專利名稱：Asp超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金輔料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，所述ASP是介于CSP與中厚板之間的斷面，拉速比中厚板高，比CSP低。
背景技術(shù)：
近年來，超低碳鋼(含C < 0. 03)取得飛速發(fā)展，逐漸取代鋁鎮(zhèn)靜鋼成為第三代深 沖鋼。超低碳鋼的成份特點(diǎn)是超低碳含量、微合金化、鋼質(zhì)純凈。超低碳鋼的生產(chǎn)已經(jīng)成 為一個(gè)國(guó)家汽車用鋼板生產(chǎn)水平的標(biāo)志。我國(guó)的超低碳鋼生產(chǎn)中厚板以寶鋼、鞍鋼、武鋼已 比較成熟，ASP超低碳還處于初步階段，由于冶煉條件及連鑄工藝等諸多方面的限制因素， ASP超低碳生產(chǎn)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，尤其是直接影響鑄坯表面質(zhì)量的連鑄功能保護(hù)材料。在連鑄碳含量< 0.03的超低碳鋼時(shí)，若使用普通連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材 料，會(huì)引起鑄坯表面或內(nèi)部滲碳、增碳，同時(shí)鑄坯表面也易產(chǎn)生缺陷。增碳量一般在 20X 10_6-50X 10_6，增碳主要來自功能保護(hù)材料中的碳，功能保護(hù)材料碳含量越高，則鑄坯 增碳量越高。為了避免和減少鑄坯增碳，功能保護(hù)材料中的碳必須降低最低水平。但是過 分降低功能保護(hù)材料中的碳含量，會(huì)導(dǎo)致熔速過快，液渣層和燒結(jié)層不穩(wěn)定，極易造成鑄坯 表面質(zhì)量；另外還會(huì)因液渣層過厚，液渣流入不均，不能形成均勻的渣膜，致使鑄坯冷卻不 均勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生漏鋼事故。近些年來，國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)普遍采用高效連鑄技術(shù)，加快煉鋼節(jié)奏，增大爐子出鋼 量，以提高生產(chǎn)效率。所謂高效連鑄是指以高拉速為核心，以高質(zhì)量、無缺陷鑄坯生產(chǎn)為基 礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)高連澆率、高作業(yè)率的連鑄系統(tǒng)技術(shù)。但高拉速連鑄技術(shù)的實(shí)現(xiàn)給連鑄工藝帶來了 許多新的難題，譬如隨著澆注速度的增加，連鑄功能保護(hù)材料相對(duì)消耗量減少；結(jié)晶器壁與 凝固坯殼之間的潤(rùn)滑不充分、傳熱不均勻；進(jìn)而導(dǎo)致鑄坯表面缺陷，甚至發(fā)生粘結(jié)性漏鋼等 等。因此，開展與拉速相適應(yīng)的結(jié)晶器功能保護(hù)材料技術(shù)的研究成為連鑄工作者急待解決 的問題重點(diǎn)。尤其是開發(fā)ASP用超低碳鋼功能保護(hù)材料的難點(diǎn)在于高拉速下降低碳質(zhì)材料 用量后如何保證液渣層的穩(wěn)定性，以及液渣厚度的合理控制和保溫性能的改善等。濟(jì)鋼三煉鋼2#3#連鑄機(jī)生產(chǎn)ASP超低碳專用鋼，澆注斷面 (100-135) X (900-1500)，從鑄機(jī)狀況和產(chǎn)量要求出發(fā)，要求該鑄機(jī)工作拉速最高達(dá)3. Om/ min, 一般拉速在1. 8 2. 5m/min之間。隨著拉速的進(jìn)一步提高，起潤(rùn)滑鑄坯減小摩擦力 和控制結(jié)晶器傳熱特征的結(jié)晶器功能保護(hù)材料的正確應(yīng)用，成為高拉速連鑄得以實(shí)現(xiàn)的關(guān) 鍵。為了實(shí)現(xiàn)最佳操作性能和獲得滿意的產(chǎn)品質(zhì)量，防止因功能保護(hù)材料的使用造成鑄坯 的增碳、滲碳，對(duì)功能保護(hù)材料提出了更高的要求1)成渣速度快，能夠及時(shí)補(bǔ)充液渣的快速消耗，在高拉速下能維持足夠的功能保 護(hù)材料消耗量；2)結(jié)晶器壁與坯殼間的渣膜厚度適宜、分布均勻，以降低摩擦力并使結(jié)晶器散熱 均勻化，防止粘結(jié)漏鋼；3)足夠的熔渣層厚度，防止鋼水增碳和滲碳，達(dá)到更好的保溫效果；
