專利名稱：：板坯連鑄含釩、鈮、鈦的高強度鋼專用結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種板坯連鑄含釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)的高強度鋼專用結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)工藝。技術(shù)背景目前國內(nèi)高檔次的品種鋼材大部分仍依賴進口，其中含V、Ni、Ti的高強度鋼是其中之一。主要原因在于國內(nèi)煉鋼、連鑄水平以及相應配套附材質(zhì)量等還達不到相應要求。在配套的附材當中，保護渣是其中的關(guān)鍵材料之一。鋼中引入V、Nb、Ti的主要目的是細化晶粒，增加鋼的強度，優(yōu)化鋼的性能，但隨之而產(chǎn)生的困難是^鑄難度增大，原因是鑄坯的脆性區(qū)間變寬，如果工藝控制稍有不當，便伴隨著大量的裂紋缺陷產(chǎn)生，尤以微裂紋缺陷最為突出，主要原因是微裂紋在鑄坯上難以發(fā)現(xiàn)，往往在軋制后造成大量鋼板抱廢，對企業(yè)損失很大。所以要想成功澆鑄含V、Nb、Ti的高強度鋼，必須采取兩條路，一是提高拉速，確保高坯面溫度出鋼，避開脆性區(qū)間，但不足是高拉速對連鑄過程的綜合要求高，搞不好易出現(xiàn)粘結(jié)性漏鋼，所以只有連鑄機裝備水平和操作水平相當高的廠家采用；另一個是采是弱傳熱制度，確保出結(jié)晶器的坯面溫度較高，在矯直過程避開脆性區(qū)間。但這兩條路對保護渣都有相同的要求，第，傳熱性能要適當，二是吸附夾雜能力要強，以確保渣子性能穩(wěn)定。在保護渣方面，目前的現(xiàn)狀是1、進口渣不能有效結(jié)合國內(nèi)操作現(xiàn)場的具體實際情況，適應性方面較差，用進口渣澆鑄該類鋼種時，仍存在著裂紋缺陷明顯較多的問題；2、國內(nèi)大部分鋼廠沒有充分認識到保護渣的重要性，該類鋼種澆鑄時通常采用常規(guī)同碳量鋼用的保護渣進行澆鑄，沒有采用專用渣；3、部分國產(chǎn)保護渣雖針對該類鋼種特性進行設計，但主要通過析晶特性的差別來調(diào)整保護渣的傳熱特性，保護渣的析晶特性對鑄坯的傳熱起著一定的作用，但結(jié)晶受結(jié)晶器狀況的差別甚大，再加上通過結(jié)晶器壁的傳熱屬于一非穩(wěn)態(tài)過程，所以僅僅依據(jù)調(diào)整結(jié)晶性能的差別來解決該類問題在實際應用難以達到應有的效果。如公開號為CN1911560A的專利中運用的調(diào)整結(jié)晶的方法，從理論上有一定的道理，但在實際運用中發(fā)現(xiàn)，僅通過析晶特性的差別造成的效果不很明顯。4、國產(chǎn)渣由于釆用的工藝不完善，渣子性能波動大，所以造成使用過程不穩(wěn)定，易造成裂紋類缺陷產(chǎn)生等等。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提出一種專用結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)工藝，從保護渣技術(shù)方面和生產(chǎn)工藝兩個方面拿出有效解決方案，從根本上解決目前國內(nèi)鋼廠在澆注該類鋼種時保護渣不能滿足需要的矛盾，從而真正達到滿足品種要求，降低微裂紋發(fā)生率，同時達到連鑄工藝順行要求的目的。本發(fā)明的板坯連鑄含釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)的高強度鋼專用結(jié)晶器保護渣是由基料(預熔料)、助熔劑材料、調(diào)堿度材料和碳質(zhì)材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料78—85，助熔劑材料5—12、調(diào)堿度材料5—10，碳質(zhì)材料2—6;其中助熔劑材料包括有Li2C03、MgC03、MnC03和NaF,所述Li2C03、MgC03、MnC03和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.1—8。/。，1.3—4.8%，1.5—8.5%，2.0—7.0%。本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝包括兩大部分-1)、預熔料生產(chǎn)工藝將各種合格原料(硅灰石螢石石灰石石英玻璃塊比例為4:1:2:1:2)破碎至規(guī)定粒度，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。2)、含釩、鈮、鈦專用保護渣生產(chǎn)工藝將合格的基料(預熔料)、助熔劑材料、調(diào)堿度材料和碳質(zhì)材料氣化入料倉，然后依據(jù)該鋼種保護渣的具體配比，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，提料噴霧造料，產(chǎn)品檢測，合格品包裝入庫。本發(fā)明的試驗品選擇在邯鄲和首鋼等鋼廠進行試驗，首先在邯鄲試驗，經(jīng)試用，效果如下1、和進口渣相比，沒有一次粘結(jié)漏鋼，其生產(chǎn)工藝的順利性遠遠超過了進口渣；2、整個生產(chǎn)過程的產(chǎn)品合格率(主指因沒有裂紋特別是微裂紋和夾雜等缺陷)與國產(chǎn)渣和進口渣相比，分別是本發(fā)明試品97.9%;國產(chǎn)渣88.6%;德國96.5%;3、結(jié)晶器火焰小。