CN103909241A

CN103909241A - 一种高铝钢连铸用结晶器保护渣

Info

Publication number: CN103909241A
Application number: CN201410104698.1A
Authority: CN
Inventors: 王谦; 何生平; 杨杰; 徐鹏; 包秀芝
Original assignee: XIXIA COUNTY HENDERSON AND METALLURGY MATERIAL Co Ltd
Current assignee: XIXIA COUNTY HENDERSON AND METALLURGY MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-07-09

Abstract

本发明提供了一种高铝钢连铸用结晶器保护渣，其化学成分按重量百分比满足：SiO₂:10～25%，Al₂O₃:12～25%，CaO:15～35%，MgO:1～3%，F:6～10%，Na₂O+B₂O₃≤3%，Li₂O:1～4%，Fe₂O₃≤2%，C:5～10%，其余组分为杂质。本发明连铸保护渣的理化性能为：CaO/SiO₂为1.5～2.2，熔点为1000～1100℃，1300℃时黏度为0.09～0.15Pa·s。本发明保护渣具有成本较低、能有效降低渣-钢界面反应性、吸收Al₂O₃夹杂的能力强、能有效协调控制润滑和传热特性的特征，能够保证高铝钢连铸过程顺行，浇铸出表面质量优异的高铝钢板坯，且能实现多炉次连浇。

Description

一种高铝钢连铸用结晶器保护渣

技术领域

本发明属于连铸生产技术领域，涉及到一种高铝钢连铸用结晶器保护渣, 适用于凝固过程中有包晶反应的高铝钢（[Al]=1%～3.5%）钢种的板坯连铸生产。

背景技术

为实现节能减排，汽车行业材料向着轻量化、高强度方向发展。高铝钢如相变诱导塑性（TRIP）钢及孪晶诱导塑性（TWIP）钢，凭借其塑性和强度的完美结合，在汽车领域具有很好的应用前景。但是，在高铝钢的浇铸过程中，由于钢液中[Al]含量较高，易与传统保护渣中的组分发生反应，导致保护渣性能恶化、钢水增硅、水口堵塞等系列问题，影响铸坯质量及连铸顺行。另外，部分高铝钢属于裂纹敏感性钢种，在凝固过程中会发生包晶反应，从而容易产生纵裂等表面质量缺陷。

针对高铝钢浇铸过程中渣钢反应性的难题，现在主要有两种解决思路：

其一，采用低黏度、低碱度的CaO-SiO₂系保护渣。中国专利CN102233414B涉及一种高铝高锰型无磁钢结晶器保护渣及其制造方法，其保护渣的成分为：CaO+SiO₂:52～56%且碱度为0.55～0.65，MnO:4～6%，Na₂O:8～14%，F:8～10%，Li₂O:1.5～2.5%，B₂O₃:4～8%，Al₂O₃:1～4%，C:5～7%。该发明保护渣碱度范围为0.55～0.65，以期在结晶器内钢渣反应达到平衡后，液渣碱度在1.0～1.2，从而满足连铸要求。但是由于SiO₂含量很高，渣钢反应程度很大，钢渣反应的进行在改变保护渣成分范围的同时产生了大量Al₂O₃夹杂，如果保护渣不能及时吸收多余的Al₂O₃夹杂，这会造成铸坯表面及皮下夹杂缺陷。另外，保护渣中反应性组分Na₂O（8～14%）和B₂O₃（4～8%）同样会和钢水中的[Al]发生反应，从而恶化保护渣的性能。因此，本发明保护渣在实际使用过程中，会存在结渣圈和保护渣性能恶化等问题，从而不能实现多炉次连浇。

