一种高铝钢连铸结晶器用无氟保护渣制造技术

本发明专利技术涉及一种高铝钢连铸结晶器用无氟保护渣；所述保护渣由以下质量百分比含量的氧化物组分组成：CaO 30％～45％，SiO2 10％～25％，Al2O3 20％～35％，MgO 2％～10％，B2O3 4％～10％，(Na2O+Li2O)8％～15％，1.1≤CaO/(SiO2+Al2O3)≤1.3，3.5≤CaO/B2O3≤7，1≤SiO2/B2O3≤1.7。该类保护渣渣钢反应程度较低，结晶性能良好，结晶矿相主要为硼硅酸钙。形成的硼硅酸钙能固定保护渣熔体中的SiO2，因此从反应动力学上减弱其与钢中Al元素的反应，极大提高了保护渣稳定性；且硼硅酸钙晶体可有效地控制保护渣的传热效果。

A continuous casting mold with high aluminium fluoride free flux

The invention relates to a continuous casting mold with high aluminium fluoride free flux; the protective oxide slag by the percentage of the group following quality components: CaO 30% ~ 45%, 10% ~ 25% SiO2, Al2O3 20% ~ 35%, 2% ~ 10% MgO, B2O3 4% ~ 10% (Na2O+Li2O) from 8% to 15%, 1.1 = CaO/ (SiO2+Al2O3) = 1.3, 3.5 = CaO/B2O3 = 7, SiO2/B2O3 = 1 ~ 1.7. The slag of this kind of slag has lower reaction degree and better crystalline properties, and the crystalline phase is mainly calcium borosilicate. The formation of boron calcium silicate slag can SiO2 fixed in the melt, so from the reaction kinetics and weaken the Al elements in steel reaction, which greatly improves the stability of slag; boron and calcium silicate crystal can effectively control the protective effect of heat transfer of slag.

