超薄板坯專用連鑄結晶器保護渣及其生產工藝制造技術

一種超薄板坯專用連鑄結晶器保護渣，是由預熔料（基料）、熔劑材料、碳質材料組成的，其中熔劑材料包括有Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］、Ｋ↓［２］ＣＯ↓［３］、ＭｎＣＯ↓［３］、ＭｇＣＯ↓［３］等。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及冶金領域中超薄板坯連鑄用冶金輔料產品，是適應于超薄板坯連鑄(CSP、ISP)專用的預熔型結晶保護渣技術。
技術介紹
超薄板坯連鑄連軋以其生產工藝流程短、連鑄與軋鋼工藝的銜接緊密、最大限度的節約能源、環境污染小、金屬收得率高、從鋼水到成材周期短、技術經濟效益顯著等優勢，迅速在世界冶金領域醞釀一場新的技術變革。自98年我國的邯鋼、珠鋼、包鋼聯合引進CSP生產工藝至今，已近五年，但CSP的優勢在我國并未得以真正體現。總結起來，大體有以下幾方面原因1、管理(生產、工藝、質量等方面)達不到要求；2、產量達產周期長；如珠鋼和包鋼到目前為止，單流年產量還未達到100萬噸的設計目標；3、生產和材料成本居高不下；4、產品的質量達不到要求；第3、4項相對比較關鍵，也是CSP優勢不能得以充分體現的一個重要環節。經過分析；其中有一個重要的原因是大部分原材料依賴進口，是造成成本居高不下的一個直接原因；其中預熔型連鑄結晶器保護渣是其中一個重要的方面。2000年左右，有部分國產保護渣廠家，開始進行薄板坯保護渣的研究并申請了專利，雖然使鋼廠在結晶器保護渣成本方面有所降低，但是鑄坯的質量(裂紋率、夾雜率大大增加)卻越來越差。因而這給鋼廠降低成本和產品質量提升造成了一對不可調和的矛盾。薄板坯連鑄工藝的特點是A、采用與常規結晶器形狀完全不同的漏斗形等特殊形狀的結晶器；B、拉速高，通常為3～7m/min；約為常規板坯連鑄拉速的2～5倍；C、高拉速導致結晶器內熱流較大，造成鑄坯表面熱裂紋的機率增加；D、水口呈扁平狀，導致了水口處鋼流流速非常大，同時，結晶器內液面波動加劇，極易引起卷渣，導致鑄坯的表面夾雜率增加；E、鋼液在結晶器內停留時間縮短，渣耗量急劇下降，從而造成鑄坯的潤滑不良，摩擦力增大，極易引起粘結漏鋼；針對以上原因，要想確保良好的鑄坯質量和順行的連鑄工藝，必須在伸入式水口和結晶器保護渣這兩個方面做進一步的研究探討工作。薄板坯連鑄連軋工藝發展至今已經十五年有余，相對來說水口應是一種比較成熟的技術，所以解決問題的關鍵是提供一種合理的連鑄結晶器保護渣。目前，我國使用的進口薄板坯連鑄結晶器保護渣主要為德國的Metallurgica(珠鋼)和Strollberg(邯鋼和包鋼)兩家公司所產。其保護渣的特點是堿度在0.85～0.90之間；熔點在1100～1140℃；粘度在0.05～0.15pa.s(1300℃)；結晶溫度在1120～1160℃，結晶率在0～20％。在使用中的情況是鑄坯質量較好。但由于我國的連鑄操作水平和工藝管理現狀和外國相比，還存在一定差距，所以進口渣相對較高的熔點和析晶溫度導致鑄坯的粘結漏鋼機率較高。因此進口渣在我國的使用受到了一定的限制。國產保護渣充分考慮到這一點，具體如專利號為01129771.9和91108426.6的兩個專利所生產的超薄板連鑄結晶器保護渣。其特點是充分考慮到了進口渣在工藝上不能結合我國的現行實際情況，所以采用以低熔點，低粘度為總體設計思路，在助熔劑選擇上，也下了一番工夫，盡量避免高熔點晶體物的析出。形成了以低熔點、低粘度、玻璃化特性好為代表的一個渣系。在實際應用中，卻出現了另一個極端，就是工藝相對比較順行；但缺點是1、生產過程中結晶器熱流過大，鑄坯表面裂紋率增加；2、渣鋼分離困難，造成所軋薄板表面有大量的條形或片形夾雜物而致報廢。通過以上分析，我們從中找到一條適應于我國現行條件下超薄板坯用連鑄結晶器保護渣理論和實踐依據。