其二，利用Al₂O₃取代SiO₂，研发CaO-Al₂O₃基保护渣。日本专利JP57184563最早报道了适应高铝钢连铸生产的铝酸钙系保护渣，其中SiO₂含量控制在7%以下，但是该发明保护渣由于SiO₂含量过低，从而玻璃性差且熔化温度高，因此加入了大量助溶剂特别是元素F，这使得环境污染加剧，设备腐蚀严重；中国专利CN101332497B公开了一种高铝钢用连铸保护渣及其制造方法，该专利保护渣将SiO₂含量控制在2%以内，虽然能降低渣钢反应性，但由于该发明保护渣碱度高，结晶性强，在应用过程中会存在熔化欠佳、易结渣圈及消耗量偏低的问题。同时，该专利保护渣中Na₂O含量（10%～16%）较高，仍会与钢水中的铝发生反应，并且过高的Na₂O会以Na-Al-O晶体不均匀析出，影响铸坯到结晶器的传热；中国专利CN102764886A发明了一种高Al₂O₃含量高铝钢连铸保护渣，其中SiO₂含量控制在7%以下，虽然通过加入BaO取代部分CaO以改善保护渣的玻璃性，但同样存在反应性组分B₂O₃（2～15%）和Na₂O（6～13%）含量较高的问题，因此，该保护渣在实际应用过程中仍会存在渣钢反应性，从而恶化保护渣性能; 中国专利CN102389955B涉及一种高铝钢连铸用结晶器保护渣，该专利虽从一定程度上降低了渣钢反应性且具有较强吸收Al₂O₃夹杂的能力，但是由于该专利中SiO₂含量较低（3～15%），因此加入了较多的助溶剂Li₂O（3～10%）和BaO（5～20%），导致连铸成本稍微偏高。

另外，针对部分高铝钢属于裂纹敏感性钢种这一问题，中国专利CN101472691B公开的“高铝钢连续铸造方法及结晶器保护渣”，该发明指出往保护渣中加入7～13%的Li₂O，通过使渣膜中析出LiAlO₂晶体来取代枪晶石控制传热。该发明保护渣能够有效地防止铸坯的凹凸和裂纹，但是使LiAlO₂析出能够防止铸坯的凹凸和裂纹的正确的机理尚不明确，并且Li₂O含量偏高，会增加连铸生产的成本。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种高铝钢连铸用结晶器保护渣，适用于凝固过程中有包晶反应的高铝钢（[Al]=1%～3.5%）钢种板坯连铸生产的结晶器保护渣。本发明高铝钢连铸保护渣的渣钢界面反应性低以降低保护渣恶化程度；高碱度低黏度以提高保护渣吸收Al₂O₃夹杂的能力；能有效协调控制润滑和传热特性。该保护渣能够保证高铝钢连铸过程顺行，浇铸出表面质量优异的高铝钢铸坯，且能实现多炉次连浇。

本发明采用的技术方案为：一种高铝钢连铸用结晶器保护渣，该保护渣以硅灰石、石灰石、石英砂、萤石、铝钒土、镁砂、无水硼砂、碳酸锂和碳质材料为原材料配制而成，其化学成分按重量百分比满足：SiO₂:10～25%，Al₂O₃:12～25%，CaO:15～35%，MgO:1～3%，F:6～10%，Na₂O+B₂O₃≤3%，Li₂O:1～4%，Fe₂O₃≤2%，C:5～10%，其余组分为杂质。

本发明高铝钢连铸保护渣的理化性能为：CaO/SiO₂为1.5～2.2，熔点为1000～1100℃，1300℃时黏度为0.09～0.15Pa·s。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明保护渣具有成本较低、能有效降低渣-钢界面反应性、吸收Al₂O₃夹杂的能力强、能有效协调控制润滑和传热特性的特征，能够保证高铝钢连铸过程顺行，浇铸出表面质量优异的高铝钢铸坯，且能实现多炉次连浇。具体表现在以下方面：

1）该高铝钢连铸保护渣中的反应性组分SiO₂含量为10～25%。一方面，SiO₂含量较传统保护渣低，能从一定程度上降低渣钢界面反应性以减缓保护渣性能恶化；另一方面，SiO₂是主要的网络形成体，适当含量的SiO₂能有效控制保护渣结构及性能的稳定性。

