CN112638560A - 结晶器保护渣和使用其的铸造方法 - Google Patents

结晶器保护渣和使用其的铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于板坯铸造的结晶器保护渣，所述结晶器保护渣包含相对于总重量％的32重量％至38重量％的氧化铝(Al2O3)、8重量％至12重量％的氧化锶(SrO)、8重量％至12重量％的氧化钾(K2O)、8重量％至12重量％的氟(F)、5重量％至8重量％的氧化硼(B2O3)、3重量％至5重量％的氧化锂(Li2O)、以及不可避免的杂质。因此，与现有技术相比，根据本发明的一个实施方案的结晶器保护渣可以更好地抑制或防止由硅氧化物(SiO2)和氧化钙(CaO)引起的组分变化。

Description

结晶器保护渣和使用其的铸造方法
技术领域
本发明涉及结晶器保护渣和使用其的铸造方法，并且更具体地，涉及能够改善扁锭的品质和生产率的结晶器保护渣以及使用所述结晶器保护渣的铸造方法。
背景技术
铸造过程是这样的过程：其中将钢水加入具有预定形状的内部空间的结晶器中，连续拉出半凝固的扁锭，并制造出具有各种形状的扁锭，例如板坯、大方坯(bloom)、小方坯(billet)和异形坯(beam blank)。
在这样的铸造过程期间，将结晶器保护渣添加至结晶器内部的钢水的上部，并将添加的结晶器保护渣引入到结晶器与凝固壳之间的间隙中。引入的结晶器保护渣对结晶器的内壁与凝固壳或扁锭之间的润滑产生作用。此外，除了润滑作用外，结晶器保护渣还起到吸收和熔化从钢水中分离并漂浮的非金属夹杂物，防止再氧化，并抑制散热，从而保持钢水的温度的作用。
同时，电工钢是其中铁芯损耗(其代表在电与磁之间的能量交换期间作为热量损失的能量的量)降低的钢材，并且是被制造成具有比其他钢材优异的电磁特性的软磁材料。这样的电工钢是包含高含量的铝(Al)的钢材，使用高铝(Al)含量钢水来制造电工钢。
然而，在使用高铝(Al)含量钢水的铸造期间，作为结晶器保护渣的主要组分的硅氧化物(SiO2)与钢水中的铝(Al)反应并引起其中硅氧化物(SiO2)含量降低且氧化铝(Al2O3)的含量增加的组分变化。组分变化了的结晶器保护渣中的氧化铝(Al2O3)与结晶器保护渣中的其他组分氧化钙(CaO)、硅氧化物(SiO2)和氧化钠(Na2O)反应，并生成高熔点结晶相，例如Ca-Al-O、Ca-Na-Al-O和Na-Al-Si-O。
此外，由于高熔点结晶相，结晶器保护渣的熔点和粘度急剧增加，并且熔化的结晶器保护渣中的液相的分数降低。因此，可能造成这样的拉漏(break out)：其中在结晶器与凝固壳之间引入结晶器保护渣不顺利，或者由于结晶器保护渣具有低的液相分数而导致润滑性能不足，因此凝固壳破裂或撕裂。
因此，当使用包含高含量的铝(Al)的钢水进行铸造时，已经通过严格控制钢水组分、限制扁锭的连续生产量、和铸造速度控制中的至少一者使结晶器保护渣的组分变化最小化。
然而，存在当限制扁锭的连续生产量和铸造速度时，生产量降低的问题。此外，在电工钢的情况下，为了确保低铁芯损耗和高磁场密度，需要较高的铝(Al)含量，但是存在钢水中的铝(Al)含量越高则结晶器保护渣中组分变化的程度越大的问题。
(相关技术文献)
(专利文献1)韩国专利公开KR 10-2002-0044233
发明内容
技术问题
本发明提供了能够提高扁锭的生产率的结晶器保护渣和使用其的铸造方法。
本发明提供了能够确保润滑性能的结晶器保护渣和使用其的铸造方法。
技术方案
根据本发明的一个实施方案，结晶器保护渣包含基于其总重量％的32重量％至38重量％的氧化铝(Al2O3)、8重量％至12重量％的氧化锶(SrO)、8重量％至12重量％的氧化钾(K2O)、8重量％至12重量％的氟(F)、5重量％至8重量％的氧化硼(B2O3)、3重量％至5重量％的氧化锂(Li2O)、以及不可避免的杂质。
