一种工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料

技术领域

本发明涉及冶金辅料技术领域，具体是一种工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料。

背景技术

连铸保护渣作为保障连铸顺行的重要的冶金辅料，对连铸生产顺行和铸坯质量保障影响显著,随着连铸技术的蓬勃发展，目前国际上连铸比己超过95％。工业纯铁指铁含量99％以上、含碳量0.04％以内的纯铁，要求冶炼有害元素低。工业纯铁分为电工纯铁(电磁纯铁)、原料纯铁(炉料纯铁)、军工纯铁。电工纯铁导电性、导磁性良好，主要用于电磁类产品(如电磁离合器、电磁继电器、电磁制动器、电磁阀、磁力锁、电磁锁、电磁开关、高压开关等)、仪器仪表、机床电器、热镀锌锅、磁选机、除铁器等的生产制造。原料纯铁碳含量0.002％以内，P含量在0.005％以下，S含量在0.004％以下，主要用于冶炼铷精密合金、高温合金、超低碳不锈钢、电热合金等。军工纯铁产品主要用在国防尖端科技的各种精密仪器、航天飞船及元件上，具有最佳的真空性和密闭性。随着工业技术的快速发展，工业纯铁的高端应用领域越来越广泛。由于工业纯铁的产品特性，碳含量非常低，因此冶炼、浇铸过程中对碳元素非常敏感。但是碳作为连铸保护渣中一项重要成分，控制着保护渣的熔化和保温功能，为了避免连铸保护渣中的碳污染钢水，设计配方时配碳量必须足够低。工业纯铁碳含量0.04％以内，在凝固过程中没有包晶反应，但在弯月处凝固收缩大。因此工业纯铁连铸保护渣的重点也是在于润滑，此外要求保护渣吸收能力要好，防止铸坯表面夹渣和粘渣。因此，工业纯铁保护渣必须满足以下要求：

1、熔化速度要快，加入结晶器内要能尽快形成粉渣层、烧结层、液渣层三层稳定结构，能够快速及时的补充液渣的消耗；

2、设计合适的粘度，促进保护渣的均匀流入，在结晶器壁与坯壳间的形成厚度适宜、分布均匀的渣膜，防止坯壳与结晶器壁直接接触，以降低摩擦力，并使结晶器散热均匀，防止粘结漏钢，避免铸坯表面产生缺陷；

3、保证足够的熔渣层厚度，防止拉速波动时，液渣流入波动和半熔物的卷入；

4、具有良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液渣均匀性稳定，防止浇铸中后期保护渣变性；

5、具有防止钢坯表面增碳和局部渗碳的能力。

公布号为CN 101745615 A的专利文献公开了一种大方坯低碳钢连铸结晶器功能保护材料，其原料包括以下成分：熔化料、碳酸钡、碳酸钠、萤石、硅灰石、石墨碳、电熔镁砂、炭黑、膨润土，其重量百分含量分别为46％、5.0％、7.0％、4.0％、18.0％、10.0％、4.0％、4.0％、2.0％，所述熔化料的成份及重量百分比是SiO

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料，由如下重量百分含量的原料制成：预熔料30.0-36.0％、硅灰石15.0-18.0％、钠长石粉9.0-12.0％、碳酸锂2.0-3.0％、萤石13.0-16.0％、重烧镁砂2.0-3.0％、硼玻璃粉3.0-5.0％、石墨碳2.0-4.0％、碳黑2.0-4.0％、铝矾土5.0-8.0％、粘结剂2.0-3.5％。

进一步地，所述的预熔料的化学成分及其重量百分含量为：SiO

进一步地，所述的工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料的二元碱度为0.70-0.85，半球点1060-1130℃，1300℃下粘度0.50-0.80Pa·s。

进一步地，所述粘结剂1-51％浓度的苯基丙烷水溶液。

进一步地，所述的工业纯铁专用连铸结晶器功能保护材料的化学成分及其重量百分含量为SiO

进一步地，所述的工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将各固体原材料粉碎至200～400目的细粉；

