CN104511581B - 一种冷轧镀锡钢板用钢水熔剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷轧镀锡钢板用钢水熔剂，属于炼钢连铸技术领域。主要解决现有技术中用于冷轧镀锡钢板钢水浇注的连铸结晶器钢水熔剂的熔点高、粘度低，造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种冷轧镀锡钢板用钢水熔剂，其组成成分的重量百分比为：CaO 28.5～36.5%，SiO232.0～34.0%，Al2O37.0～11.0%，Na2O 0～2.4%，MnO24.0～8.0%，CF 0～3.0%，Li2O 3.6～5.2%，其余为不可避免的杂质。保护渣中二元碱度值(CaO/SiO2)为0.83～1.03。本发明主要用于板坯铸机生产冷轧镀锡钢板时结晶器内钢水的结晶器内保护。
Description
技术领域
本发明涉及板坯铸机浇铸钢水生产中结晶器用用钢水熔剂，特别涉及一种冷轧镀锡钢板用连铸结晶器钢水熔剂，属于炼钢连铸技术领域。
背景技术
连铸是炼钢过程一道主要工艺，是决定铸坯质量好坏的关键工序。保护渣在板坯连铸中的作用主要表现为保温、传热、润滑、隔绝空气以及吸附夹杂。连铸铸坯的表面质量缺陷，尤其是铸坯的纵裂、黏结、夹渣、振痕等缺陷，在很大程度上取决于连铸结晶器所用的保护渣。因此，性能适宜的钢水熔剂对连铸非常重要。
钢水熔剂的主要物理性能有熔点、熔速、粘度、结晶温度等。通过调整钢水熔剂的成分，可以改进其物性参数。一般来说，不同的钢种所用的钢水熔剂成分体系也有所差别。低碳铝镇静钢系列的钢种一般采用高速连铸，但钢水熔剂容易卷入钢水中。为防止此问题，低碳铝镇静钢用的钢水熔剂黏度比较高。另外因为钢水脱氧方式是铝脱氧，钢中的Al2O3在结晶器内要上浮，被钢水熔剂吸收后，会改变钢水熔剂的黏度等物性参数。这就要求钢水熔剂中Al2O3的初始含量相对要低，从而随着在浇注进行，平衡状态下钢水熔剂中的Al2O3保持合理水平，钢水熔剂的物性参数在整个浇注过程中保持稳定。而渣的黏度高，由于单位消耗不足、黏结发生率比较高，不能稳定地进行浇注。同时由于低碳钢凝固速度快，凝固收缩率小，连铸坯的坯壳生成均匀，钢水熔剂要有良好的润滑和传热功能，玻璃化性能好，尽量减少结晶体的出现。因此要求钢水熔剂低熔点、低碱度、低结晶温度、适当的黏度和高熔化速度。
现有技术中缺乏满足低碳钢生产中的低熔点、低碱度、低结晶温度、适当的黏度和高熔化速度的连铸结晶器钢水熔剂。
冷轧镀锡钢板的从钢水冶炼、连铸成坯、热连轧、冷轧等生产工序，生产过程长、钢板薄、表面质量要求高，因此容易出现诸如线状(或带状)缺陷(或称条痕)、孔洞、疤/坑、夹杂、氧化铁皮压入、表面裂纹等表面质量问题，尤其是由于夹杂物引起的表面缺陷更为突出，严重影响板材外观及其使用性能。这也是国内外钢铁生产企业感到棘手的质量问题，被认为是常见的而又是难以消除的顽症。关于有害夹杂物形成的原因，归结于三个方面：1)钢水中已存在的夹杂物；2)钢水二次氧化；3)进入结晶器的钢水熔剂。这些夹杂物主要是氧化铝，随后是钙铝酸盐和钙硅酸盐，在连铸坯和轧制过程中，还有含Na2O的夹杂物。Na2O是钢水熔剂的基本成分，说明结晶器钢水熔剂卷渣和铸坯表面夹渣(低碳钢容易形成较深的凝固沟)是导致铸坯缺陷的主要原因。薄规格冷轧产品中常见的孔洞缺陷，有一部分因素是由铸坯缺陷导致基板局部区域强度弱化，在轧制过程中形成的孔洞。钢水熔剂做为结晶器和坯壳间相互作用的介质，其作用是在结晶器和坯壳间形成稳定而均匀的液渣膜，钢水熔剂物化性能的改进是实现高效连铸和提升产品表面质量的一项关键技术。
有关连铸结晶器钢水熔剂卷渣机理方面的研究已有大量的文献报道，研究方法有数值模拟法、水模实验法和量纲分析法，尤其是通过水模实验发现了多种卷渣现象，并归纳了如下卷渣机理：1)通过连铸结晶器窄边的上升回流流股；2)不稳定的回流产生的高剪切应力；3)定期在水口附近旋涡区形成的不稳定流；4)从水口出口到表面的大氩气泡；5)水口出口布流不均匀引起；6)在较高的通钢量下，在钢-渣界面聚集的泡沫。这些结果运用于实际生产过程，主要是通过改善钢水的可浇性、采用液面自动控制、选择合理的水口结构尺寸(与拉速和浇注断面尺寸相匹配)、插入深度以及吹氩流量范围等方面技术措施来实现对卷渣现象频繁发生的控制。