由此，本專利技術提出了一個如下的薄板坯專用保護渣設計模型較低的熔點，通常半球點控制在1040±20℃；較低的粘度，為了確保合適的渣耗，通常粘度控制在0.13±0.05pa.s，1300℃；中等析晶溫度和較低的析晶率，一般析晶溫度控制在1095±20，析晶率控制在0～15％；較大的鋼渣界面張力；通常界面張力控制在大于290達因。常規板坯連鑄結晶器保護渣采用的助熔劑為Na2CO3和CaF2類材料，相對于薄板坯連鑄結晶器保護渣而言，其熔點和粘度相對要低的多，如果全部采用Na2CO3和CaF2類材料做熔劑，其用量較大。而較高的Na2O和CaF2分別會導致高熔點霞石(Na2O.Al2O3.2SiO2)和槍晶石(3CaO.2SiO2.CaF2)的析出，這類晶體晶粒比較粗大、熔點較高，勢必造成結晶器內鑄坯的潤滑性能不好，易引起粘結漏鋼；同時由于含Na2CO3類材料屬于表面活性物質，其大量加入會減小鋼渣界面張力，引起粘渣；所以對薄板坯連鑄結晶器保護渣而言，應限量加入含Na2O類材料。同時，尋求新的熔劑是關鍵。
技術實現思路
本專利技術的目的是能提供一種適應我國現行薄板坯連鑄工藝條件下既降低成本又能滿足產品質量要求、潤滑性能好、渣鋼之間表面張力大(不易引起渣鋼混雜，造成夾渣)、結晶溫度和結晶率適宜(延緩傳熱，減少熱裂紋傾向)的薄板坯連鑄結晶器保護渣。本專利技術的薄板坯專用保護渣是由基料(預熔料)、熔劑材料、碳質材料組成的，其中熔劑材料包括有Li2CO3、K2CO3、MnCO3、MgCO3等；本專利技術采取的生產工藝包括兩大部分其中預熔料生產工藝如下將各種合格原材料(硅灰石、螢石、石灰石、石英、玻璃塊等)破碎至規定粒度(1～3cm)，然后各種原材料分別大堆混勻，進行計量配料，按500kg每作入爐預熔，出爐后立即進行水淬，風干或烘干后，再倒大堆分層平鋪，平鋪直取磨料至300目全通過，然后氣化入預熔料倉；薄板坯專用保護渣生產工藝如下將合格的基料(預熔料)、熔劑材料、碳質材料氣化入料倉，然后依據指定方案，按6T每作進行微機配料，再入攪拌機攪拌，取半成品檢測，待合格后，入球磨機干磨，入水磨機磨細并造漿，提料噴霧造粒，產品檢測，合格品包裝入庫。由于本專利技術采取了如上的技術方案，專利號為91108426.6的專利建議采用含B2O3類材料作為助熔劑。經過試驗，發現其降低熔點、粘度的效果和玻璃化特性的確十分顯著，但由于其熔點僅有400℃左右，所以在保護渣中其分熔特別嚴重；另外，我們做了一部分空心造粒試品，在單向爐內加熱，發現其燒結特別發達。所以在使用中其熔化均勻性差是肯定的；此外，其良好的玻璃化特性，雖具有良好潤滑特性，但很難控制結晶器的熱流密度，從而造成鑄坯表面的裂紋率增加。所以在本次專利技術中，剃除了該材料。專利號為00119771.9的專利采用含BaO類材料作為熔劑材料，由于BaO和CaO同屬于堿土金屬氧化物，因而其性質類似于CaO，可以提供O2-離子破壞Si-O離子結構，降低粘度；同時，由于BaO的加入，可以增加綜合堿度，提高渣子的物化和熱穩定性。但由于含BaO的礦物BaCO3、BaSO4屬于重金屬鹽，比重較大，所以在保護渣中引用，容易造成渣子的比重大，鋪性差；同時由于其分解溫度較高，且分解時要吸收大量的熱，所以易產生冷鋼和渣子熔化不良而造成渣鋼粘結和結晶器內性能惡化現象。本專利技術不采用含BaCO3類材料。經過試驗，發現同族元素Mg的氧化物同樣具有和BaO相類似的性質，由于其比重相對較小，且含MgO的材料鎂砂本身就是以MgO形式存在，所以不存在分解，可以直接成渣，所以我們采用MgO作為其中一種熔劑，其常規用量在3～6％。K2O和Na2O屬于同主族元素，也屬于網絡外體，但由于其離子半徑大于Na+，所以其失去O2-較Na+更本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：閆榮浩，許少普，黃國強，
申請(專利權)人：西峽龍成冶材集團有限公司，
類型：發明
國別省市：