4)良好的熔融特性和控?zé)崮芰Α？傊摴δ鼙Ｗo(hù)材料技術(shù)的核心就是快速成渣、達(dá)到一定的渣消耗量，以保證對(duì) 鑄坯充足的潤(rùn)滑；同時(shí)必須防止功能保護(hù)材料對(duì)鑄坯的增碳、滲碳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種成渣速度快、渣膜厚度適宜、能夠防止鋼水增碳和滲碳的ASP超 低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料。一種ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，它包括以下組份，C黑、膨土、 螢石、二氧化錳、白堿、氟化鈉、鋁土、鎂砂、碳酸鋰、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分別為 1.5%,4. 5%Λ5%Α. 0%,7. 0%Α. 0%,2. 0%,3. 0%Λ. 0%,9. 5%,48. 5%。所述功能保護(hù)材料中，MnO2重量百分含量為2. 50 3. 50%，Li2O重量百分含量 為0. 30 0. 50%，MgO重量百分含量為3. 00 5. 00%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為< 1. 00%， MnO2重量百分含量為2. 50 3. 50%，二元堿度(Ca0/Si02)為0. 85 0. 95，其余為Si02、 Ca0、Al203、Na20、F_，其重量百分含量為 SiO2 32. 30 38. 30%,CaO 28. 80 34. 80%,Al2O3
2.00 4. 00%、R2O 6. 50 9. 50%、F— 5. 00 8.00%。所述功能保護(hù)材料中，MnO2重量百分含量為3. 0%，Li2O重量百分含量為0. 40%， MgO重量百分含量為4. 00%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為0. 50%，MnO2重量百分含量為3. 00%， 二元堿度(Ca0/Si02)為0. 90，其余為Si02、CaO、A1203、Na2O, F_，其重量百分含量為SiO2 35. 30%, CaO 31. 80%, Al2O3 3. 00%, R2O 8. 00%、F— 6.50%。下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述ASP超低碳鋼主要側(cè)重點(diǎn)于潤(rùn)滑，但高拉速時(shí)鑄坯易出現(xiàn)增碳、滲碳等問題。功能保護(hù)材料化學(xué)成分設(shè)計(jì)。首先功能保護(hù)材料的二元堿度(CaCVSiO2)R值的設(shè)計(jì)，一般要求R值控制在
0.85 0. 95之間，以保證結(jié)晶器內(nèi)渣膜形成高比例的玻璃態(tài)，良好傳熱的同時(shí)改善坯殼與 結(jié)晶器之間的潤(rùn)滑，本發(fā)明控制功能保護(hù)材料的二元堿度在0. 85 0. 95范圍內(nèi)。其次，采 用多種熔劑的方法調(diào)節(jié)功能保護(hù)材料熔點(diǎn)和粘度，其中MnO2是一個(gè)重要熔劑，功能保護(hù)材 料加入氧化劑MnO2可使熔渣層厚度增加，富碳層中碳含量降低，從而有效地控制鑄坯增碳 量。Li2O 對(duì)改善功能保護(hù)材料的潤(rùn)滑性能作用非常顯著，本發(fā)明功能保護(hù)材料中Li2O含量 控制范圍為0. 40 0. 50%;Mg0 也能降低功能保護(hù)材料熔點(diǎn)、粘度、結(jié)晶溫度和凝固溫度， 改善功能保護(hù)材料的穩(wěn)定性，本發(fā)明功能保護(hù)材料中MgO含量控制范圍為3. 00 5. 00% ； NaF, Na2O在功能保護(hù)材料的作用是降低熔點(diǎn)和粘度，作為常規(guī)功能保護(hù)材料熔劑重要成分 的Na2O含量控制范圍為6. 50 9. 50%，；F_ 主要作用是降低渣粘度，改善液渣流動(dòng)性，本 發(fā)明功能保護(hù)材料中F-含量控制范圍為5. 00 8. 00%。Fe2O3含量有其它原材料自帶，控 制范圍為彡1.00%。最后，功能保護(hù)材料碳質(zhì)材料的選用的使用。高拉速下要求功能保護(hù)材料 快速熔 化，而且要求碳質(zhì)材料能夠起到骨架作用，形成足夠的液渣層。要求配碳量不能太高，但也 不能過低。因此，配碳種類選用原始粒徑小于23納米的超細(xì)炭黑，加快碳質(zhì)材料的燒損，減 少燒結(jié)層厚度，減少和避免鑄坯增碳。本發(fā)明功能保護(hù)材料中(_含量控制范圍為0. 80
