CN106457370A - 铸造粉末、铸造熔渣以及用于钢铸造的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造粉末、铸造熔渣以及用于钢铸造的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造粉末、铸造熔渣以及用于钢铸造的方法。
背景技术
在钢的铸造过程中持续地在位于铸模(通常也称为硬模)中的、已熔化的钢的表面上产生铸造粉末。在此，钢通过加热熔化并且形成熔渣层，该熔渣层连续地流入铸模和凝固的钢外壳之间的缝隙中并且由此被消耗。铸造粉末或由其导致的熔渣的重要的目的是在铸模和可凝固的外壳之间的润滑、控制待固化的钢的散热、脱氧产物的吸收、防止氧化还原以及熔化的钢的隔热。
对于钢的连铸而言典型的铸造粉末建立在硅酸钙基础上并且通常含有显著量的二氧化硅(SiO2)以及其他易于还原的组分，例如氧化锰(MnO)和氧化铁(FeO)，从而在铝合金钢的铸造过程中，铸造熔渣中的氧化铝含量由于钢中的铝(Al)与二氧化硅以及与铸造熔渣中的氧化锰和氧化铁之间的化学反应而急剧增加：
在Al镇静钢的铸造过程中，典型的氧化铝(Al2O3，也称为钒土)的含量为约2-4重量％。随着钢中铝含量的增加，铸造熔渣中Al2O3含量也增加。例如，在Al含量为约1.2-1.5重量％的TRIP钢的制造过程中，铸造熔渣中的Al2O3浓度升高到约35-40重量％。
铸造熔渣的SiO2含量相应地减小，因为由铝还原了二氧化硅。一般由此改变了铸造熔渣的特性。例如，由于Al2O3的含量和与之相关的二氧化硅的比例的下降使铸造熔渣的碱性、粘性以及结晶趋势增加，这导致其润滑作用的减弱。一般来说，非晶固化的铸造熔渣具有比以结晶固化的铸造熔渣更好的润滑作用。在现有技术中，通常使用基于硅酸钙的熔渣系统。只要钢的铝含量不是过高，即，特别是＜重量％，这些基于硅酸钙的熔渣系统通常主要是以非晶方式固化。然而，在熔体中的更高的Al含量的情况下，基于硅酸钙的熔渣系统主要是以结晶的方式固化。
在同时具有高锰含量(例如具有Mn含量≥15重量％且Al含量≥1重量％)的铝合金钢的铸造过程中，由此额外地使铸造过程变得困难，即，这些钢的液相线温度由于高的Mn含量而比例如TRIP钢的液相线温度低约100℃。这意味着对于具有高Al-Mn含量的钢而言，铸造熔渣的熔化温度和结晶温度必然同样地比其他高Al含量的钢低约100℃。否则铸造熔渣可能在铸模的下半部完全结晶，从而失去其润滑作用。
由于在Al合金钢的铸造过程中铸造熔渣特性的上述变化，这类铸造熔渣通常仅能够不充分地或者完全不再能满足其任务。因此，特别是具有高含量的铝或高含量的铝和锰的钢不再能够通过现有技术中已知的铸造粉末而过程可靠地制造。
WO2011/090218中已知用于钢铸造的铸造粉末的组成，但是该组成由于其15-30重量％的高SiO2含量特别不适合在具有高含量铝的钢的铸造过程中使用。相应地也适用于WO2007/148939中已知的铸造粉末以及其在钢铸造中的应用。JP 57184563 A公开了一种用于具有相对较低的Si02含量的熔化金属的涂层的粉末。但是由该粉末得到的熔渣由于其化学组成而不能确保必要的功能特性，比如润滑作用和热传递，特别是对于Al-Mn钢而言。根据经验，由JP 57184563中已知的铸造粉末所产生的熔渣具有过高的结晶温度以及在过程相关的范围内具有过高的粘性。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种铸造粉末以及铸造熔渣，该铸造粉末以及铸造熔渣实现了制造具有≥1重量％的高铝含量和一定情况下≥15重量％的高锰含量和一定情况下≥0.2重量％的钛的钢。本发明的另一个目的在于，提供一种在使用该铸造粉末或该铸造熔渣的条件下用于钢铸造的方法、特别是用于钢连铸的方法。
该目的通过说明书和权利要求书的内容得以实现。
在第一个方面，本发明涉及包含以下成分的铸造熔渣：
30-50重量％的CaO；
20-45重量％的Al2O3；