结晶器保护渣不包含硅氧化物(SiO2)。
结晶器保护渣的熔点为1000℃至1300℃。
结晶器保护渣包含基于其总重量％的9重量％至10重量％的氧化锶(SrO)。
结晶器保护渣包含基于其总重量％的9重量％至10重量％的氧化钾(K2O)。
结晶器保护渣包含氧化钙(CaO)，其中氧化钙(CaO)的含量被调节成使得碱度(CaO/Al2O3)为0.4至0.6。
氧化钙(CaO)的含量被调节成使得碱度(CaO/Al2O3)为0.45至0.55。
结晶器保护渣包含5重量％或更少的氧化钠(Na2O)。
根据本发明的一个实施方案，铸造方法包括：制备结晶器保护渣；将钢水供应至结晶器；以及将结晶器保护渣加入钢水的上部中以铸造扁锭。
基于钢水的总重量％，钢水包含0.7重量％或更多的铝(Al)。
加入钢水上部中的结晶器保护渣被钢水的热量熔化，并且熔化的结晶器保护渣的粘度为0.5泊至3泊。
在扁锭的铸造中，将结晶器保护渣引入由钢水形成的凝固壳与结晶器之间，在凝固壳与结晶器之间引入的结晶器保护渣中，测量区域内由液相所占据的面积的比率为70％至85％。
有益效果
与常规技术中的那些相比，根据本发明的一个实施方案的结晶器保护渣可以抑制或防止由于硅氧化物(SiO2)和氧化钙(CaO)引起的组分变化。
此外，与常规技术中的那些相比，在根据一个实施方案的结晶器保护渣中，氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)的含量降低，并且制备出包含氧化锶(SrO)和氧化钾(K2O)的结晶器保护渣。因此，可以抑制或防止使润滑性能降低的高熔点结晶相的生成，可以防止由于结晶器保护渣引起的缺陷的发生，并且防止诸如拉漏的操作事故，使得可以进行稳定的操作。
此外，由于抑制了组分变化和高熔点结晶相的生成，因此即使在长期使用中也可以保持润滑性能。因此，当使用根据一个实施方案的结晶器保护渣时，可以长时间稳定地进行连续铸造。此外，由于即使不限制扁锭的连续生产量和铸造速度也可以抑制结晶器保护渣的组分变化，因此可以提高扁锭的生产量。
附图说明
图1是示出其中铸造过程期间引入了结晶器保护渣的状态的图。
图2(a)示出了使用根据表1的第二比较例的结晶器保护渣铸造的扁锭的照片和局部放大图，图2(b)示出了使用根据表1的第一实施例的结晶器保护渣铸造的扁锭的照片和局部放大图。
具体实施方式
下文中将参照附图详细地描述示例性实施方案。然而，本发明可以以不同形式体现，并且不应被解释为限于本文所述的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开内容将是全面和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。为了描述示例性实施方案，附图可能被放大，并且附图中相同的附图标记表示相同的要素。
图1是示出其中铸造过程期间引入了结晶器保护渣的状态的图。
参照图1，铸造过程是这样的过程：其中当通过浸入式水口10将接收在中间包(未示出)中的钢水M引入到结晶器20中时，钢水M在冷却的结晶器20中开始凝固，并获得半凝固状态的扁锭作为中间产品。
在这样的铸造过程期间，将结晶器保护渣F加入并熔化在结晶器20内部的钢水M上，并将熔化的结晶器保护渣F引入到结晶器20与凝固壳I之间的间隙中。引入到结晶器20与凝固壳I之间的间隙中的结晶器保护渣F与从结晶器20向下拉出的扁锭一起向下流动，并通过喷洒以冷却铸造板坯的冷却水来洗涤并消耗。
加入结晶器20中的结晶器保护渣F为呈粉末状或颗粒状的固相，并且当被加入钢水M的上部时被钢水M的热量熔化。此外，熔化的结晶器保护渣F被引入到结晶器20与凝固壳I之间的间隙中并发挥润滑作用。
此外，当结晶器保护渣F具有适当的润滑性能时，可以防止其中凝固壳I破裂和撕裂，以及钢水M泄漏的拉漏的发生。此外，当结晶器保护渣F具有适当的润滑性能时，可以防止结晶器保护渣渗透到凝固壳内部，即渗透到钢水中，并引起扁锭的缺陷的问题。
