一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方及生产工艺的制作方法

1.本发明涉及冶金辅料技术领域，尤其涉及一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方及生产工艺。


背景技术：

2.连铸生产裂纹敏感性钢种时，一个严重的问题是板坯表面出现纵向裂纹。连铸坯缓慢冷却可以避免连铸坯表面裂纹的发生，连铸生产过程中液态钢凝固过程放出的热量通过渣膜传向外界，能够降低这个热量的传输也就能降低连铸表面纵裂纹的发生概率。研究人员通过传热理论计算和实验室模拟，研究了保护渣的结晶温度、黏度等理化性能对降低板坯冷却速率的影响，认为保护渣的结晶行为是影响传热的重要因素。关于连铸坯壳和结晶器之间的传热原理截止到目前，还存在以下几种意见：
3.1)较高结晶温度的保护渣可以在铸坯和结晶器之间形成厚的结晶层，从而增加界面之间的热阻；
4.2)保护渣渣膜和连铸结晶器之间的气孔间隙会降低结晶器和连铸坯壳之间的热传导；
5.3)淅晶矿相主要是枪晶石在结晶器与坯壳之间生长时，会在渣膜上产生“气隙孔洞”，这些气隙孔洞会降低表面的热流量和向外热传导的热梯度，从而增大界面热阻；
6.4)淅晶矿相通过吸收系数和消光系数来降低辐射传热，yamauchi认为辐射传热为总传热的20％。也有研究者得出了一些不同的结论，玻璃相的渣膜传导传热与辐射传热均低于结晶态的渣膜，这表明结晶态渣膜产生的“孔洞”与结晶相渣膜的消光作用可以增加传热。从实际情况来看，增加保护渣的结晶性能，的确可以起到降低热流量的作用，从而得出影响连铸凝固传热的主要因素是结晶器和保护渣渣膜之间的界面传热阻力，也就是与保护渣渣膜表面粗糙度有关的热阻。保护渣的表面越粗糙，气隙越大，降低热流量的作用也就越明显。保护渣的表面粗糙程度是影响连铸结晶器润滑和传热的重要因素。
7.而含钛不锈钢连铸生产过程中，保护渣不可避免地吸收钢液上浮的tio2夹杂物，或钢液中存在的钛被保护渣中的sio2氧化后进入保护渣，增加的tio2对保护渣的粘度和结晶行为等产生影响。生产中使用的保护渣性能与原始保护渣不同。保护渣最重要的2个冶金功能是润滑连铸坯和控制结晶器的传热，若润滑和控制传热作用不能正常发挥，连铸坯易形成凹陷、裂纹等缺陷，严重时增加漏钢事故的发生几率。润滑作用与保护渣的粘度、凝固温度及由熔化温度和配炭量等因素决定的液渣层厚度有关，控制传热作用取决于保护渣的结晶能力，而保护渣的结晶能力与结晶温度成正比。氧化钛对不同碱度保护渣的熔化温度、结晶温度粘度和凝固温度影响不尽相同。


技术实现要素：

8.本发明的目的是为了解决现有技术的连铸生产裂纹敏感性钢种时，板坯表面出现纵向裂纹的缺点，而提出的一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方及生产工艺。
9.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
10.一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方，包括以下重量份的原料：330炭黑15～19份、中碳石墨8～12份、土状石墨9～13份、粘结剂5～9份、工业纯碱11～15份、硅灰石7～11份、钙钛矿15～19份、高炉渣3～7份、萤石2～6份、冰晶石12～16份、氟化钠24～28份和有机水12～16份。
11.优选的，一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方，包括以下重量份的原料：330炭黑15份、中碳石墨8份、土状石墨9份、粘结剂5份、工业纯碱11份、硅灰石7份、钙钛矿15份、高炉渣3份、萤石2份、冰晶石12份、氟化钠24份和有机水12份。
12.优选的，一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方，包括以下重量份的原料：330炭黑19份、中碳石墨12份、土状石墨13份、粘结剂9份、工业纯碱15份、硅灰石11份、钙钛矿19份、高炉渣7份、萤石6份、冰晶石16份、氟化钠28份和有机水16份。
13.本发明还提出了一种含钛不锈钢的低碳保护渣的生产工艺，包括以下步骤：
14.s1：原料准备：按以下重量份依次称取原材料：330炭黑15～19份、中碳石墨8～12份、土状石墨9～13份、粘结剂5～9份、工业纯碱11～15份、硅灰石7～11份、钙钛矿15～19份、高炉渣3～7份、萤石2～6份、冰晶石12～16份、氟化钠24～28份和有机水12～16份，备用；