7-15重量％的F_(氟离子)；
5-15重量％的Na2O；
3-6.5重量％的SiO2；
2-5％重量％的Li2O。
该铸造熔渣由铸造粉末产生，该铸造粉末含有基本上以预熔化的铝酸钙形式的成分CaO和Al2O3。在本发明的意义层面上，基本上预熔化意味着铝酸钙有＞50％、优选＞60％、更优选＞70％、特别优选＞80％、最优选＞90％到最大100％预熔化。
此外，该铸造粉末还包括含氟化物的成分，优选为CaF2、SiO2，在一定情况下也可以以CaSiO3、Na2O的形式，在一定情况下也可以以Na2CO3、Li2O的形式，在一定情况下也可以以Li2CO3以及可能额外的Al2O3的形式。
在此，该铸造粉末也可以含有例如在加热过程中产气(比如水或CO2)的挥发性成分。
在另一个方面，本发明因此涉及一种铸造粉末，该铸造粉末在不计算挥发性组分的情况下包括以下组分：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
10-30重量％的含氟化物的成分、优选CaF2；
3-6.5重量％的SiO2；
5-15重量％的Na2O；
2-5.5重量％的Li2O；
≤10.5重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳。
对于实现期望的铸造熔渣组成以及实现所需的铸造熔渣特性(比如其粘性)而言，重要的是，在预熔化的铝酸钙中CaO相对于Al2O3的比例在约40/60(2:3)至约50/50(1:1)的范围内。在预熔化的铝酸钙中CaO相对于Al2O3的比例不应明显地小于0.6或明显地大于1.0，因为否则的话铝酸钙的液相线温度变得过高而且使作为铸造粉末的组分的铝酸钙熔化并由此仅不充分地熔化该铸造粉末。该比例为优选0.6至1.1、更优选0.65至1.05、特别优选0.7至1或0.7至0.9。
另外还重要的是，铝酸钙以预熔化的形式存在于铸造粉末中。铝酸钙的优选的组成近似于共晶成分，该共晶成分促使铸造粉末的更快熔化以及由该铸造粉末获得的铸造熔渣的更低结晶趋势，这使过程可靠性得到了提高。使用预熔化的铝酸钙的另一个原因在于，CaO添加易于操作。烧石灰(CaO)的加入由此妨碍铸造粉末的制造，即，烧石灰吸湿性强并由此可以通过吸湿而改变其重量。这样可能导致铸造粉末组成或铸造熔渣组成中的CaO/AL2O3比例的偏移并使其特性劣化。
硅有助于非晶状态的稳定并促进铸造熔渣的非晶固化。铸造粉末中的SiO2含量不应小于3重量％，因为否则的话所得铸造熔渣的非晶比重小于60％。铸造粉末中的SiO2含量不应大于6.5重量％，因为否则的话额外的SiO2含量可能与钢熔体中所含的铝反应。游离氧可以结合铝，因此熔渣可以额外地吸收Al2O3。熔渣系统将不再是化学稳定的，即，无法得到所追求的CaO与Al2O3的最佳比例。
铸造粉末中的含氟化物的成分、Na2O和Li2O影响固化温度以及由此获得的铸造熔渣的结晶行为。含氟化物的成分的含量应当不小于10重量％，Na2O的含量应不小于5重量％而Li2O的含量应不小于2重量％，因为否则的话可能使固化温度升高并且使以结晶形式固化的熔渣比重增加。在这种情况下Li2O的影响大于Na2O的影响，因此Li2O必须以较少的量加入。然而，与Na2O相比，Li2O是非常昂贵的，因此出于成本的原因，Li2O的作用尽可能用Na2O补偿。
含氟化物的成分的含量应不大于30重量％，Na20的含量应不大于15重量％而Li2O的含量应不大于5.5重量％，因为否则的话可能使固化温度过低并且铸造熔渣可能变成过度的稀液状。稀液状的铸造炉渣在钢表面上流走，由此不再能够在钢连铸外壳和硬模壁之间的整个接触面上提供熔渣的润滑作用。这可能导致仍较薄的连铸件外壳的断裂并且由于连铸件断裂而导致生产损失。此外，不完全形成的炉渣膜导致不均匀的散热条件，这又导致了连铸件外壳中的热应力并且因此可能同样导致连铸件断裂。