1.80%，全C含量控制范圍為3. 00 5. 00%。
功能保護(hù)材料物理性能確定。本發(fā)明要求功能保護(hù)材料具有較高的熔點(diǎn)、粘度和 較快的熔化速度。具體設(shè)置要求為熔點(diǎn)(半球點(diǎn)溫度)為1100 1160°C;1300°C的粘度 為0. 130 0. 160Pa · S ；熔化速度為30 46秒(渣柱法測(cè)試)。功能保護(hù)材料的性能取決于制渣基料的選擇，常規(guī)的機(jī)混渣主要采用多種生料混 合而成。本研究選擇用硅灰石作為功能保護(hù)材料配渣基料，該料含有的常規(guī)成分為Si02、 CaO, MgO、Al2O3，與常規(guī)的預(yù)熔料相比不含Na20、F-，有效地控制了渣中Na20、F-含量，避免 破壞渣膜的玻璃性，保證鑄坯與結(jié)晶器之間的潤(rùn)滑，使熔渣性能的穩(wěn)定性得到了提高，明顯 增加了使用效果的穩(wěn)定性。生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。功能保護(hù)材料成品的理化性能穩(wěn)定性與所使用生產(chǎn)工 藝和控制標(biāo)準(zhǔn)是直接相關(guān)的。為了適應(yīng)高拉速功能保護(hù)材料的高質(zhì)量需求，本發(fā)明功能保 護(hù)材料采用了如下質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)1)每種原料粒度要求通過320目；2)混勻攪拌，磨漿時(shí) 間不小于1小時(shí)。采用上述研究結(jié)果生產(chǎn)的功能保護(hù)材料，在濟(jì)鋼三煉ASP2#3#連鑄機(jī)上澆注超低 碳鋼，拉速在1. 80 2. 50m/min時(shí)的渣耗量為0. 45kg/T鋼、鋼水表面液渣層厚度10_15mm。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該功能保護(hù)材料使用時(shí)，在結(jié)晶器內(nèi)鋪展性、保溫性和熔化性能表現(xiàn) 良好、無渣條，火苗正常；結(jié)晶器內(nèi)四周傳熱量穩(wěn)定和均勻，熱電偶熱流穩(wěn)定、摩擦力穩(wěn)定、 未出現(xiàn)粘度報(bào)警現(xiàn)象，滿足高拉速要求。鑄坯表面無夾渣和粘渣現(xiàn)象，無增碳達(dá)到鋼廠鑄坯 要求。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，它包括以下組份，C黑、膨土、 螢石、二氧化錳、白堿、氟化鈉、鋁土、鎂砂、碳酸鋰、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分別為 1. 5%,4. 5%Λ5%Α. 0%,7. 0%Α. 0%,2. 0%,3. 0%Λ. 0%,9. 5%,48. 5%。所述功能保護(hù)材料中，MnO2重量百分含量為2. 6% ,Li2O重量百分含量為0. 450%, MgO重量百分含量為3. 2%,Fe2O3重量百分含量為0. 8%,MnO2重量百分含量為3. 3%，二元 堿度(Ca0/Si02)為 0. 90，其余為 Si02、Ca0、Al203、Na20、r，其重量百分含量為 SiO2 36. 30%, CaO 32. 80%, Al2O3 2. 20%, R2O 8. 90%、F— 5.4%。實(shí)施例二 一種ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，它包括以下組份，C黑、膨土、 螢石、二氧化錳、白堿、氟化鈉、鋁土、鎂砂、碳酸鋰、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分別為 1. 5%,4. 5%Λ5%Α. 0%,7. 0%Α. 0%,2. 0%,3. 0%Λ. 0%,9. 5%,48. 5%。所述功能保護(hù)材料中，MnO2重量百分含量為3. 40%,Li2O重量百分含量為0. 33%, MgO重量百分含量為3.7%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為0. 30 %，MnO2重量百分含量為2. 7 %，二元 堿度(Ca0/Si02)為 0. 88，其余為 Si02、Ca0、Al203、Na20、r，其重量百分含量為 SiO2 37. 30%, CaO 32. 80%, Al2O3 2. 5%, R2O 8. 50%、Γ 6.00%。實(shí)施例二 一種ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，它包括以下組份，C黑、膨土、螢石、二氧化錳、白堿、氟化鈉、鋁土、鎂砂、碳酸鋰、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分別為1. 5%,4. 5%Λ5%Α. 0%,7. 0%Α. 0%,2. 0%,3. 0%Λ. 0%,9. 5%,48. 5%。
