[发明专利]一种添加于包晶钢保护渣的玻璃熟料及其制备、应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种添加于包晶钢保护渣的玻璃熟料及其制备、应用方法，属于冶金材料技术领域。

背景技术

包晶钢是实际应用中最广泛的钢种，主要是指含碳量为0.08Wt％～0.17Wt％的普碳钢，该系列钢种广泛使用于建筑、造船、油气运输、机械等行业。其浇铸时出现的问题是因为包晶钢凝固时处于包晶区(L+δ—γ)，结晶器弯月面初生凝固坯壳随温度下降发生δ-γ转变，伴随着较大的体积收缩，坯壳与铜板脱离形成气隙，导致热流最小，坯壳变薄，在表面形成凹陷。凹陷部位冷却和凝固速度比其它部位慢，组织粗化，对裂纹敏感性强，在热应力和钢水静压力作用下，在凹陷薄弱处产生应力集中而出现裂纹，由此会造成大量经济损失。

对于包晶钢保护渣其要求是保护渣能在其中起到减少铸坯缺陷的作用，克服包晶钢相变带来的体积收缩，从而减少包晶钢铸坯纵裂现象。具体要求为：高碱度、高结晶速率、低结晶温度及低热流密度保护渣，有效防止了铸坯表面纵裂的发生。因此，包晶钢保护渣性能的优劣对包晶钢的质量具有非常大的影响。

包晶钢保护渣一直是国内外研究的重点与难点，现在一致的观点是增加保护渣的碱度(CaO/SiO₂)，提高保护渣中的结晶态比例，降低玻璃态比例，有利于包晶钢浇铸。但是这种高碱度保护渣在现场使用后，其铸坯缺陷率并没有明显的改观。根据现研究结果，要想在包晶转变时，减少铸坯凝固缺陷的形成，必须减缓包晶相变时结晶器、渣膜、铸坯三者之间的传热，即减缓渣膜与铸坯之间的传热。

新型包晶钢保护渣，其使用的关键是降低热流密度。而降低热流密度的常规方法主要：1、较高的保护渣熔点，以增加保护渣层的热阻；2、高碱度保护渣的应用，依靠高碱度渣高的结晶率来降低渣传热的热流密度，这是因为保护渣作为一种类玻璃材料，其主要结构分为玻璃相与结晶相两种，其中玻璃相增多可以起到润滑的作用，结晶相增多，可以起到增大热阻的作用，而碱度增高可以提高结晶相比率。这两个方面均属于常规方法。通过研究发现提高包晶钢保护渣的颜色深度后，可以减少保护渣的辐射传热，有利于减缓新生坯壳的热量传递，从而降低包晶钢保护渣的热流密度。而包晶钢保护渣作为一种类玻璃材料，通过加深包晶钢熔渣的颜色深度，增加包晶钢表面辐射吸收的热量，可减少包晶钢保护渣的热流密度。黑色玻璃的颜色最深，可以有效起到加深保护渣渣膜颜色，减少保护渣的辐射传热的作用。

陈俊孚等(201310503540.7)发明了一种含氧化钴包晶钢保护渣，该保护渣原料的化学成分按重量百分比为：Na₂O：5-12Wt％、MgO：2.5-12Wt％、Al₂O₃：2-8Wt％、CaF₂：3-20Wt％、C：3-12Wt％、Co₂O₃：0.1-10Wt％，其余为CaO和SiO₂，其中：Na₂O与MgO之和大于9Wt％。该专利申请中的包晶钢保护渣，要求熔点比现用保护渣有所提高。热流密度比现用的有所降低。在粘度与现用保护渣的保持一致条件下，包晶钢保护渣的热流密度降低至0.686以下，低于现有保护渣的热流密度在0.809以上。虽然专利CN201310503540有其自身的有点，但其还是有液相初析温度高，结晶不均匀的问题。

随着我国工业化的迅速发展，矿产资源的需求急剧增加，在过度开发的过程当中，不可避免地产生大量的固体废渣。金铜尾矿是在金铜矿开采、分选之后排放的粉状废料，包括金铜矿山尾矿和选厂尾矿，其中，矿山尾矿包括已经开采出的伴生岩石和选矿中途剔除的低品位矿石。为此，通常情况下，在开采金铜矿山的同时要建设巨大的可容纳矿山全部生产期间排出尾砂的尾矿库，尾矿工程投资较大，还要占用大量农田和林地，破坏了生态平衡。

随着我国金铜产量的增加，金铜深加工能力也具有一定的规模，但是金铜矿经精选后所产生的尾矿粉被大量排出，给社会发展和环境保护带来了巨大的压力。金铜矿开采不断推进，对环境和社会的影响也在加剧，再加上尾矿库的坍塌事故多发，合理充分利用金铜尾矿是金铜矿开采、加工企业亟待解决的社会难题。利用金铜尾矿制备高附加值的产品具有非常重要的经济与社会效益。

现有包晶钢保护渣未使用添加部分玻璃熟料包晶钢保护渣的方法，全为由矿物原料与化工原料直接配制混合而成，其中成分均匀性低、物性不均匀、成玻速率、析晶速率低，在包晶钢的实际生产中会造成一些质量问题。

发明内容