结晶器保护渣F的润滑性能根据结晶器保护渣F的熔点以及加入结晶器的结晶器保护渣的粘度和液相分数来确定。在此，结晶器保护渣F的液相分数由测量区域中由液相所占据的面积的比率表示。
本发明提供了可以确保润滑性能使得防止或抑制拉漏或扁锭缺陷的发生的结晶器保护渣。此时，在使用包含高含量的铝Al，例如不小于0.7重量％，更有利地，不小于1.0重量％的钢水铸造扁锭时，本发明的一个实施方案提供了可以确保润滑性能的结晶器保护渣。
同时，钢水和装入结晶器中的钢水的熔化表面的温度为约1300℃至1350℃，邻近结晶器内壁的部分中的钢水的温度为约1000℃。
呈粉末状或颗粒状的结晶器保护渣被添加至钢水的熔化表面并被钢水的热量熔化，然后被引入到结晶器与凝固壳之间的间隙中。此时，仅在确保了熔化在钢水的熔化表面上的熔化的结晶器保护渣的粘度时，结晶器保护渣才可以流入结晶器与凝固壳之间的间隙中；仅在确保了结晶器保护渣的液相分数时，才可以确保结晶器与凝固壳之间的润滑性能。
因此，必须制备在1300℃至1350℃的温度(其为结晶器中钢水的温度)下确保其粘度并且在1000℃(其为邻近结晶器内壁的钢水的温度)下确保其液相分数的结晶器保护渣。
在本发明的一个实施方案中，提供了在1300℃下具有0.5泊至3泊的粘度并且在1000℃下具有70％至85％的液相分数的结晶器保护渣。此外，由于结晶器保护渣的粘度和液相分数根据结晶器保护渣的熔点而变化，因此本发明的一个实施方案提供了熔点为1000℃至1300℃的结晶器保护渣。
在此，0.5泊至3泊的含义为0.5泊或更高且3泊或更低。此外，在之后描述结晶器保护渣的粘度、组分含量、液相分数等中，以“下限值至上限值”的形式提供了描述，并且这意指“不小于下限值且不大于上限值”。
同时，当结晶器保护渣的熔点低于1000℃、粘度低于0.5泊或液相分数超过85％时，结晶器保护渣的润滑性能太大，并且结晶器保护渣可能被过度地引入到结晶器与凝固壳之间的间隙中。在这种情况下，结晶器保护渣可能渗透到凝固壳内部，即渗透到钢水中，并因此可能引起扁锭缺陷。
此外，通过使结晶器冷却而使钢水凝固，此时，结晶器的温度经由结晶器保护渣传递至凝固壳和钢水。然而，当结晶器保护渣的液相分数超过85％时，从保护渣传递至凝固壳或钢水的热量太大，并且结晶器中凝固壳的厚度可能太大。在这种情况下，当将半凝固的扁锭从结晶器中拉出并弯曲时，扁锭可能受到过大的应力，并且其品质可能降低。
此外，当结晶器保护渣的熔点超过1300℃、粘度超过3泊或液相分数小于70％时，通过结晶器与凝固壳之间的间隙引入结晶器保护渣不足，或者引入的结晶器保护渣的润滑可能不足。当像这样润滑性能不足时，可能引起其中凝固壳破裂或撕裂以及钢水泄漏的拉漏，并因此可能出现钢水从结晶器倒出的问题。
因此，在本发明的一个实施方案中，制备了具有1000℃至1300℃的熔点、1300℃下0.5泊至3泊的粘度以及1000℃下70％至85％的液相分数的结晶器保护渣。更有利地，制备了具有1100℃至1250℃的熔点、1300℃下0.7泊至1.5泊的粘度以及1000℃下75％至80％的液相分数的结晶器保护渣。
在下文中，将详细地描述根据本发明的一个实施方案的结晶器保护渣的组分。
根据本发明的一个实施方案的结晶器保护渣可以不包含作为与钢水中的铝(Al)反应的主要材料的硅氧化物(SiO2)，但是可以包含氧化铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化锶(SrO)、氧化钾(K2O)、氟(F)、氧化硼(B2O3)、氧化锂(Li2O)和不可避免的杂质。此外，结晶器保护渣可以包含氧化钠(Na2O)和氧化镁(MgO)。在此，结晶器保护渣可以包含不可避免的杂质。即，可以包含多种非预期的组分。在此，不排除包含痕量的硅氧化物(SiO2)的状态。
