CN104874755B

CN104874755B - 一种含铬钢用中间包覆盖剂及其应用

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Publication number: CN104874755B
Application number: CN201510268787.4A
Authority: CN
Inventors: 周乐君; 王万林; 罗志灿; 刘勇; 李静文; 马范军; 黄道远
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2035-05-25
Also published as: CN104874755A

Abstract

本发明涉及一种含铬钢用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，按百分比含量计主要成分如下：CaO30～45％、SiO₂5～10％、Al₂O₃30～35％、MgO5～10％、B₂O₃1～4％、(Na₂O+Li₂O)6～15％。该中间包覆盖剂具有熔点低(1200～1300℃)、粘度高(1300℃时为0.7～1.5Pa·s)，碱度高(3.0～5.0)等特点。本发明所设计的中间包覆盖剂适用于含铬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铬钢连铸生产过程中，能有效的吸收熔解Cr₂O₃夹杂物，防止Cr₂O₃进入结晶器中，提高钢水洁净度，从而提高铸胚质量。

Description

一种含铬钢用中间包覆盖剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种含铬钢用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

中间包覆盖剂是连铸生产中一种重要的功能材料，在中间包中加入中间包覆盖剂对钢液有绝热保温作用，防止钢液在连铸前有太大的温降；隔绝空气，防止钢液被二次氧化；以及吸收钢液中的夹杂物等。因此中间包覆盖剂的性能影响着连铸过程的顺利进行以及产品质量，在连铸生产中扮演重要角色。

在含铬钢中添加的合金元素Cr虽然能大幅度提高钢材的性能，然而钢中Cr在生产过程中也会产生一些不利的影响。Cr在炼钢，精炼，连铸以及在各种钢包中易与氧结合形成高熔点物质Cr₂O₃。这些高熔点氧化物Cr₂O₃如果在中间包中得不到有效的除去，就会随钢液通过水口大量进入到结晶器内。进入到结晶器中的Cr₂O₃一部分上浮到保护渣中，导致保护渣渗渣困难，消耗量减少，不利于铸坯润滑和水平传热的控制；而剩余的Cr₂O₃则会随着钢液凝固形成大量夹杂物，严重影响铸坯质量。因此迫切需要设计和开发适用于含铬钢连铸的高性能中间包覆盖剂，能有效吸收和熔解中间包上浮的高熔点Cr₂O₃，防止其大量进入结晶器内，破坏铸胚质量。

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CN102581240A的专利《一种中间包覆盖剂》，公开号为CN1660520A的专利《高碱度中间包覆盖剂》，公开号为CN103111592A的专利《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，对于含铬钢所产生的高熔点物质Cr₂O₃对中间包覆盖剂性能上的影响并没有有效的处理。因此这些中间包覆盖剂并不适用于含铬钢的连铸生产。

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铬钢的连铸生产的高碱度、低熔点、高粘度的中间包覆盖剂。

本发明一种含铬钢用中间包覆盖剂，以质量百分比计包括下述组分：

CaO 30～45％，优选为33～43％，进一步优选为37～42％；

SiO₂5～10％，优选为7～9.4％，进一步优选为7.5～9.1％；

Al₂O₃30～35％，优选为31～34.5％，进一步优选为32.3～33.2％；

MgO 5～10％，优选为6.7～8.2％，进一步优选为7.0～8.2％；

B₂O₃ 1～4％，优选为1.5～3.8％，进一步优选为2～3％；

(Na₂O+Li₂O)6～15％，优选为6.2～12％，进一步优选为7～11％。

本发明所述中间包覆盖剂中，CaO与SiO₂质量比为3～5：1，优选为3.2～4.8：1，进一步优选为3.5～4.7：1。

本发明所述中间包覆盖剂中，中间包覆盖剂的熔点为1200～1300℃、所述中间包覆盖剂在1300℃时的粘度为0.7～1.5Pa·s。

本发明所述中间包覆盖剂中，Na₂O与Li₂O的质量比为6～30，优选为7～25：1，进一步优选为9～18：1。

本发明所述中间包覆盖剂的应用，包括用作含铬钢连铸中间包覆盖剂。

本发明所述中间包覆盖剂适用于所有的含铬钢连铸中间包覆盖剂。特别适用于铬质量百分含量为10-30％的含铬钢连铸中间包覆盖剂，进一步优选为11-25％，更进一步优选为12-20％。

