專利名稱：30MnSi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)明屬煉鋼用冶金輔料，特別涉及一種建筑用30MnSi鋼專用連鑄結(jié)晶器功能 保護(hù)材料。
背景技術(shù)：
30MnSi鋼主要用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，具有高強(qiáng)韌性、低松馳性、良好 的可焊性、墩鍛性、節(jié)省材料等特點(diǎn)，與混凝土握裹力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混 凝土離心管樁、高架橋墩、鐵路軌枕等應(yīng)力構(gòu)件中，其市場前景廣闊。目前，快速發(fā)展的高效連鑄技術(shù)已日臻成熟，冶金行業(yè)已把大力開發(fā)高品質(zhì)鋼 材列為發(fā)展戰(zhàn)略的主要內(nèi)容之一。高品質(zhì)鋼材的連鑄生產(chǎn)還必須采取一系列有效的措施 以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，譬如采用連鑄新技術(shù)、新工藝，二冷段采用電磁攪拌、輕壓下、計(jì) 算機(jī)自動(dòng)控制新技術(shù)等等，以此來減少鑄坯質(zhì)量，不斷提高連鑄生產(chǎn)效率。而30MnSi這 一鋼種對質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，尤其對鋼的純凈度以及表面質(zhì)量要求非?？量?，因此對應(yīng) 的保護(hù)渣的設(shè)計(jì)必須具備較強(qiáng)的吸附夾雜能力、較強(qiáng)的穩(wěn)定性、潤滑性能，以滿足高拉 速、高質(zhì)量無缺陷鑄坯的需要，針對這些問題，我們開發(fā)了該鋼種專用連鑄結(jié)晶器保護(hù) 渣。張家港潤忠煉鋼廠生產(chǎn)30MnSi鋼，澆注斷面140mm X 140mm， 150mmX 150mm,結(jié)合爐機(jī)匹配情況和產(chǎn)量要求，該鑄機(jī)一般拉速控制在3.4m/min左 右。由于該鋼種成分中合金元素含量比較高，同時(shí)要求表面質(zhì)量好，不得有影響其使 用性能的各類缺陷，所以對保護(hù)渣提出了更高的要求1)、良好的吸附夾雜物功能，及 穩(wěn)定的熔融特性和控?zé)崮芰Γ捎谠撲撝幸籽趸囟?，保護(hù)渣需要良好的吸收鋼液上 浮夾雜物功能，并使液渣物性保持穩(wěn)定；2)、適宜的液渣層厚度，液渣層過厚或過薄， 鑄坯表面都會(huì)產(chǎn)生裂紋等缺陷，優(yōu)以厚度不足為甚，裂紋數(shù)量隨液渣層的減薄而劇增； 3)、減少渣圈生成，渣圈厚時(shí)會(huì)把液渣向下流動(dòng)的通道堵死，局部堵塞的時(shí)間越長表面 縱裂就越嚴(yán)重；4)、合適的渣耗量，保護(hù)的渣耗量隨著液渣粘度、結(jié)晶器振動(dòng)頻率、負(fù) 滑脫率以及拉速的減少而增大；5)、合適的熔渣粘度和渣膜厚度，適宜的粘度才能保護(hù) 合適的液渣供給，從而保證液渣的均勻流入，獲得分布均勻的渣膜，保證鑄坯的均勻凝 固，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?？傊?，該保護(hù)渣 技術(shù)的核心就是快速成渣，以保證對鑄坯充足的潤滑；同時(shí)必須使結(jié)晶器保護(hù)渣液態(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，從而保證高拉速生產(chǎn)條件下獲 得高質(zhì)量的鑄坯。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的30MnSi鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料 包括碳黑、石墨、膨潤土、螢石、石英、氟化鈉、鐵泥、白堿、鎂砂、硅灰石、水渣， 其重量百分含量分別為 3%、9%, 4.5%, 11%, 7.5%, 2%, 2%, 7%, 1%, 17%,
334%。所述功能保護(hù)材料中MgO重量百分含量為2.0 5.0%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為 1.0 3.0%，二元堿度(CaCVSiO2)為 0.87 0.93，其余為 Si02、CaO> Al2O3> Na2O>
k20，其重量百分含量為 Si0231.5 35.5%，CaO 28.2 32.2%，Al2032.8 4.8%、 Na2O 5 ~ 7%, F飛 7%、k20<1.0%。下面對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述30MnSi屬中碳鋼，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，因此所用保護(hù)渣的重點(diǎn)也是在于潤滑；此外鋼中夾雜較多要求保護(hù) 渣吸收能力要好，防止鑄坯表面夾渣和粘渣，同時(shí)必須防止振痕過深引發(fā)橫裂紋。保護(hù)渣化學(xué)成分設(shè)計(jì)。由于是小方坯生產(chǎn)，必須保證適宜的傳熱，首先要求保 護(hù)渣的二元堿度(Ca0/Si02)不能太高，一般要控制在0.83 0.97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)晶器之間的潤滑，本發(fā)明 控制保護(hù)渣的二元堿度在0.87 0.93范圍內(nèi)。其次，采用多種熔劑的方法調(diào)節(jié)保護(hù)渣熔 點(diǎn)和粘度。作為常規(guī)保護(hù)渣熔劑重要成分的Na2O在本發(fā)明保護(hù)渣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)明保護(hù)渣中Na2O含量控制范圍為5.0 7.0%； 一定量的MgO也能降低保護(hù)渣熔點(diǎn)、粘度、結(jié)晶溫度和凝固溫度，改善保護(hù)渣的 穩(wěn)定性，本發(fā)明保護(hù)渣中MgO含量控制范圍為2.0 5.0%;保護(hù)渣中的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保護(hù)渣中的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)明保護(hù)渣中F-含量控制范圍為5.0 7.0%。