專利名稱：中低碳工模具鋼專用連鑄結(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，特別涉及一種中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器 功能保護(hù)材料。
背景技術(shù)：
近年來，中低碳工模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)了中低碳工模具鋼專用連鑄結(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，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。江陰興澄鋼鐵公司生產(chǎn)的中低碳工模具鋼。澆注斷面370mmX490mm。從 保證爐機(jī)匹配和產(chǎn)量要求出發(fā)，要求一般拉速在0.55 0.65m/min之間。隨著拉速的提 高，起潤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?，該功能保護(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，以保證對鑄坯充足的潤滑；同時必須使結(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，所述的中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料， 其原材料包括進(jìn)口 C黑、C黑、膨潤土、鋁礬土、高瑩、方解石粉、白堿、鎂砂、碳 酸鋇、無水硼砂、硅灰石、水渣，其質(zhì)量百分含量分別為1%、3%, 3%, 7%, 5%, 4%, 1%, 4%, 5%, 3%, 34%, 30%。所述的功能保護(hù)材料中MgO重量百分含量為5.0 7.0%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為 0.5 2.0%，二元堿度(CaCVSiO2)為 0.97 1.17，其余為 Si02、CaO> Al2O3> Na2O>
k20，其質(zhì)量百分含量為 Si0228.5 33.5%，CaO 30.7 35.7%，Al2035.7 8.7%、 Na2O 3.0 6.0%、F].l 4.1%、k20 <1.0%,余量為雜質(zhì)。所述所述的功能保護(hù)材料中MgO重量百分含量為6.0%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為1.2%, 二元堿度(Ca0/Si02)為 1.10，其余為 SiO2、CaO> A1203、Na2O> k20，其質(zhì) 量百分含量為 Si0230.5%，CaO 33.7%, Al2037.2%, Na2O 4.5%, F'2.6%, k20 0.5%,
余量為雜質(zhì)。下面對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述中低碳工模具鋼在高拉速連鑄生產(chǎn)時易出現(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。首先要求功能保護(hù)材料 的二元堿度(Ca0/Si02)不能太高，一般要控制在0.92 1.22之間，以保證結(jié)晶器內(nèi)渣膜 形成一定比例的玻璃態(tài)，良好傳熱的同時改善坯殼與結(jié)晶器之間的潤滑，本發(fā)明控制功 能保護(hù)材料的二元堿度在0.97 1.17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BaO是一個重要熔劑，對改善功能保護(hù)材料的潤滑性能以及延緩 傳熱的作用非常顯著，本發(fā)明功能保護(hù)材料中BaO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5.0 7.0%;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3.0 6.0%;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—離子含量過高還會對伸 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1.1 4.1%。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，同時添加了一定量的進(jìn)口碳黑，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2.0 5.0%, Fe2O3含量控制范圍為0.5 2.0%。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1140 1200°C ； 13000C 的粘度為0.32 0.42Pa · S ；熔化速度為42 52秒(渣柱法測試)。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Na2CK F-,有效地控制了渣 中Na2CK F—含量，獲得具有適宜的玻璃性和結(jié)晶性能渣膜，保證鑄坯與結(jié)晶器之間的潤 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)混勻攪拌和 水磨成漿時間各1小時。
