CN105436447A - 一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用。本发明所述中间包覆盖剂,以质量百分比计包括下述组分:CaO?32~43%、SiO2?7~14%、Al2O3?25~32%、MgO?6~14%、(Na2O+Li2O)?6~13%、B2O3?3~7%、C?0.5~1.5%、TiO2?1.1~2%。该中间包覆盖剂熔点温度低、粘度低、碱度高。本发明之中间包覆盖剂适用于C质量百分含量≤0.1%、Al含量≤0.5%、Ti含量≤0.5%的含Al、Ti低碳钢连铸,能够高效吸收含Al、Ti低碳钢中的夹杂物,改善中间包内钢水的洁净度,很好地防止钢液二次氧化、防止增碳,改善铸坯质量,同时具有良好的保温性能等特点。
Description
技术领域
本发明属于钢铁连铸技术领域,涉及一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用。
背景技术
中间包覆盖剂是连铸过程中重要的功能材料。中间包覆盖剂在连铸中间包内发挥绝热保温、防止液面结壳、隔绝空气、防止钢水二次氧化以及吸收非金属夹杂等重要作用,因此冶炼过程中,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。
钢中添加合金元素是改善钢材质量的常见方法,但添加合金元素也对其生产过程带来不利影响。含Al、Ti低碳钢中的元素Al和Ti在连铸中间包内与熔融中间包覆盖剂接触的过程中,会在渣/钢界面与中间包覆盖剂中部分氧化物反生氧化还原反应。例如:含Al、Ti低碳钢中的Al和Ti与中间包覆盖剂中的SiO2发生氧化还原反应:4[Al]+3(SiO2)=[Si]+(Al2O3);[Ti]+(SiO2)=[Si]+(TiO2)。反应生成的Al2O3及TiO2进入中间包覆盖剂,Si进入钢液中。Al2O3及TiO2的消耗将引起中间包覆盖剂的碱度(CaO/SiO2)急剧升高,生成的Al2O3将导致中间包覆盖剂中的氧化铝含量显著增加。此外,钢液中的活泼元素还会跟钢液中溶解的氧和氮反应,生成A12O3、AlN、TiO2、TiN等夹杂物进入中间包覆盖剂中。若无法将其除去,则会导致中间包覆盖剂粘度、熔化温度等特性发生显著变化,中间包覆盖剂保温功能、吸收夹杂物能力大大下降,从而导致各种铸坯问题。
从文献检索的情况来看,虽然目前中间包覆盖剂研究及开发的专利不少,但很少有针对含Al、Ti低碳钢的专门中间包覆盖剂。比如说公开号为CN103111592A的专利《中间包覆盖剂》,其中间包覆盖剂虽然能吸附钢液中的非金属夹杂物、净化钢水并可以对钢液保温,但未考虑覆盖剂会对钢水增碳,故不适用于低碳钢;公开号为CN104001884A的专利《高碱度中间包覆盖剂》,公开的是一种专门针对超低碳钢设计的中间包覆盖剂,虽然能有效防止增碳,但未考虑含Al、Ti低碳钢中活泼元素带来的特殊问题,故不适用于含Al、Ti低碳钢。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,克服现有技术的不足,提供一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用,所述含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂能够高效吸收含Al、Ti低碳钢中的夹杂物,改善中间包内钢水的洁净度,很好地防止钢液二次氧化、防止增碳,改善铸坯质量,同时具有良好的保温性能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是,本发明之含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,以质量百分比计包括下述组分:
CaO32~43%,优选为33~40%,进一步优选为34~38%;
SiO27~14%,优选为8~13%,进一步优选为9~12%;
Al2O325~32%,优选为28~31%,进一步优选为29~30%;
MgO6~14%,优选为6.5~13.5%,进一步优选为7~13%;
(Na2O+Li2O)6~13%,优选为7~12%,进一步优选为8~11%;
B2O33~7%,优选为4~6.5%,进一步优选为5~6%;
C0.5~1.5%,优选为0.6~1.4%,进一步优选为0.9~1.3%,
TiO21.1~2%,优选为1.5~1.9%,进一步优选为1.6~1.8%。
本发明所述中间包覆盖剂中,CaO与SiO2质量比为2.29~6.14∶1,优选为2.54~5∶1,进一步优选为2.83~4.22∶1。
本发明所述中间包覆盖剂中,Na2O与Li2O的质量比为5~25∶1,优选为8~22∶1,进一步优选为10~20∶1。
本发明所述中间包覆盖剂的熔点范围为1175~1295℃、1300℃的粘度为0.6~1.1Pa·s。
本发明所述中间包覆盖剂的应用,包括用作含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂。
本发明所述中间包覆盖剂的应用,所述含Al、Ti低碳钢中,C质量百分含量≤0.1%。
本发明所述中间包覆盖剂的应用,所述含Al、Ti低碳钢中,Al质量百分含量≤0.5%,Ti质量百分含量≤0.5%。
本发明的原理:
本发明所述中间包覆盖剂中,适量添加Al2O3的主要作用是:增加熔渣中Al2O3的活度,从而抑制反应4[Al]+3(SiO2)=[Si]+(Al2O3)向右进行,减少钢渣反应,使得钢渣界面不再活跃;Al2O3添加还会导致界面张力上升,防止卷渣。
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)=[Si]+(TiO2)向右进行,减少钢渣反应导致的界面张力降低,防止卷渣。
另外,中间包覆盖剂中添加适量的Al2O3和TiO2还能减少SiO2被还原量及Al2O3的增加量,稳定中间包覆盖剂的碱度,减少中间包覆盖剂的变性。
本发明所述中间包覆盖剂中,适量添加B2O3的主要作用是:配入适量B2O3,其与SiO2协同作用,对Al2O3、TiO2、TiN等夹杂物进行吸收溶解,形成低熔点物质,使熔点降低,防止钢液结壳。
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和Li2O的质量比,加上二者与其它组元的协同作用,特别是其与B2O3的协同作用,使中间包覆盖剂粘度降低,同时降低中间包覆盖剂的熔化温度。
