一种高强度连铸结晶器保护渣及其制备方法技术领域
本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种高强度连铸结晶器保护渣及其制备方法。
背景技术
钢铁工业是国民经济的基础产业，是技术、资金、资源、能源、劳动力密集产业，但同时是产能过剩最严重、影响最大的行业之一。2014年，钢铁行业解决产能过剩已初见成效，企业效益有所好转，节能减排取得新进展。同时，由于下游需求减弱，钢材价格大幅下跌，企业资金紧张凸显等，全行业仍处于转型升级的“阵痛期”，企业面临的生产经营形势依然严峻。2015年初以来，世界经济复苏缓慢，国内经济发展继续承受下行压力，各钢铁企业纷纷要求降低包括高强度连铸结晶器保护渣在内的各种原材料、辅料和燃料等采购价格，然而，高强度连铸结晶器保护渣的各种原材料价格持续上涨，因此高强度连铸结晶器保护渣企业都在努力寻求如何降本增效的方法。目前，除了使用低价格替换高价格的原材料来降低成本之外，如何优化改进高强度连铸结晶器保护渣的生产工艺来提高产品成球率也是降低生产成本的一种手段。
目前环境保护越来越受到人们的重视，由于保护渣各原材料的粒度要求高，所以在生产过程中容易造成粉尘污染，另外，保护渣产品的成球率也影响着生产环境及钢厂使用现场环境。中国专利CN103785805A公开了一种方坯中低碳钢高强度连铸结晶器保护渣及其生产方法，所述保护渣成分（单位：wt%）包括：CaO29-32，SiO228-31，MgO1.6-2.2，Fe2O31.6-2.5，A12O36.5-8.5，Na2O4.5-6.5，F4.5-6.5，C固11.5-13.5；所述生产方法包括原材料预处理与检测、保护渣配方设计、配料和制浆、喷雾造粒、筛分除尘及产品检测；本方法生产成本低，又能提高保护渣的质量和黄磷废渣利用率，对环境贡献大，经检测，采用黄磷废渣作为原材料，与常规原料相比，成本降低256-309元/吨，用于生产后，铸坯一级合格率同比提高2.4~2.9%。中国专利CN103785806A公开了一种板坯高强度连铸结晶器保护渣及其生产方法，所述保护渣成分（单位：wt%）包括：SiO226-29，CaO32-36，MgO1.5-2.5，A12O33-5，Na2O8-10，F8.5-10.5，C固3-5，Fe2O3≤1.5；所述生产方法包括原材料预处理与检测、保护渣配方设计、配料和制浆、喷雾造粒、筛分除尘及产品检测；本方法生产成本低，又能提高保护渣的质量和黄磷废渣利用率，对环境贡献大，经检测，采用黄磷废渣作为原材料，与常规原料相比，保护渣的成本降低了218-257元/吨，用于生产后，铸坯一级合格率同比提高2.2-2.7%。
但是，上述专利高强度连铸结晶器保护渣的生产均以硅灰石、铝矾土等为基料，以萤石、纯碱等为熔剂，以石墨、炭黑等为炭质材料，再配羧甲基纤维素钠盐（CMC）或者糊精为粘合剂，但是CMC在300℃以上时分散性能减弱，而正常造粒塔塔温为700℃左右，由于产品颗粒强度在260~290Pa，产品颗粒强度差导致产品成球率在85%左右，产品成球率低，灰尘较多（约占10%），一部分灰尘通过除尘回收，一部分灰尘飘散在空气中，造成环境污染。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高强度连铸结晶器保护渣，产品成球率高，且颗粒强度高。
本发明的另一目的还在于提供一种高强度连铸结晶器保护渣的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高强度连铸结晶器保护渣，包括粘合剂，所述的粘合剂为CMC和木质素磺酸钠，分别占原料总重量的百分比为0.5-1.5%和0.3-0.8%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的CMC和木质素磺酸钠分别占原料总重量的百分比为1.0-1.5%和0.3-0.5%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的木质素磺酸钠分子量为7000~10000。