專利名稱：一種圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼輔料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前，中國鋼鐵生產(chǎn)和消費雖保持增長態(tài)勢，但增速放緩，鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩；原燃料價格高位運行，加上全球經(jīng)濟形勢影響，鋼鐵行業(yè)效益被大大壓縮。各鋼鐵生產(chǎn)廠家都紛紛壓低各原料的成本，做為鋼鐵行業(yè)煉鋼輔料之一——連鑄結(jié)晶器保護渣亦在此列；加之連鑄結(jié)晶器保護渣的各類生產(chǎn)原料價格上漲，其行業(yè)競爭業(yè)已推向空前的狀態(tài)，企業(yè)的降本增效對其生存發(fā)展尤為重要。各保護渣生產(chǎn)企業(yè)都在積極尋求好用的廉價原料以提高市場競爭力，提高抵抗市場風(fēng)險的能力。目前，圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣的整體情況、特點與整體要求如下
A:斷面差別大，可從0 IlOmm—0 800mm(小于0 210 mm為小圓坯，大于0 270mm的為大圓坯)；拉坯速度差別大，大斷面方坯拉速為0. 3—1. 2m/min,而小斷面可達3m/min以上，因此，保護渣性能有較大的差別；
B:圓坯的凝固殼為圓環(huán)狀，容易在結(jié)晶器壁與凝殼間產(chǎn)生空隙，從而引發(fā)鑄坯的不均勻凝固；
C 鋼種類型多，從低碳到高碳，碳含量從0. 06%-1. 0%不等，不同的鋼種液相線溫度差別較大，即澆鋼溫度差別較大，要求有不同的保護渣來適應(yīng)性澆鑄。電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣目前很難綜合利用，除專利號為200910064313. 2，名稱為《利用含氟鹽酸從電解鋁廢渣中回收冰晶石的方法》的專利公開了一種利用含氟鹽酸從電解鋁廢渣中回收冰晶石的方法，以電解鋁廢渣和含氟鹽酸為原料反應(yīng)制得冰晶石產(chǎn)品。該發(fā)明所提供的方法優(yōu)點在于①以廉價的電解鋁廢渣和含氟鹽酸為原料回收冰晶石，生產(chǎn)的成本低；②含氟鹽酸可循環(huán)重復(fù)利用，進一步降低的生產(chǎn)的成本，同時利用石灰處理反應(yīng)后的含氟鹽酸酸液用于制備氯化鈣；理論上為電解鋁廢渣的處理提供了一個很不錯的辦法，但是在具體的操作上，特別是含氟鹽酸酸液用于制備氯化鈣工藝同樣存在污染，而且純凈度很難保證。對于絕大多數(shù)電解鋁廢渣而言，都是以填埋或堆砌方式處置，不僅造成資源的嚴(yán)重浪費，并且由于其含氟較高，對安全生產(chǎn)、環(huán)境保護的危害較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種使用新的材料、能夠大幅地節(jié)約成本、更有利于環(huán)境保護的圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)方法。一種圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣，包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)SiO2 25 35%、MgO 0. 1 5%、CaO 21 31%、Fe2O3 0. 2 3%、Al2O3 3. 5 11%、Na2O 2. 5 9%、F :2· 5 7%、Li2O 0 2%、MnO 0 4%、揮發(fā)份 1 10 和 C 固定8 22%。所述圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣，其堿度為0. 6 1. 16，熔點為1070 1240°C，粘度為 0. 22 1. 30Pa*So為達到上述目的，所述圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)方法包括如下步驟
A、原材料處理將電解鋁廢渣加工成300目的粉末，控制其含水量小于1%，并對其進行批量混勻；
B、原材料檢測取樣分析其化學(xué)成份；
C、連鑄結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品配方設(shè)計化學(xué)成份確定后，根據(jù)需要，利用電解鋁廢渣和其他已知原料設(shè)計連鑄結(jié)晶器保護渣的配方；