本发明所述中间包覆盖剂中,适量添加MgO的主要作用是:MgO与中间包覆盖剂耐火材料中的A12O3形成高熔点的MgO·A12O3尖晶石,从而减轻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C0.5~1.5%的目的是:配入一定量的C,可以有效防止中间包钢液二次氧化;同时将C含量保持在1.5%以下,是防止钢液增碳。
本发明通过控制CaO与SiO2质量比为在2.29~6.14的主要目的是:提高中间包覆盖剂的碱度,降低钢水对中间包耐火材料的侵蚀。
与现有技术相比较本发明所具有的优势:
1)抑制钢渣反应能力强。通过添加适量的Al2O3和TiO2,从而来抑制钢渣反应,使得钢渣界面不再活跃,从而减弱卷渣趋势;同时也能稳定中间包覆盖剂的成分,使其理化性能控制在合理的范围内。
2)有效防止二次氧化,同时避免增碳。通过添加适量的C,在保证中间包覆盖剂有效防止钢液二次氧化的同时,尽可能的减少中间包覆盖剂对钢水的增碳作用。
3)高效吸收夹杂物。通过对B2O3、Na2O和Li2O等成分的合理配比,使中间包覆盖剂的粘度及界面张力减少,提高中间包覆盖剂对夹杂物润湿性,促进夹杂物的熔解吸收,改善了中间包内钢水的洁净度。
综上所述,本发明之含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,能够高效吸收含Al、Ti低碳钢中的夹杂物,改善中间包内钢水的洁净度,很好地防止钢液二次氧化、防止增碳,改善铸坯质量,同时具有良好的保温性能等特点。本发明中间包覆盖剂能保证含Al、Ti低碳钢连铸生产顺利进行。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述,实施例仅用于说明本发明,而不是以任何形式来限制本发明。
本发明的中间包覆盖剂熔点、1300℃的粘度分别采用冶金行业标准YB/T186和YB/T185测定。中间包总氧量采用新型快速定氧传感器检测,夹杂物减少量采用显微评定方法检测,钢水温降采用红外测温仪检测。
实施例1
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其包括以下质量百分含量的组分:CaO:37.3%,SiO2:9.9%,Al2O3:28.3%,MgO:8.1%,(Na2O+Li2O):9.4%,B2O3:3.9%,C:1.4%,TiO2:1.7%。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为3.77∶1。所述中间包覆盖剂中,Na2O与Li2O的质量比为8∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于12ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少46%,钢水温降8℃。
实施例2
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其包括以下质量百分含量的组分:CaO:33.6%,SiO2:13.3%,Al2O3:27.1%,MgO:9.1%,(Na2O+Li2O):9.9%,B2O3:4.6%,C:0.8%,TiO2:1.6%。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为2.53∶1。所述中间包覆盖剂中,Na2O与Li2O的质量比为12∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于15ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少51%,钢水温降9℃。
实施例3
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其包括以下质量百分含量的组分:CaO:41.8%,SiO2:7.9%,Al2O3:30.6%,MgO:6.3%,(Na2O+Li2O):7.2%,B2O3:4.1%,C:0.6%,TiO2:1.5%。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为5.29∶1。所述中间包覆盖剂中,Na2O与Li2O的质量比为20∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于17ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少43%,钢水温降11℃。
实施例4
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其包括以下质量百分含量的组分:CaO:32.4%,SiO2:12.9%,Al2O3:28.5%,MgO:7.8%,(Na2O+Li2O):10.5%,B2O3:5.3%,C:0.9%,TiO2:1.7%。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为2.51∶1。所述中间包覆盖剂中,Na2O与Li2O的质量比为22∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于11ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少54%,钢水温降7℃。
实施例5
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其包括以下质量百分含量的组分:CaO:35.7%,SiO2:11.3%,Al2O3:29.7%,MgO:9.2%,(Na2O+Li2O):6.7%,B2O3:4.7%,C:0.8%,TiO2:1.9%。
该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为3.16∶1。所述中间包覆盖剂中,Na2O与Li2O的质量比为25∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。该实施例所述中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于18ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少48%,钢水温降12℃。
实施例6
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其包括以下质量百分含量的组分:CaO:34.7%,SiO2:9.3%,Al2O3:29.5%,MgO:8.7%,(Na2O+Li2O):9.2%,B2O3:5.8%,C:1.1%,TiO2:1.7%。