2）该高铝钢连铸保护渣中反应性组分Na₂O+B₂O₃的质量百分比控制在3%以下，能有效降低渣钢界面的反应性。Na₂O和B₂O₃是保护渣中典型的助溶剂，但考虑到Na₂O和B₂O₃会与钢水中[Al]发生反应，从而导致保护渣性能恶化，因此尽量减少或避免保护渣中Na₂O和B₂O₃的加入。由于该发明保护渣中有适量的网络形成体SiO₂和Al₂O₃，且有适量助溶剂F和Li₂O，因此在Na₂O和B₂O₃较少甚至没有的情况下，该发明保护渣仍具有一定玻璃性且熔点黏度较低，符合高铝钢连铸要求。

3）该高铝钢连铸保护渣中组分Li₂O的质量百分比含量为1～4%，适量Li₂O的加入能有效且稳定地协调保护渣的性能。Li₂O不与钢水中[Al]反应且其调节保护渣性能作用明显，因此Li₂O是高铝钢保护渣中助溶剂的良好选择。但考虑到Li₂O成本较高，本专利中Li₂O含量设为1～4%，较其它大部分专利所述高铝钢保护渣中Li₂O含量低，因此，该发明高铝钢保护渣在保证基本性能满足连铸要求的前提下，从一定程度上节约了成本。

4）该高铝钢连铸保护渣的理化性能为CaO/SiO₂为1.5～2.2，熔点为1000～1100℃，1300℃时黏度为0.09～0.15Pa·s，不仅能有效协调控制润滑和传热特性，还具有很强的吸收Al₂O₃夹杂的能力。

具体实施方式

以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

本发明所述高铝钢连铸用结晶器保护渣以硅灰石、石灰石、石英砂、萤石、铝钒土、镁砂、无水硼砂、碳酸锂和碳质材料为原材料配制而成，其化学成分按重量百分比满足： SiO₂:10～25%，Al₂O₃:12～25%，CaO:15～35%，MgO:1～3%，F:6～10%，Na₂O+B₂O₃≤3%，Li₂O:1～4%，Fe₂O₃≤2%，C:5～10%，其余组分为杂质。

表1列出了按照本发明所述的高铝钢连铸用结晶器保护渣成分生产的3个实施例的化学成分重量百分比及其对应的重要理化性能。

本发明所述高铝钢连铸用结晶器保护渣的制备原料有：硅灰石、石灰石、石英砂、萤石、铝钒土、镁砂、无水硼砂、碳酸锂、炭黑、石墨等。将这些原料按化学成分要求进行配比，磨成细粉并均匀混合后，先进行预熔处理，使各物质间形成复杂固熔体，同时释放碳酸盐中CO₂及水分挥发物，经冷却破碎后再次研磨成粒径小于200目以下的细粉，然后配入适量的碳黑、石墨炭质材料，进行机械混合，通过喷雾干燥设备获得颗粒型成品渣。

表1 本发明所述连铸保护渣的典型化学成份（wt%）及其理化性能

本发明的保护渣在国内某钢厂用于高铝钢（[Al]=1%～3.5%）板坯的生产，结果表明，在浇铸过程中结晶器液面状况良好，保护渣的性能稳定，生产出的铸坯表面及皮下质量良好，铸坯原始合格率达99%以上。

应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种高铝钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于：该保护渣以硅灰石、石灰石、石英砂、萤石、铝钒土、镁砂、无水硼砂、碳酸锂和碳质材料为原材料配制而成，其化学成分按重量百分比满足：SiO₂:10～25%，Al₂O₃:12～25%，CaO:15～35%，MgO:1～3%，F:6～10%，Na₂O+B₂O₃≤3%，Li₂O:1～4%，Fe₂O₃≤2%，C:5～10%，其余组分为杂质。

2.如权利要求1所述的高铝钢连铸用结晶器保护渣，其特征在于：该保护渣的理化性能为CaO/SiO₂为1.5～2.2，熔点为1000～1100℃，1300℃时黏度为0.09～0.15Pa·s。