原理及优势

原理

本发明所述一种含铬钢用中间包覆盖剂中，添加适量B₂O₃的主要作用是：通过适量B₂O₃的与其他组分的协同作用，与钢液中上浮的Cr₂O₃形成含硼铬的低熔点物质，从而达到有效吸收熔解含Cr钢钢液中产生的高熔点Cr₂O₃夹杂物的目的。

本发明所述中间包覆盖剂中，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，尤其是Na₂O、Li₂O与B₂O₃，的协同作用，降低中间包覆盖剂的熔点，使得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。

本发明通过控制CaO与SiO₂质量比为在3.0～5.0主要目的是提高中间包覆盖剂的碱度，有利于减少中间包覆盖剂对中间包耐火材料的侵蚀。

本发明通过控制Al₂O₃控制在30～35％的主要目的是提高该覆盖剂的粘度，防止钢液卷渣。

本发明所述一种含铬钢用中间包覆盖剂，在适量的各组分的协同作用下，得到了高碱度、低熔点、高粘度的中间包覆盖剂；该中间包覆盖剂特别适用于含铬钢的连铸。

与现有技术相比，本发明所具有的优势：

1)能有效地吸收熔解高熔点夹杂物Cr₂O₃。本发明在中间包覆盖剂中加入B₂O₃，使其在其它组分的协同作用下能有效吸收并熔解Cr₂O₃夹杂物，减少进入结晶器中的Cr₂O₃夹杂物的量，保证连铸过程的顺利进行，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，降低其熔点，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。本发明在中间包覆盖剂中控制CaO与SiO₂质量比为在4～5，以及适量的MgO，防止碱性中间包耐材的腐蚀。

综上所述，本发明提供了一种适用于含铬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Cr₂O₃的特点。在保证中间包覆盖剂保温能力的同时，强化其防止二次氧化的能力，并且对高熔点夹杂物Cr₂O₃能有效的吸收和熔解，防止其大量进入结晶器中，提高钢液洁净度，保证含铬钢连铸生产的顺利进行。

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。

本发明实施例以及对比例中，进入中间包的含铬钢的成分是一致的，其铬质量百分含量为15％。

对比例1

一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：36％，SiO₂：35％，Al₂O₃：18％，MgO：10％，(Na₂O+Li₂O)：1％，该中间包覆盖剂碱度约为1，且Na₂O/Li₂O(质量比)＝1：1；主要的物性指标如表1所示。该对比例所设计的中间包覆盖剂应用于含铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为0.3％，中间包钢水中[O]超过45ppm，钢水温降超过20℃，钢包炉衬侵蚀较严重。

对比例2

一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：35％，SiO₂：21％，Al₂O₃：28.0％，MgO 10％，(Na₂O+Li₂O)：6％，该中间包覆盖剂碱度为1.7，且Na₂O/Li₂O(质量比)＝5：1；主要的物性指标如表1所示。该对比例所设计的中间包覆盖剂应用于含铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为0.2％，中间包钢水中[O]小于36ppm，钢水温降小于15℃，钢包炉衬产生一定程度侵蚀。

对比例3

一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：38％，SiO₂：20％，Al₂O₃：26％，MgO：8％，(Na₂O+Li₂O)：8.0％，该中间包覆盖剂碱度约为2，且Na₂O/Li₂O(质量比)＝7：1；主要的物性指标如表1所示。该对比例所设计的中间包覆盖剂应用于含铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为0.3％，中间包钢水中[O]小于30ppm，钢水温降小于18℃，钢包炉衬产生侵蚀程度较严重。