除了在预熔化的铝酸钙中结合的Al2O3之外，还可以将Al2O3添加到铸造粉末中。将额外的Al2O3添加到铸造粉末中，以便在含钙的组分、特别是CaF2的含量相对较高的情况下，使CaO与Al2O3的比例保持在约0.6至约1.0的目标最佳范围内，因为添加含钙的组分、特别是CaF2使通过铝酸钙而引入的CaO与Al2O3的初始比例偏移。额外的Al2O3的比重不应超过10.5重量％，从而不会使CaO与Al2O3的比例过于强烈地对Al2O3有利地偏移，这又会对铸造熔渣的形成和功能性产生不利影响。在添加额外的Al2O3的情况下，在铸造粉末中CaO与Al2O3的比例为0.7至0.9被证明是特别有利的。
为了加速铸造粉末的熔化，可以将碳加入铸造粉末中。铸造粉末中的碳含量应不大于15重量％，从而避免钢熔体的碳化。优选铸造粉末可以以4-10重量％、特别优选5-7重量％的量含有碳。在此可以使用常见的、技术人员已知的形式的碳，例如作为碳黑、石墨或焦炭粉。
技术人员应理解，按照本发明的铸造粉末不必严格是粉末状的，而是可以至少部分或甚至完全以其他形式存在，例如作为颗粒或者以空心球的形式，在必要时甚至以液态的形式。
按照本发明的铸造熔渣应该在固化的过程中具有基本上非晶结构，即，铸造熔渣中非晶比重应为至少60％，优选至少70％，更优选至少80％。具有至少90％的非晶比重的熔渣具有特别好的特性。较高的非晶比重对于获得良好的润滑特性和均匀的热传导而言是重要的。
在制造具有≥1重量％的Al含量的钢的情况下，按照本发明的铸造熔渣是特别有利的，因为该铸造熔渣即使在具有≥1重量％的Al含量的钢中也是化学稳定的。化学稳定是指，熔渣在铸造过程中不会与溶解在钢熔体中的铝反应并且其化学组成几乎保持不变。这提高了过程可靠性以及产品质量。
即使在额外地具有例如≥15重量％的高Mn含量的钢中，在使用按照本发明的铸造熔渣的条件下仍可以实现高的过程可靠性。具有≥15重量％的Mn含量的钢比较低Mn含量的钢具有明显更低的液相线温度。对于具有≥15重量％的Mn含量的钢而言典型的液相线温度为1400-1430℃。
具有≥1重量％的Al含量和额外地具有例如≥0.2重量％的高的钛含量的钢在过程中具有这样的问题，即，不仅Al作为化学活性元素存在，而且Ti也以较高的含量作为化学活性元素存在。用于制造这类钢所使用的铸造熔渣必须相对于AL和Ti具有良好的化学稳定性。在按照本发明的铸造熔渣正是这样。
钛是一种化学活性元素并且能够通过其结合连接在Si和Mn上的氧而从熔渣中吸取Si或Mn。在增高的二氧化钛含量的情况下，可形成钛钙氧化化合物(TiO2-CaO)，其促进铸渣的结晶固化。为了防止这个问题，有利的是在按照本发明的铸造粉末中不添加例如氧化锰和氧化铁的相应组分。因此，这些组分不是有意添加的，而是可能作为不期望的伴生元素存在于按照本发明的铸造粉末中并因此存在于本发明的铸造熔渣中。
按照本发明的铸造熔渣组成可以进一步包含碱金属氧化物，碱土金属氧化物或过渡金属氧化物。因此，按照本发明的铸造熔渣组成可以包含以下组分中的一种或多种：
≤5.0重量％的TiO2；
≤5.0重量％的MgO；
≤3.0重量％的MnO；
≤2.0重量％的FeO。
因此，所述的优选铸造熔渣组成可以额外地包含以下组分中的一种或多种：
≤5.0重量％的TiO2；
≤5.0重量％的MgO；
≤3.0重量％的MnO；
≤1.0重量％的Fe2O3；
≤1.0重量％的FeO。
Ti02可以添加到按照本发明的铸造粉末中。然而，在铸造粉末中Ti02的含量不应该大于5.0重量％，因为高于该数值的Ti02比重将与钢熔体中存在的铝反应。游离氧将结合铝，从而使熔渣可能额外地吸收Al203。该熔渣系统将不再是化学稳定的，即，不再能提供CaO与Al203的目标最佳比例。此外，在Ti02比重＞5重量％时，元素形式的钛可以转移到钢熔体中并且不期望地改变其化学组成。
在铸造粉末中可以含有作为伴生元素的MgO、MnO、Fe203、FeO，但不是为了调整铸造熔渣的性能而有意地加入。
在优选的实施方式中，按照本发明的铸造熔渣包括以下成分：
33-48重量％的CaO；
23-43重量％的Al2O3；
7-13重量％的Fˉ(氟离子)；
3-6.5重量％的SiO2；
