本发明涉及一种炼钢连铸用辅助材料及其制备方法，特别是涉及一种高铝钢用连铸保护渣及其制备方法。
背景技术：
在钢水连续浇铸时，在连铸结晶器内的钢水面上需要不断的加入保护渣，熔化的保护渣随着结晶器的振动不断流入铸坯与结晶器之间，起到润滑和控制传热的作用；熔渣隔绝空气避免钢水氧化；未熔的固态渣对钢水具有保温作用；熔渣还吸收钢水中的氧化铝等夹杂物。传统的保护渣主要的化学成分为CaO，SiO2，Al2O3等，再加入碱式碳酸盐及氟化物调节熔点、粘度，加入碳质材料调节熔化速度。传统的保护渣中SiO2含量为30～40％之间。这么高的二氧化硅含量，在浇铸高铝钢时，极易在渣钢界面上和钢水中的强还原性金属元素起化学反应，例如：4[Al]+3(SiO2)＝2(Al2O3)+3[Si],即钢液中的金属铝将保护渣中的二氧化硅还原，反应的结果是Al2O3进入熔渣，Si进入到钢水中。如果钢水中还含有钛元素、稀土类金属元素则也会发生类似的化学反应。由此可见熔渣中的Al2O3的增量由两部分组成：吸收钢水中上浮的Al2O3夹杂物以及渣钢反应生成的Al2O3。通常情况下熔渣中的Al2O3增量在3％～6％，铝镇静钢比铝硅镇静钢高一些。熔渣中的Al2O3增量会对熔渣性能产生一定的影响，但保护渣的性能设计时考虑了这一因素，所以通常情况下不会出现什么问题。
但当钢水中Al、Ti、稀土类元素含量较高时，这些元素的氧化物进入熔渣较多时，会恶化熔渣的行能。例如当钢水中[Al]含量大于1％时，熔渣的Al2O3的增量大于15％(极大部分为钢水中铝与熔渣中二氧化硅反应后的产物)，熔渣中的SiO2减量大于10％，这样一来，熔渣中极易生产钙铝硅氧化物高熔点矿相(钙铝黄长石)，提升熔渣的熔点和粘度，熔渣不能均匀地流入结晶器与铸坯之间，铸坯表面质量恶化，使连铸不能继续进行，甚至出现漏钢事故。因此，对于高铝钢中来说，普通的连铸保护渣显然是不适用的。
专利号为KR-2005041475的韩国专利为了解决含钛大于0.4％以上的铁素体不锈钢连铸时因熔渣中二氧化硅与钢水中钛反应使熔渣损失二氧化硅，从而使氧化钙与二氧化硅的比例急剧上升，影响对铸坯的润滑，因而将氧化钙与二氧化硅的比值设计的较低，为0.6～0.7，使熔渣中的氧化钙与二氧化硅比值不大于1.0。但这等于提高了熔渣中二氧化硅的活度，促进了熔渣中二氧化硅铝钢水中铝、钛等元素的反应。
专利号为JP-57184563的日本专利将保护渣中的二氧化硅限制在7％以下，控制氧化钙含量为40～60％，三氧化二铝含量为20～40％。这种保护渣由于二氧化硅低，玻璃性差，熔化温度高，助溶剂的加入量大，特别是氟元素的加入量提高后会污染环境，腐蚀设备。
另一方面，为了降低保护渣中的二氧化硅含量，很多专利均增加了保护渣中的氟含量，比如专利公开号为CN 102389955A与CN103909241A以及CN101332497A的中国专利中，其为了获取良好的保护渣使用性能，渣中氟含量均达到了6％以上，这对设备腐蚀、冷却水以及大气的污染情况会大大增加。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种高铝钢用连铸保护渣及其制备方法，其抑制上述强还原性元素被氧化后进入熔渣使熔渣变性，解决含Al、Ti及稀土类具有强还原性元素钢的连续铸造问题，从而使这类钢连铸顺行，铸坯表面质量良好。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种高铝钢用连铸保护渣，其特征在于，其由铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料为原材料配制而成，组成元素成分重量百分比满足：氧化钙CaO：30％～45％；三氧化二铝Al2O3：20％～30％；二氧化硅SiO2≤3％；氧化锂LiO2：3％～8％；氧化锶SrO：1％～3％；氧化钠NaO2：5％～10％；氧化钡BaO：3％～6％；氧化镁MgO≤3％，碳C：2％～4％，氟F≤2％，其余为杂质。
优选地，所述碳质材料为土状石墨与炭黑。
