本發(fā)明涉及一種煉鋼連鑄用輔助材料及其制備方法，特別是涉及一種高鋁鋼用連鑄保護渣及其制備方法。

背景技術(shù)：

在鋼水連續(xù)澆鑄時，在連鑄結(jié)晶器內(nèi)的鋼水面上需要不斷的加入保護渣，熔化的保護渣隨著結(jié)晶器的振動不斷流入鑄坯與結(jié)晶器之間，起到潤滑和控制傳熱的作用；熔渣隔絕空氣避免鋼水氧化；未熔的固態(tài)渣對鋼水具有保溫作用；熔渣還吸收鋼水中的氧化鋁等夾雜物。傳統(tǒng)的保護渣主要的化學成分為CaO，SiO2，Al2O3等，再加入堿式碳酸鹽及氟化物調(diào)節(jié)熔點、粘度，加入碳質(zhì)材料調(diào)節(jié)熔化速度。傳統(tǒng)的保護渣中SiO2含量為30～40％之間。這么高的二氧化硅含量，在澆鑄高鋁鋼時，極易在渣鋼界面上和鋼水中的強還原性金屬元素起化學反應(yīng)，例如：4[Al]+3(SiO2)＝2(Al2O3)+3[Si],即鋼液中的金屬鋁將保護渣中的二氧化硅還原，反應(yīng)的結(jié)果是Al2O3進入熔渣，Si進入到鋼水中。如果鋼水中還含有鈦元素、稀土類金屬元素則也會發(fā)生類似的化學反應(yīng)。由此可見熔渣中的Al2O3的增量由兩部分組成：吸收鋼水中上浮的Al2O3夾雜物以及渣鋼反應(yīng)生成的Al2O3。通常情況下熔渣中的Al2O3增量在3％～6％，鋁鎮(zhèn)靜鋼比鋁硅鎮(zhèn)靜鋼高一些。熔渣中的Al2O3增量會對熔渣性能產(chǎn)生一定的影響，但保護渣的性能設(shè)計時考慮了這一因素，所以通常情況下不會出現(xiàn)什么問題。

但當鋼水中Al、Ti、稀土類元素含量較高時，這些元素的氧化物進入熔渣較多時，會惡化熔渣的行能。例如當鋼水中[Al]含量大于1％時，熔渣的Al2O3的增量大于15％(極大部分為鋼水中鋁與熔渣中二氧化硅反應(yīng)后的產(chǎn)物)，熔渣中的SiO2減量大于10％，這樣一來，熔渣中極易生產(chǎn)鈣鋁硅氧化物高熔點礦相(鈣鋁黃長石)，提升熔渣的熔點和粘度，熔渣不能均勻地流入結(jié)晶器與鑄坯之間，鑄坯表面質(zhì)量惡化，使連鑄不能繼續(xù)進行，甚至出現(xiàn)漏鋼事故。因此，對于高鋁鋼中來說，普通的連鑄保護渣顯然是不適用的。

專利號為KR-2005041475的韓國專利為了解決含鈦大于0.4％以上的鐵素體不銹鋼連鑄時因熔渣中二氧化硅與鋼水中鈦反應(yīng)使熔渣損失二氧化硅，從而使氧化鈣與二氧化硅的比例急劇上升，影響對鑄坯的潤滑，因而將氧化鈣與二氧化硅的比值設(shè)計的較低，為0.6～0.7，使熔渣中的氧化鈣與二氧化硅比值不大于1.0。但這等于提高了熔渣中二氧化硅的活度，促進了熔渣中二氧化硅鋁鋼水中鋁、鈦等元素的反應(yīng)。

專利號為JP-57184563的日本專利將保護渣中的二氧化硅限制在7％以下，控制氧化鈣含量為40～60％，三氧化二鋁含量為20～40％。這種保護渣由于二氧化硅低，玻璃性差，熔化溫度高，助溶劑的加入量大，特別是氟元素的加入量提高后會污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備。

另一方面，為了降低保護渣中的二氧化硅含量，很多專利均增加了保護渣中的氟含量，比如專利公開號為CN 102389955A與CN103909241A以及CN101332497A的中國專利中，其為了獲取良好的保護渣使用性能，渣中氟含量均達到了6％以上，這對設(shè)備腐蝕、冷卻水以及大氣的污染情況會大大增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高鋁鋼用連鑄保護渣及其制備方法，其抑制上述強還原性元素被氧化后進入熔渣使熔渣變性，解決含Al、Ti及稀土類具有強還原性元素鋼的連續(xù)鑄造問題，從而使這類鋼連鑄順行，鑄坯表面質(zhì)量良好。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種高鋁鋼用連鑄保護渣，其特征在于，其由鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料為原材料配制而成，組成元素成分重量百分比滿足：氧化鈣CaO：30％～45％；三氧化二鋁Al2O3：20％～30％；二氧化硅SiO2≤3％；氧化鋰LiO2：3％～8％；氧化鍶SrO：1％～3％；氧化鈉NaO2：5％～10％；氧化鋇BaO：3％～6％；氧化鎂MgO≤3％，碳C：2％～4％，氟F≤2％，其余為雜質(zhì)。

