專利名稱：合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬煉鋼用冶金輔助材料，特別涉及一種合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能 保護(hù)材料。
背景技術(shù)：
近年來，合金工具鋼以其良好的韌性、耐磨性及其它性能在現(xiàn)代工業(yè)和民用工 業(yè)的發(fā)展中起著越來越重要的作用，有著廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)該鋼種的特點(diǎn)，并結(jié)合 當(dāng)今連鑄技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)了合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料。隨著連鑄技術(shù) 的成熟和快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)普遍采用高效連鑄技術(shù)，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)，以提高生產(chǎn)效 率。同時(shí)，高拉速連鑄技術(shù)的實(shí)現(xiàn)給連鑄工藝也帶來了許多新的難題，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。寶鋼電爐2#連鑄機(jī)主要以生產(chǎn)合金工具鋼為主。澆注斷面320mmX425mm。 從保證爐機(jī)匹配和產(chǎn)量要求出發(fā)，要求該鑄機(jī)工作拉速最高達(dá)O.Sm/min，一般拉速在 0.6 O.Sm/min之間。隨著拉速的提高，起潤(rùn)滑鑄坯減小摩擦力和控制結(jié)晶器傳熱的結(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。為了保證最佳操作性 能和滿意的鑄坯質(zhì)量，對(duì)應(yīng)功能保護(hù)材料必須滿足更高的要求1)、較快的成渣速度， 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)、適 宜的熔渣層厚度，防止熔渣供應(yīng)不足以及固體渣顆粒流入，同時(shí)也應(yīng)避免熔渣層過厚引 起渣圈生成，影響液渣均勻流入，從而造成鑄坯表面缺陷；3)、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，防止裂紋的產(chǎn)生及粘結(jié) 漏鋼；4)、良好的吸附夾雜物功能，及穩(wěn)定的熔融特性和控?zé)崮芰??？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) 必須使結(jié)晶器功能保護(hù)材料液態(tài)渣膜具有良好的填充性和緩冷性，防止鑄坯的不均勻凝 固。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原 料組成包括C黑、石墨、增碳劑、鋁土、螢石、膨潤(rùn)土、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、 白堿、水渣、黃糊精，其重量百分含量分別為2%、8%, 10%, 20.5%, 1.5%, 1%, 5%, 3%, 3%, 9%, 35%, 2%。所述功能保護(hù)材料中，Li2O重量百分含量為0.2 0.4%，MgO重量百分含量為 1.0 ~ 3.0%, Fe2O3 重量百分含量為 0.5 ~ 1.5%, 二元堿度(Ca0/Si02)為 0.98 1.08， 其余為 Si02、CaO> Al2O3> Na2O> k20，其重量百分含量為 SiO2IlO 20.0%，CaO 14.5 20.5%，Al20314.5 20.5%、Na2O 7.0 11.0%、F).5 5.5%、k20 <1.5%,
其余為雜質(zhì)。
所述功能保護(hù)材料中，Li2O重量百分含量為0.3%，MgO重量百分含量為 2.0%, Fe2O3重量百分含量為1.0%，二元堿度(Ca(VSiO2)為1.03，其余為Si02、CaO> Al2O3> Na2O> k20，其重量百分含量為 Si0217.0%，CaO 17.5%, Al20317.5%, Na2O 10.0%, k20 0.8%,其余為雜質(zhì)。下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述合金工具鋼屬中、高碳鋼，且鋼中合金含量較高，在高拉速連鑄生產(chǎn)時(shí)易出現(xiàn) 縱裂紋、粘結(jié)、漏鋼等問題，因此所用功能保護(hù)材料的重點(diǎn)也是在于潤(rùn)滑；此外鋼中夾 雜較多要求功能保護(hù)材料吸收能力要好，防止鑄坯表面夾渣和粘渣。