7-12重量％的Na2O；
2-5重量％的Li2O；
≤3重量％的TiO2；
≤1.5重量％的MgO；
≤1.0重量％的MnO；
≤1重量％的FeO。
所述的优选的铸造粉末组成在不计算挥发性组分的条件下包括以下组分：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
15-30重量％的含氟化物的组分，优选CaF2；
3-6重量％的SiO2；
7-12重量％的Na2O；
2-5.5重量％的Li2O；
≤10.5重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳；
≤3.0重量％的TiO2；
≤1.0重量％的MgO；
≤1.0重量％的MnO；
≤1.0重量％的Fe2O3；
≤1.0重量％的FeO。
针对以上给出的铸造熔渣和铸造粉末的组成而给定的重量说明是分别相对于铸造熔渣组成或铸造粉末组成的成分的总量而言的。
以按照本发明的铸造熔渣和铸造粉末组成的氟离子或者含氟化物的组分可以分别以常见的氟化物的形式而加入，例如碱金属的氟化物、碱土金属的氟化物或者过渡金属的氟化物，特别是以从CaF2、MgF2、NaF、LiF的组合中选出的氟化物和这些氟化物中的至少两个或更多个组成的混合物的形式。
在按照本发明的铸造熔渣和铸造粉末的各个特别优选的实施方式中，氟离子或者含氟化物的成分份额来自CaF2(也称为氟石)。
已发现特别有利的是含有铝酸钙(CaO-AL203)和CaF2成分的铸造粉末的组成，从而改善由其产生的铸造熔渣的特性的稳定性并因此特别是还改善Al合金钢的制造的过程可靠性。这种CaO-AL203-CaF2三元混合物的成分不与钢中所含在的铝进行任何反应，从而确保了铸造粉末的化学稳定性以及由其产生的铸造熔渣在铸造过程中恒定的特性。
投入使用的铸造粉末的精确的组成可以变化并且另外与现有的条件相适应，例如与钢的组成或者与铸造方法的类型相适应。
另外，原则上还存在这样的可能性，即，将三氧化硼(B203)用作为铸造粉末添加剂。存在于粉末或熔渣中的三氧化硼可以通过存在于钢中的铝按照以下的反应方程而还原：
还原后的硼可以作为不期望的伴生元素而引入到熔体中。为了防止这样，在此处描述的铸造粉末组成和铸造熔渣组成中优选免去了硼。
为了优化功能特性、例如在钢和硬模之间铸造缝隙中的润滑特性，可以使铸造熔渣的组成与待铸的钢种的液相线温度相适应。这例如通过调整铸造粉末中的助熔剂(比如氧化钠(Na20)和/或氧化锂(Li20))的限定含量和/或含氟化物的成分的含量而完成。
例如，在具有例如1500-1530℃的较高液相线温度的钢种的铸造过程中，可以在铸造熔渣中设置Na20含量为5-11重量％，Li20含量为约2-3重量％，F-含量为8-10.5重量％，Na20、Li20和F-的总和优选＜25重量％。为了防止熔渣的粘度变得过低，Na20、Li20和F-的总量应当＜25重量％。
在另一方面，本发明因此还涉及一种用于具有高液相线温度的钢的铸造熔渣组成，其具有以下成分：
30-50重量％的CaO；
20-45重量％的Al2O3；
8-10.5重量％的Fˉ(氟离子)；
3-6.5重量％的SiO2；
5-11重量％的Na2O；
2-3重量％的Li2O；
≤3重量％的TiO2；
≤5重量％的MgO；
≤3重量％的MnO；
≤2重量％的FeO。
所属的铸造粉末组成在不计算挥发组分的情况下包括：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
10-30重量％的含氟化物的组分，优选以CaF2的形式；
3-6.5重量％的SiO2；
5-11重量％的Na2O；
2-3重量％的Li2O；
≤10.5重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳；
≤3.0重量％的TiO2；
≤5.0重量％的MgO；
≤3.0重量％的MnO；
≤1.0重量％的Fe2O3；
≤1.0重量％的FeO。