優(yōu)選地，所述碳質(zhì)材料為土狀石墨與炭黑。

本發(fā)明還提供一種高鋁鋼用連鑄保護渣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，分別檢測原材料鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料的化學成分；

步驟二，稱量：根據(jù)新型高鋁鋼用連鑄保護渣組成元素成分重量百分比滿足的條件，計算所需要各原材料的重量；

步驟三，配料：講步驟二中計算結(jié)果稱取各種原材料進行配料；

步驟四，混合：將所稱取的原料進行混合處理；

步驟五，水磨制漿：將混合后的原材料在水磨機中進行磨粉制漿；

步驟六，噴霧造粒：將制好的漿料噴入到噴霧造粒塔中進行造粒；

步驟七，冷卻包裝：將造好的保護渣通過冷化床進行冷卻；

步驟八，檢測、待用：將成品進行檢測，待用。

優(yōu)選地，所述碳質(zhì)材料為土狀石墨與炭黑。

本發(fā)明的積極進步效果在于：一，本發(fā)明可以解決含有高鋁、鈦及稀土類強還原性元素鋼的連續(xù)鑄造問題，抑制上述強還原性元素被氧化后進入熔渣使熔渣變性。二，本發(fā)明保護渣中二氧化硅含量很低，小于等于3％，使得鋼水中強還原元素無法與保護渣反應(yīng)，提高了保護渣的穩(wěn)定性。三，本發(fā)明保護渣中氟含量極低，小于等于2％，減少了連鑄過程中保護渣對大氣、冷卻水的污染，并減少了保護渣對設(shè)備的腐蝕。四，本發(fā)明改善保護渣的成分，從而使含有高鋁、鈦及稀土類具有強還原性元素的鋼種連續(xù)生產(chǎn)順行，無漏鋼報警情況發(fā)生，鑄坯表面質(zhì)量良好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明高鋁鋼用連鑄保護渣的制備方法的流程圖。

具體實施方式

下面給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

本發(fā)明高鋁鋼用連鑄保護渣由鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料為原材料配制而成，組成元素成分重量百分比滿足：氧化鈣CaO：30％～45％；三氧化二鋁Al2O3：20％～30％；二氧化硅SiO2≤3％；氧化鋰LiO2：3％～8％；氧化鍶SrO：1％～3％；氧化鈉NaO2：5％～10％；氧化鋇BaO：3％～6％；氧化鎂MgO≤3％，碳C：2％～4％，氟F≤2％，其余為雜質(zhì)。

實施例1：

高鋁鋼用連鑄保護渣由鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料為原材料配制而成，組成元素成分重量百分比滿足：氧化鈣CaO：32.0；三氧化二鋁Al2O3：22.1％；二氧化硅SiO2：1.8％；氧化鋰LiO2：3.1％；氧化鍶SrO：2.0％；氧化鈉NaO2：5％；氧化鋇BaO：3.1％；氧化鎂MgO：2.0％，碳C：3％，氟F：0.8％，其余為雜質(zhì)。

如圖1所示，制作上述高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法包括以下步驟：

步驟一，分別檢測原材料鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料的化學成分；

步驟二，稱量：根據(jù)新型高鋁鋼用連鑄保護渣組成元素成分重量百分比滿足的條件，計算所需要各原材料的重量；

步驟三，配料：講步驟二中計算結(jié)果稱取各種原材料進行配料；

步驟四，混合：將所稱取的原料進行混合處理；

步驟五，水磨制漿：將混合后的原材料在水磨機中進行磨粉制漿；

步驟六，噴霧造粒：將制好的漿料噴入到噴霧造粒塔中進行造粒；

步驟七，冷卻包裝：將造好的保護渣通過冷化床進行冷卻；

步驟八，檢測、待用：將成品進行檢測，待用。

實施例2：

高鋁鋼用連鑄保護渣由鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料為原材料配制而成，組成元素成分重量百分比滿足：氧化鈣CaO：38.0；三氧化二鋁Al2O3：25.1％；二氧化硅SiO2：1.6％；氧化鋰LiO2：4.2％；氧化鍶SrO：2.2％；氧化鈉NaO2：6.2％；氧化鋇BaO：4.1％；氧化鎂MgO：1.8％，碳C：3％，氟F：0.8％，其余為雜質(zhì)。

