CN104858382B - 一种中间包覆盖剂及其应用 - Google Patents

一种中间包覆盖剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中间包覆盖剂及其应用，属于连铸过程中间包技术领域。本发明涉及中间包覆盖剂成分，按百分比含量记主要成分如下：CaO 35～45％、SiO2 8～15％、Al2O3 25～30％、MgO 5～15％、(Na2O+Li2O)5～12％、B2O3 1～5％、TiO2 0.5～1％。该中间包覆盖剂具有熔点低(1250～1350℃)、粘度高(1300℃时为0.8～1.2Pa·s)，碱度高(3～6)等特点。本发明所设计的中间包覆盖剂适用于含钛钢连铸生产的中间包过程。将本发明所述的中间包覆盖剂应用于含钛钢的连铸生产过程中，能有效的溶解产生的TiO2、TiN等夹杂物。防止夹杂物进入结晶器中，改善钢液洁净度，从而提高铸胚质量。

Description

一种中间包覆盖剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种中间包覆盖剂及其应用，属于连铸过程中间包技术领域。
背景技术
随着社会的发展，对钢的洁净度要求越来越高，而中间包作为钢水凝固之前最后一个承装钢液的容器，对钢液的影响至关重要。同时随着冶炼技术的发展，中间包已不再仅仅是一种容器，越来越多地承担着净化钢液，隔绝空气，保持温度等冶金作用。而中间包要想完成这样一些功能，覆盖剂的作用无可取代。因此在现阶段的冶炼过程中，中间包覆盖剂对连铸过程的顺利进行以及钢材质量都有极大的影响。
如今在钢中添加Ti元素已经得到了广泛的认同，在钢中添加适量的Ti能兼顾钢材的强度以及塑性，是一种高性能钢材。然而在含钛钢的冶炼过程中，钢液中含有的Ti对冶炼过程的顺利进行也会带来一定的困难。Ti在炼钢，精炼，连铸过程中易与SiO2反应生产成TiO2，这会导致冶炼渣或各种合成渣中的变性，影响正常的生产过程。同时，Ti还易与N生成TiN夹杂，之后进入冶炼渣或各种合成渣中，导致渣的粘度、熔化温度等特性发生显著变化，严重影响冶炼生产的顺利进行，甚至会产生结壳现象，从而导致钢材质量的下降。而中间包作为钢水凝固之前最后一个钢水容器，若无法将TiO2、TiN夹杂物在中间包得到有效地溶解去除，同时避免卷渣，这些夹杂物进入结晶器中会对保护渣的性能产生极大的影响，从而导致各种铸坯问题。
从文献检索的情况来看，目前有一些针对于中间包覆盖剂的研究及开发。如公开号为CN101224489A的专利《一种高熔点高碱度覆盖剂》，公开号101633034A的专利《一种取向硅钢用中间包覆盖剂》，公开号为CN103372636A的专利《一种超低碳钢用双层中间包覆盖剂》。但这些所研究的中间包覆盖剂主要还是停留在对于保温以及阻绝空气的研究上，对含钛钢所具有的特殊问题并没有有效的处理，因此并不适合用于含钛钢的生产上。
发明内容
本发明的目的在于针对现在中间包覆盖剂的不足，提供一种能更加适用于含钛钢的连铸生产的高碱度、低熔点、高粘度的中间包覆盖剂。
本发明一种中间包覆盖剂，以质量百分比计包括下述组分：
CaO 35～45％，优选为37～45％，进一步优选为37.5～44.5％；
SiO2 8～15％，优选为9～14％，进一步优选为9～13％；
Al2O3 25～30％，优选为26～30％，进一步优选为27～28.5％；
MgO 5～15％，优选为6～13％，进一步优选为7.5～12.5％；
(Na2O+Li2O)5～12％，优选为6～11％，进一步优选为7～11％；
B2O3 1～5％，优选为2～5％，进一步优选为2～4％；
TiO2 0.5～1％，优选为0.6～1％，进一步优选为0.8～1％；
本发明所述中间包覆盖剂中，CaO与SiO2质量比为3～6：1，优选为4～5.8：1，进一步优选为4.5～5.5：1。
本发明所述中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为4～24：1，优选为5～20：1，进一步优选为8～18：1。
本发明所述中间包覆盖剂中，中间包覆盖剂的熔点为1200～1300℃、粘度在1300℃时为0.8～1.2Pa·s。
本发明所述中间包覆盖剂的应用，包括用做含钛钢连铸中间包覆盖剂。
本发明所述中间包覆盖剂，特别适合作为含钛钢连铸中间包覆盖剂使用，所述含钛钢中钛含量为0.002-2％，进一步优选为0.005-1.5％，更进一步优选为0.01-1％。
原理及优势
本发明提供了一种适用于含钛钢连铸生产的中间包覆盖剂，具有高碱度、低熔点、高粘度，以及吸收高熔点夹杂物TiO2、TiN等特点。强化了中间包覆盖剂防二次氧化的性能，同时保证了中间包覆盖剂的保温能力，并且加强了中间包覆盖剂对高熔点夹杂物的吸收，防止其过量进入结晶器中，从而改善了钢液质量，改善含钛钢的连铸生产条件，防止钢液结壳的产生，保证连铸的顺利进行。
其原理在于：
本发明所述中间包覆盖剂中，适量添加TiO2的主要作用是：增加熔渣中TiO2的活度，从而抑制反应[Ti]+(SiO2)＝(TiO2)+[Si]向右进行，减少钢渣反应导致的界面张力降低，防止卷渣。
本发明所述中间包覆盖剂中，适量添加B2O3的主要作用是：本发明配入适量B2O3可有效降低熔点，并与SiO2协同作用，对TiO2、TiN夹杂物进行吸收溶解，形成低熔点物质，降低产生钢液结壳的可能性。
本发明所述中间包覆盖剂中，适量添加Na2O和Li2O的主要目的是：通过控制Na2O与Li2O的质量比，以及二者与其他组元的协同作用，代替F来降低中间包覆盖剂的熔点，抵消由于添入Al2O3与TiO2后中间包覆盖剂熔点的升高，保证其具有良好的铺展性以及合适厚度的熔化层，达到有效防止钢液二次氧化的目的，同时也能改善生产环境，降低氟污染。
本发明通过控制CaO与SiO2质量比为在3～6的主要目的是：提高中间包覆盖剂的碱度，有利于降低中间包钢水对中间包耐火材料的侵蚀。
本发明所述中间包覆盖剂中，添加MgO的主要作用是：MgO与炉衬中的Al2O3在包衬渣线部位形成了高熔点的MgO·Al2O3尖晶石，进而减轻对中间包包衬的侵蚀。
本发明通过控制Al2O3控制在25～30％的主要目的是提高该覆盖剂的粘度，防止钢液卷渣。
与现有技术相比，本发明所具有的优势：
1)能有效吸收高熔点TiO2、TiN等夹杂物。本发明在中间包覆盖剂中加入
B2O3，使其在SiO2等其它组分的协同作用下能有效吸收并溶解夹杂物，减
少进入结晶器中的夹杂物的量，防止钢液结壳，提高铸胚质量。
2)能有效地防止钢液的二次氧化。本发明在中间包覆盖剂中加入B2O3、
Na2O、Li2O-等熔剂组分，有效降低覆盖剂熔点，使其具有良好的铺展性和