在一个优选的实施方式中，用于具有高液相线温度的钢的铸造熔渣组成包括以下成分：
33-48重量％的CaO；
23-43重量％的Al2O3；
8-10.5重量％的Fˉ(氟离子)；
3-5重量％的SiO2；
5-11重量％的Na2O；
2-3重量％的Li2O；
≤3重量％的TiO2；
≤1.5重量％的MgO；
≤1.0重量％的MnO；
≤1.0重量％的FeO。
所属的优选的铸造粉末组成在不计算挥发组分的情况下包括：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
10-25重量％的含氟化物的组分，优选以CaF2的形式；
3-5重量％的SiO2；
5-11重量％的Na2O；
2-3重量％的Li2O；
≤8重量％的Al2O3；
≤5重量％的碳；
≤3.0重量％的TiO2；
≤1.0重量％的MgO；
≤1.0重量％的MnO；
≤1.0重量％的Fe2O3；
≤1.0重量％的FeO。
对于具有较低液相线温度(例如1400-1430℃)的钢，可以特别考虑具有9-15重量％的Na20含量，4-5重量％的Li20含量和12.5-15重量％的F-含量的铸造熔渣，其中，Na20、Li20和F-的总和优选≥25重量％。在此，对于具有相对高的助熔剂含量的情况，测得的粘度向低温偏移大约100℃(图2)。
在另一方面，本发明因此还涉及一种用于具有较低液相线温度的钢的铸造熔渣组成，其含有以下成分：
30-50重量％的CaO；
20-45重量％的Al2O3；
12.5-15重量％的Fˉ(氟离子)；
3-6.5重量％的SiO2；
9-15重量％的Na2O；
4-5重量％的Li2O；
≤3重量％的TiO2；
≤5重量％的MgO；
≤3重量％的MnO；
≤2重量％的FeO。
所属的铸造粉末在不计算挥发组分的情况下包括以下成分：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
15-30重量％的含氟化物的组分，优选以CaF2的形式；
3-6.5重量％的SiO2；
9-15重量％的Na2O；
3-5重量％的Li2O；
≤10重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳；
≤3重量％的TiO2；
≤5重量％的MgO；
≤3重量％的MnO；
≤1重量％的Fe2O3；
≤1重量％的FeO。
在一个优选的实施方式中，用于具有较低液相线温度的钢的根据本发明的铸造熔渣组成包括以下成分：
33-48重量％的CaO；
23-43重量％的Al2O3；
12.5-15重量％的Fˉ(氟离子)；
3-5重量％的SiO2；
11-15重量％的Na2O；
3-5重量％的Li2O；
≤3重量％的TiO2；
≤1.5重量％的MgO；
≤1重量％的MnO；
≤1重量％的FeO。
所属的优选的铸造粉末组成在不计算挥发组分的情况下包括：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
15-30重量％的含氟化物的组分，优选以CaF2的形式；
3-5重量％的SiO2；
11-15重量％的Na2O；
3-5重量％的Li2O；
≤10重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳；
≤3.0重量％的TiO2；
≤1.5重量％的MgO；
≤1.0重量％的MnO；
≤1.0重量％的Fe2O3；
≤1.0重量％的FeO。
铸造熔渣的另一个重要的特性是其热传导性。在铸造间隙内，这种热传导性决定了从钢到硬模的热传递。热导率主要受到铸造熔渣的结晶行为的影响。在此重要的是，铸造熔渣是非晶固化还是结晶固化。基于硅酸钙的典型的铸造熔渣主要是非晶固化或在快速冷却的过程中形成非晶组分和结晶组分。铸造熔渣的非晶部分有利于润滑特性并确保更强的热传递。在包晶固化的钢的铸造过程中，为了防止纵向裂纹而期望较低的热传递。如果铸造熔渣的非晶/结晶比例和与之相关的铸造熔渣的热导率与钢种相适应，则可以通过具有相对高的结晶比重的铸造熔渣来实现这种较低的热传递。通过助熔剂(Na20、Li20、F-)的含量实现了这种适应。较高的助熔剂的比重同时导致铸造熔渣中较高的非晶比重。