D、配料將電解鋁廢渣原料與其他原材料粉末按既定設(shè)計配方的比例混勻后備用；
E、調(diào)漿攪拌將混勻料加水入球磨機，以10-lIg/min的下料速度調(diào)漿后入塔前攪拌桶攪拌；
E、造粒將攪拌后的料漿噴霧造粒；
F、合格成品包裝入庫。由于本發(fā)明通過有效地將廉價的電解鋁廢渣原料加入圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣配方中使用，其中所含的氟、碳、鈉、鋁等化學(xué)元素可以替代或部分替代連鑄結(jié)晶器保護渣配方中所使用該化學(xué)元素之原料的一種或幾種，而且產(chǎn)品的質(zhì)量性能達到并滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在實際生產(chǎn)當(dāng)中，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)工人從各個方面設(shè)法去降低成本，但是由于保護渣生產(chǎn)領(lǐng)域與電解鋁生產(chǎn)領(lǐng)域相距甚遠，不可能去在電解鋁廢渣中做改進實現(xiàn)電解鋁廢渣的變廢為寶。使用電解鋁廢渣生產(chǎn)的圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣，不可避免的混入鋁元素的其他結(jié)構(gòu)形式，比如其中所含的單質(zhì)鋁以游離狀態(tài)存在，在高溫連鑄的過程中，該結(jié)晶器保護渣中所含少量但分散均勻的單質(zhì)鋁起到良好的作用如下
A:與鋼液反應(yīng)，提高鋼液純凈度；
B:鋁與鋼液的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，能改善結(jié)晶器鋼液面的熱狀況，形成熔渣層的時間縮短，增加了熔渣與鋼液面接觸的時間，有助于發(fā)揮保護渣在鋼液面上的功能，使圓坯熔渣在周向上的渣膜同時具有良好的填充性和緩冷性，從而促進圓形鑄坯的均勻凝固；
C:鋁與鋼液放熱反應(yīng)使鋼液面的保溫效果好，開澆時可以免用開澆渣，避免了換渣產(chǎn)生的危險及開澆質(zhì)量缺陷；
電解鋁廢渣中所含氟、碳、鈉、鋁等化學(xué)元素于一身，雖然圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣的性能差別大，但電解鋁廢渣各成分的比例適中，利用空間大并且能夠替代常規(guī)圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣配方中的幾種材料，能減少或替代螢石、白堿的配入量，減少熔渣的析晶傾向，實現(xiàn)了助熔劑的綜合效應(yīng)；同時能減少或替代炭黑、石墨等炭質(zhì)材料的用量，有利于提高保護渣各組分的均勻度，降低熔渣分熔現(xiàn)象。該材料的綜合性能，使得其在圓坯各斷面、各鋼種上能廣泛應(yīng)用。本發(fā)明為電解鋁廢渣的合理使用提供新的方法，能夠有效地減少電解鋁廢渣的大量堆積和嚴(yán)重污染問題，有很好的環(huán)保效益和社會效益。更為重要的是，通過電解鋁廢渣在連鑄結(jié)晶器保護渣生產(chǎn)中的應(yīng)用，以廉價的成本有效地補充了昂貴的氟、碳、鈉、鋁等原材料，大大地降低了生產(chǎn)連鑄結(jié)晶器保護渣的成本，成效極其顯著。
具體實施方式
實施例一
某圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品，其原料配方包括玻璃粉、螢石、純堿、炭黑、石墨、硅灰石、鈉長石、方解石、鋰灰石、冰晶石，其質(zhì)量百分含量分別為13%、2%, 8%, 2%、25%、36%、4%、3%、洲、5%，其原材料成本為1擬8元/噸。所述圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成份包括Si02、MgO、CaO,Fe203> Al2O3>Na20、F、Li20、揮發(fā)份和C固定，其質(zhì)量百分含量分別為33. 5 34. 2%、1· 2 1. 6%、21. 0 22. 0%、0· 5 0. 8%、3· 5 4. 2%、8. 0 8· 5%、3· 4 3. 8%、0. 1
