【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于連鑄工藝輔料領域，具體涉及一種具有高自適應性的連鑄保護渣及制備方法。
技術介紹
1、連鑄保護渣是一種鋼鐵冶金連鑄過程中的功能性輔助材料，在連鑄過程中起著潤滑、保溫、防止鋼水二次氧化、吸附上浮的夾雜物和調節傳往結晶器的熱流等作用；主要用于連鑄結晶器內，在鋼液面上熔化，一般形成液渣層、燒結層、熔渣層三層結構，正常連鑄條件下，熔渣在彎月面處填入結晶器與鑄坯間的間隙，對鑄坯表面質量及連鑄工藝的順行具有重要影響。連鑄保護渣一般由基料、助熔劑和碳質材料三大部分組成，含有cao、sio2、na2o、caf2、al2o3、mgo、li2o、c等。針對不同成分的鋼水，所采用的保護渣成分也會有所不同。不同成分的保護渣具有不同的熔點和黏度。
2、在高錳高鋁鋼的連鑄工藝中，高錳高鋁鋼水中mn含量高達20%以上，al含量高達2.0%以上，導致該鋼種具有液相線溫度低、反應性強的特點，在連鑄過程中需要選用低熔點、黏度適當的低堿度的cao-sio2基保護渣以滿足連鑄的要求，發揮保護渣絕熱保溫、防止氧化、吸收夾雜、潤滑坯殼和控制傳熱的五大作用。
3、使用cao-sio2基保護渣連鑄過程中，高錳高鋁鋼中的[al]易與保護渣中的sio2等組成發生氧化還原反應，導致保護渣中sio2持續減少，al2o3含量持續增加，cao-sio2基保護渣逐漸向cao-sio2-al2o3基保護渣轉變，最終sio2被消耗殆盡，保護渣轉變為cao-al2o3基保護渣。在保護渣成分變化的過程中，保護渣的熔點甚至超過了鋼水的液相線溫度，造成保護渣熔化不良
4、現有技術中，針對高錳高鋁鋼的連鑄保護渣問題，一般是基于不同氧化物比例之間的調配，配以一定的caf2作為保護渣的助熔劑，或者使用純氧化物配制保護渣。但上述對保護渣的改進，依然無法滿足高錳高鋁鋼的特性，尤其在多爐連澆時，無法保證保護渣持續起到對鋼水的保護作用。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本專利技術提供了一種具有高自適應性的連鑄保護渣及制備方法，通過控制f和o的原子比、al和si的原子比，使氟原子取代氧陰離子，在硅氧四面體中形成si-f鍵，減少硅和氧陰離子基元形成的網狀結構的橋氧，形成更多的一橋氧（q1）和二橋氧（q2）等簡單結構，而減少硅氧四面體中氧原子的高橋氧形式，如三橋氧（q3）或四橋氧（q4），降低硅氧四面體的聚合程度；同時，al-f鍵和al-o鍵中，al-f鍵鍵能小于al-o鍵，使用氟離子取代al-o陰離子基團中的氧原子，形成鋁氧絡合離子al2of62-和al2o2f42-，破壞al2o3中橋氧結構的穩定性，進一步減少網狀結構的數量，從而降低保護渣的熔點和黏度；同時，對于高錳高鋁鋼水而言，保護渣與鋼水發生反應后，例如sio2與[al]的反應，保護渣的物理化學性能不發生劇烈變化，新的保護渣熔化補充和保護渣進入渣道消耗達到平衡，適應高錳高鋁鋼中反應強的特點，從而實現高自適應性。
2、為了達到上述目的，本專利技術實施例所采用的技術方案如下：
3、第一方面，本專利技術實施例提供了一種具有高自適應性的連鑄保護渣，所述保護渣以質量百分比計包括：cao?14.1%~17.2%、sio2?12.5%~33.6%、al2o3?14.3%~25.1%、naf19.6%~23.8%、mgo?1.8%~2.3%、li2o?0%~4.8%、mno?2.3%~4.1%、caf2?3.6~9.6%、c?2.8%~5.5%，其余為不可避免的雜質，其中，所述連鑄保護渣中o和f的原子比為2.1~3.0、si和al的原子比為0.4~2.0。
4、所述保護渣中，通過同時添加naf和caf2并控制氟氧的比例，一方面提供足夠的f離子，使得f離子在高溫熔融的工作狀態下，對硅氧四面體的si-o和al-o中氧離子進行取代，從而破壞硅氧結構和鋁氧結構的網絡高聚合性；另一方面，控制o和f的原子比為2~3，在提供足夠的氧取代前提下，氧氟比小于2.0的保護渣，氟化物含量過高，容易在使用過程中揮發，導致保護渣性質轉變和造成環境污染。