更具体地，根据一个实施方案的结晶器保护渣可以包含基于其总重量％的32重量％至38重量％的氧化铝(Al2O3)、8重量％至12重量％的氧化锶(SrO)、8重量％至12重量％的氧化钾(K2O)。此外，结晶器保护渣可以包含基于其总重量％的8重量％至12重量％的氟(F)、5重量％至8重量％的氧化硼(B2O3)和3重量％至5重量％的氧化锂(Li2O)。
更有利地，氧化锶(SrO)和氧化钾(K2O)可以各自以9重量％至10重量％的量包含在内。
此外，氧化钙(CaO)起到调节结晶器保护渣的碱度(CaO/Al2O3)的作用，并且被添加成使得碱度(CaO/Al2O3)为0.4至0.6。在此，由于氧化铝(Al2O3)的含量为32重量％至38重量％，氧化钙(CaO)可以被制备成具有12.8重量％至22.8重量％的含量，以具有0.4至0.6的碱度(CaO/Al2O3)。更有利地，氧化钙(CaO)的含量可以被调节成使得碱度为0.45至0.55。
此外，结晶器保护渣可以包含5重量％或更少的氧化钠(Na2O)、2重量％或更少的氧化镁(MgO)。此外，结晶器保护渣可以不包含(0重量％)氧化钠(Na2O)和氧化镁(MgO)中的至少一者。
根据本发明的这样的一个实施方案的结晶器保护渣可以具有1000℃至1300℃的熔点、1300℃下0.5泊至3泊的粘度以及1000℃下70％至85％的液相分数。
氧化铝(Al2O3)为中性氧化物，并且根据结晶器保护渣的整体组成，可以充当碱或酸。由于在相应的组成中不存在SiO2组分，因此Al2O3主要充当酸性氧化物，用作结晶器炉渣内部的玻璃状结构中的主要材料，并起到允许加入钢水的结晶器保护渣呈非晶态或玻璃态的作用。
基于结晶器保护渣的总重量％，这样的氧化铝(Al2O3)可以以32重量％至38重量％(含)的含量包含在内。
在此，当氧化铝(Al2O3)的含量低于32重量％时，加入钢水中的结晶器保护渣可能不会非晶化或不足以非晶化，并且结晶器保护渣的粘度增加，并因此可能不容易获得期望的润滑性能。
同时，结晶器保护渣中的氧化铝(Al2O3)与结晶器保护渣中的氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)中的至少一者反应，以生成基于Ca-Al-O的相和基于Ca-Na-Al-O的相中的至少一种高熔点结晶相，并因此结晶器保护渣的熔点急剧增加。此外，结晶器保护渣被加入结晶器中的钢水中并熔化，但是存在高熔点结晶相的含量越高则结晶器保护渣的粘度越大的问题。
因此，当氧化铝(Al2O3)的含量超过38重量％时，结晶器保护渣中的氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)中的至少一者与氧化铝(Al2O3)之间的反应量增加，并因此可能生成大量的高熔点结晶相。因此，结晶器保护渣的熔点可能增加，从而可能降低润滑性能。
可以将氧化钙(CaO)的含量控制成使得结晶器保护的碱度(CaO/Al2O3)为0.4至0.6。当结晶器保护渣的碱度(CaO/Al2O3)小于0.4时，结晶器保护渣的粘度增加，并且结晶器保护渣被引入凝固壳与结晶器之间减少，并因此可能造成诸如限制性拉漏的操作事故。此外，当结晶器保护渣的碱度(CaO/Al2O3)超过0.6时，结晶器保护渣的熔点升高，并且润滑性能降低。
基于结晶器保护渣的总重量％，氟(F)可以以8重量％至12重量％(含)的含量包含在内。同时，当氟(F)的含量低于8重量％时，结晶器保护渣的粘度增加并且润滑可能降低。相反地，当氟(F)的含量超过12重量％时，结晶器保护渣的粘度太低，并且可能无法确保润滑性能。此外，当氟(F)超过12重量％时，在使用水作为冷却介质的铸造操作期间，通过氟与H2O的反应可能生成大量的HF，并因此可能造成连续铸造设备的腐蚀。