采用上述研究結(jié)果由生產(chǎn)的功能保護(hù)材料，在江陰興澄鋼鐵公司澆注的中低碳 工模具鋼，拉速在0.55 0.65m/min時的渣耗量為0.4_0.9kg/T鋼、鋼水表面液渣層厚度 8 12mm。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，該功能保護(hù)材料使用時，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。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料， 其原材料包括進(jìn)口 C黑、C黑、膨潤土、鋁礬土、高瑩、方解石粉、白堿、鎂砂、碳 酸鋇、無水硼砂、硅灰石、水渣，其質(zhì)量百分含量分別為1%、3%, 3%, 7%, 5%, 4%, 1%, 4%, 5%, 3%, 34%, 30%。所述的功能保護(hù)材料中MgO重量百分含量為5.1 %，F(xiàn)e2O3重量百分含量為 0.6%, 二元堿度(Ca0/Si02)為 0.98，其余為 SiO2、CaO> A1203、Na2O> k20，其質(zhì) 量百分含量為 Si0232.3%，CaO 31.2%, Al2035.9%, Na2O 4.0%, F"2.1%> k20 0.9%, 余量為雜質(zhì)。實(shí)施例二為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料， 其原材料包括進(jìn)口 C黑、C黑、膨潤土、鋁礬土、高瑩、方解石粉、白堿、鎂砂、碳 酸鋇、無水硼砂、硅灰石、水渣，其質(zhì)量百分含量分別為1%、3%, 3%, 7%, 5%, 4%, 1%, 4%, 5%, 3%, 34%, 30%。所述的功能保護(hù)材料中MgO重量百分含量為6.5%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為 0.7%, 二元堿度(CaCVSiO2)為 0.97 1.17，其余為 SiO2、CaO> A1203、Na2O> k20，其質(zhì)量百分含量為 Si0229.5%，CaO 30.3%, Al2038.2%、Na2O 5.3%,
k20 0.3%,余量為雜質(zhì)。實(shí)施例三為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料， 其原材料包括進(jìn)口 C黑、C黑、膨潤土、鋁礬土、高瑩、方解石粉、白堿、鎂砂、碳 酸鋇、無水硼砂、硅灰石、水渣，其質(zhì)量百分含量分別為1%、3%, 3%, 7%, 5%, 4%, 1%, 4%, 5%, 3%, 34%, 30%。所述所述的功能保護(hù)材料中MgO重量百分含量為6.0%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為 1.2%, 二元堿度(Ca0/Si02)為 1.10，其余為 SiO2、CaO> A1203、Na2O> F、k20，其質(zhì) 量百分含量為 Si0230.5%，CaO 33.7%, Al2037.2%, Na2O 4.5%, F'2.6%, k20 0.5%,
余量為雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其特征在于其原材料包括 進(jìn)口 C黑、C黑、膨潤土、鋁礬土、高瑩、方解石粉、白堿、鎂砂、碳酸鋇、無水硼砂、 硅灰石、水渣，其質(zhì)量百分含量分別為1%、3%, 3%, 7%, 5%, 4%, 1%, 4%, 5%, 3%, 34%, 30%。
2.如權(quán)利要求1所述的中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其特征在于 所述的功能保護(hù)材料中，MgO重量百分含量為5.0 7.0%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為0.5 2.0%, 二元堿度(CaCVSiO2)為 0.97 1.17，其余為 SiO2、CaO> A1203、Na2O>k20，其質(zhì)量百分含量為 Si0228.5 33.5%，CaO 30.7 35.7%，Al2035.7 8.7%、Na2O 3.0 6.0%、Fl.1 4.1%、k20 <1.0%,余量為雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其特征在于 所述的功能保護(hù)材料中，MgO重量百分含量為6.0%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為1.2%，二 元堿度(Ca0/Si02)為 1.10，其余為 SiO2> CaO> A1203、Na2O> k20，其質(zhì)量百分含 量為 Si0230.5%，CaO 33.7%, Al2037.2%, Na2O 4.5%, F'2.6%, k20 0.5%,余量為雜 質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中低碳工模具鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原材料包括進(jìn)口C黑、C黑、膨潤土、鋁礬土、高瑩、方解石粉、白堿、鎂砂、碳酸鋇、無水硼砂、硅灰石、水渣，其質(zhì)量百分含量分別為1％、3％、3％、7％、5％、4％、1％、4％、5％、3％、34％、30％。該功能保護(hù)材料在結(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B22D11/07GK102009141SQ20101024764
公開日2011年4月13日 申請日期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 申請人:河南省西保冶材集團(tuán)有限公司