具體實施方式本發(fā)明的板坯連鑄含釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)的高強度鋼專用結(jié)晶器保護渣是由基料(預熔料)、助熔劑材料、調(diào)堿度材料和碳質(zhì)材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料78—85，助熔劑材料5—12、調(diào)堿度材料5—10，碳質(zhì)材料2—6;其中助熔劑材料包括有Li2C03、MgC03、MnC03禾nNaF，所述Li2C03、MgC03、MnC03和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.1—8。/。，1.3_4.線，1.5—8.5%，2,0—7.0%。本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝包括兩大部分1)、預熔料生產(chǎn)工藝將各種合格原料(硅灰石螢石石灰石石英玻璃塊比例為4:1:2:1:2)破碎至規(guī)定粒度，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。2)、含釩、鈮、鈦專用保護渣生產(chǎn)工藝將合格的基料(預熔料)、助熔劑材料、調(diào)堿度材料和碳質(zhì)材料氣化入料倉，然后依據(jù)該鋼種保護渣的具體配比，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，提料噴霧造料，產(chǎn)品檢測，合格品包裝入庫。具體如下1、技術(shù)方面1)、選擇合適的堿度，即Ca0/Si02其主要原因是該類鋼種的碳含量處于包晶鋼范圍內(nèi)，其凝固收縮的線收縮比較大，所以具有與相同碳含量的普鋼相同的特性，但由于V、Nb、Ti的引入，使其晶粒細化，初生坯殼的強度得以提高，故其線收縮比和裂紋敏感性較相同碳含量的普碳鋼低一些，針對以上理論，結(jié)合應用實際，我們確定其堿度在1.131.25這個范圍。理由如下A、較好的堿度可以確保其析晶特性滿足弱傳熱的要求，達到降低縱裂紋發(fā)生幾率的目的；B、較高的堿度可以確保一定的玻璃體層，以更好滿足潤滑的需要，有效防止因機械磨擦力過大而致微裂紋的發(fā)生幾率；C、較高的堿度可確保保護渣具有較強的吸附夾雜物的能力，即確保其高溫熱穩(wěn)定性，不致于在吸附含鋁和鈦等相關(guān)夾雜后而發(fā)生保護渣的物性突變而惡化渣子質(zhì)量，滿足工藝順行的需要等等。2)、合理的Al203含量由于含V、Nb、Ti的鋼種中的合金無素的還原性較強，極易產(chǎn)生氧化夾雜物，故穩(wěn)定渣子的高溫熱穩(wěn)定性極其關(guān)鍵。正常的保護渣設計是以CaO-Si02-Al203三元相圖為基礎(chǔ)，選擇合適的區(qū)域作為基礎(chǔ)而設計的，針對該類鋼種要求，在堿度合適的條件下，選擇合適的Al203含量范圍，是確定該類渣的基礎(chǔ)，經(jīng)我們研究確定，選擇八1203在2.55.5%是比較合理的。3)、合適的凝固溫度凝固溫度是確保消耗、液渣層厚度、傳熱和潤滑等相關(guān)的指標的關(guān)鍵，從某種意義上講，其對傳熱特性的影響甚至超過析晶特性，故凝固溫度的合適確定是解決含V、Nb、Ti類高強度鋼的一項關(guān)鍵指標。主要原因如下A、凝固溫度確定了初生坯殼和結(jié)晶器之間渣膜的狀態(tài)，即固渣膜和液渣膜的厚度關(guān)系，凝固溫度高，固渣膜厚，液渣膜?。环粗?，液渣膜厚，固渣膜?。籅、凝固溫度高，弱化傳熱效果好，抑制裂紋能力強，但潤滑能力差；反之弱化傳熱效果差，抑制裂紋能力強，但潤滑效果好；C、凝固溫度高，固渣膜厚，渣子的消耗量降低，反映渣子的消耗量增加等等。針對以上理論依據(jù)與實踐結(jié)果，我們將凝固溫度確定在11151175之間，即可有效處理傳熱與潤滑之間的矛盾，達到即能有效解決縱裂紋，又能有效解決潤滑而防止微裂紋的目的。4)、其它方面此外，經(jīng)深入研究，該類渣子的粘度根據(jù)鋼廠工藝條件的變化，確定在0.100.18pa.s之間比較理想；渣子的結(jié)晶溫度確定在11001160比較理想，析晶率確定在2575%比較理想。針對此，本發(fā)明產(chǎn)品的典型理化指標如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注R20=Na20+K20+Li20;Tm代表半球點；Ts代表凝固溫度；Tbr代表析晶溫度；Rp代表析晶率。涉及技術(shù)的另一個方面是保護渣用原輔材料結(jié)構(gòu)體系的合理構(gòu)造，主要原因是保護渣不同于一般的化工產(chǎn)品，可能具備相同的化學指標，但由于所用材料不同，其使用性能將差別很大，所以材料體系的合理選擇也極為重要，針對此，經(jīng)研究，材料體系如下A、基料的選擇常規(guī)上保護渣的基料有天然礦物粉如硅灰石類，人工合成材料如水泥熟料、預熔料類，但目前最為理想的預熔料，主要原因是該類材料按即定目標控制，所用材料構(gòu)成相對穩(wěn)定，成份人為控制，所以最為理想，作為含V、Nb、Ti類高強度鋼專用保護渣，是最佳選擇。