基于结晶器保护渣的总重量％，氧化硼(B2O3)可以以5重量％至8重量％(含)的含量包含在内。氧化硼(B2O3)是具有抑制高熔点结晶相生长的作用的材料。然而，当氧化硼(B2O3)的含量低于5重量％时，抑制结晶相生长的作用不明显，并因此，结晶器保护渣的熔点升高，液相分数降低，并且难以确保足够的润滑性能。此外，当氧化硼(B2O3)的含量超过8重量％时，液相分数和润滑性能过度增加。因此，结晶器保护渣可能被过度地引入到结晶器与凝固壳之间的间隙中，在这种情况下，结晶器保护渣可能渗透到凝固壳内部，即渗透到钢水中，并可能引起扁锭缺陷。此外，当氧化硼(B2O3)的含量超过8重量％时，可能产生渣圈(slagrim)，其中在结晶器内部的上部区域中，在邻近结晶器内壁的地方，结晶器保护渣凝固。此外，由于这样的渣圈，出现结晶器保护渣被引入结晶器与凝固壳之间的通道变窄的问题。
氧化锂(Li2O)是被添加以确保足够的液相分数的组分，并且基于结晶器保护渣的总重量％，可以以3重量％至5重量％(含)的含量包含在内。当氧化锂(Li2O)的含量低于3重量％时，结晶器保护渣的熔点高达1500℃或更高，即使在1300℃的温度下也不会熔化，因此在1000℃下不存在液相或液相分数太低，并且不可能确保润滑性能。此外，当氧化锂(Li2O)的含量超过5重量％时，与当其低于3重量％时相比，熔点和粘度降低，并且液相分数增加，但是熔点超过1300℃且粘度超过3泊，并因此难以确保润滑性能。
基于结晶器保护渣的总重量％，氧化镁(MgO)可以以2重量％或更低的含量包含在内。优选地，可以不包含(0重量％)氧化镁(MgO)。同时，氧化镁(MgO)可以与氧化铝(Al2O3)反应并形成包含镁(Mg)和铝(Al)的高熔点尖晶石相。因此，当氧化镁(MgO)超过2重量％时，可能大量产生高熔点尖晶石相，并因此存在结晶器的熔点和粘度升高的问题。因此，基于结晶器保护渣的总重量％，氧化镁(MgO)允许以2重量％或更低的含量包含在内。
同时，如果在使用包含高含量的铝(Al)的钢水铸造扁锭中使用常规的保护渣，则结晶器保护渣中的硅氧化物(SiO2)与钢水中的铝(Al)反应，发生组分变化，使得结晶器保护渣中硅氧化物(SiO2)的含量降低且氧化铝(Al2O3)的含量增加(参见反应式)。
[反应式]
SiO2(结晶器保护渣)+Al(钢水)→Si(钢水)+Al2O3(结晶器保护渣)
相反地，制备根据一个实施方案的结晶器保护渣，以使其不包含作为与钢水中的铝(Al)反应的主要组分的硅氧化物(SiO2)。因此，与相关技术相比，可以抑制或防止结晶器保护渣的组分变化。
此外，常规的结晶器保护渣分别包含24重量％或更多的氧化钙(CaO)和6重量％的氧化钠(Na2O)。此外，如上所述，结晶器保护渣中的氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)与氧化铝(Al2O3)反应以生成高熔点结晶相，例如Ca-Al-O和Ca-Na-Al-O。
然而，当结晶器保护渣中包含高含量的氧化铝(Al2O3)时，由于结晶器保护渣中氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)中的至少一者与氧化铝(Al2O3)之间的反应，可能形成高熔点结晶相。此外，结晶器保护渣的熔点和粘度由此增加并且液相分数降低，使得可能引起润滑性能降低的问题。
因此，在生产包含高含量的氧化铝(Al2O3)的结晶器保护渣时，必须限制与氧化铝(Al2O3)反应以生成高熔点结晶相的氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)的含量。
在此，氧化钙(CaO)应以使结晶器保护渣的碱度(Cao/Al2O3)被调节成0.4至0.6(含)而包含在结晶器保护渣中。然而，由于应抑制或降低通过与氧化铝(Al2O3)反应生成高熔点结晶相，因此与常规技术中相比，降低氧化钙(CaO)的含量。