0.3%、4. 0 4. 5%,22. 0 23. 0% ；物性指標(biāo)堿度 0. 6 0. 0. 66，熔點 1070 IllO0C，粘度 0.70 0. 90Pa*So作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣的原料包括玻璃粉、電解鋁廢渣、純堿、炭黑、石墨、鈉長石、方解石和硅灰石，其質(zhì)量百分含量分別為14%、10%、8%、1%、22%、5%、4%、36%，其原材料成本為1437元/噸。保護渣的化學(xué)成份包括SiO^MgCKCaOJe2OyA1203、Na2O, F、Li20、揮發(fā)份和 C0定，其質(zhì)量百分含量分別為 33. 82%、1. 44%,21. 47%,0. 55%、3. 89%,8. 26%,3. 64%,0. 15%,4. 22%,22. 56%，堿度為 0. 62，熔點 1095°C，粘度 0. 82Pa*S。生產(chǎn)方法如發(fā)明內(nèi)容部分。由以上數(shù)據(jù)對比可知，10%的電解鋁廢渣代替原配方中m的螢石、5%的冰晶石、3%的石墨、1%的炭黑、2%的鋰輝石，原材料成本降低491元/噸。實驗室檢測的結(jié)果不僅符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且有一些性能超過了原配方，該產(chǎn)品批量生產(chǎn)后在國內(nèi)A鋼鐵企業(yè)煉鋼連鑄現(xiàn)場使用情況如下
連鑄工藝澆鑄斷面彡500mm，拉速0. 55m/min，鋼水化學(xué)成分(重量百分比)=C :0. 99%，Si 0. 26%, Mn 0. 35%，P :0. 017%, S :0. 013%。開澆起步時，將本發(fā)明保護渣均勻推入結(jié)晶器，要求均勻覆蓋整個鋼液面，保護渣總渣層(即粉渣層、燒結(jié)層、液渣層三層厚度之和)在25、0mm之間，保持黑渣操作，不得使鋼液面裸露。開澆后，鋼液面波動在3mm以內(nèi)，拉速穩(wěn)定在0. 55 m/min，此時測量液渣層厚度9mm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在纊12mm。在澆鑄過程中，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展良好、無結(jié)殼結(jié)團現(xiàn)象、火苗適中、化渣均勻穩(wěn)定；渣條規(guī)則且較小，澆注過程中不需挑渣條，經(jīng)統(tǒng)計，該保護渣渣耗量在0. 36Kg/噸鋼左右。觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則、較淺，無沾渣、卷渣現(xiàn)象，鑄坯表面總體平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率由97. 18%提高至99. 9%。實施例二
某圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品，其原料配方包括螢石、水泥熟料、純堿、炭黑、石墨、方解石、鋁釩土、冰晶石、硅灰石，其質(zhì)量百分含量分別為4. 5%、7%、4. 5%、2%、23%、8%、8%、洲、41%，其原材料成本為1489元/噸。所述圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成份包括SiO2, MgO、CaO、Fe2O3、A1203、Na2O, F、揮發(fā)份和C固定，其質(zhì)量百分含量分別為25 28%、
1.2 2%、29 31%、<2%、8· 5 10. 5%、2 4%、2 4 %、4 6%、18 21% ；物性指標(biāo)堿度 1. 12 1. 16，熔點 1200 1240°C，粘度 0. 60 0. 80Pa*S。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，該圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣的原料包括電解鋁廢渣、水泥熟料、純堿、炭黑、石墨、方解石、鋁釩土、硅灰石，其質(zhì)量百分含量分別為10%、11%、2%、1%、19%、8%、8%、41%，其原材料成本為1025. 3元/噸。本發(fā)明之方坯連鑄結(jié)晶器保護渣內(nèi)的化學(xué)成份包括Si02、Mg0、Ca0、i^203、Al203、Na20、F揮發(fā)份和(_定，其質(zhì)量百分含量分別為26. 59%、1. 62%,30. 33%、1. 19%,9. 38%,2. 59%,3. 51%,4. 90%、19. 89%，堿度為 1. 14，熔點 1215°C，粘度0. 676Pa*S。生產(chǎn)方法如實施例一。由以上數(shù)據(jù)對比可知，10%的電解鋁廢渣代替原配方中4. 5%的螢石、2 %的純堿、1%的炭黑、4%的石墨、2%的冰晶石，原材料成本降低463. 2元/噸。實驗室檢測的結(jié)果不僅符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且有一些性能超過了原配方，該產(chǎn)品批量生產(chǎn)后在國內(nèi)B鋼鐵企業(yè)煉鋼連鑄現(xiàn)場使用情況如下