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的高强度连铸结晶器保护渣为方坯用保护渣，由如下重量百分比的原料制备而成：预熔料15-25%，硅灰石26-30%，纯碱：6-13%，萤石7-10%，石英8-12%，膨润土3-8%，铝石3-5%，焦炭2-3%，中碳石墨2-5.4%，高碳石墨3.1-6.6%，炭黑2-3%，CMC0.5-1.5%和木质素磺酸钠0.3-0.8%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的高强度连铸结晶器保护渣为板坯用保护渣，由如下重量百分比的原料制备而成：预熔料22-28%，硅灰石35-40.5%，纯碱：7-12%，萤石9-12.4%，膨润土0-3%，石灰石0-4.1%，铝石0-2%，镁粉0-1.7%，碳酸锂0-3%，碳酸钡0-4%，碳酸锰0-4%，高碳石墨2-3%，中碳石墨0-2.4%，炭黑2-2.5%，CMC0.5-1.5%和木质素磺酸钠0.3-0.8%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的高强度连铸结晶器保护渣为圆坯用保护渣，由如下重量百分比的原料制备而成：预熔料11-27%，硅灰石29-48%，纯碱：6-9.4%，萤石2-9%，膨润土0-2%，石英0-10%，铝石2-8%，氯化钠0-2%，碳酸锰0-4%，中碳石墨4-5.2%，焦炭1.5-4%，高碳石墨4.1-8%，炭黑2-3.1%，CMC0.5-1.5%和木质素磺酸钠0.3-0.8%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的预熔料由如下重量百分比的原料制成：石灰石8-12%，硅灰石23-27%，白云石8-12%，纯碱4-7%，萤石17-23%，硼玻璃12-18%，锂辉石4-10%和锰矿石8-12%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的预熔料化学成分及其重量百分含量为：SiO223-27%，CaO36-40%，MgO2-4%，Al2O33-6%，Fe2O30-1.5%，Na2O2-5%，F6-9%，MnO9-12%和Li2O5-8%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的高强度连铸结晶器保护渣为方坯用保护渣，其化学成分及重量百分含量为：SiO230-38%，CaO22-30%，MgO1.0-4.0%，Al2O34-10%，Fe2O30.5-1.5%，Na2O4-12%，F3-9%和C固10-15%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的高强度连铸结晶器保护渣为板坯用保护渣，其化学成分及重量百分含量为：SiO224-36%，CaO24-38%，MgO1.0-5.0%，Al2O32.5-6.5%，Fe2O30.5-1.5%，Na2O5-11%，F4-10%和C固2.5-6.5%。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣，所述的高强度连铸结晶器保护渣为圆坯用保护渣，其化学成分及重量百分含量为：SiO224-34%，CaO24-34%，MgO1.0-3.0%，Al2O33.5-11.5%，Fe2O30.5-1.5%，Na2O3-12%，F2-7%和C固11-18%。
一种上述的高强度连铸结晶器保护渣的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料的准备：准备各种原料；
（2）配料制浆：将步骤（1）各种原料和水在制浆罐内计量配料、制浆，制浆时间60-70min，料浆浓度72-75%；
（3）喷雾造粒：将步骤（2）料浆通过管道输送经柱塞泵高压输送至造粒塔雾化干燥，料浆由液态变为固态形成中空颗粒；
（4）筛分除尘：将步骤（3）的颗粒用0.15-1.0mm的振动筛网筛分后，检测产品化学成分、物理指标。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣的制备方法，所述的步骤（1）中各种原料的粒度为300目以上。