此时，由于调节氧化钙(CaO)的含量使得碱度(CaO/Al2O3)为0.4至0.6(含)，因此氧化钙(CaO)的含量可以为12.8重量％至22.8重量％，这是低于常规技术中的含量的含量。
如上所述，氧化钠(Na2O)是与氧化铝(Al2O3)反应以生成高熔点结晶相的组分，并且在实施方案中，结晶器保护渣被生产为使得与常规技术中相比具有降低的氧化钠(Na2O)含量，并且被生产为使得基于结晶器保护渣的总重量％包含5重量％或更少的氧化钠(Na2O)或不包含氧化钠(Na2O)。当氧化钠(Na2O)的含量超过5重量％时，通过与氧化铝(Al2O3)反应生成大量的高熔点结晶相，并且增加了结晶器保护渣的熔点和粘度，并且存在可能无法确保润滑性能的问题。
因此，通过制备结晶器保护渣使得氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)的含量降低或为零，可以抑制或降低与结晶器保护渣中的氧化铝(Al2O3)的反应。因此，即使在氧化铝(Al2O3)的含量高时，也可以抑制通过氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)中的至少一者与氧化铝(Al2O3)的反应生成高熔点结晶相。
因此，由于降低了氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)的含量，需要氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)的替代材料。此时，需要具有比氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)更小的与氧化铝(Al2O3)的反应性，并且可以起到降低结晶器保护渣的熔点和粘度的作用的替代材料。
根据一个实施方案的结晶器保护渣包含氧化锶(SrO)和氧化钾(K2O)，并且这些可以是具有与氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)相似的功能的替代材料。更具体地，氧化锶(SrO)用作氧化钙(CaO)的替代材料，氧化钾(K2O)可以用作氧化钠(Na2O)的替代材料。因此，可以抑制高熔点结晶相例如Ca-Al-O和Ca-Na-Al-O的生成。
在此，如上所述，氧化锶(SrO)是作为氧化钙(CaO)的替代材料而加入的组分，并且具有比氧化钙(CaO)更低的与结晶器保护渣中的氧化铝(Al2O3)的反应性。例如，当结晶器保护渣中包含相同含量的氧化锶(SrO)和氧化钙(CaO)时，由于氧化锶(SrO)与氧化铝(Al2O3)的反应而生成的高熔点结晶相的量少于由于氧化钙(CaO)与氧化铝(Al2O3)的反应而生成的高熔点结晶相的量。因此，通过与常规技术中相比降低氧化钙(CaO)的含量并包含氧化锶(SrO)，与常规技术中相比，可以减少高熔点结晶相的生成量。
此外，如上所述，氧化钾(K2O)是作为氧化钠(Na2O)的替代材料而加入的组分，并且具有比氧化钠(Na2O)更低的与结晶器保护渣中的氧化铝(Al2O3)的反应性。例如，当结晶器保护渣中具有相同含量的氧化钾(K2O)和氧化钠(Na2O)时，由于氧化钾(K2O)与氧化铝(Al2O3)的反应而生成的高熔点结晶相的量少于由于氧化钠(Na2O)与氧化铝(Al2O3)的反应而生成的高熔点结晶相的量。因此，通过降低氧化钠(Na2O)的含量并包含氧化钾(K2O)，与常规技术中相比，可以减少高熔点结晶相的生成量。
基于结晶器保护渣的总重量％，氧化锶(SrO)可以以8重量％至12重量％(含)的含量包含在内。同时，当氧化锶(SrO)的含量低于8重量％时，作为氧化钙(CaO)的替代材料注入的效果小。即，氧化锶(SrO)是作为氧化钙(CaO)的替代材料而加入的材料，降低了熔点和粘度，并且增加了液相分数。然而，在与常规技术中相比氧化钙(CaO)的含量降低的状态下，当氧化锶(SrO)的含量低于8重量％时，存在结晶器保护渣的熔点和粘度提高的问题。此外，由于高的熔点和粘度，结晶器保护渣的液相分数降低，并因此可能无法确保适当的润滑性能。此外，当氧化锶(SrO)的含量超过12重量％时，结晶器保护渣的熔点高达1500℃，使得存在即使在将结晶器保护渣加入钢水的上部时，结晶器保护渣也不熔化的问题。