功能保護(hù)材料化學(xué)成分設(shè)計(jì)。首先要求功能保護(hù)材料的二元堿度(Ca(VSiO2)不 能太高，一般要控制在0.98 1.08之間，以保證結(jié)晶器內(nèi)渣膜形成一定比例的玻璃態(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 1.0 1.06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MnO 是一個(gè)重要熔劑，對(duì)改善功能保護(hù)材料的潤(rùn)滑性能以及延緩傳熱的作用非常顯著，本發(fā) 明功能保護(hù)材料中MnO含量控制范圍為0.2 0.4% ； —定量的MgO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1.0 3.0%;作為常規(guī)功能保護(hù)材料熔劑重要成分的Na2O在本 發(fā)明功能保護(hù)材料中的作用除了降低熔點(diǎn)和粘度外，另一方面可促使渣膜析出晶體，并 提高結(jié)晶速率，破壞渣膜的玻璃性能，從而達(dá)到延緩傳熱，減少縱裂紋產(chǎn)生的目的，本 發(fā)明功能保護(hù)材料中Na2O含量控制范圍為7.0 11.0%;功能保護(hù)材料中的F-主要作用 是降低渣粘度，改善液渣流動(dòng)性，但在本發(fā)明中要特別注意控制功能保護(hù)材料中的F-含 量，若渣中CaF2含量過高會(huì)引起槍晶石(3Ca0.2Si02.CaF2)等高熔點(diǎn)物的析出，破壞熔渣 的玻璃性，使?jié)櫥瑮l件惡化，另外F—離子含量過高還會(huì)對(duì)伸入式水口造成嚴(yán)重侵蝕，減 少水口使用壽命，為此，本發(fā)明功能保護(hù)材料中F—含量控制范圍為3.5 5.5%。最后， 就是要求功能保護(hù)材料快速熔化，形成足夠的液渣層和保證一定的渣消耗量。要求配碳 量不能太高，但也不能過低，否則形成的液渣層和燒結(jié)層太厚，使得結(jié)渣條嚴(yán)重，阻礙 功能保護(hù)材料的均勻流入。因此，配碳種類選用比表面積大和燃燒速度快的炭黑，同時(shí) 添加了一定量的石墨，改善功能保護(hù)材料的鋪展性，加快碳質(zhì)材料的燒損，減少燒結(jié)層 厚度。本發(fā)明功能保護(hù)材料中C含量控制范圍為14.5 18.5%，F(xiàn)e2O3含量控制范圍為 0.5 1.5%。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1240 1290°C ； 1300°C 的粘度為0.6 0.8Pa · S。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)混勻攪拌和 水磨成漿時(shí)間各1小時(shí)。采用上述研究結(jié)果由河南省西保冶材集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的該功能保護(hù)材料，在 寶鋼電爐2#連鑄機(jī)上澆注合金工具鋼，拉速在0.6 0.8m/min時(shí)的渣耗量為0.5kg/T鋼、 鋼水表面液渣層厚度8 10mm。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；結(jié)晶器內(nèi)四周傳熱量穩(wěn)定和均勻，滿足高 拉速要求；試驗(yàn)渣渣條小、改善了流入不均現(xiàn)象，功能保護(hù)材料潤(rùn)滑性好，防止了粘結(jié) 性漏鋼。鑄坯表面無夾渣和粘渣現(xiàn)象，鑄坯表面質(zhì)量好。

發(fā)明內(nèi)容
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料組成包括C黑、石 墨、增碳劑、鋁土、螢石、膨潤(rùn)土、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、白堿、水渣、黃糊精， 其重量百分含量分別為 2%、8%, 10%, 20.5%, 1.5%, 1%, 5%, 3%, 3%, 9%, 35 % λ 2 % ο所述功能保護(hù)材料中，Li2O重量百分含量為0.2%，MgO重量百分含量為 3.0%, Fe2O3重量百分含量為1.5%，二元堿度(Ca0/Si02)為1.05，其余為Si02、CaO> Al2O3> Na2O> k20，其重量百分含量為 Si0219%，CaO 20.0%, Al20315.5%, Na2O 10.0%, k20 1.4%,其余為雜質(zhì)。