15.s2：研磨处理：将s1中所述的330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，得到330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料；
16.s3：过筛处理：将s2中所述的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料进行过筛处理；
17.s4：搅拌处理：将s3中过筛后的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料依次加入到搅拌机中进行搅拌处理，得到混合料；
18.s5：循环搅拌：将s4中得到的混合料中加入有机水，进行循环搅拌处理，得到混匀料；
19.s6：高温处理：将s5中得到的混匀料经柱塞泵打入高温喷雾塔内，制成0.1
‑
1.5mm≥95％的中空颗粒小球。
20.优选的，所述s2中，采用研磨机对330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，且研磨时间设置为15
‑
30min。
21.优选的，所述s3中，原料细度必须达到300目且通过率达到96％。
22.优选的，所述s4中，搅拌机的转速设置为400
‑
600r/min。
23.优选的，所述s5中，搅拌时间设置为60
‑
80min。
24.本发明所述的一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方及生产工艺，
25.本发明将330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨，要求所有原料细度必须达到300目通过率达到96％以
上，将物料按照一定顺序投入搅拌机，并往搅拌机中添加有机水进行循环搅拌，经柱塞泵打入高温喷雾塔内，制成0.1
‑
1.5mm≥95％的中空颗粒小球，经过测定该低碳保护渣中tio2的含量为2
‑
10％，有利于结晶体的形核和发育，提高钙钛矿的结晶化率，保护渣的表面变得更加粗糙，进而可以有效防止板坯表面出现纵向裂纹。
26.本发明所述的一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方及生产工艺，使得保护渣的表面变得更加粗糙，进而可以有效防止板坯表面出现纵向裂纹。
具体实施方式
27.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.实施例一
29.一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方，包括以下重量份的原料：330炭黑15份、中碳石墨8份、土状石墨9份、粘结剂5份、工业纯碱11份、硅灰石7份、钙钛矿15份、高炉渣3份、萤石2份、冰晶石12份、氟化钠24份和有机水12份。
30.本实施例还提出了一种含钛不锈钢的低碳保护渣的生产工艺，包括以下步骤：
31.s1：原料准备：按以下重量份依次称取原材料：330炭黑15份、中碳石墨8份、土状石墨9份、粘结剂5份、工业纯碱11份、硅灰石7份、钙钛矿15份、高炉渣3份、萤石2份、冰晶石12份、氟化钠24份和有机水12份，备用；
32.s2：研磨处理：将s1中的330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，得到330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料；
33.s3：过筛处理：将s2中的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料进行过筛处理；
34.s4：搅拌处理：将s3中过筛后的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料依次加入到搅拌机中进行搅拌处理，得到混合料；
35.s5：循环搅拌：将s4中得到的混合料中加入有机水，进行循环搅拌处理，得到混匀料；
36.s6：高温处理：将s5中得到的混匀料经柱塞泵打入高温喷雾塔内，制成0.1
‑
1.5mm≥95％的中空颗粒小球。
37.本实施例中，s2中，采用研磨机对330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，且研磨时间设置为15min，s3中，原料细度必须达到300目且通过率达到96％，s4中，搅拌机的转速设置为400r/min，s5中，搅拌时间设置为60min。
38.实施例二