最后，就是要求保護(hù)渣 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，阻礙保護(hù)渣的均勻流入。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，改善保 護(hù)渣的鋪展性，加快碳質(zhì)材料的燒損，減少燒結(jié)層厚度。本發(fā)明保護(hù)渣中C含量控制范 圍為9.0 11.0%, Fe2O3含量控制范圍為1.0 3.0%。保護(hù)渣物理性能確定。本發(fā)明要求保護(hù)渣具有較高的熔點(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1110 1150°C; 1300°C的粘度為0.2 0.4Pa · S ；熔化速度為37 47秒(渣柱法測試)。保護(hù)渣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保護(hù)渣配渣基料，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)。保護(hù)渣成品的理化性能穩(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)高拉速保護(hù)渣的高質(zhì)量需求，本發(fā)明保護(hù)渣采用了如 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)的該保護(hù)渣，在張家港 潤忠煉鋼廠澆注30MnSi鋼，拉速在3.0 3.4m/min時(shí)的渣耗量為0.3kg/T鋼、鋼水表面 液渣層厚度3 6mm。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，該保護(hù)渣使用時(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，保護(hù)渣潤滑性好，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)施例一一種30MnSi鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料包括碳黑、石墨、膨潤土、螢石、石英、氟化鈉、鐵泥、白堿、鎂砂、硅灰石、水渣，其重量百分含量分別為 3%, 9%, 4.5%, 11%, 7.5%, 2%, 2%, 7%, 1%, 17%, 34%。所述保護(hù)渣中MgO重量百分含量為2.2%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為2.6%，二元 堿度(Ca0/Si02)為 0.90，其余為 SiO2> CaO> A1203、Na2O> F_、k20，其重量百分含量 為 Si0231.5%，CaO 28.5%, Al2034.6%, Na2O 5.2%, F飛.8%、k20 0.8%。實(shí)施例二一種30MnSi鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料包括碳黑、石墨、膨潤 土、螢石、石英、氟化鈉、鐵泥、白堿、鎂砂、硅灰石、水渣，其重量百分含量分別為 3%, 9%, 4.5%, 11%, 7.5%, 2%, 2%, 7%, 1%, 17%, 34%。所述保護(hù)渣中MgO重量百分含量為5.0%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為1.3%，二元 堿度(Ca0/Si02)為 0.92，其余為 SiO2> CaO> A1203、Na2O> k20，其重量百分含量 為 Si0235.0%，CaO 32.2%, Al2033.0%, Na2O 6.7%,k20 0.3%。實(shí)施例三一種30MnSi鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料包括碳黑、石墨、膨潤 土、螢石、石英、氟化鈉、鐵泥、白堿、鎂砂、硅灰石、水渣，其重量百分含量分別為 3%, 9%, 4.5%, 11%, 7.5%, 2%, 2%, 7%, 1%, 17%, 34%。所述保護(hù)渣中MgO重量百分含量為3.5%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為2.0%，二元 堿度(Ca0/Si02)為 0.90，其余為 SiO2> CaO> A1203、Na2O> F_、k20，其重量百分含量 為 Si0233.5%，CaO 30.2%, Al2033.8%, Na2O 6%,k20 0.5%。
權(quán)利要求
1.一種30MnSi鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其特征在于其原料包括碳黑、石 墨、膨潤土、螢石、石英、氟化鈉、鐵泥、白堿、鎂砂、硅灰石、水渣，其重量百分含 量分別為 3%、9%, 4.5%, 11%, 7.5%, 2%, 2%, 7%, 1%, 17%, 34%。
2.如權(quán)利要求1所述的30MnSi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MgO重量百分含量為2.0 5.0%，F(xiàn)e2O3重量百分含量為1.0 -3.0%, 二元堿度(CaCVSiO2)為 0.87 0.93，其余為 Si02、CaO> Al2O3> Na2O> k20，其 重量百分含量為 Si0231.5 35.5%，CaO 28.2 32.2%，Al2032.8 4.8%、Na2O 5 7%, F飛 7%、k20 < 1.0%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種30MnSi鋼專用連鑄結(jié)晶器功能保護(hù)材料，其原料包括碳黑、石墨、膨潤土、螢石、石英、氟化鈉、鐵泥、白堿、鎂砂、硅灰石、水渣，其重量百分含量分別為3％、9％、4.5％、11％、7.5％、2％、2％、7％、1％、17％、34％。該功能保護(hù)材料在使用時(shí)，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，保護(hù)渣潤滑性好，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(hào)B22D11/07GK102009142SQ20101024766
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