制作上述高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法包括以下步驟：

步驟一，分別檢測原材料鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料的化學成分；

步驟二，稱量：根據(jù)新型高鋁鋼用連鑄保護渣組成元素成分重量百分比滿足的條件，計算所需要各原材料的重量；

步驟三，配料：講步驟二中計算結(jié)果稱取各種原材料進行配料；

步驟四，混合：將所稱取的原料進行混合處理；

步驟五，水磨制漿：將混合后的原材料在水磨機中進行磨粉制漿；

步驟六，噴霧造粒：將制好的漿料噴入到噴霧造粒塔中進行造粒；

步驟七，冷卻包裝：將造好的保護渣通過冷化床進行冷卻；

步驟八，檢測、待用：將成品進行檢測，待用。

實施例3：

高鋁鋼用連鑄保護渣由鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料為原材料配制而成，組成元素成分重量百分比滿足：氧化鈣CaO：42.0；三氧化二鋁Al2O3：26.2％；二氧化硅SiO2：1.2％；氧化鋰LiO2：6.2％；氧化鍶SrO：2.6％；氧化鈉NaO2：7.2％；氧化鋇BaO：3.3％；氧化鎂MgO：1.6％，碳C：3％，氟F：0.8％，其余為雜質(zhì)。

制作上述高鋁鋼用連鑄保護渣的制造方法包括以下步驟：

步驟一，分別檢測原材料鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料的化學成分；

步驟二，稱量：根據(jù)新型高鋁鋼用連鑄保護渣組成元素成分重量百分比滿足的條件，計算所需要各原材料的重量；

步驟三，配料：講步驟二中計算結(jié)果稱取各種原材料進行配料；

步驟四，混合：將所稱取的原料進行混合處理；

步驟五，水磨制漿：將混合后的原材料在水磨機中進行磨粉制漿；

步驟六，噴霧造粒：將制好的漿料噴入到噴霧造粒塔中進行造粒；

步驟七，冷卻包裝：將造好的保護渣通過冷化床進行冷卻；

步驟八，檢測、待用：將成品進行檢測，待用。

表1為本發(fā)明的三個實施例與現(xiàn)有技術(shù)中保護渣使用結(jié)果比較列表，具體內(nèi)容如下：

表1

本發(fā)明的保護渣在國內(nèi)某鋼廠用于高鋁鋼([Al]＝0.6％～7.0％)的板坯生產(chǎn)，檢測結(jié)果表明，在澆鑄過程中結(jié)晶器液面狀況良好，連鑄結(jié)晶器水口未出現(xiàn)堵塞，實施例1、2、3的鑄坯原始合格率均在98.5％以上，鑄坯表面質(zhì)量良好，更重要的是，冷卻水中氟離子含量分別為12mg/L、8mg/L和8mg/L，遠低于對比保護渣中的60與80mg/L，達到了國家環(huán)保要求的小于15mg/L的排放標準。

碳質(zhì)材料為土狀石墨與炭黑。

二氧化硅含量控制在很低的水平，這樣一來，就可以避免鋼水中的鋁、鈦等元素與其反應(yīng)。氟在保護渣中是用的最多的降低熔渣粘度的組分，氟離子在熔渣中促使硅氧聚合體解體，熔渣粘度降低。

本發(fā)明中，保護渣中二氧化硅與氟含量均控制在極低的水平，這樣一來，熔渣的熔點及粘度就會上升，本發(fā)明的解決方法是向熔渣中加入氧化鋇、氧化鍶、氧化鋰等氧化物。

氧化鋇、氧化鍶、氧化鋰均屬于堿金屬氧化物，向熔渣中提供氧離子。氧化鋇含量增加，熔渣粘度下降。氧化鋇取代部分氧化鈣降低粘度，因為氧化鋇的熔點(1920℃)比氧化鈣熔點(2615℃)低。因而保護渣熔點降低。

本發(fā)明高鋁鋼用連鑄保護渣的制備方法包括以下步驟：

步驟一，分別檢測原材料鋁酸鈣、石灰石、鋁礬土、碳酸鋰、碳酸鋇、碳酸鍶、鎂砂、碳酸鈉和碳質(zhì)材料的化學成分，選擇重量百分比滿足以下要求的原材料：

鋁酸鈣：CaO 45～55％，Al2O3 38～45％，SiO2≤5％，

石灰石：CaO 52～55％，SiO2≤1.0％，

碳酸鋰：Li2CO3≥98％，

碳酸納：Na2CO3≥98％，

碳酸鋇：BaCO3≥98％，

碳酸鍶：SrCO3≥98％，

鋁礬土：Al2O3≥75％，SiO2≤5％，

碳質(zhì)材料：C≥80％。

步驟二，稱量：根據(jù)新型高鋁鋼用連鑄保護渣組成元素成分重量百分比滿足的條件，計算所需要各原材料的重量；

步驟三，配料：講步驟二中計算結(jié)果稱取各種原材料進行配料；

步驟四，混合：將所稱取的原料進行混合處理；

步驟五，水磨制漿：將混合后的原材料在水磨機中進行磨粉制漿；

步驟六，噴霧造粒：將制好的漿料噴入到噴霧造粒塔中進行造粒；

步驟七，冷卻包裝：將造好的保護渣通過冷化床進行冷卻；

步驟八，檢測、待用：將成品進行檢測，待用。

本發(fā)明使用碳酸鍶、碳酸鋇等成分代替渣中的氟，在達到同等使用性能的情況下，減少了保護渣對水、大氣的污染以及對設(shè)備的腐蝕。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。