实施例1

一种含铬钢用中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：32％，SiO₂：10％，Al₂O₃：33％，MgO：10％，B₂O₃：1％，(Na₂O+Li₂O)：14％。该中间包覆盖剂碱度为3.2，且Na₂O/Li₂O(质量比)＝13：1，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铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为1.2％，中间包钢水中[O]小于28ppm，钢水温降小于8℃，钢包炉衬侵蚀不严重。

实施例2

一种含铬钢用中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：36％，SiO₂：8％，Al₂O₃：33.8％，MgO：7.5％，B₂O₃：2.2％，(Na₂O+Li₂O)：12.5％。该中间包覆盖剂碱度为4.5，且Na₂O/Li₂O(质量比)＝24：1，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铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为0.8％，中间包钢水中[O]小于31ppm，钢水温降小于11℃，钢包炉衬侵蚀不严重。

实施例3

一种含铬钢用中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：42％，SiO₂：10％，Al₂O₃：30％，MgO：6％，B₂O₃：2.0％，(Na₂O+Li₂O)：10％。该中间包覆盖剂碱度为4.2，且Na₂O/Li₂O(质量比)＝9：1，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铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为0.8％，中间包钢水中[O]小于25ppm，钢水温降小于7℃，钢包炉衬侵蚀不严重。

实施例4

一种含铬钢用中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：35％，SiO₂：7％，Al₂O₃：34.2％，MgO：8.0％，B₂O₃：2.8％，(Na₂O+Li₂O)：13％。该中间包覆盖剂碱度为5.0，且Na₂O/Li₂O(质量比)＝12：1，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铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为1.2％，中间包钢水中[O]小于30ppm，钢水温降小于13℃，钢包炉衬侵蚀不严重。

实施例5

一种含铬钢用中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：43％，SiO₂：9％，Al₂O₃：30.8％，MgO：7.0％，B₂O₃：1.8％，(Na₂O+Li₂O)：8.4％。该中间包覆盖剂碱度为4.8，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铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为1.0％，中间包钢水中[O]小于35ppm，钢水温降小于6℃，钢包炉衬侵蚀不严重。

实施例6

一种含铬钢用中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为CaO：37.5％，SiO₂：8.7％，Al₂O₃：32.5％，MgO：9.2％，B₂O₃：3.5％，(Na₂O+Li₂O)：8.6％。该中间包覆盖剂碱度为4.3，且Na₂O/Li₂O(质量比)＝8：1，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铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为1.3％，中间包钢水中[O]小于24ppm，钢水温降小于9℃。

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6个实施例可以看出，本专利所涉及的新型中间包覆盖剂可以很好地用于含铬钢的连铸过程，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。

Claims

1.一种含铬钢用中间包覆盖剂，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分：

CaO ：32%，

SiO₂：10%，

Al₂O₃：33%，

MgO：10%，

B₂O₃：1%，

(Na₂O+ Li₂O)：14%；

该中间包覆盖剂碱度为3.2，且Na₂O、Li₂O质量比=13：1，

该中间包覆盖剂应用于含铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为1.2%，中间包钢水中[O]小于28ppm，钢水温降小于8℃。

2.一种含铬钢用中间包覆盖剂，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分：

CaO ：35%，

SiO₂：7%，

Al₂O₃：34.2%，

MgO：8.0%，

B₂O₃：2.8%，

(Na₂O+ Li₂O) ：13%；

该中间包覆盖剂碱度为5.0，且Na₂O、Li₂O质量比=12：1，该中间包覆盖剂应用于含铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为1.2%，中间包钢水中[O]小于30ppm，钢水温降小于13℃。

3.一种含铬钢用中间包覆盖剂，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分：

CaO ：37.5%，

SiO₂：8.7%，

Al₂O₃：32.5%，

MgO：9.2%，

B₂O₃：3.5%，

(Na₂O+ Li₂O) ：8.6%；

该中间包覆盖剂碱度为4.3，且Na₂O、Li₂O质量比=8：1，该中间包覆盖剂应用于含铬钢连铸的中间包中，浇铸后中间包覆盖剂中吸收熔解的Cr含量为1.3%，中间包钢水中[O]小于24ppm，钢水温降小于9℃。