連鑄工藝澆鑄斷面彡800mm,拉速0. 3 0. 55m/min,鋼水化學(xué)成分(重量百分比)=C 0. 13%, Si 0. 24%, Mn :0. 42%, P :0. 025%, S :0. 030%，開澆起步時，將本發(fā)明保護S均勻推入結(jié)晶器，要求均勻覆蓋整個鋼液面，保護渣總渣層(即粉渣層、燒結(jié)層、液渣層三層厚度之和)在25 40mm之間，保持黑渣操作，不得使鋼液面裸露。開澆后，鋼液面波動在3mm以內(nèi)，拉速穩(wěn)定在0. 5 m/min,此時測量液渣層厚度9mm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在8 12mm。在澆鑄過程中，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展良好、無結(jié)殼結(jié)團現(xiàn)象、火苗適中、化渣均勻穩(wěn)定；渣條規(guī)則且較小，澆注過程中不需挑渣條。經(jīng)統(tǒng)計，該保護渣渣耗量在0.35Kg/噸鋼左右。觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則、較淺，無沾渣、卷渣現(xiàn)象，鑄坯表面總體平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率由原來的96. 5%提高至99. 8%。實施例三
某圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品，其原料配方包括玻璃粉、螢石、水泥熟料、純堿、炭黑、石墨、氟化鈉、鎂砂、鋁釩土、錳礦粉、冰晶石、硅灰石，其質(zhì)量百分含量分別為5%、6%、6%、8%、洲、20%、2%、3%、8%、5%、2%、33%，其原材料成本為1648元/噸。所述圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成份包括Si02、MgO、CaO, Fe2O3、A1203、Na2O, F、MnO、揮發(fā)份和，其質(zhì)量百分含量分別為25 沘％、3. 5 5%、21 24%、<2%、9 11%、5 7%、3 5 %、1· 5 3%、3 5%、16 19% ；物性指標(biāo)堿度0. 84 0. 88，熔點1130 1170°C，粘度0. 22 0.26Pa*S0作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，該圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣的原料包括電解鋁廢渣、玻璃粉、水泥熟料、純堿、炭黑、石墨、鎂砂、鋁釩土、錳礦粉、冰晶石、硅灰石，其質(zhì)量百分含量分別為12%、3%、10%、6%、1%、16%、3%、8%、5%、36%,其原材料成本為1178元/噸。本發(fā)明之方坯連鑄結(jié)晶器保護渣內(nèi)的化學(xué)成份包括Si02、Mg0、Ca0、Fi5203、Al203、N￡i20、F、Mn0、揮發(fā)份和C固定，其質(zhì)量百分含量分別為 26. 17%,4. 24%,22. 60%、1. 57%、10. 46%,6. 73%,4. 34%,2. 12%,3. 96%、17. 81%，堿度為1. 14，熔點1215°C，粘度0.676Pa*S。生產(chǎn)方法如實施例一。由以上數(shù)據(jù)對比可知，12%的電解鋁廢渣代替原配方中6%的螢石、2 %的純堿、1%的炭黑、4%的石墨、2%的氟化鈉、2%的冰晶石，原材料成本降低470元/噸。實驗室檢測的結(jié)果不僅符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且有一些性能超過了原配方，該產(chǎn)品批量生產(chǎn)后在國內(nèi)C鋼鐵企業(yè)煉鋼連鑄現(xiàn)場使用情況如下