最高6.5重量％的Si02的加入避免了在铸造熔渣中过高的非晶比重。
因此，在本发明的优选的实施方式中，在上述组成中，成分Si02的含量≤6重量％、优选≤5.5重量％、特别优选≤5重量％。
添加较小的Ti02含量实现了在上述铸造粉末组成中进一步降低Si02含量。Ti02同样有利于铸造熔渣的非晶比重的形成并另外相对于与钢中所存在的Al的反应而言在热力学上比Si02更加稳定。在降低Si02的同时加入Ti02的情况下，使铸造熔渣的粘度保持不变(图3)。
在另一方面，本发明因此还涉及一种铸造熔渣组成，其含有以下成分：
30-50重量％的CaO；
20-45重量％的Al2O3；
8-15重量％的Fˉ(氟离子)；
3-5重量％的SiO2；
5-15重量％的Na2O；
2-5重量％的Li2O；
1.5-5重量％的TiO2；
≤5重量％的MgO；
≤3重量％的MnO；
≤2重量％的FeO。
所属的铸造粉末的组成在不计算挥发组分的情况下包括以下成分：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
10-30重量％的含氟化物的组分，优选以CaF2的形式；
3-5重量％的SiO2；
5-15重量％的Na2O；
2-5重量％的Li2O；
≤10重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳；
1.5-5重量％的TiO2；
≤5重量％的MgO；
≤3重量％的MnO；
≤1重量％的Fe2O3；
≤1重量％的FeO。
在一个优选的实施方式中，按照本发明的铸造熔渣组成包括以下成分：
33-48重量％的CaO；
23-43重量％的Al2O3；
8-13重量％的Fˉ(氟离子)；
3-4重量％的SiO2；
8-13重量％的Na2O；
3-5重量％的Li2O；
1.5-3重量％的TiO2；
≤1.5重量％的MgO；
≤1重量％的MnO；
≤1重量％的FeO。
所属的优选的铸造粉末具有这样的组成，即，其在不计算挥发组分的情况下包括以下成分：
50-60重量％的预熔化的铝酸钙；
15-25重量％的含氟化物的组分，优选以CaF2的形式；
3-4重量％的SiO2；
8-13重量％的Na2O；
3-5重量％的Li2O；
≤10重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳；
1.5-3重量％的TiO2；
≤1.5重量％的MgO；
≤1.0重量％的MnO；
≤1重量％的Fe2O3；
≤1重量％的FeO。
按照本发明的铸造熔渣的特征特别是在于，其对于钢中的铝部分不表现出或仅表现出很小的反应性，从而拓宽了可铸钢种的范围并且还可以可靠地制造具有较高含量的铝或较高含量的铝和锰的钢。在使用含有该铸造粉末的钢产品的情况下这最后还促使质量的改善。
本发明的另一个方面涉及一种在使用上述铸造粉末的条件下用于钢铸造的方法。
结合以上按照本发明的铸造粉末所描述的所有优选的实施方式相应地也适用于按照本发明的钢铸造的方法并在此不再复述。
优选用于钢铸造的方法按照一个连续的方法、特别是按照连铸法进行。
在一个优选的实施方式中，本发明涉及一种按照本发明的方法，该方法用于铸造具有≥1重量％、优选≥1.5重量％、特别优选≥3.0重量％、最优选≥5.0重量％的铝含量的钢。
在另一个优选的实施方式中，本发明涉及一种按照本发明的方法，该方法用于铸造具有≥15重量％、优选≥17.5重量％、特别优选≥20重量％的锰含量的钢。
在另一个优选的实施方式中，本发明涉及一种按照本发明的方法，该方法用于铸造具有≥0.2重量％、优选≥0.5重量％的钛含量的钢。
在一个优选的实施方式中，本发明涉及一种按照本发明的方法，该方法用于铸造具有≥1重量％、优选≥1.5重量％、特别优选≥3.0重量％、最优选≥5.0重量％的铝含量和一定情况下具有≥15重量％、优选≥17.5重量％、特别优选≥20重量％的锰含量和在一定情况下具有≥0.2重量％、优选≥0.5重量％的钛含量的钢。