根据上述的高强度连铸结晶器保护渣的制备方法，所述的步骤（3）中柱塞泵压力保持在0.8-1.5MPa，输浆速度20-25L/min，造粒塔内喷枪喷片的孔径1.5-2.5mm，塔温650-700℃。
本发明的积极有益效果：
1.本发明高强度连铸结晶器保护渣粘合剂中添加木质素磺酸钠，木质素磺酸钠是阴离子表面活性剂，是木浆与二氯化硫水溶液和亚硫酸盐反应产物，一般为4-羟基-3-甲氧基苯的多聚物，分子量约为7000~10000，是一种表面活性物质，能吸附在固体质点的表面上，产生缩合作用，本发明木质素磺酸盐多为支链，在水介质中显示出聚合电介的行为。
本发明粘合剂中添加木质素磺酸钠，在以水作为溶剂的条件下，溶解性极强，而且木质素磺酸钠分散效果好、粘合能力强，不仅补充保护渣产品理化指标，无任何副作用，而且能和其它材料均匀结合，在制浆罐内料浆不分层不沉淀，不偏析，料浆在管道输送过程中不凝结堵塞，流动性能好。因此，木质素磺酸钠和基料、熔剂、炭质材料混合制备料浆，喷雾造粒使各原料牢固结合在一起，使产品颜色均匀，粒度均匀，保护渣成球率≥94%，提高8%以上，保护渣颗粒强度≥320Pa，提高40%以上，减少灰尘，降低环境污染。
2.本发明高强度连铸结晶器保护渣粘合剂中添加木质素磺酸钠，木质素磺酸钠价格比现有技术中粘合剂CMC、糊精价格低，本发明保护渣粘合剂中添加木质素磺酸钠，降低CMC用量，原料成本降低；本发明高强度连铸结晶器保护渣制备过程中提高料浆浓度至72%-75%，减少水的使用量，每吨料浆降低用水量70-120kg，从而降低燃料使用量，每吨产品降低燃煤30-40kg，进一步降低生产成本。
3.本发明高强度连铸结晶器保护渣，可适用于板坯（普碳钢Q235B、Q345B等）、方坯（HRB335、GCr15轴承钢等）、圆坯（45#、20CrMnTi等）钢范围，应用范围广阔。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种高强度连铸结晶器保护渣，包括粘合剂，所述的粘合剂为CMC和木质素磺酸钠，分别占原料总重量的百分比为CMC1.2%和0.3%。
所述的木质素磺酸钠分子量为7000~10000。
所述的保护渣的化学成分及重量百分含量见表1。
上述的高强度连铸结晶器保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原料的准备：准备各种原料，各种原料的粒度300目以上，各种原料重量百分组成见表2；
表2中所述的预熔料由如下重量百分比的原料制成：石灰石10%，硅灰石25%，白云石10%，纯碱5%，萤石20%，硼玻璃15%，锂辉石5%和锰矿石10%，
上述的预熔料化学成分及其重量百分含量为：SiO225.2%，CaO38.4%，MgO3.1%，Al2O34.5%，Fe2O30.6%，Na2O3.5%，F7.6%、MnO10.2%和Li2O6.9%；
（2）配料制浆：将步骤（1）各种原料和水在制浆罐内计量配料、制浆，制浆时间60-70min，料浆浓度72-75%；
（3）喷雾造粒：将步骤（2）料浆通过管道输送经柱塞泵高压输送至造粒塔雾化干燥，料浆由液态变为固态形成中空颗粒，柱塞泵压力保持在0.8-1.5MPa，输浆速度20-25L/min，造粒塔的喷枪喷片的孔径1.5-2.5mm，塔温650-700℃；
（4）筛分除尘：将步骤（3）的颗粒经0.15-1.0mm的振动筛网筛分后，检测产品化学成分、物理指标。
实施例2、3、4所述的保护渣的制备方法参照实施例1，所制备的保护渣的化学成分及重量百分含量见表1，各种原料重量百分组成见表2，性能指标见表3。
表1实施例1-4高强度连铸结晶器保护渣的化学成分的重量百分含量（wt%）
表2实施例1-4高强度连铸结晶器保护渣的各种原料重量百分比（wt%）
表3本发明实施例1-4高强度连铸结晶器保护渣的理化指标
由表1-3可以看出，本发明实施例1-4高强度连铸结晶器保护渣的二元碱度0.67-0.81，熔点1050-1180℃，体积密度小，成球率≥94%，颗粒强度≥320Pa，与现有技术相比，本发明实施例1-4高强度连铸结晶器保护渣物理性能优异，适合方坯（HRB335、GCr15轴承钢等）钢的浇铸。
实施例5
一种高强度连铸结晶器保护渣，包括粘合剂，所述的粘合剂为CMC和木质素磺酸钠，分别占原料总重量的百分比为CMC1.2%和0.3%，