基于结晶器保护渣的总重量％，氧化钾(K2O)可以以8重量％至12重量％(含)的含量包含在内。然而，当氧化钾(K2O)的含量低于8重量％时，加入氧化钾(K2O)的效果可能小。更具体地，氧化钾(K2O)是作为氧化钠(Na2O)的替代材料而加入的组分，并且具有降低结晶器保护渣的熔点和粘度的功能。然而，在与常规技术中相比氧化钠(Na2O)的含量降低的状态下，当氧化钾(K2O)的含量低至低于8重量％时，存在结晶器保护渣的熔点和粘度提高的问题。此外，由于高的熔点和粘度，结晶器保护渣的液相分数降低，并因此可能无法确保适当的润滑性能。
相反地，当氧化钾(K2O)的含量超过12重量％时，结晶器保护渣的熔点高达1500℃，使得存在即使在将结晶器保护渣加入钢水的上部时，结晶器保护渣也不熔化的问题。应理解，这是因为生成了大量包含钾(K)和铝(Al)的高熔点结晶相。
在下文中，将参照图1详细地描述根据本发明的一个实施方案的铸造方法。在此，将省略关于根据一个实施方案的结晶器保护渣的上述描述的重复描述。
根据本发明的一个实施方案的铸造方法包括：制备结晶器保护渣，将钢水M加入结晶器20中，将结晶器保护渣F加入钢水M的上部，并铸造扁锭。
首先，在制备结晶器保护渣时，基于结晶器保护渣的总重量％，结晶器保护渣中包含32重量％至38重量％的氧化铝(Al2O3)、8重量％至12重量％的氧化锶(SrO)、8重量％至12重量％的氧化钾(K2O)、8重量％至12重量％的氟(F)、5重量％至8重量％的氧化硼(B2O3)和3重量％至5重量％的氧化锂(Li2O)。
此外，在结晶器保护渣中，氧化钙(CaO)的含量被调节成使得碱度(CaO/Al2O3)为0.4至0.6，并且结晶器保护渣可以包含0重量％至5重量％(含)的氧化钠(Na2O)、0重量％至2重量％(含)的氧化镁(MgO)，并且可以包含不可避免的杂质。
在钢水的制备中，可以通过精炼过程例如转炉精炼制备基于钢水的总重量％包含0.7重量％或更多，更有利地1.0重量％或更多的铝(Al)的钢水。此外，钢水可以为用于生产电工钢的钢水。
结晶器保护渣的制备和钢水的制备在时间序列上没有关系，当然可以首先制备结晶器保护渣或钢水中的一者，以及可以同时制备结晶器保护渣和钢水。
在制备结晶器保护渣和钢水时，经由钢包和中间包使用浸入式水口10将钢水M加入结晶器20中。此外，在将钢水M加入结晶器20中时，将结晶器保护渣F供应至钢水M的上部，并铸造扁锭。
将供应至钢水M的上部的至少一部分结晶器保护渣F熔化，并将熔化的结晶器保护渣引入到结晶器20与凝固壳I之间的间隙中，从而在结晶器保护渣在仅表面凝固的扁锭(凝固壳)与结晶器20之间发挥润滑作用的同时铸造扁锭。
此时，与常规技术中的那些相比，在根据本发明的一个实施方案的铸造方法中，降低了氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)的含量，并且使用包含氧化锶(SrO)和氧化钾(K2O)的结晶器保护渣。因此，可以有效地抑制通过氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)中的至少一者与氧化铝(Al2O3)之间的反应引起的结晶器保护渣的组分变化。
此外，可以抑制或降低高熔点结晶相例如Ca-Al-O和Ca-Na-Al-O的生成。因此，可以通过抑制熔点和粘度的增加以及液相分数的降低来确保润滑性能。
在下文中，将描述其中通过根据本发明的一个实施方案的铸造方法来铸造扁锭的比较例和实施例。