该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为4.78∶1。所述中间包覆盖剂中,Na2O与Li2O的质量比为15∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例所得中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于10ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少57%,钢水温降6℃。
对比例1
一种中间包覆盖剂,其成分质量百分含量为:CaO:47.9%,SiO2:18.3%,MgO:13.3%,(Na2O+Li2O):12.2%,B2O3:6.9%,C:1.4%。Na2O与Li2O的质量比为10∶1。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为2.62∶1。
该对比例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于13ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少17%,钢水温降9℃。从对比例1看出,未添加Al2O3、TiO2的中间包覆盖剂,由于存在钢渣反应,导致吸收夹杂物效果不好。
对比例2
一种中间包覆盖剂,其成分质量百分含量为:CaO:32.8%,SiO2:7.7%,Al2O3:28.4%,MgO:10.4%,(Na2O+Li2O):8.1%,B2O3:6.3%,C:4.7%,TiO2:1.6%。Na2O与Li2O的质量比为15∶1。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为4.26∶1。
该对比例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于17ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少49%,钢水温降11℃,但浇注过程中发现存在增碳现象。从对比例2看出,添加C过高的中间包覆盖剂,虽其他性能不变,但造成钢液增碳严重。
对比例3
一种中间包覆盖剂,其成分质量百分含量为:CaO:33.7%,SiO2:11.6%,Al2O3:29.1%,MgO:10.3%,(Na2O+Li2O):9.2%,B2O3:4.9%,TiO2:1.2%。Na2O与Li2O的质量比为20∶1。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为2.91∶1。
该对比例所设计的中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%,Al含量为0.3wt%,Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺;经检测,在中间包内总含氧量小于41ppm,钢液经过中间包前后夹杂物总量减少46%,钢水温降7℃。从对比例3看出,未添加C的中间包覆盖剂,防止钢液二次氧化能力明显变弱。
通过对比例1、2、3以及本发明的6个实施例,可以看出本发明之中间包覆盖剂可以很好的用于含Al、Ti低碳钢连铸过程。在使用本发明中间包覆盖剂后,吸收熔解夹杂物能力大大增强,总氧含量明显减少,钢液温降减少。
Claims (10)
1.一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其特征在于,以质量百分比计包括下述组分:
CaO32~43%;SiO27~14%;Al2O325~32%;MgO6~14%;(Na2O+Li2O)6~13%;B2O33~7%;C0.5~1.5%;TiO21.1~2%。
2.根据权利要求1所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其特征在于,以质量百分比计包括下述组分:
CaO33~40%;SiO28~13%;Al2O328~31%;MgO6.5~13.5%;(Na2O+Li2O)7~12%;B2O34~6.5%;C0.6~1.4%,TiO21.5~1.9%。
3.根据权利要求2所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其特征在于,以质量百分比计包括下述组分:
CaO34~38%;SiO29~12%;Al2O329~30%;MgO7~13%;(Na2O+Li2O)8~11%;B2O35~6%;C0.9~1.3%,TiO21.6~1.8%。
4.根据权利要求1或2所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其特征在于,中间包覆盖剂中,CaO与SiO2质量比为2.29~6.14:1。
5.根据权利要求1或2所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其特征在于:中间包覆盖剂中,Na2O与Li2O的质量比为5~25:1。
6.根据权利要求1或2所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂,其特征在于:中间包覆盖剂的熔点为1175~1295℃、1300℃的粘度为0.6~1.1Pa·s。
7.如权利要求1~6任意一项所述含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂的应用,其特征在于,包括用作含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂。
8.根据权利要求7所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂的应用,其特征在于:所述含Al、Ti低碳钢中,C质量百分含量≤0.1%。
9.根据权利要求7所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂的应用,其特征在于:所述含Al、Ti低碳钢中Al质量百分含量≤0.5%,Ti质量百分含量≤0.5%。
10.根据权利要求8所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂的应用,其特征在于:所述含Al、Ti低碳钢中Al质量百分含量≤0.5%,Ti质量百分含量≤0.5%。
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