所述的木质素磺酸钠分子式为7000~10000。
所述的保护渣的化学成分及重量百分含量见表4。
上述的高强度连铸结晶器保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原料的准备：准备各种原料，各种原料的粒度300目以上，各种原料重量百分组成见表5；
表5中所述的预熔料由如下重量百分比的原料制成：石灰石8%，硅灰石23%，白云石12%，纯碱7%，萤石17%，硼玻璃17%，锂辉石8%和锰矿石8%，
上述的预熔料化学成分及其重量百分含量为：SiO223.3%，CaO39.7%，MgO2.0%，Al2O35.6%，Fe2O30.7%，Na2O4.0%，F6.2%、MnO11.9%和Li2O6.6%；
（2）配料制浆：将步骤（1）各种原料和水在制浆罐内计量配料、制浆，制浆时间60-70min，料浆浓度72-75%；
（3）喷雾造粒：将步骤（2）料浆通过管道输送经柱塞泵高压输送至造粒塔雾化干燥，料浆由液态变为固态形成中空颗粒，柱塞泵压力保持在0.8-1.5MPa，输浆速度20-25L/min，造粒塔的喷枪喷片的孔径1.5-2.5mm，塔温650-700℃；
（4）筛分除尘：将步骤（3）的颗粒用0.15-1.0mm的振动筛网筛分后，检测产品化学成分、物理指标。
实施例6、7、8所述的保护渣的制备方法参照实施例5，所制备的保护渣的化学成分及重量百分含量见表4，各种原料重量百分组成见表5，性能指标见表6。
表4实施例5-8高强度连铸结晶器保护渣的化学成分的重量百分含量（wt%）
表5实施例5-8高强度连铸结晶器保护渣的各种原料重量百分比（wt%）
表6本发明实施例5-8高强度连铸结晶器保护渣的理化指标
由表4-6可以看出，本发明实施例5-8高强度连铸结晶器保护渣的二元碱度0.89-1.33，熔点1020-1130℃，体积密度小，成球率≥94%，颗粒强度≥327Pa，与现有技术相比，本发明高强度连铸结晶器保护渣物理性能优异，适合板坯（普碳钢Q235B、Q345B等）钢的浇铸。
实施例9
一种高强度连铸结晶器保护渣，包括粘合剂，所述的粘合剂为CMC和木质素磺酸钠，分别占原料总重量的百分比CMC0.5%和0.8%。
所述的木质素磺酸钠分子式为7000~10000。
所述的保护渣的化学成分及重量百分含量见表7。
上述的高强度连铸结晶器保护渣的制备方法包括以下步骤：
（1）原料的准备：准备各种原料，各种原料的粒度300目以上，各种原料重量百分组成见表8；
表8中预熔料由如下重量百分比的原料制成：石灰石12%，硅灰石24%，白云石8%，纯碱6%，萤石16%，硼玻璃15%，锂辉石10%和锰矿石9%，
上述的预熔料化学成分及其重量百分含量为：SiO224.5%，CaO37.6%，MgO4.0%，Al2O35.0%，Fe2O31.1%，Na2O2.5%，F8.3%，MnO10.8%和Li2O6.2%；
（2）配料制浆：将步骤（1）各种原料和水在制浆罐内计量配料、制浆，制浆时间60-70min，料浆浓度72-75%；
（3）喷雾造粒：将步骤（2）料浆通过管道输送经柱塞泵高压输送至造粒塔雾化干燥，料浆瞬间由液态变为固态形成中空颗粒，柱塞泵压力保持在0.8-1.5MPa，输浆速度20-25L/min，造粒塔的喷枪喷片的孔径1.5-2.5mm，塔温650-700℃；
（4）筛分除尘：将步骤（3）的颗粒经0.15-1.0mm的振动筛网筛分后，检测产品化学成分、物理指标。
实施例10、11、12所述的保护渣的制备方法参照实施例9，所制备的保护渣的化学成分及重量百分含量见表7，各种原料重量百分组成见表8，性能指标见表9。
表7实施例9-12高强度连铸结晶器保护渣的化学成分的重量百分含量（wt%）
表8实施例9-12高强度连铸结晶器保护渣的各种原料重量百分比（wt%）
表9本发明实施例9-12高强度连铸结晶器保护渣的理化指标
由表7-9可以看出，本发明实施例9-12高强度连铸结晶器保护渣的二元碱度0.80-1.05，熔点1020-1160℃，体积密度小，成球率≥94%，颗粒强度≥324Pa，与现有技术相比，本发明实施例9-12高强度连铸结晶器保护渣物理性能优异，适合圆坯（45#、20CrMnTi等）钢的浇铸。