较厚的液渣层，达到防止钢水二次氧化的目的
3)具有较高的粘度。本发明在中间包覆盖剂中添加较高含量的Al2O3，能
有效提高其粘度，从而防止钢液卷渣。
4)对中间包耐火材料腐蚀小。本发明所设计的中间包覆盖剂中保持高碱度
和Al2O3含量，能有效防止对碱性中间包耐材的腐蚀。
综上所述，本发明所设计的中间包覆盖剂，在适量各组分的协同作用下，强化了中间包覆盖剂防止二次氧化的性能，同时也保证了中间包覆盖剂的保温能力，并且加强了中间包覆盖剂对高熔点夹杂物(如TiO2、TiN)的吸收，防止其过量进入结晶器中，改善了钢液质量。该发明所设计的中间包覆盖剂，特别适用于含钛钢连铸中间包过程；该中间包覆盖剂能改善含钛钢的连铸生产条件，防止钢液结壳的产生，保证连铸的顺利进行。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步的阐述，实例仅用于说明本发明，而不是以任何形式来限制本发明。并且本发明不限制于以下实施例，随之有许多的类似变化。本领域技术人员如果从本发明公开的内容直接倒出或联系到相应变形，均应属于本发明保护范围。
进入中间包的钢液的成分在本发明实施例和对比例中，是非常接近的，其中钢液中钛的含量为0.8％。
对比例1
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：36％，SiO2：32％，Al2O3：18％，MgO：5％，(Na2O+Li2O)：4.0％，CaF2：5％。该中间包覆盖剂碱度为1.1，且Na2O/Li2O(质量比)＝7：1；主要的物性指标如表1所示。该实施例所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于35ppm，钢水温降小于18℃，有少量的氟挥发，钢包炉衬产生中等程度的侵蚀，同时连铸过程中产生结壳现象。
对比例2
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：36％，SiO2：28％，Al2O3：20％，MgO：4％，(Na2O+Li2O)6.0％，CaF2：6％。该中间包覆盖剂碱度为1.3，且Na2O/Li2O(质量比)＝11：1；主要的物性指标如表1所示。该实施例所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于38ppm，钢水温降小于15℃，有少量的氟挥发，钢包炉衬侵蚀严重，同时连铸过程中产生结壳现象。
对比例3
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：32％，SiO2：25％，Al2O3：25％，MgO：5％，(Na2O+Li2O)6％，CaF2：7％。该中间包覆盖剂碱度为1.3，且Na2O/Li2O(质量比)＝11：1；主要的物性指标如表1所示。该实施例所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于40ppm，钢水温降小于10℃，有少量的氟挥发，钢包炉衬侵蚀程度较严重，同时连铸过程中产生结壳现象。
实施例1
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：43.4％，SiO2：8.8％，Al2O3：28％，MgO：10％，B2O3：1％，(Na2O+Li2O)：8.3％，TiO2：0.5％。该中间包覆盖剂碱度为4.9，且Na2O/Li2O(质量比)＝16：1；主要的物性指标如表1所示。该实施例所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于17ppm，钢水温降小于9℃，钢包炉衬侵蚀不严重，同时连铸过程中不产生结壳现象。
实施例2
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：38％，SiO2：9％，Al2O3：30％，MgO：15％，B2O3：2.1％，(Na2O+Li2O)：5.3％，TiO2：0.6％。该中间包覆盖剂碱度为4.2，且Na2O/Li2O(质量比)＝4：1；主要的物性指标如表1所示。该实施例所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于11ppm，钢水温降小于7℃，钢包炉衬侵蚀不严重，同时连铸过程中不产生结壳现象。
实施例3
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：40％，SiO2：10％，Al2O3：26％，MgO：11.6％，B2O3：3％，(Na2O+Li2O)：8.7％，TiO2：0.7％。该中间包覆盖剂碱度为4，且Na2O/Li2O(质量比)＝16：1；主要的物性指标如表1所示。该实施例所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于18ppm，钢水温降小于10℃，钢包炉衬侵蚀不严重，同时连铸过程中不产生结壳现象。
实施例4
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：43.5％，SiO2：13.5％，Al2O3：25.2％，MgO：7％，B2O3：4.2％，(Na2O+Li2O)：5.8％，TiO2：0.8％。该中间包覆盖剂碱度为3.2，且Na2O/Li2O(质量比)＝10：1；主要的物性指标如表1所示。该实施例所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于13ppm，钢水温降小于13℃，钢包炉衬侵蚀不严重，同时连铸过程中不产生结壳现象。
实施例5
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：36％，SiO2：10％，Al2O3：28％，MgO：12％，B2O3：4.7％，(Na2O+Li2O)：8.4％，TiO2：0.9％。该中间包覆盖剂碱度为3.6，且Na2O/Li2O(质量比)＝7：1；主要的物性指标如表1所示。该实施例所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于10ppm，钢水温降小于12℃，钢包炉衬侵蚀不严重，同时连铸过程中不产生结壳现象。
表1中间包覆盖剂实施性能
通过对比例1、2、3以及本发明的5个实施例，可以看出本专利所设计的中间包覆盖剂可以很好地用于含钛钢的连铸过程，在使用本专利的中间包覆盖剂后，钢水的吸收熔解夹杂物能力大大增强，总氧含量增加量减少，钢液温降减少，且不产生钢液结壳现象。