39.一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方，包括以下重量份的原料：330炭黑16份、中碳石墨9份、土状石墨10份、粘结剂6份、工业纯碱12份、硅灰石8份、钙钛矿16份、高炉渣4份、
萤石3份、冰晶石13份、氟化钠25份和有机水13份。
40.本实施例还提出了一种含钛不锈钢的低碳保护渣的生产工艺，包括以下步骤：
41.s1：原料准备：按以下重量份依次称取原材料：330炭黑16份、中碳石墨9份、土状石墨10份、粘结剂6份、工业纯碱12份、硅灰石8份、钙钛矿16份、高炉渣4份、萤石3份、冰晶石13份、氟化钠25份和有机水13份，备用；
42.s2：研磨处理：将s1中的330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，得到330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料；
43.s3：过筛处理：将s2中的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料进行过筛处理；
44.s4：搅拌处理：将s3中过筛后的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料依次加入到搅拌机中进行搅拌处理，得到混合料；
45.s5：循环搅拌：将s4中得到的混合料中加入有机水，进行循环搅拌处理，得到混匀料；
46.s6：高温处理：将s5中得到的混匀料经柱塞泵打入高温喷雾塔内，制成0.1
‑
1.5mm≥95％的中空颗粒小球。
47.本实施例中，s2中，采用研磨机对330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，且研磨时间设置为18min，s3中，原料细度必须达到300目且通过率达到96％，s4中，搅拌机的转速设置为450r/min，s5中，搅拌时间设置为65min。
48.实施例三
49.一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方，包括以下重量份的原料：330炭黑17份、中碳石墨10份、土状石墨11份、粘结剂7份、工业纯碱13份、硅灰石9份、钙钛矿17份、高炉渣5份、萤石4份、冰晶石14份、氟化钠26份和有机水14份。
50.本实施例还提出了一种含钛不锈钢的低碳保护渣的生产工艺，包括以下步骤：
51.s1：原料准备：按以下重量份依次称取原材料：330炭黑17份、中碳石墨10份、土状石墨11份、粘结剂7份、工业纯碱13份、硅灰石9份、钙钛矿17份、高炉渣5份、萤石4份、冰晶石14份、氟化钠26份和有机水14份，备用；
52.s2：研磨处理：将s1中的330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，得到330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料；
53.s3：过筛处理：将s2中的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料进行过筛处理；
54.s4：搅拌处理：将s3中过筛后的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结
剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料依次加入到搅拌机中进行搅拌处理，得到混合料；
55.s5：循环搅拌：将s4中得到的混合料中加入有机水，进行循环搅拌处理，得到混匀料；
56.s6：高温处理：将s5中得到的混匀料经柱塞泵打入高温喷雾塔内，制成0.1
‑
1.5mm≥95％的中空颗粒小球。
57.本实施例中，s2中，采用研磨机对330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，且研磨时间设置为20min，s3中，原料细度必须达到300目且通过率达到96％，s4中，搅拌机的转速设置为500r/min，s5中，搅拌时间设置为70min。
58.实施例四
59.一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方，包括以下重量份的原料：330炭黑18份、中碳石墨11份、土状石墨12份、粘结剂8份、工业纯碱14份、硅灰石10份、钙钛矿18份、高炉渣6份、萤石5份、冰晶石15份、氟化钠27份和有机水15份。
60.本实施例还提出了一种含钛不锈钢的低碳保护渣的生产工艺，包括以下步骤：
