一种无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣的制作方法

1.本发明涉及一种无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣，属于冶金工程技术领域。


背景技术：

2.在高铝钢中铝含量比用铝作为脱氧剂的常规钢种高得多(al》0.6％)，在连铸过程中钢液中的铝易于与钢液中其他的氧化物发生反应，如与sio2反应，使得保护渣中的sio2含量减少，al2o3含量增加，从而改变保护渣的成分，破坏保护渣的性能。其中包括粘度和熔点上升，润滑性能下降。严重时还会引起漏钢等事故。为避免上述情况发生，需研究高铝钢连铸专用的结晶器保护渣。
3.传统保护渣中都会加入caf2作为助溶剂。然而f对生物活体有剧毒。当氟在空气中浓度超过25ppm时对眼睛与呼吸系统有强烈刺激，对肝脏与肾脏可以造成损伤，这一浓度也是氟的即刻性损伤或致死浓度。氟的浓度达到100ppm时，眼睛与鼻子将会受到严重损伤，若浓度达到1000ppm，数分钟的呼吸即可致命。
4.由于保护渣的工作温度很高，通常在1500℃左右，在熔化过程中会产生大量有害环境的氟化物气体(包括hf、naf等)。其中空气中的氟化物特别是hf，是其常见大气污染物之一。连铸过程中，f会使保护渣二次水冷后的二冷水ph值下降，侵害连铸设备、污染环境。f因其污染性极强，即使是通过处理含有极低浓度的f元素的废料也会对土壤与水源造成破坏。因此，研究一种无氟的高铝钢连铸结晶器保护渣意义重大。
5.专利cn 108213365 a公开了一种非反应性的保护渣，保护渣的重量百分比的组成为：cao 26～40％，al2o
3 18～28％，bao 14～28％，li2o 2～10％，f 6～14％，mgo≤2％，c 2～8％，其余为不可避免的杂质，并保持杂质中(na2o k2o sio2)≤2％。
6.专利cn 111570740 a公开了一种连铸保护渣。该保护渣由以下重量百分比的成分组成：cao 15～30％，al2o
3 10～20％，sio
2 11～20％，mgo≤1％，bao sro
3 10～30％，f 7～13％，b2o
3 1～6％，c 5～10％，na2o fe2o3 li2o总量≤12％，和不可避免的杂质。
7.专利cn 103128243 a公开了一种高铝钢专用的连铸结晶器保护渣，其组成为：cao al2o
3 40～50％，且cao％/al2o3％＝0.6～1.0，mgo 2～4％，mno 2～4％，bao 4～7％，ba2o
3 0.4～0.6％，并保持不可避免的杂质sio2，总量小于5％，助熔剂配比为li2o 2～5％、na 13～18％、f 5～9％，其余为杂质。
8.专利cn 107498013 a公开了一种含tio2的高铝钢保护渣，其组成为：cao 30～45％，al2o
3 16～24.5％，sio
2 8～16％，na2o 8～16％，li2o 1～5％，mgo 2～6％，bao 3～7％，f 6～10％，tio
2 2.7～7％，(cao bao)/al2o3为1.0～2.1为1.0～2.1。
9.专利cn 107470576 a公开了一种含三氧化二铁的高锰高铝钢连铸保护渣及其应用。其组成为：cao 22～32％，al2o
3 19～29％，sio
2 10～16％，na2o 6～12％，li2o 2～6％，mno 2～8％，bao 4～12％，f 7～13％，fe2o
3 2～10％，(cao bao)/a12o3为1.3～2.3、fe2o3/sio2为0.2～0.9。
10.上述专利都对传统保护渣进行了改进，使得所公开的保护渣适用于高铝钢连铸生产中。但为了降低保护渣的熔点都加入了caf2或f离子，导致在连铸生产中产生氟化物气体污染空气。因此本发明还就无f高铝钢保护渣进行改进。
11.专利cn 107297475 n公开了一种无f高铝钢连铸保护渣，其组分组成为：cao 30～45％，sio
2 10～25％，al2o
3 20～35％，mgo 2～10％，b2o
3 4～10％，(na2o li2o)8～15％，1.1≤cao/(sio2 al2o3)≤1.3，3.5≤cao/b2o3≤7，1≤sio2/b2o3≤1.7。该专利仍以传统渣系cao-sio
2-al2o3为基础，其中sio2浓度达10～25％，仍应属于反应性保护渣。在将该渣用于高铝钢连铸时，在连铸过程中sio2必将会与钢中铝发生反应，造成渣熔点和黏度较大幅度地增加，不利于连铸过程的顺行。并未能解决高铝钢连铸结晶器保护渣在连铸过程中铝还原渣中sio2引起的渣成分剧变，从而引起渣性能剧变，最终导致的铸坯质量和连铸顺行的问题。


