SMS、Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料

技术领域

本发明属于冶金辅料技术领域，特别涉及一种SMS、Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料。

背景技术

随着科学技术的进步，连铸技术已逐步走向成熟。然而，由于炼钢技术的不断完善，炼钢节奏加快，炉子出钢量增大，与炼钢和后续的轧钢能力相比，连铸机的生产能力仍然是整个钢铁生产过程中的限制性环节。为此，近些年来，国内外钢铁企业普遍采用高效连铸技术。因此板坯连铸在国内外越来越受到重视。但板坯连铸技术的实现给连铸工艺带来了许多新的难题，由于板坯断面较大，对功能保护材料性能要求比较高，功能保护材料的性能不完善，就会造成结晶器壁与凝固坯壳之间的润滑不充分、传热不均匀，进而导致铸坯表面缺陷，甚至发生粘结性漏钢，尤其是在非稳态浇注时期。而且由于不同铸机形状和参数不同，所以根据不同的铸机开发有必要不同的功能保护材料。

马钢新建的四炼钢，铸机产地SMS，浇注断面：250×1850～2050mm2。从保证炉机匹配和产量要求出发，要求该板坯铸机工作拉速最高达2.0m/min，一般拉速在1.0～1.1m/min.之间，应该说该板坯铸机拉速在国内已投产的板坯铸机中是比较先进的。由于该铸机结晶器长度比较短，为了保证坯壳厚度，所以连铸冷却方面冷却水量较强。强冷就造成铸坯表面缺陷的隐患较大，容易产生表面裂纹。因此提高功能保护材料的析晶温度，是解决铸坯表面缺陷的最有效手段。为了实现最佳操作性能和获得满意的产品质量，对功能保护材料提出了更高的要求：1)成渣速度快，能够及时补充液渣的快速消耗，在拉速变化较大的情况，仍能维持足够的功能保护材料消耗量；2)结晶器壁与坯壳间的渣膜厚度适宜、分布均匀，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化，防止裂纹的产生及粘结漏钢，避免铸坯产生表面缺陷；3)足够的熔渣层厚度，防止高速连铸或拉速较大波动时，熔渣供应不足以及固体渣颗粒流入；4)稳定的操作性能，具有良好的吸收钢液上浮夹杂物功能，并使液渣物性稳定；5)在拉速变化大时功能保护材料具有稳定的熔融特性和控热能力。

发明内容

本发明提供一种能够有效地解决粘结性漏钢、铸坯表面夹渣和粘渣问题的SMS、Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料。

一种SMS、Danieli板坯中碳钢连铸功能保护材料，该功能保护材料的原料包括碳酸钠、萤石、铝矾土、硅灰石、增碳剂、炭黑、方解石、碳酸钡、氟化钠、磷渣、膨润土，其重量百分含量分别为1.0％、14.0％、4.0％、33.0％、2.0％、4.5％、3.0％、4.0％、4.0％、27.5％、3.0％，所述的功能保护材料半球温度为1160～1220℃；粘度为0.115～0.135Pa·S(1300℃)。

所述功能保护材料中BaO重量百分含量为2.0～2.5％，MgO重量百分含量为3.0～4.0％，Fe₂O₃重量百分含量为0.3～1.5％，二元碱度(CaO/SiO₂)为1.24～1.34，游离碳百分含量5.5％～6.5％，其余为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、F^-，其质量百分含量分别为SiO₂ 26.5～32.5％、CaO 35.0～41.0％、Al₂O₃ 3.5～5.5％、Na₂O3.5～4.5％、F^-6.8～7.8％、k₂O＜0.5％。

功能保护材料理化成分设计：

为保证较高的析晶温度，首先要求功能保护材料的二元碱度(CaO/SiO₂)和半球温度要高，一般二元碱度要大于1.20，半球温度大于1150℃，本发明控制功能保护材料的二元碱度在1.24～1.34范围内，半球温度控制在1160～1220℃。其次，较高的粘度，针对SMS、Danieli连铸机的形状及参数，为保证功能保护材料形成均匀稳定的渣膜，避免粘结漏钢的现象发生，功能保护材料的粘度不易太低，该功能保护材料粘度在0.115～0.135Pa·S(1300℃)。适量的BaO，BaO可以提高功能保护材料的综合碱度，进一步的提高析晶温度，避免铸坯表面纵裂的产生，同时BaO还能改善功能保护材料的润滑性能，尤其对高碱度的功能保护材料特别适用，本发明功能保护材料中BaO含量控制范围为2.0～2.5％；一定量的MgO能改善功能保护材料的稳定性，本发明功能保护材料中MgO含量控制范围为3.0～4.0％；作为常规功能保护材料熔剂重要成分的Na₂O在本发明功能保护材料中含量不能太高，一方面避免在渣膜中析出霞石，破坏渣膜的玻璃性能，减少功能保护材料中的Na₂O含量同时还可提高功能保护材料的表面张力，有利于渣-金分离，减少铸坯表面夹渣和粘渣，本发明功能保护材料中Na₂O含量控制范围为3.5～4.5％；功能保护材料中的F-主要作用是降低渣粘度，改善液渣流动性，但在本发明中要特别注意控制功能保护材料中的F-含量，若渣中CaF₂含量过高会引起枪晶石(3CaO.2SiO₂.CaF₂)等高熔点物的析出，破坏熔渣的玻璃性，使润滑条件恶化，另外F^-离子含量过高还会对伸入式水口造成严重侵蚀，减少水口使用寿命，为此，本发明功能保护材料中F-含量控制范围为6.8～7.8％。最后，就是要求功能保护材料快速熔化，形成足够的液渣层和保证一定的渣消耗量。要求配碳量不能太高，但也不能过低，否则形成的液渣层和烧结层太厚，使得结渣条严重，阻碍功能保护材料的均匀流入。因此，配碳种类选用比表面积大和燃烧速度快的炭黑，同时添加了一定量的氧化剂，如铁泥，加快碳质材料的烧损，减少烧结层厚度。本发明功能保护材料中C含量控制范围为5.5～6.5％，Fe₂O₃含量控制范围为0.3～1.5％，。

采用上述研究结果由河南省西保冶材集团有限公司生产的该功能保护材料，在马钢四炼钢250×1850～2050mm²板坯连铸机上试浇注中碳钢，拉速稳定在1.1m/min.时的渣耗量为0.46kg/T钢、钢水表面液渣层厚度8～12mm。经现场试验结果表明，该功能保护材料使用时，在结晶器内铺展性、保温性和熔化性能表现良好；结晶器内四个面传热量稳定和均匀，满足高拉速要求；试验渣渣条小、改善了流入不均现象，功能保护材料润滑性好，防止了粘结性漏钢。铸坯表面无夹渣和粘渣现象，铸坯表面质量好。