5、氟離子對于硅氧結構和鋁氧結構具有破壞作用，核心在于氟離子具有強烈的電負性和高活性，具體表現為對化學鍵的替代、網絡結構的松散化以及電荷平衡的擾動三個方面。在保護渣的網絡結構中，si-o鍵和al-o鍵均會形成通過橋氧連接的硅氧四面體或者鋁氧四面體三維網狀結構。具體來說，氟離子具有很強的電負性和離子半徑，替代硅氧四面體或者鋁氧四面體中的橋氧，形成si-f鍵或者al-f鍵，這種替代降低了四面體結構的穩定性。氟離子替代橋氧后，形成的si-f鍵和al-f鍵是一種終端鍵，不再連接其他的結構單元，導致網絡中高聚合度的q4比例減少，低聚合度的q1和q2比例增加，長鏈或環狀硅氧結構減少，導致四面體結構的三維連通性下降，形成更加松散的網絡結構。氟離子的高親核性使其優先與陽離子形成鍵合，削弱了陽離子與硅氧或者鋁氧四面體的結合能力，導致網絡中陽離子密度下降，網絡電荷無法被完全中和，鋁氧結構有可能從四面體向八面體轉變，這種高配位鋁的形成進一步破壞了網絡結構的穩定性。在低氧氟比（2.0~3.0）保護渣中，鋁離子主要以四配位形式存在，氟離子會取代里鋁氧四面體中的一個或兩個氧離子，形成以alo3f和alo2f2為主體的網絡結構，而在氧氟比大于5.0的傳統保護渣中，必然存在著大量的alo4結構和少量的al-o-f結構。氟離子的引入會形成終端鍵al-f，破壞了橋氧鍵，降低鋁氧分子基團的網絡剛性和連通性，形成低維結構。此外氟離子可引入額外的弱相互作用，如氧-氟共存效應，進一步微調鋁氧子核周圍的電子環境，釋放更多的游離氧離子，使alo3f和alo2f2中的橋氧進一步減少，形成過多的alo2f2或者alof3結構，鋁氧網絡提的q3橋氧結構比例減少，q2和q1橋氧結構比例增加，使得保護渣的熔點和黏度進一步下降。
6、同時，限定si和al的原子比為0.3~2，控制保護渣中的硅鋁比能夠保證保護渣的熔點和粘度處于合理范圍，避免渣中sio2或al2o3過高導致的保護渣熔點大幅升高，粘度突然增大的問題。
7、mno的加入能夠有效調節保護渣膜顏色，進而有利于控制傳熱，防止鑄坯凹陷和裂紋等缺陷的產生。
8、在一個優選的實施例中，所述連鑄保護渣的熔化溫度為848~1077℃。
9、在一個優選的實施例中，所述連鑄保護渣在1300℃下黏度為1.06~2.00?pa·s。
10、在一個優選的實施例中，所述連鑄保護渣的結晶相包括黃長石和/或鋁酸鈣鈉。
11、在一個優選的實施例中，所述連鑄保護渣的總揮發量≤2%。
12、在一個優選的實施例中，所述連鑄保護渣在結晶器內工作20min后的消耗量波動幅度在20%以內。
13、第二方面，本專利技術實施例還提供了一種具有高自適應連鑄保護渣的制備方法，所述方法包括：
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【技術保護點】
1.一種具有高自適應性的連鑄保護渣，其特征在于，所述保護渣以質量百分比計包括：CaO?14.1%~17.2%、SiO2?12.5%~33.6%、Al2O3?14.3%~25.1%、NaF?19.6%~23.8%、MgO?1.8%~2.3%、Li2O?0%~4.8%、MnO2.3%~4.1%、CaF2?3.6~9.6%、C?2.8%~5.5%，其余為不可避免的雜質，
2.根據權利要求1所述的連鑄保護渣，其特征在于，所述連鑄保護渣的熔化溫度為848~1077℃。
3.根據權利要求1所述的連鑄保護渣，其特征在于，所述連鑄保護渣在1300℃下黏度為1.06~2.00?Pa·s。
4.根據權利要求1所述的連鑄保護渣，其特征在于，所述連鑄保護渣的結晶相包括黃長石和/或鋁酸鈣鈉。
5.根據權利要求1所述的連鑄保護渣，其特征在于，所述連鑄保護渣的總揮發量≤2%。
6.根據權利要求1所述的連鑄保護渣，其特征在于，所述連鑄保護渣在結晶器內工作20min后的消耗量波動幅度在20%以內。
7.一種如權利要求1-6任一項所述的連鑄保護
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟S4中預定粒度為300-700目。
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟S5中，所述粘結劑用量為0.1-0.8wt%，分散劑用量為0.5-2.0wt%；所述粘結劑采用纖維素，所述分散劑采用甲基萘磺酸鈉。
10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟S6中，干燥要求水分?＜0.5wt.%，制粒粒度為0.01-1.8mm。
...【技術特征摘要】
1.一種具有高自適應性的連鑄保護渣，其特征在于，所述保護渣以質量百分比計包括：cao?14.1%~17.2%、sio2?12.5%~33.6%、al2o3?14.3%~25.1%、naf?19.6%~23.8%、mgo?1.8%~2.3%、li2o?0%~4.8%、mno2.3%~4.1%、caf2?3.6~9.6%、c?2.8%~5.5%，其余為不可避免的雜質，
2.根據權利要求1所述的連鑄保護渣，其特征在于，所述連鑄保護渣的熔化溫度為848~1077℃。
3.根據權利要求1所述的連鑄保護渣，其特征在于，所述連鑄保護渣在1300℃下黏度為1.06~2.00?pa·s。
4.根據權利要求1所述的連鑄保護渣，其特征在于，所述連鑄保護渣的結晶相包括黃長石和/或鋁酸鈣鈉。
5.根據權...
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