本发明还提供一种高铝钢用连铸保护渣的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，分别检测原材料铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料的化学成分；
步骤二，称量：根据新型高铝钢用连铸保护渣组成元素成分重量百分比满足的条件，计算所需要各原材料的重量；
步骤三，配料：讲步骤二中计算结果称取各种原材料进行配料；
步骤四，混合：将所称取的原料进行混合处理；
步骤五，水磨制浆：将混合后的原材料在水磨机中进行磨粉制浆；
步骤六，喷雾造粒：将制好的浆料喷入到喷雾造粒塔中进行造粒；
步骤七，冷却包装：将造好的保护渣通过冷化床进行冷却；
步骤八，检测、待用：将成品进行检测，待用。
优选地，所述碳质材料为土状石墨与炭黑。
本发明的积极进步效果在于：一，本发明可以解决含有高铝、钛及稀土类强还原性元素钢的连续铸造问题，抑制上述强还原性元素被氧化后进入熔渣使熔渣变性。二，本发明保护渣中二氧化硅含量很低，小于等于3％，使得钢水中强还原元素无法与保护渣反应，提高了保护渣的稳定性。三，本发明保护渣中氟含量极低，小于等于2％，减少了连铸过程中保护渣对大气、冷却水的污染，并减少了保护渣对设备的腐蚀。四，本发明改善保护渣的成分，从而使含有高铝、钛及稀土类具有强还原性元素的钢种连续生产顺行，无漏钢报警情况发生，铸坯表面质量良好。
附图说明
图1为本发明高铝钢用连铸保护渣的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
本发明高铝钢用连铸保护渣由铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料为原材料配制而成，组成元素成分重量百分比满足：氧化钙CaO：30％～45％；三氧化二铝Al2O3：20％～30％；二氧化硅SiO2≤3％；氧化锂LiO2：3％～8％；氧化锶SrO：1％～3％；氧化钠NaO2：5％～10％；氧化钡BaO：3％～6％；氧化镁MgO≤3％，碳C：2％～4％，氟F≤2％，其余为杂质。
实施例1：
高铝钢用连铸保护渣由铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料为原材料配制而成，组成元素成分重量百分比满足：氧化钙CaO：32.0；三氧化二铝Al2O3：22.1％；二氧化硅SiO2：1.8％；氧化锂LiO2：3.1％；氧化锶SrO：2.0％；氧化钠NaO2：5％；氧化钡BaO：3.1％；氧化镁MgO：2.0％，碳C：3％，氟F：0.8％，其余为杂质。
如图1所示，制作上述高铝钢用连铸保护渣的制造方法包括以下步骤：
步骤一，分别检测原材料铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料的化学成分；
步骤二，称量：根据新型高铝钢用连铸保护渣组成元素成分重量百分比满足的条件，计算所需要各原材料的重量；
步骤三，配料：讲步骤二中计算结果称取各种原材料进行配料；
步骤四，混合：将所称取的原料进行混合处理；
步骤五，水磨制浆：将混合后的原材料在水磨机中进行磨粉制浆；
步骤六，喷雾造粒：将制好的浆料喷入到喷雾造粒塔中进行造粒；
步骤七，冷却包装：将造好的保护渣通过冷化床进行冷却；
步骤八，检测、待用：将成品进行检测，待用。
实施例2：
高铝钢用连铸保护渣由铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料为原材料配制而成，组成元素成分重量百分比满足：氧化钙CaO：38.0；三氧化二铝Al2O3：25.1％；二氧化硅SiO2：1.6％；氧化锂LiO2：4.2％；氧化锶SrO：2.2％；氧化钠NaO2：6.2％；氧化钡BaO：4.1％；氧化镁MgO：1.8％，碳C：3％，氟F：0.8％，其余为杂质。
制作上述高铝钢用连铸保护渣的制造方法包括以下步骤：
步骤一，分别检测原材料铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料的化学成分；
步骤二，称量：根据新型高铝钢用连铸保护渣组成元素成分重量百分比满足的条件，计算所需要各原材料的重量；