【技术实现步骤摘要】
一种高铝钢连铸结晶器用无氟保护渣
本专利技术属于钢铁冶炼连铸领域，涉及一种理化性能良好的高铝钢无氟保护渣。
技术介绍
连铸结晶器保护渣在连铸过程中具有防止氧化、吸收夹杂、润滑坯壳和控制传热等众多重要功能，其中以润滑和传热功能最为重要，它对提高铸坯表面质量和保证连铸的顺利进行起着重要的作用。在高铝钢的连铸过程，钢液中的Al会以两种不同的方式进入保护渣中，一种是以非金属氧化夹杂物的形式被吸收进入保护渣中，氧优先与Al结合，生成金属氧化物夹杂；另一种是通过与保护渣中SiO2发生反应(4[Al]+3(SiO2)＝2(Al2O3)+3[Si])进入保护渣中，保护渣中SiO2的消耗将引起保护渣的碱度(CaO/SiO2)急剧升高，Al2O3含量显著增加，使得保护渣的粘度、熔化、结晶和传热等性能恶化，从而导致热传递不稳定和润滑不充分，最终使得钢坯出现裂缝和凹陷等严重的表面缺陷。此外，通常，连铸结晶器保护渣的组分中除了CaO、SiO2、Al2O3等基料之外，还需加入CaF2、Li2O、Na2O等助熔剂。其中，氟能显著地降低保护渣的粘度、熔化温度和凝固温度，有效地促进固态渣膜析晶控制保护渣的传热性能；且氟化物资源丰富、价格低廉。因此，成为了连铸结晶器保护渣常用的物质。然而，含氟保护渣在连铸过程中会造成以下三个方面问题：1)保护渣熔化过程中氟会发生反应生成低熔点的有害氟化物(HF，SiF4，NaF等)，而造成设备的腐蚀和工人身体健康的损害；2)在循环过程中与而冷水接触，氟会释放到水中导致水样呈酸性，造成水体的污染与设备的腐蚀；3)使用过后的废渣堆放过程中，氟也会释放到土壤中造成土壤和地下水的污染。随着我国国民经济的发展以及十三五建设的全面开启，钢铁行业面临产品结构调整的考验，先进高强度钢(AHSS)如TRIP、TWIP钢因质量轻等特点优于传统汽车钢的性能而成为近年来的研究热点；另一方面由于环境的日益恶化，对钢铁冶金过程所带来环境污染问题的关注也越来越重视。因此，连铸结晶器保护渣无氟化的研究是非常必要且迫切的。而高铝钢连铸结晶器保护渣无氟化的首要问题减少渣钢反应的进行，同时保证保护渣的理化性能都能满足实际连铸生产。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种理化性能良好且渣钢反应较少的高铝钢无氟保护渣，让保护渣在无氟化后渣钢反应较少且润滑效果和结晶性能等都在正常范围内，以保证对凝固过程中传热的有效控制。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO30％～45％，优选为39.5～44.5％；SiO210％～25％，优选为10～12％；进一步优选为10％；Al2O320％～35％，优选为22～28.5％；MgO2％～10％，B2O34％～10％，优选为6～10％；(Na2O+Li2O)8％～15％，CaO与B2O3的质量比为3.5～7:1；SiO2与B2O3的质量比为1～1.7:1。作为优选方案，CaO与B2O3的质量比为3.95～7:1。作为优选方案，SiO2与B2O3的质量比为1～1.25:1。本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，通过严格控制SiO2/B2O3和SiO2/B2O3比例促进硼硅酸钙晶体的形成，硼硅酸钙的形成有利于固定保护渣熔体中的SiO2，从而在反应动力学上减弱其与钢中Al元素的反应，极大提高了保护渣稳定性。本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，结晶相中含有硼硅酸钙晶体，且所述硼硅酸钙晶体的结晶率为70％～95％本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，所述高铝钢无氟保护渣的熔化温度区间为1050℃～1160℃之间。本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，所述高铝钢无氟保护渣1300℃下粘度为0.07～0.16Pa·s。保护渣具有良好的流动性和润滑性。本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，所述高铝钢无氟保护渣的结晶温度为1260℃～1310℃，结晶孕育时间为15s～28s。本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，所述高铝钢无氟保护渣的平均热流密度为0.58～0.75MW/m2。本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，Li2O的质量百分含量不超过3％。作为优选方案，所述中碳钢无氟保护渣中CaO/(SiO2+Al2O3)为1.10～1.30。作为优选方案，本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO41.90％，SiO210％，Al2O328.10％，MgO2％，Na2O10％，Li2O2％，B2O36％。作为优选方案，本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO40.86％，SiO210％，Al2O327.14％，MgO2％，Na2O10％，Li2O2％，B2O38％。作为优选方案，本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO39.81％，SiO210％，Al2O326.19％，MgO2％，Na2O10％，Li2O2％，B2O310％。作为优选方案，本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO42.55％，SiO210％，Al2O325.45％，MgO2％，Na2O10％，Li2O2％，B2O38％。作为优选方案，本专利技术一种高铝钢无氟保护渣，由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO44.09％，SiO210％，Al2O323.91％，MgO2％，Na2O10％，Li2O2％，B2O38％。本专利技术所涉及的高铝钢连铸结晶器用无氟保护渣，其制备方法如下，将上述保护渣原料按目标成分称量，进行机械搅拌，使得各成分均匀混合，然后采用中频感应炉将混合后样品在1500℃加热熔化，除去挥发分和气体物质，各组分间形成复杂的固溶体，将熔融态渣倒入水中急冷得到玻璃态保护渣块体，将保护渣块体进行机械破碎碾磨后得到所需的保护渣粉体。原理和优势本专利技术的保护渣通过控制CaO/B2O3、SiO2/B2O3的质量比，3.5≤CaO/B2O3≤7和1≤SiO2/B2O3≤1.7(尤其是1≤SiO2/B2O3≤1.25)，在其他适量组分的协同作用下，能促进硼硅酸钙晶体的形成，硼硅酸钙的形成可以固定熔体保护渣中的SiO2，减少了其与钢中Al的反应，从而稳定了保护渣的理化性能；同时避免了氟的污染问题。本专利技术所开发的保护渣熔点低、组分搭配合理，避免了霞石等高熔点晶体的析出进而降低渣膜的玻璃性能情况的出现。除此之外，本专利技术所开发高铝钢无氟保护渣的粘度适当，这不仅有利于提高渣在使用时的润滑效果；同时也有利于所形成的硼硅酸钙晶体固定熔体保护渣中的SiO2，进而减少了保护渣熔体中SiO2与钢液中[Al]的反应，使渣钢反应得以控制，从而解决了高铝钢连铸过程中严重的渣钢反应的问题。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1、本专利技术的无氟保护渣，适用于高铝钢连铸结晶器用保护渣，其各项理化性能和参数，如熔点、粘度、结晶温度和热流密度等，均和传统含氟保护渣的相近。2、本专利技术的无氟保护渣，完全解决了连铸过程中的氟污染问题，同时该保护渣的应用可以大大降低连铸冷却水的处理成本和铸机的腐蚀速度，能够显著的改善循环水的处理压力和成本。3、本专利技术的无氟保护渣，结晶矿相主要为硼硅酸钙(Ca11Si4B2O22)。该结晶矿相的生成有利于固定保护渣中的SiO2，SiO2参与的渣钢反应明显减少。该渣解决了高铝钢连铸过程严重的渣钢反应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铝钢无氟保护渣，其特征在于；由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO 30％～45％；SiO2 10％～25％；Al2O3 20％～35％；MgO 2％～10％，B2O3 4％～10％；(Na2O+Li2O)8％～15％，CaO与B2O3的质量比为3.5～7:1；SiO2与B2O3的质量比为1～1.7:1；所述中碳钢无氟保护渣中CaO/(SiO2+Al2O3)为1.10～1.30。

【技术特征摘要】
1.一种高铝钢无氟保护渣，其特征在于；由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO30％～45％；SiO210％～25％；Al2O320％～35％；MgO2％～10％，B2O34％～10％；(Na2O+Li2O)8％～15％，CaO与B2O3的质量比为3.5～7:1；SiO2与B2O3的质量比为1～1.7:1；所述中碳钢无氟保护渣中CaO/(SiO2+Al2O3)为1.10～1.30。2.根据权利要求1所述的一种高铝钢无氟保护渣，其特征在于；由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO与B2O3的质量比为3.5～7:1；SiO2与B2O3的质量比为1～1.7:1。3.根据权利要求2所述的一种高铝钢无氟保护渣，其特征在于；由以下质量百分含量的氧化物组成：CaO与B2O3的质量比为3.5～7:1；SiO2与B2O3的质量比为1～1.7:1。4.根据权利要求2所述的一种高铝钢无氟保护渣，其特征在于；CaO与B2O3的质量比为3.95～7:1；SiO2与B2O3的质量比为1～1.25:1。5.根据权利要求1所述的一种高铝钢无氟保护渣，其特征在于；所述高铝钢无氟保护渣中含有硼硅酸钙晶体，且所述硼硅酸钙晶体的结晶率为70％～95％。6.根据权利要求1所述的一种高铝钢无氟保护渣，其特征在于；所述高铝钢无氟保护渣的熔化温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万林，黄道远，张磊，朱晨阳，李欢，谢森林，余杰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43