附图说明
图1示出了成分的CaO、Al203和CaF2有利的组成。
图2示出了对于不同的助熔剂含量，使用Fa.的高温旋转粘度计测量的一些铸造熔渣的粘度与温度的相关性。
图3示出了在减少Si02比重和提高Ti02比重的条件下测得的一些铸造熔渣的粘度(Pr.9和Pr.25具有约5重量％的Si02；Pr.42和Pr.44具有约4重量％的Si02和约2重量％的Ti02)。
以下借助例子说明本发明。这些说明仅是示例性的而并不限制一般的发明构思。
具体实施方式
研究了表1所示组成的各种铸造粉末。含C的样品5、19、32、40和44在600℃下预煅烧8小时并在氩气环境下在1500℃熔化。不含C的样品不进行预煅烧，而是直接在氩气环境下在1500℃下熔化。在熔化之后，将样品各自在1500℃下保持15分钟并随后为了在室温下在空气中进行冷却而浇铸在具有室温的钢基材上。冷却后的样品具有最大15mm、在样品表面上不同的厚度。对于随后的研究，选择固化的炉渣层为5至7mm厚的位置。在这些位置上，借助光学显微镜确定在样品横截面中的非晶固化比重和/或结晶固化比重。
表2中给出了所产生的熔渣的化学组成和非晶比重。通过X射线荧光法在样品上分别三重的方式测定铸造粉末和铸造熔渣的化学组成。氟离子的含量通过根据DIN 51723和DIN 51727的加氢热解测定，随后根据DIN EN ISO 10304的离子色谱法测定。在相应的样品制备之后通过按照DIN EN ISO 11885的ICPOS测量来测定Na20浓度。
此外，使具有样品31、40和48的组成的铸造粉末样品与所选的熔体接触并在氩气环境下在1450℃-1550℃下保持15分钟(参见表3)。然后分开地浇铸熔渣和熔体并分别进行分析。通过差热分析(DTA)测定相关的液相线温度。可调整的铸造熔渣组成和非晶铸造熔渣的比重与表2中的样品31、40和48的结果相同。因此能够证明，先前研究的铸造熔渣系统即使在与钢熔体接触的情况下也是代表性。
在表1中给出的按照本发明的铸造粉末的组成因此以突出的方式适用于制造所追求的铸造熔渣。
表1：在不考虑挥发性组分的条件下以重量％表示的铸造粉末的组成，和在预熔化的铝酸钙中CaO相对于Al203的比例(无量纲)
表2：以重量％(标准化)表示的实验室熔渣的组成以及非晶固化的比重
尽管没有主动地向所属的铸造粉末加入二氧化硅，在熔渣样品26中存在0.7重量％的二氧化硅。对此的原因在于，在熔炉和钳锅所使用的耐火材料中存在少量的二氧化硅，其在试验期间扩散到熔化的铸造熔渣中。
表3：在接触试验内所使用的钢熔体的例子(基于铁的钢以及以重量％计的重要合金元素，以℃计的液相线温度Tliq)
| 钢种 | Tliq. | C | Mn | Al | Ti | 试验熔渣的组成 |
| 钢1 | 1502 | 0.22 | 1.67 | 1.46 | - | Pr.40(表2) |
| 钢2 | 1420 | 0.40 | 18.80 | 1.20 | - | Pr.31(表2) |
| 钢3 | 1516 | 0.05 | - | 5.00 | 0.5 | Pr.48(表2) |
Claims (20)
1.一种铸造粉末，所述铸造粉末在不考虑挥发性组分的情况下包括以下组分：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
10-30重量％的含氟化物的成分；
3-6.5重量％的SiO2；
5-15重量％的Na2O；
2-5.5重量％的Li2O；
≤10.5重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳，
其中，在预熔化的铝酸钙中CaO相对于Al2O3的比例在0.6至1.1的范围内。
2.根据权利要求1所述的铸造粉末，其包括以下成分中的一种或多种：
≤5.0重量％的TiO2；