所述功能保護(hù)材料中，MnO2重量百分含量為3. 0%，Li2O重量百分含量為0. 40%， MgO重量百分含量為4. 00%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為0. 50%，MnO2重量百分含量為3. 00%， 二元堿度(Ca0/Si02)為0. 90，其余為Si02、CaO、A1203、Na2O, F_，具重量百分含量為SiO2 35. 30%, CaO 31. 80%, Al2O3 3. 00%, R2O 8. 00%、F— 6.50%。
權(quán)利要求
一種ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其特征在于它包括以下組份，C黑、膨土、螢石、二氧化錳、白堿、氟化鈉、鋁土、鎂砂、碳酸鋰、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分別為1.5％、4.5％、15％、4.0％、7.0％、4.0％、2.0％、3.0％、1.0％、9.5％、48.5％。
2.如權(quán)利要求1所述的ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其特征在于所 述功能保護(hù)材料中，MnO2重量百分含量為2. 50 3. 50%，Li2O重量百分含量為0. 30 0. 50%,MgO重量百分含量為3. 00 5. 00%, Fe2O3重量百分含量為≤1. 00%,MnO2重量百 分含量為 2. 50 3. 50%，二元堿度(Ca0/Si02)為 0. 85 0. 95，其余為 SiO2, CaO, A1203、 Na2O, Γ，其重量百分含量為 SiO2 32. 30 38. 30%, CaO 28. 80 34. 80%, Al2O3 2. 00 4. 00%, R2O 6. 50 9· 50%、Γ5· 00 8. 00%。
3.如權(quán)利要求2所述的ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其特征在于所述 功能保護(hù)材料中，MnO2重量百分含量為3.0%，Li2O重量百分含量為0. 40%, MgO重量百 分含量為4. 00%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為0. 50%，MnO2重量百分含量為3. 00%，二元堿度 (Ca0/Si02)為 0.90，其余為 Si02、Ca0、Al203、Na20、r，其重量百分含量為 SiO2 35. 30%, CaO 31. 80%, Al2O3 3. 00%, R2O 8. 00%、Γ6. 50%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種ASP超低碳專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，它包括以下組份，C黑、膨土、螢石、二氧化錳、白堿、氟化鈉、鋁土、鎂砂、碳酸鋰、玻璃、硅灰石，其重量百分含量分別為1.5％、4.5％、15％、4.0％、7.0％、4.0％、2.0％、3.0％、1.0％、9.5％、48.5％。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，該功能保護(hù)材料使用時(shí)，在結(jié)晶器內(nèi)鋪展性、保溫性和熔化性能表現(xiàn)良好、無渣條，火苗正常；結(jié)晶器內(nèi)四周傳熱量穩(wěn)定和均勻，熱電偶熱流穩(wěn)定、摩擦力穩(wěn)定、未出現(xiàn)粘度報(bào)警現(xiàn)象，滿足高拉速要求。鑄坯表面無火渣和粘渣現(xiàn)象，無增碳達(dá)到鋼廠鑄坯要求。
文檔編號(hào)B22D11/111GK101837436SQ20101014083
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者李書成, 李偉鋒 申請(qǐng)人:河南省西保冶材集團(tuán)有限公司