步骤三，配料：讲步骤二中计算结果称取各种原材料进行配料；
步骤四，混合：将所称取的原料进行混合处理；
步骤五，水磨制浆：将混合后的原材料在水磨机中进行磨粉制浆；
步骤六，喷雾造粒：将制好的浆料喷入到喷雾造粒塔中进行造粒；
步骤七，冷却包装：将造好的保护渣通过冷化床进行冷却；
步骤八，检测、待用：将成品进行检测，待用。
实施例3：
高铝钢用连铸保护渣由铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料为原材料配制而成，组成元素成分重量百分比满足：氧化钙CaO：42.0；三氧化二铝Al2O3：26.2％；二氧化硅SiO2：1.2％；氧化锂LiO2：6.2％；氧化锶SrO：2.6％；氧化钠NaO2：7.2％；氧化钡BaO：3.3％；氧化镁MgO：1.6％，碳C：3％，氟F：0.8％，其余为杂质。
制作上述高铝钢用连铸保护渣的制造方法包括以下步骤：
步骤一，分别检测原材料铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料的化学成分；
步骤二，称量：根据新型高铝钢用连铸保护渣组成元素成分重量百分比满足的条件，计算所需要各原材料的重量；
步骤三，配料：讲步骤二中计算结果称取各种原材料进行配料；
步骤四，混合：将所称取的原料进行混合处理；
步骤五，水磨制浆：将混合后的原材料在水磨机中进行磨粉制浆；
步骤六，喷雾造粒：将制好的浆料喷入到喷雾造粒塔中进行造粒；
步骤七，冷却包装：将造好的保护渣通过冷化床进行冷却；
步骤八，检测、待用：将成品进行检测，待用。
表1为本发明的三个实施例与现有技术中保护渣使用结果比较列表，具体内容如下：
表1
本发明的保护渣在国内某钢厂用于高铝钢([Al]＝0.6％～7.0％)的板坯生产，检测结果表明，在浇铸过程中结晶器液面状况良好，连铸结晶器水口未出现堵塞，实施例1、2、3的铸坯原始合格率均在98.5％以上，铸坯表面质量良好，更重要的是，冷却水中氟离子含量分别为12mg/L、8mg/L和8mg/L，远低于对比保护渣中的60与80mg/L，达到了国家环保要求的小于15mg/L的排放标准。
碳质材料为土状石墨与炭黑。
二氧化硅含量控制在很低的水平，这样一来，就可以避免钢水中的铝、钛等元素与其反应。氟在保护渣中是用的最多的降低熔渣粘度的组分，氟离子在熔渣中促使硅氧聚合体解体，熔渣粘度降低。
本发明中，保护渣中二氧化硅与氟含量均控制在极低的水平，这样一来，熔渣的熔点及粘度就会上升，本发明的解决方法是向熔渣中加入氧化钡、氧化锶、氧化锂等氧化物。
氧化钡、氧化锶、氧化锂均属于碱金属氧化物，向熔渣中提供氧离子。氧化钡含量增加，熔渣粘度下降。氧化钡取代部分氧化钙降低粘度，因为氧化钡的熔点(1920℃)比氧化钙熔点(2615℃)低。因而保护渣熔点降低。
本发明高铝钢用连铸保护渣的制备方法包括以下步骤：
步骤一，分别检测原材料铝酸钙、石灰石、铝矾土、碳酸锂、碳酸钡、碳酸锶、镁砂、碳酸钠和碳质材料的化学成分，选择重量百分比满足以下要求的原材料：
铝酸钙：CaO 45～55％，Al2O3 38～45％，SiO2≤5％，
石灰石：CaO 52～55％，SiO2≤1.0％，
碳酸锂：Li2CO3≥98％，
碳酸纳：Na2CO3≥98％，
碳酸钡：BaCO3≥98％，
碳酸锶：SrCO3≥98％，
铝矾土：Al2O3≥75％，SiO2≤5％，
碳质材料：C≥80％。
步骤二，称量：根据新型高铝钢用连铸保护渣组成元素成分重量百分比满足的条件，计算所需要各原材料的重量；
步骤三，配料：讲步骤二中计算结果称取各种原材料进行配料；
步骤四，混合：将所称取的原料进行混合处理；
步骤五，水磨制浆：将混合后的原材料在水磨机中进行磨粉制浆；
步骤六，喷雾造粒：将制好的浆料喷入到喷雾造粒塔中进行造粒；
步骤七，冷却包装：将造好的保护渣通过冷化床进行冷却；
步骤八，检测、待用：将成品进行检测，待用。
本发明使用碳酸锶、碳酸钡等成分代替渣中的氟，在达到同等使用性能的情况下，减少了保护渣对水、大气的污染以及对设备的腐蚀。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。