步骤2：加入清水，使制浆浓度57～63％，然后球磨，球磨时间≥60min；

步骤3：喷雾造粒，得到中空颗粒状保护渣。

优选地，喷雾造粒温度为400～600℃，保护渣颗粒直径为0.15～1.0mm，保护渣水分含量≤0.30％。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明保护渣中配入大量的预熔型材料，保护渣熔化稳定性更高；为了防止增碳，控制了碳质材料的加入量，使用少量进口炭黑搭配石墨碳，很好地起到骨架作用，控制熔化速度，同时保证足够的保温效果；本发明在保护渣中配入碱金属的碳酸盐，利用结晶器内钢液的放热量，使碳酸盐吸热分解，降低保护渣的熔化速度；通过添加化学熔剂，可改善功能保护材料玻璃化特性，提高功能保护材料的润滑能力，同时可改善功能保护材料熔化均匀性，并且为获得良好的熔融特性；本发明在保护渣配入优质粘结剂，粘结剂先于碳质材料燃烧并放出气体，减少了碳质材料的消耗，同时粘结剂燃烧后的残渣和碳质材料共同防止基料形成烧结块和产生渣条，可以控制保护渣的熔化速度，保持熔渣层厚度稳定，改善铸坯质量。本发明各种原料合用，所得保护渣二元碱度0.70-0.85，二元碱度合适，具有良好的润滑效果；半球点1060-1130℃，半球点合适，半球点低于结晶器下口处坯壳的表面温度，提高液渣层厚度，改善结晶器内的润滑效果；1300℃下粘度0.50-0.80Pa·s，粘度适中，使结晶器上部铸坯凝固坯壳表面的渣膜处于粘性流动性状态，减小振痕深度和振痕波谷的夹渣，减少熔渣对振痕的附着力，同时很好地控制液渣流入量，改善铸坯质量。

2.本发明保护渣各化学成分之间形成一种复合硅酸盐结构，Si-O四面体通过共用两个角连接形成长链，在此硅酸盐熔体中加入MgO、CaO、Na2O、F-二价或一价碱金属氧化物和氟化物时，Si-O四面体网络结构会受到破坏，链的变形阻力因断口增多而减小，从而降低了保护渣析晶温度，提高表面张力。粘温曲线由1300℃条件下降温过程中趋势平缓，渣膜析晶凝固缓慢，渣膜润滑过程中摩擦力较低，既减少由于摩擦力偏大造成的坯壳擦痕，又减少浇铸过程产生拉断、漏钢现象；本发明极好地稳定结晶器液面，所得保护渣不仅能在低温浇铸时满足结晶器润滑，而且保证熔渣有较好的稳定性，铸坯质量较好，不增碳、不渗碳，能够满足用户的需求。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合一些具体实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例1-7的工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料的各种原料及其重量百分含量见表1。

本发明实施例1-7的工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料的化学成分及其重量百分含量见表2。

本发明实施例1-7的预熔料的化学成分及其重量百分含量见表3。

本发明实施例1-7的工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料的理化性能见表4。

工业纯铁用连铸结晶器功能保护材料的制备方法为：预熔料、硅灰石、钠长石粉、碳酸锂、萤石、重烧镁砂、硼玻璃粉、石墨碳、碳黑、铝矾土分别粉碎至200～400目的细粉，混合，加入清水，使制浆浓度57～63％，加入1～51％浓度的苯基丙烷水溶液，然后球磨，球磨时间≥60min，喷雾造粒，得到中空颗粒状保护渣，喷雾造粒温度为400～600℃，保护渣颗粒直径为0.15～1.0mm，保护渣水分含量≤0.30％。

表1本发明实施例1-7功能保护材料的各种原料重量百分比(wt％)

表2本发明实施例1-7功能保护材料的化学成分的重量百分含量(wt％)

表3本发明实施例1-7预熔料的化学成分的重量百分含量(wt％)

表4本发明实施例1-7功能保护材料的性能参数

应用试验

某钢铁厂浇铸工业纯铁，工艺流程为：转炉冶炼→LF→RH→方坯连铸，其中方坯连铸为中冶设计的6机6流8米弧方坯连铸机，结晶器铜管有效长度900mm，浇注断面：200*220mm，浇注拉速：1.0-1.6m/min，采用本发明实施例1-7的功能保护材料，工业纯铁的化学成分见下表5。

表5本发明工业纯铁钢水成分

现场试验表明：本发明功能保护材料在结晶器内能较好的铺展开,火苗适中、熔化均匀、渣条少，液渣厚度为6-10mm，每吨钢渣耗量为0.28-0.35Kg/吨,铸坯表面质量较好，表面无清理率均为98％以上,能够满足用户的要求。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。