现有技术中，除通过控制结晶器内流场防止保护渣卷渣外，保护渣的物理性能对卷渣也有重要影响，越来越受到人们的重视。通过水模实验发现保护渣的粘度(用不同粘度的混合油来模拟)增加，卷渣次数减少，生产实践也证明选用高粘度的保护渣也可以大大减小冷轧钢板的表面缺陷。然而，钢水熔剂粘度增加时，保护渣消耗量会减小，就会使润滑效果严重不足。为了解决这一问题，需要从改善钢水熔剂润滑性能方面开展研究工作。
现有技术中缺乏满足冷轧镀锡钢板生产需要的高粘度、高表面张力的连铸结晶器钢水熔剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷轧镀锡钢板用连铸结晶器钢水熔剂，主要解决现有技术中用于冷轧镀锡钢板钢水浇注的连铸结晶器保护渣的熔点高、粘度低，保护渣卷入钢水造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
一种冷轧镀锡钢板用连铸结晶器钢水熔剂，其组成成分的重量百分比为：CaO28.5～36.5％，SiO2 32.0～34.0％，Al2O3 7.0～11.0％，Na2O 0～2.4％，MnO2 4.0～8.0％，CF 0～3.0％，Li2O 3.6～5.2％，其余为不可避免的杂质，所述组分重量百分比之和为100％。保护渣中二元碱度值(CaO/SiO2)为0.83～1.03。
本发明较现用冷轧镀锡钢板钢水浇注的连铸结晶器钢水熔剂体现了如下特点：
本发明钢水熔剂具有较低的二元碱度值(R＝CaO/SiO2)，这有利降低保护渣的凝固温度和渣膜的结晶比，增强液态渣膜的润滑功能，同时也提高连铸结晶器弯月面传热，改善连铸结晶器中钢水的液渣流入条件，增加保护渣消耗量。通过构建0.8～1.2不同碱度保护渣的TTT曲线得出，随着碱度的增加，TTT曲线向孕育时间缩短、等温温度升高的方向移动。随着熔渣碱度的提高，CaO提供的O2-促进硅氧四面体网络结构解体，粘度降低，使得离子扩散迁移的位阻降低，促进了晶体的长大，故表现为孕育时间缩短；保护渣液相线温度提高，从而导致开始析出晶体的温度升高。而当液渣膜结晶温度高、结晶率高时，将使结晶器热阻提高、铸坏与结晶器壁摩擦力增大，此时易发生漏钢和质量缺陷。因此，要得到润滑良好的铸坯，保护渣应采用较低的二元碱度。结合碱度对析晶温度影响规律，本发明钢水熔剂的二元碱度值(CaO/SiO2)为0.83～1.03。
本发明钢水熔剂通过加入一定量的MnO2，主要是为了向钢水熔剂中引入氧，确保钢水熔剂在高温下保持较高的熔化速度，避免因熔化速度不够，而使得钢水熔剂卷入钢水造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题，但其含量过高，导致溶化速度过快，起不到炼钢熔剂的润滑性能。经多次生产实践，意外的发现初始MnO24～8％比例比较合适。
本发明钢水熔剂含有高的Al2O3含量，较高的Al2O3含量，有利于提高保护渣粘度。研究表面，Al2O3对保护渣粘度有明显的影响，熔渣粘度随Al2O3含量增加而升高，较高的粘度可以减少渣圈的生成，降低连铸过程结晶器卷渣的几率，为冷轧镀锡钢板表面质量的提升提供了基础。经过综合考虑，本发明保护渣的Al2O3含量为7.0～11.0％。
本发明钢水熔剂通过加入一定量的Li2O能够降低保护渣的熔化温度，改善保护渣的润滑性能。Li2O是一种强的助熔剂，对熔化温度有较大的影响，其降低熔化温度的能力强于Na2O、B2O3、CaF2等。通过对0～5％含量的Li2O渣系TTT曲线的研究发现，Li2O含量由0％增加到5％，保护渣的粘度、凝固温度逐渐降低。根据保护渣的熔点以及粘度设定范围，本发明保护渣的Li2O含量为3.6～5.2％。