實(shí)施例二一種合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料組成包括C黑、石 墨、增碳劑、鋁土、螢石、膨潤(rùn)土、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、白堿、水渣、黃糊精， 其重量百分含量分別為 2%、8%, 10%, 20.5%, 1.5%, 1%, 5%, 3%, 3%, 9%, 35 % λ 2 % ο所述功能保護(hù)材料中，Li2O重量百分含量為0.4%，MgO重量百分含量為 1.5%, Fe2O3重量百分含量為0.7%，二元堿度(Ca0/Si02)為1.03，其余為Si02、CaO> Al2O3> Na2O> k20，其重量百分含量為 Si0215.5%，CaO 16.0%, Al20320.0%, Na2O 7.5%, F_5.3%、k20 0.4%,其余為雜質(zhì)。實(shí)施例三一種合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料組成包括C黑、石 墨、增碳劑、鋁土、螢石、膨潤(rùn)土、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、白堿、水渣、黃糊精， 其重量百分含量分別為 2%、8%, 10%, 20.5%, 1.5%, 1%, 5%, 3%, 3%, 9%, 35 % λ 2 % ο所述功能保護(hù)材料中，Li2O重量百分含量為0.3%，MgO重量百分含量為 2.0%, Fe2O3重量百分含量為1.0%，二元堿度(Ca(VSiO2)為1.03，其余為Si02、CaO> Al2O3> Na2O> k20，其重量百分含量為 Si0217.0%，CaO 17.5%, Al20317.5%, Na2O 10.0%, k20 0.8%,其余為雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其特征在于其原料組成包括，C 黑、石墨、增碳劑、鋁土、螢石、膨潤(rùn)土、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、白堿、水渣、黃 糊精，其重量百分含量分別為2%、8%, 10%, 20.5%, 1.5%, 1%, 5%, 3%, 3%, 9%, 35%, 2%。
2.如權(quán)利要求1所述的合金工具鋼專用連鑄結(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，Li2O重量百分含量為0.2 0.4%，MgO重量百分含量為1.0 3.0%, Fe2O3重量百分含量為0.5 ~ 1.5%, 二元堿度(Ca0/Si02)為0.98 1.08，其余為 SiO2> CaO> Al2O3> Na2O> k20，其重量百分含量為 SiO2IlO 20.0%，CaO 14.5 20.5%, Al20314.5 20.5%、Na2O 7.0 11.0%、F3.5 5.5%、k20 <1.5%,其余為 雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的合金工具鋼專用連鑄結(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，Li2O重量百分含量為0.3%，MgO重量百分含量為2.0%，F(xiàn)e2O3重 量百分含量為 1.0%，二元堿度(CaCVSiO2)為 1.03，其余為 SiO2、CaO> A1203、Na2O>k20，其重量百分含量為 Si0217.0%，CaO 17.5%, Al20317.5 %, Na2O 10.0%, F_4.5%、k20 0.8%,其余為雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合金工具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料組成包括C黑、石墨、增碳劑、鋁土、螢石、膨潤(rùn)土、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、白堿、水渣、黃糊精，其重量百分含量分別為2％、8％、10％、20.5％、1.5％、1％、5％、3％、3％、9％、35％、2％。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；結(jié)晶器內(nèi)四周傳熱量穩(wěn)定和均勻，滿足高拉速要求；試驗(yàn)渣渣條小、改善了流入不均現(xiàn)象，功能保護(hù)材料潤(rùn)滑性好，防止了粘結(jié)性漏鋼。鑄坯表面無夾渣和粘渣現(xiàn)象，鑄坯表面質(zhì)量好。
文檔編號(hào)B22D11/111GK102019383SQ20101024763
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者李書成, 李偉鋒, 王小梅 申請(qǐng)人:河南省西保冶材集團(tuán)有限公司