B、助熔劑的合理選擇保護渣常用的助熔劑是Na2C03和CaF2，但由于該類鋼種對保護渣高溫熱物性的特殊要求，僅靠Na2C0jnCaF2來充當助熔劑是難以達到效果的，所以引入了MnC03、Li2C03、BaC03中的一種或其中任意組合，通過綜合效應來確保保護渣高溫熱物性的穩(wěn)定，盡而滿足需要。c、碳質(zhì)材料的優(yōu)化保護渣的配碳采用復合配碳，主要確保熔化過程的穩(wěn)定，形成合理的熔化結(jié)構(gòu)，減少渣條。通過采用色素碳黑12.5%和35%的高碳石墨來實現(xiàn)。2、工藝方面好的配方?jīng)]有工藝保證，產(chǎn)品質(zhì)量不可能實現(xiàn)穩(wěn)定，本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝包括兩大部分1)、預熔料生產(chǎn)工藝將各種合格原料(硅灰石螢石石灰石石英玻璃塊比例為4:1:2:1:2)破碎至規(guī)定粒度，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。2)、含釩、鈮、鈦高強度鋼專用保護渣生產(chǎn)工藝將合格的基料(預熔料)、助熔劑材料、調(diào)堿度材料、碳質(zhì)材料氣化入料倉，然后依據(jù)該鋼種保護渣的具體配比，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，入水磨機磨細并造槳，提料噴霧造料，產(chǎn)品檢測，合格品包裝入庫。按上述工藝生產(chǎn)的保護渣，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。3、實施例嚴格按照設計要求確定了如下實施例-預熔料75%,碳酸鈉8%，螢石9.5%，色素碳黑1.5%,高碳石墨3.5%，結(jié)合劑2.5%,總計100%。按上述配方生產(chǎn)的保護渣的理化性能指標如下表-<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>4、應用效果及分析本產(chǎn)品投入實際應用后，表現(xiàn)為結(jié)晶器內(nèi)熔化均勻，渣條少，澆鑄過程工藝穩(wěn)定，沒有漏鋼記錄，同時縱裂紋和微裂紋發(fā)生幾率較進口渣和國內(nèi)其渣大幅度降低。權(quán)利要求1、板坯連鑄含釩、鈮、鈦的高強度鋼專用結(jié)晶器保護渣，其特征在于該保護渣是由預熔料、助熔劑材料、調(diào)堿度材料和碳質(zhì)材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料78-85，助熔劑材料5-12、調(diào)堿度材料5-10，碳質(zhì)材料2-6；其中助熔劑材料包括有Li2CO3、MgCO3、MnCO3和NaF，所述Li2CO3、MgCO3、MnCO3和NaF在保護渣中的重量百分比分別為2.1-8％，1.3-4.8％，1.5-8.5％，2.0-7.0％。2、一種如權(quán)利要求1所述板坯連鑄含釩、鈮、鈦的高強度鋼專用結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)工藝包括兩大部分(1)、預熔料生產(chǎn)工藝將各種合格原料硅灰石螢石石灰石石英玻璃塊比例為4:1:2:1:2破碎至規(guī)定粒度，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。(2)、含釩、鈮、鈦專用保護渣生產(chǎn)工藝將合格的預熔料、助熔劑材料、調(diào)堿度材料和碳質(zhì)材料氣化入料倉，然后依據(jù)該鋼種保護渣的具體配比，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，提料噴霧造料，產(chǎn)品檢測，合格品包裝入庫。全文摘要本發(fā)明涉及一種板坯連鑄含釩(V)、鈮(Nb)、鈦(Ti)的高強度鋼專用結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)工藝，該保護渣是由基料(預熔料)、助熔劑材料、調(diào)堿度材料和碳質(zhì)材料組成的，它們的重量百分比分別為預熔料78-85，助熔劑材料5-12、調(diào)堿度材料5-10，碳質(zhì)材料2-6；本發(fā)明的生產(chǎn)工藝為將各種合格原料破碎至規(guī)定粒度，入爐預熔，出爐后立即進行水淬，氣化入預熔料倉。將合格的預熔料、助熔劑材料、調(diào)堿度材料和碳質(zhì)材料氣化入料倉，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，提料噴霧造料，產(chǎn)品檢測，合格品包裝入庫。本發(fā)明具有渣條少，結(jié)晶器內(nèi)鋪展性好，反映活躍，火焰小的優(yōu)點。文檔編號B22D11/11GK101219466SQ20071019311公開日2008年7月16日申請日期2007年11月30日優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日發(fā)明者旭萬,任獻鋒,別飛雄,福張,朱書成,李國偉,李曉陽,汪國敏,白太寬,秦教武,許少普,陳永艷申請人:西峽龍成冶金材料有限公司