本发明钢水熔剂中C含量控制在合适的范围。钢水熔剂中的碳质材料对其熔速有很大的影响，加入钢水熔剂中的碳含量越多，钢水熔剂的熔化量越小，熔化速度越慢。而熔速是评价保护渣供给液渣能力的重要参数；消耗量为判断润滑提供非常有价值的参数。根据熔化速度、钢水熔剂渣消耗量和碳含量的经验公式计算，并综合考虑其他碳酸盐的影响，得出本发明钢水熔剂的碳含量为0～3.0％。
本发明钢水熔剂的物理性能为熔点(半球点温度)为1010～1070℃；1300℃的粘度为0.21～0.41Pa·s，熔速为19～35s。
本发明的制备方法为：原料准备→配料→搅拌混匀→水磨成浆→喷雾造粒→成品包装，其中混匀搅拌和水磨成浆时间各60分钟。
本发明原料包括水泥熟料、硅灰石、锰矿石、碳酸钠、碳酸锂、铝矾土、膨润土、炭黑，原料组分(重量百分比)要求如下：
水泥熟料：CaO 62.0～64.0％、SiO2 19.0～21.0％；
硅灰石：CaO 45.0～46.0％、SiO2 51.0～52.0％；
锰矿石:MnO2 95.0～99.0％；
碳酸钠：Na2CO3 98.0～99.0％；
碳酸锂：Li2CO3 98.0～99.0％；
铝矾土：Al2O3 83.0～86.0％；
膨润土:SiO2 75.0～78.0％
炭黑：C 96.0～98.0％；
本发明所述的水泥熟料、硅灰石、锰矿石、碳酸钠、碳酸锂、铝矾土、膨润土、炭黑的粒度均小于250目。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：
1、本发明钢水熔剂具有低钠、高表面张力、低熔点、高粘度、高Li2O含量的特点，对防止板坯连铸机在浇铸冷轧镀锡钢板钢水过程发生的钢水卷渣和连铸铸坯白斑黑芯的质量缺陷发生作用显著。
2、本发明钢水熔剂含有高的Al2O3含量，在使用过程中物性参数保持稳定，对于防止连铸板坯夹渣缺陷有作用显著。
3、本发明钢水熔剂引入一定量的MnO2，确保钢水熔剂在高温下保持较高的熔化速度，避免因熔化速度不够，而使得钢水熔剂卷入钢水造成连铸坯卷渣缺陷的技术问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例，钢水熔剂化学成份重量百分比为：CaO 33.36％、SiO2 34.86％、Al2O39.2％、Na2O 1.6％、MnO2 7.4％，CF 1.46％，Li2O 3.84％，其余为不可避免的杂质，所述组分重量百分比之和为100％。保护渣物理性能参数：熔点是1034℃,1300℃的粘度为0.285Pa·s，熔速20s，二元碱度值(CaO/SiO2)为0.957。
实施例用在板坯连铸机浇注冷轧镀锡钢板的钢水，浇注的连铸坯断面规格为210mm*900～1100mm，连铸坯拉速为0.9m/min～1.7m/min，平均保护渣消耗量0.48Kg/吨钢，连铸结晶器中钢水的液渣层厚度10～12mm。生产实践表明，该保护渣的铺展性良好、烟雾少，加入钢水熔剂后结晶器渣面化渣情况良好，不发生粘结，不结壳起球，渣条小。浇铸的板坯表面光滑无残留物，板坯连铸机结晶器热电偶温度平稳，具有非常低的漏钢预报的概率，钢水熔剂对于防止连铸板坯夹渣缺陷作用显著。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种冷轧镀锡钢板用钢水熔剂，其特征是组成成分的重量百分比为：CaO 28.5～36.5％，SiO2 32.0～34.0％，Al2O3 7.0～11.0％，Na2O 0～2.4％，MnO24.0～8.0％，CF 0～3.0％，Li2O 3.6～5.2％，其余为不可避免的杂质，所述组分重量百分比之和为100％；钢水熔剂的二元碱度值为0.83～1.03；钢水熔剂的物理性能为熔点为1010～1070℃；1300℃的粘度为0.21～0.41Pa·s，熔速为19～35s。
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