61.s1：原料准备：按以下重量份依次称取原材料：330炭黑18份、中碳石墨11份、土状石墨12份、粘结剂8份、工业纯碱14份、硅灰石10份、钙钛矿18份、高炉渣6份、萤石5份、冰晶石15份、氟化钠27份和有机水15份，备用；
62.s2：研磨处理：将s1中的330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，得到330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料；
63.s3：过筛处理：将s2中的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料进行过筛处理；
64.s4：搅拌处理：将s3中过筛后的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料依次加入到搅拌机中进行搅拌处理，得到混合料；
65.s5：循环搅拌：将s4中得到的混合料中加入有机水，进行循环搅拌处理，得到混匀料；
66.s6：高温处理：将s5中得到的混匀料经柱塞泵打入高温喷雾塔内，制成0.1
‑
1.5mm≥95％的中空颗粒小球。
67.本实施例中，s2中，采用研磨机对330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，且研磨时间设置为25min，s3中，原料细度必须达到300目且通过率达到96％，s4中，搅拌机的转速设置为550r/min，s5中，搅拌时间设置为75min。
68.实施例五
69.一种含钛不锈钢的低碳保护渣的配方，包括以下重量份的原料：330炭黑19份、中碳石墨12份、土状石墨13份、粘结剂9份、工业纯碱15份、硅灰石11份、钙钛矿19份、高炉渣7
份、萤石6份、冰晶石16份、氟化钠28份和有机水16份。
70.本实施例还提出了一种含钛不锈钢的低碳保护渣的生产工艺，包括以下步骤：
71.s1：原料准备：按以下重量份依次称取原材料：330炭黑19份、中碳石墨12份、土状石墨13份、粘结剂9份、工业纯碱15份、硅灰石11份、钙钛矿19份、高炉渣7份、萤石6份、冰晶石16份、氟化钠28份和有机水16份，备用；
72.s2：研磨处理：将s1中的330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，得到330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料；
73.s3：过筛处理：将s2中的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料进行过筛处理；
74.s4：搅拌处理：将s3中过筛后的330炭黑粉料、中碳石墨粉料、土状石墨粉料、粘结剂粉料、工业纯碱粉料、硅灰石粉料、钙钛矿粉料、高炉渣粉料、萤石粉料、冰晶石粉料和氟化钠粉料依次加入到搅拌机中进行搅拌处理，得到混合料；
75.s5：循环搅拌：将s4中得到的混合料中加入有机水，进行循环搅拌处理，得到混匀料；
76.s6：高温处理：将s5中得到的混匀料经柱塞泵打入高温喷雾塔内，制成0.1
‑
1.5mm≥95％的中空颗粒小球。
77.本实施例中，s2中，采用研磨机对330炭黑、中碳石墨、土状石墨、粘结剂、工业纯碱、硅灰石、钙钛矿、高炉渣、萤石、冰晶石和氟化钠进行研磨处理，且研磨时间设置为30min，s3中，原料细度必须达到300目且通过率达到96％，s4中，搅拌机的转速设置为600r/min，s5中，搅拌时间设置为80min。
78.对低碳保护渣的研究：
79.保护渣表面粗糙度随着ti02含量的变大而增大，m<tio2)每增加1％，表面粗糙度约增加2|xm。随着ti02含量的增加，该反应向右进行，保护渣中钙钛矿含量增加，有利于结晶体的形核和发育，提高钙钛矿的结晶化率，因此随着保护渣中ti02含量的提高，保护渣的表面变得更加粗糙。
80.选用实施例一
‑
实施例五中制备的低碳保护渣，对低碳保护渣的成分进行测定，结果为sio2含量为35
‑
40％；cao含量为28
‑
35％；al2o3含量为7
‑
9％；na2o含量为6
‑
9％；fˉ含量为4
‑
7％；ti02含量为2
‑
10％。
81.并且对实施例一
‑
实施例五中低碳保护渣中ti02的具体含量进行统计，如下表所示：
82.实施例ti02含量实施例一4％实施例二2％实施例三10％实施例四8％实施例五7％
83.可以知道采用本发明制备的低碳保护渣ti02含量较高，使得保护渣的表面变得更加粗糙，进而可以有效防止板坯表面出现纵向裂纹，并且实施例三为最佳实施例。