技术实现要素：

12.本发明的目的是：针对高铝钢连铸结晶器保护渣在连铸过程中铝还原渣中sio2引起的渣成分剧变，从而引起渣性能剧变的问题，及保护渣中氟化物气体对大气的污染问题，提供一种无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣，放弃将caf2作为主要助溶剂的思路，提出一种加入b2o3，bao等组分降低保护渣熔点，以避免连铸过程中f挥发对大气的污染。该保护渣不与钢中的铝反应，具有较低的熔点和粘度，很好地控制传热，保证连铸的顺利进行。
13.为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣，所述保护渣包括以质量百分含量计的cao 20～35％，al2o
3 15～35％，sio
2 1～10％，bao 7～15％，b2o
3 7～15％，na2o li2o 10～17％，c 2～10％，mno 1～7％，以及mgo 1～7％，其余为不可避免的杂质。
14.优选地，所述保护渣包括以质量百分含量计的cao 25～35％，al2o
3 15～25％，sio
2 2～8％，bao 7～13％，b2o
3 8～13％，na2o li2o 12～15％，c 4～8％，mno 1～3％，以及mgo 3～7％，其余为不可避免的杂质。
15.优选地，所述保护渣的熔点为1050～1280℃。
16.优选地，所述保护渣在1300℃下的黏度为0.1～0.3pa
·
s。
17.本发明还提供了上述的无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣在高铝钢的连铸中的应用，所述的高铝钢中铝含量为0.3～12wt％。
18.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
19.(1)本发明的无氟高铝钢保护渣在连铸过程中熔点、黏度等理化性能稳定，能形成稳定的液态层，很好地润滑铸坯，保证连铸的顺利进行；
20.(2)本发明的无氟高铝钢保护渣不加入caf2，避免了在连铸过程中因f元素造成的环境污染与其对人体的伤害，及对连铸设备的侵害；
21.(3)本发明的无氟高铝钢保护渣采用al2o3、b2o3、bao、cao为主要组分，避免了渣钢反应而引起渣性能变化发生大的变化的问题，渣成分稳定性高，其理化性能稳定，铸坯质量稳定。
具体实施方式
22.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
23.实施例1
24.本实施例提供了一种无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣，其配料包括：cao 29wt％，al2o
3 20wt％，sio
2 3wt％，bao 10wt％，b2o
3 9wt％，na2o 10wt％，li2o 2wt％，c 8％，mno 3％，mgo 3％。
25.制备过程：将所需原料按上述保护渣成分计算、随后称量、机械搅拌。当各成分混合均匀后放入熔化炉内进行预熔化处理，将原料中的杂质通过气体的形式放出。随后将预熔后的混合物急冷、机械破碎、干燥、研磨成粉末。
26.实施例2
27.本实施例提供了一种无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣，其配料包括：cao 30wt％，al2o
3 21wt％，sio
2 6wt％，bao 11wt％，b2o
3 8wt％，na2o 10wt％，li2o 2wt％，c 5wt％，mno 2wt％，mgo 5wt％。
28.制备过程：同实施例1。
29.实施例3
30.本实施例提供了一种无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣，其配料包括：cao 31wt％，al2o
3 18wt％，sio
2 5wt％，bao 13wt％，b2o
3 9wt％，na2o 10wt％，li2o 2wt％，c 5wt％，mno 2wt％，mgo 5wt％。
31.制备过程：同实施例1。
32.实施例4
33.本实施例提供了一种无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣，其配料包括：cao 32wt％，al2o
3 17wt％，sio
2 4wt％，bao 12wt％，b2o
3 10wt％，na2o 11wt％，li2o 2wt％，c 6wt％，mno 2wt％，mgo 4wt％。
34.制备过程：同实施例1。
35.对比例1
36.一种保护渣，其配料包括：cao 30wt％，al2o
3 45wt％，sio
2 3wt％，bao 2wt％，b2o
3 5wt％，na2o 8wt％，li2o 1wt％，c 2wt％，mno 1wt％，mgo 2wt％。
37.制备过程：同实施例1。
38.对比例2
39.一种保护渣，其配料包括：cao 31wt％，al2o
3 39wt％，sio
2 3wt％，bao 2wt％，b2o
3 7wt％，na2o 12wt％，li2o 1wt％，c 2wt％，mno 1wt％，mgo 2wt％。
40.制备过程：同实施例1。
41.对比例3
42.一种保护渣，其配料包括：cao 32wt％，al2o
3 43wt％，sio
2 3wt％，bao 3wt％，b2o
3 1wt％，na2o 12wt％，li2o 1wt％，c 2wt％，mno 1wt％，mgo 2wt％。
43.制备过程：同实施例1。
44.取实施例1～4的无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣以及对比例1～3的保护渣测试熔点、1300℃下的黏度和钢渣反应程度几个性能指标，结果如表1所示，通过表1中的数据可知本发明的无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣的各项物理性能更适用于高铝
钢连铸结晶器保护渣的生产。通过后期使用检测，在连铸过程中使用本发明保护渣连铸结晶器保护渣，相比含f保护渣空气中有毒气体的比率明显下降，有效避免了连铸过程中f及其化合物对人体和对连铸设备的侵害。本发明的无氟高铝钢连铸结晶器非反应性保护渣连铸过程中明显减少了钢渣反应，改善了无f保护渣的润滑度、结晶性能、熔点等性能，其用于生产铝含量为0.3～12wt％的高铝钢铸坯表面质量优异。
45.表1实施例和对比例的保护渣的性能指标
46.样品熔点1300℃黏度pa.s钢渣反应程度实施例11139～1182℃0.15较弱实施例21143～1183℃0.13较弱实施例31121～1169℃0.16较弱实施例41113～1179℃0.13较弱对比例11242～1293℃0.21较弱对比例21238～1282℃0.23较弱对比例31230～1279℃0.23较弱
47.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。