連鑄工藝澆鑄斷面0 110mm，拉速2.8 3. 3m/min，鋼水化學(xué)成分(重量百分比)=C 0. 09%, Si 0. 27%, Mn :0. 55%, Cr :0. 42，Mo :0. 28%, P :0. 022%, S :0. 015%,開澆起步時，將本發(fā)明保護渣均勻推入結(jié)晶器，要求均勻覆蓋整個鋼液面，保護渣總渣層(即粉渣層、燒結(jié)層、液渣層三層厚度之和)在25 40mm之間，保持黑渣操作，不得使鋼液面裸露。開澆后，鋼液面波動在3mm以內(nèi)，拉速穩(wěn)定在3 m/min,此時測量液渣層厚度9mm左右。此后隔20min測一次液渣層，其厚度在8 12mm。在澆鑄過程中，該保護渣在結(jié)晶器內(nèi)鋪展良好、無結(jié)殼結(jié)團現(xiàn)象、火苗適中、化渣均勻穩(wěn)定；渣條規(guī)則且較小，澆注過程中不需挑渣條。經(jīng)統(tǒng)計，該保護渣渣耗量在0.35Kg/噸鋼左右。觀察冷態(tài)下鑄坯，振痕清晰、規(guī)則、較淺，無沾渣、卷渣現(xiàn)象，鑄坯表面總體平整光滑無異常，鑄坯一級品合格率由原來的97. 2%提高至99. 9%。
權(quán)利要求
1.一種圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) SiO2 25 35%、MgO 0. 1 5%、CaO 21 31%、Fii2O3 0. 2 3%、Al2O3 3. 5 11%、Na2O 2. 5 9%、F :2. 5 7%、Li20 0 2%、Mn0 0 4%、揮發(fā)份 1 10 禾P C 固定8 22%。
2.如權(quán)利要求1所述的圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于所述圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣，其堿度為0. 6 1. 16，熔點為1070 1240°C，粘度為0. 22 1. 30Pa-So
3.如權(quán)利要求1所述的圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)方法，其特征在于所述生產(chǎn)方法包括以下步驟A、原材料處理將電解鋁廢渣加工成300目的粉末，控制其含水量小于1%，并對其進行批量混勻；B、原材料檢測取樣分析其化學(xué)成份；C、連鑄結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品配方設(shè)計化學(xué)成份確定后，根據(jù)需要，利用電解鋁廢渣和其他已知原料設(shè)計連鑄結(jié)晶器保護渣的配方；D、配料將電解鋁廢渣原料與其他原材料粉末按既定設(shè)計配方的比例混勻后備用；E、調(diào)漿攪拌將混勻料加水入球磨機，以10-lIg/min的下料速度調(diào)漿后入塔前攪拌桶攪拌；E、造粒將攪拌后的料漿噴霧造粒；F、合格成品包裝入庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣，包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)SiO225～35%、MgO0.1～5%、CaO21～31%、Fe2O30.2～3%、Al2O33.5～11%、Na2O2.5～9%、F2.5～7%、Li2O0～2%、MnO0～4%、揮發(fā)份1～10和C固定8～22%。通過有效地將廉價的電解鋁廢渣原料加入圓坯連鑄結(jié)晶器保護渣配方中使用，其中所含的氟、碳、鈉、鋁等化學(xué)元素可以替代或部分替代連鑄結(jié)晶器保護渣配方中所使用該化學(xué)元素之原料的一種或幾種，而且產(chǎn)品的質(zhì)量性能達到并滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在實際生產(chǎn)當(dāng)中，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)工人從各個方面設(shè)法去降低成本，但是由于保護渣生產(chǎn)領(lǐng)域與電解鋁生產(chǎn)領(lǐng)域相距甚遠，不可能去在電解鋁廢渣中做改進實現(xiàn)電解鋁廢渣的變廢為寶。
文檔編號B22D11/111GK102554160SQ201110458729
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者張洪戰(zhàn), 張福, 朱書成, 李軍, 李曉陽, 汪國敏, 王巖, 秦教武, 薄紅濤, 趙博, 陳永艷, 馬曉娜 申請人:西峽龍成冶金材料有限公司