專利名稱：節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(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，特別是一種節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料。
背景技術(shù)：
進(jìn)入“十二五”期間，我國提出要貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇；是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變?cè)鲩L方式的必由之路；是維護(hù)我國長遠(yuǎn)利益的必然要求。要堅(jiān)持節(jié)能與發(fā)展相促進(jìn)，開發(fā)與節(jié)約相協(xié)調(diào)，嚴(yán)控高耗能、高排放行業(yè)過快增長，加大淘汰落后產(chǎn)能力度。預(yù)熔料是生產(chǎn)結(jié)晶器保護(hù)材料的主要材料，一般保護(hù)材料生產(chǎn)都需要50%的用量，但是生產(chǎn)預(yù)熔料需要很高的焦比和風(fēng)動(dòng)電能及水淬冷卻水，排放的大量二氧化碳對(duì)廠區(qū)環(huán)境也造成污染，是一個(gè)高排放、高耗能的材料。而預(yù)熔料良好的熔化狀態(tài)，控制結(jié)晶器保護(hù)材料在熔化時(shí)很少產(chǎn)生分熔，是保護(hù)材料熔化成液渣潤滑結(jié)晶器和坯殼的重要保證。試驗(yàn)證明；改用一般的保護(hù)材料原材料生產(chǎn)的結(jié)晶器保護(hù)材料很難以達(dá)到預(yù)熔料保護(hù)材料的熔化狀態(tài)和使用效果。因此，研究探索試驗(yàn)研發(fā)一種不使用預(yù)熔料的結(jié)晶器保護(hù)材料配方方案，是公司在保護(hù)廠區(qū)環(huán)境，確保實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的一個(gè)重要項(xiàng)目。重鋼集團(tuán)環(huán)保搬遷改進(jìn)工程長壽新區(qū)鋼廠于2010年投產(chǎn)。從高爐煉鐵和煉鋼廠的車間及設(shè)備布局上看，都安排的緊湊整齊。處處都呈現(xiàn)出基于環(huán)保、節(jié)能減排的設(shè)計(jì)工藝。 從設(shè)計(jì)結(jié)晶器保護(hù)材料的節(jié)能環(huán)保性能出發(fā)，在保護(hù)材料原材料選用中，利用幾種特殊熔劑和天然基料取代了加工時(shí)需要高耗能、高排放的預(yù)熔料。由于取代了預(yù)熔料，如何控制減少渣層分熔形成渣球、渣塊和較大渣條，使保護(hù)材料充分均勻熔化，起潤滑鑄坯減小摩擦力和控制結(jié)晶器傳熱，成為節(jié)能環(huán)保型保護(hù)材料得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。為了保證節(jié)能環(huán)保型保護(hù)材料最佳的冶金功能，和獲得滿意的產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)保護(hù)材料提出了更高的要求1)、保護(hù)材料中須加入適當(dāng)MgO、MnO, BaO、氟鋁酸鈉等高熔點(diǎn)熔劑成分，以縮短和基料的熔化距離，減少渣層分熔、燒結(jié)和渣圈厚大現(xiàn)象，避免坯面產(chǎn)生渣坑缺陷；2)、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保護(hù)材料消耗量；3)、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；4)、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；5)、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摫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)鑄坯充足的潤滑；同時(shí)必須使結(jié)晶器保護(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
本發(fā)明提供一種不需要預(yù)熔料程序就能夠?qū)崿F(xiàn)冶金需求的節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其原料包括C黑、增
3碳劑、螢石、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、碳酸鋇、白堿、水渣、方解石、硅灰石、黃糊精，其重量百分含量分別為2 5%、1 3%、11 15%、1 4%、1 3%、2 5%、2 5%、10 12%、7 15%, 2 7%、40 50%、1. 5 2. 5%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中，BaO重量百分含量為2 4%，MnO重量百分含量為 1. 0 3. 5%，二元堿度(Ca0/Si02)為 1. 15 1. 30，余量包括 Si02、Ca0、Al203、N￡i20、F—，其重量百分含量分別為 SiO2 25 30. 0%, CaO 31 36%, Al2O3 1. 5 6. 5%,Na2O 7. 0 11. 0%、
F—5 8. 5%ο下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述
在重鋼新區(qū)使用的節(jié)能環(huán)保型結(jié)晶器保護(hù)材料，澆鑄優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金優(yōu)特鋼屬包晶區(qū)范圍鋼，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)材料的重點(diǎn)也是在于熔化均勻、充分潤滑；此外鋼中夾雜較多要求保護(hù)材料吸收能力要好，防止鑄坯表面夾渣和粘渣。保護(hù)材料化學(xué)成分設(shè)計(jì)。首先要求保護(hù)材料的二元堿度(Ca0/Si02)不能太高，一般要控制在1. 15 1. 30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)材料的二元堿度在1. 15 1. 30范圍內(nèi)。 其次，采用多種熔劑的方法調(diào)節(jié)保護(hù)材料熔點(diǎn)和粘度，其中BaO、MnO是一個(gè)重要熔劑，對(duì)改善保護(hù)材料的潤滑性能以及延緩傳熱的作用非常顯著，本發(fā)明保護(hù)材料中MnO含量控制范圍為1 3. 5% ；一定量的BaO也能降低保護(hù)材料熔點(diǎn)、粘度、結(jié)晶溫度和凝固溫度，改善保護(hù)材料的穩(wěn)定性，本發(fā)明保護(hù)材料中MgO含量控制范圍為2. 0 4. 0% ；作為常規(guī)保護(hù)材料熔劑重要成分的Na2O在本發(fā)明保護(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)明保護(hù)材料中Na2O含量控制范圍為7. 0 11. 0% ；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)明保護(hù)材料中F—含量控制范圍為5 8. 5%。