Claims (1)

1.一种中间包覆盖剂，其特征在于：所述中间包覆盖剂；
其成分质量百分含量为CaO：43.4％，SiO2：8.8％，Al2O3：28％，MgO：10％，B2O3：1％，(Na2O+Li2O)：8.3％，TiO2：0.5％；该中间包覆盖剂碱度为4.9，且Na2O/Li2O质量比＝16：1；所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于17ppm，钢水温降小于9℃；
或
其成分质量百分含量为CaO：38％，SiO2：9％，Al2O3：30％，MgO：15％，B2O3：2.1％，(Na2O+Li2O)：5.3％，TiO2：0.6％；该中间包覆盖剂碱度为4.2，且Na2O/Li2O质量比＝4：1；所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于11ppm，钢水温降小于7℃；
或
其成分质量百分含量为CaO：40％，SiO2：10％，Al2O3：26％，MgO：11.6％，B2O3：3％，(Na2O+Li2O)：8.7％，TiO2：0.7％；该中间包覆盖剂碱度为4，且Na2O/Li2O质量比＝16：1；所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于18ppm，钢水温降小于10℃；
或
其成分质量百分含量为CaO：43.5％，SiO2：13.5％，Al2O3：25.2％，MgO：7％，B2O3：4.2％，(Na2O+Li2O)：5.8％，TiO2：0.8％；该中间包覆盖剂碱度为3.2，且Na2O/Li2O质量比＝10：1；所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于13ppm，钢水温降小于13℃；
或
其成分质量百分含量为CaO：36％，SiO2：10％，Al2O3：28％，MgO：12％，B2O3：4.7％，(Na2O+Li2O)：8.4％，TiO2：0.9％；该中间包覆盖剂碱度为3.6，且Na2O/Li2O质量比＝7：1；所设计的中间包覆盖剂应用于含钛钢连铸的中间包后，中间包钢水中[O]小于10ppm，钢水温降小于12℃。
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