以及反應平穩，不冒煙、不冒火，防止頭坯產生裂紋的綜合性能要求，滿足了板坯鑄機澆鑄中碳鋼鋼、亞包晶鋼鋼等裂紋敏感性鋼要求。本專利技術開澆渣的物理性能為熔化溫度（半球點溫度）為1000～1100℃；1300℃時的粘度為0.4～0.6Pa·S；開澆渣中二元堿度CaO/SiO2為0.8～1.0。上述開澆渣的制備方法，包括以下步驟：1）按配比稱量硅灰石、螢石，依次進行攪拌混勻、熔化、水淬、磨粉后制得預熔的非晶質玻璃粉；2）按配比稱量鈣鋁鐵合金粉、氧化鐵紅粉，與步驟1）所述的預熔的非晶質玻璃粉混勻。本專利技術原料包括硅灰石、螢石、鈣鋁鐵合金粉、氧化鐵紅粉，原料組分（質量百分比）要求如下：硅灰石：CaO45.0～46.0%、SiO251.0～52.0%；螢石:CaF290.0～91.0%；鈣鋁鐵合金粉：Ca40～65%，Al30～45%,Fe5～10%；氧化鐵紅粉：Fe2O3≥90%。本專利技術所述的硅灰石、螢石、碳酸鈉、鈣鋁鐵合金粉、氧化鐵紅粉的粒度均小于250目。本專利技術相比現有技術具有如下積極效果：1、本專利技術開澆渣采用鈣鋁鐵合金粉末作為發熱劑、氧化鐵紅作為氧化劑，發熱劑反應產物為CaO、Al2O3，避免了現有硝酸鹽類氧化劑在放熱反應過程中釋放出有害氣體，為環境友好產品，滿足了板坯鑄機澆鑄中碳鋼鋼、亞包晶鋼鋼等裂紋敏感性鋼要求。2、本專利技術開澆渣生產工藝簡單，制造成本低。具體實施方式下面結合實例例1-3，對本專利技術作進一步說明。一種預熔型發熱開澆渣，其組成成分的質量百分比為：CaO30～40％，SiO230～40％，Al2O30～6％，F-6～10％，Fe2O310～15％，其余為不可避免的雜質，開澆渣中二元堿度CaO/SiO2為0.8～1.0。表1本專利技術開澆渣化學成分（質量百分比%），余量為不可避免的雜質。某鋼廠連鑄機澆注包晶鋼時采用本專利技術開澆渣，當開澆鋼水淹沒至結晶器側孔時，將本專利技術的開澆渣迅速均勻推入結晶器中，整個結晶器鋼液面上的開澆渣厚度保持在25～40mm；用該連鑄機兩流共計生產頭坯98塊，無一出現縱裂，表面質量良好；此本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種預熔型發熱開澆渣，其特征是組成成分的質量百分比為：CaO?30～40％，SiO2?30～40％，Al2O3?0～6％，F??6～10％，Fe2O310～15％，其余為不可避免的雜質，開澆渣中二元堿度CaO/SiO2為0.8～1.0。

【技術特征摘要】
1.一種預熔型發熱開澆渣，其特征是組成成分的質量百分比為：CaO30～40％，SiO230～40％，Al2O30～6％，F-6～10％，Fe2O310～15％，其余為不可避免的雜質，開澆渣中二元堿度CaO/SiO2為0.8～1.0。2.如權利要求1所述的一種預熔型發熱開澆渣，其特征是，所述的開澆渣由硅灰石、螢石、鈣鋁鐵合金粉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周秀麗，江中塊，黃海，王海軍，
申請(專利權)人：上海梅山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32