最后，就是要求保護(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)明保護(hù)材料中C含量控制范圍為3. 5 6. 5%ο保護(hù)材料物理性能確定。本發(fā)明要求保護(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1080 1140 0C ；1300°C的粘度為0. 7 0. 12 Pa · S。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。本研究設(shè)計(jì)的結(jié)晶器保護(hù)材料的節(jié)能環(huán)保性能出發(fā)，在保護(hù)材料原材料選用中，利用幾種特殊熔劑和天然基料取代了加工時(shí)需要高耗能、高排放的預(yù)熔料，同樣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)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)高拉速保護(hù)材料的高質(zhì)量需求， 本發(fā)明保護(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)果某1#、姊機(jī)澆鑄優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金優(yōu)特鋼；斷面160/190/230 X 1000 1800 (mm)； 拉速在1. 0 1. 50m/min時(shí)的S耗量為0. 5 0. 60 kg/T鋼、鋼水表面液渣層厚度9 13mm。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，該保護(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，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
節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其原料包括C黑、增碳劑、螢石、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、碳酸鋇、白堿、水渣、方解石、硅灰石、黃糊精，其重量百分含量分別為2. 5%、1%、 15%,2%, 1%、4%、覬、10%、14%、3%、43%、2. 5%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中，BaO重量百分含量為2 4%，MnO重量百分含量為1.0 3. 5%，二元堿度(Ca0/Si02)為1. 15 1. 30，余量包括 SiO2, CaO、A1203、Na2O、F一，其重量百分含量分別為 SiO2 25 30. 0%, CaO 31 36%, Al2O3 1. 5 6. 5%、Na2O 7. 0 11. 0%、F— 5 8. 5%。注建議此方案推廣應(yīng)用于國內(nèi)鋼廠的大多板坯斷面范圍150/160/180/190/20 0/220/230/250/300X600 1000 1500 2500 (mm);鋼種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼類和低合金優(yōu)特鋼類；拉速0. 80 1. 50m/min。實(shí)施例二
節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其原料包括C黑、增碳劑、螢石、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、碳酸鋇、白堿、水渣、方解石、硅灰石、黃糊精，其重量百分含量分別為5%、1%、 11%、4%、3%、2%、5%、12%、8%、6%、41%、2%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中，BaO重量百分含量為2 4%，MnO重量百分含量為 1. 0 3. 5%，二元堿度(Ca0/Si02)為 1. 15 1. 30，余量包括 Si02、Ca0、Al203、N￡i20、F—，其重量百分含量分別為 SiO2 25 30. 0%, CaO 31 36%, Al2O3 1. 5 6. 5%,Na2O 7. 0 11. 0%、 F— 5 8. 5%ο實(shí)施例三
節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其原料包括C黑、增碳劑、螢石、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、碳酸鋇、白堿、水渣、方解石、硅灰石、黃糊精，其重量百分含量分別為洲、2%、 13%、3%、2%、3%、3%、11%、11%、5%、55. 5%、1. 5%。所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中，BaO重量百分含量為2 4%，MnO重量百分含量為1. 0 3. 5%，二元堿度(Ca0/Si02)為1. 15 1. 30，余量包括 Si02、CaO、A1203、Nei2O、F一，其重量百分含量分別為 SiO2 25 30. 0%，CaO 31 36%， Al2O3 1. 5 6. 5%、Na2O 7. 0 11. 0%、F— 5 8. 5%。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其特征在于其原料包括C黑、增碳劑、 螢石、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、碳酸鋇、白堿、水渣、方解石、硅灰石、黃糊精，其重量百分含量分別為 2 5%、1 3%、11 15%、1 4%、1 3%、2 5%、2 5%、10 12%、7 15%、 2 7%、40 50%、1. 5 2. 5%。
2.如權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其特征在于所述連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料中，BaO重量百分含量為2 4%，MnO重量百分含量為1. 0 3. 5%，二元堿度(Ca0/Si02) 為1. 15 1. 30，余量包括SiO2, CaO, A1203、Na2O、F—，其重量百分含量分別為SiO2 25 30. 0%, CaO 31 36%，Al2O3 1. 5 6. 5%、Na2O 7. 0 11. 0%、F—5 8. 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)能環(huán)保型板坯連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料，其原料包括C黑、增碳劑、螢石、氟化鈉、冰晶石、碳酸錳、碳酸鋇、白堿、水渣、方解石、硅灰石、黃糊精，其重量百分含量分別為2～5%、1～3%、11～15%、1～4%、1～3%、2～5%、2～5%、10～12%、7～15%、2～7%、40～50%、1.5～2.5%。該保護(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，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(hào)B22D11/111GK102554163SQ20121004078
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者張鵬, 李書成, 李偉峰, 李保軍, 李琳, 薛博, 黃占基 申請(qǐng)人:河南省西保冶材集團(tuán)有限公司