≤5.0重量％的MgO；
≤3.0重量％的MnO；
≤1.0重量％的Fe2O3；
≤1.0重量％的FeO。
3.根据权利要求1或2所述的铸造粉末，其包括以下成分：
40-60重量％的预熔化的铝酸钙；
15-25重量％的含氟化物的成分；
3-6重量％的SiO2；
7-12重量％的Na2O；
2-5.5重量％的Li2O；
≤10重量％的Al2O3；
≤15重量％的碳；
≤3.0重量％的TiO2；
≤1.0重量％的MgO；
≤1.0重量％的MnO；
≤1.0重量％的Fe2O3；
≤1.0重量％的FeO。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的铸造粉末，其中，所述含氟化物的成分是CaF2。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的铸造粉末，其中，SiO2的含量为≤6重量％、优选≤5.5重量％、特别优选≤5重量％。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的铸造粉末，其中，TiO2的含量为1.5-3重量％。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的铸造粉末，其中，SiO2的含量为3-5重量％且TiO2的含量为1.5-3重量％。
8.包括以下成分的铸造熔渣：
30-50重量％的CaO；
20-45重量％的Al2O3；
7-15重量％的Fˉ(氟离子)；
3-6.5重量％的SiO2；
5-15重量％的Na2O；
2-5重量％的Li2O。
9.根据权利要求8所述的铸造熔渣，其包括以下成分中的一种或多种：
≤5.0重量％的TiO2；
≤5.0重量％的MgO；
≤3.0重量％的MnO；
≤2.0重量％的FeO。
10.根据权利要求8或9所述的铸造熔渣，其包括以下成分：
33-48重量％的CaO；
23-43重量％的Al2O3；
8-13重量％的Fˉ(氟离子)；
3-6.5重量％的SiO2；
7-12重量％的Na2O；
2-5重量％的Li2O；
≤3重量％的TiO2；
≤1.5重量％的MgO；
≤1.0重量％的MnO；
≤1重量％的FeO。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的铸造熔渣，其中，氟离子的含量通过CaF2调整。
12.根据权利要求8-11中任意一项所述的铸造熔渣，其中，SiO2的含量为≤6重量％、优选≤5.5重量％、特别优选≤5重量％。
13.根据权利要求8-12中任意一项所述的铸造熔渣，其中，TiO2的含量为1.5-3重量％。
14.根据权利要求8-13中任意一项所述的铸造熔渣，其中，SiO2的含量为3-5重量％且TiO2的含量为1.5-3重量％。
15.一种用于钢铸造的方法，其中，使用根据权利要求1-7中任意一项所述的铸造粉末或者使用根据权利要求8-14中任意一项所述的铸造熔渣。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法是一种用于连铸的方法。
17.根据权利要求15或16所述的方法，所述方法用于铸造具有≥1重量％、优选≥1.5重量％、特别优选≥3.0重量％、最优选≥5.0重量％的铝含量的钢。
18.根据权利要求15-17中任意一项所述的方法，所述方法用于铸造具有≥15重量％、优选≥17.5重量％、特别优选≥20重量％的锰含量的钢。
19.根据权利要求15-18中任意一项所述的方法，所述方法用于铸造具有≥0.2重量％、优选≥0.5重量％的钛含量的钢。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法用于铸造钢，所述钢具有≥1重量％、优选≥1.5重量％、特别优选≥3.0重量％、最优选≥5.0重量％的铝含量和≥0.2重量％的钛含量。
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