表1至4示出了根据比较例和实施例的结晶器保护渣的粘度、熔点(℃)和液相分数(％)。在此，根据比较例和实施例的结晶器保护渣全部包含30重量％或更多的高含量氧化铝(Al2O3)。
为了实验，制备根据比较例和实施例的结晶器保护渣，并测量其熔点、粘度和液相分数。
在此，使用高温显微镜对根据比较例和实施例的各个结晶器保护渣测量熔点。
此外，在将根据比较例和实施例的个结晶器保护渣加热至1300℃的温度之后，在1300℃的温度下通过普通粘度计测量粘度。
此外，通过高温共聚焦激光扫描显微镜测量根据比较例和实施例的结晶器保护渣的液相分数。更具体地，在将结晶器保护渣装入坩埚中，加热至1500℃，并以100℃/分钟的速度冷却的条件下，记录结晶器保护渣熔化和凝固过程的图像。此外，当达到1000℃时，在记录的图像中计算并得出液相所占据的面积。
其他组分的含量(重量％)为氧化镁(MgO)、氧化铁(Fe2O3)、氧化锰(MnO)、氧化磷(P2O5)和氧化钛(TiO2)的含量之和。
表1示出了根据第一实施例和第一至第七比较例的粘度、熔点和液相分数。在此，表1是用于根据是否包含氧化锶(SrO)来比较结晶器保护渣的特性的表。
[表1]
Figure BDA0002959671020000141
参照表1，包含氧化锶(SrO)的第一实施例和第四至第七比较例具有1300℃或更低的熔点，以及70％或更高的液相分数。然而，在不包含氧化锶(SrO)的第一至第三比较例中，熔点高达超过1300℃，并且液相分数低至60重量％或更低。这是因为第一至第三比较例不包含氧化锶(SrO)，并且具有高达24重量％的高含量的氧化钙(CaO)，使得由于与结晶器保护渣中的氧化铝(Al2O3)的反应而生成大量高熔点液相。相反地，在第一实施例和第四至第七比较例中，结晶器保护渣被生产为包含氧化锶(SrO)和23.2重量％的氧化钙(CaO)，这低于第一至第三比较例中的那些。因此，在第一实施例和第四至第七比较例中，由于与结晶器保护渣中的氧化铝(Al2O3)反应而生成的高熔点结晶相的量相对少于第一和第三比较例中的那些，使得结晶器保护渣具有低熔点和高液体分数比率。
比较包含氧化锶(SrO)的第一实施例和第四至第七比较例，即使在包含氧化锶(SrO)时，根据碱度(CaO/Al2O3)和组分的含量，粘度、熔点和液相分数中的每一者可以满足或可以不满足目标粘度(0.5泊至3泊)、目标熔点(1000℃至1300℃)和目标液相分数(70％至85％)。
根据第一实施例的结晶器保护渣的组成满足碱度(CaO/Al2O3)为0.4至0.6，氧化铝(Al2O3)含量为32重量％至38重量％，氧化钠(Na2O)含量为5重量％或更低，氟(F)含量为8重量％至12重量％，氧化锂(Li2O)含量为3重量％至5重量％，氧化硼(B2O5)含量为5重量％至8重量％，氧化钾(K2O)含量为8重量％至12重量％，以及氧化锶(SrO)含量为8重量％至12重量％，并且不包含硅氧化物(SiO2)(0重量％)。因此，在第一实施例中，粘度为0.74泊且满足0.5泊至3泊的范围，熔点为1237℃且满足1000℃至1300℃的范围，并且液相分数为79重量％且满足70重量％至85重量％的范围。
因此，在将根据第一实施例的结晶器保护渣加入结晶器中的钢水中时，可以确保结晶器保护渣的适当润滑性能。因此，可以防止操作事故例如由结晶器保护渣缺乏润滑性能引起的拉漏和由于过度的润滑性能引起的扁锭缺陷的发生。
同时，在第五比较例中，碱度(CaO/Al2O3)超过0.6，但是包含硅氧化物(SiO2)，并且氧化钾(K2O)和氧化锶(SrO)的含量各自低至小于8重量％。因此，根据第五比较例的结晶器保护渣的液相分数高达超过85％。
此外，在第四和第六比较例中，碱度(CaO/Al2O3)满足0.4至0.6，但是包含硅氧化物(SiO2)，并且氧化钾(K2O)和氧化锶(SrO)的含量各自低至小于8重量％。因此，第四和第六比较例中的粘度均超过3泊，并且第六比较例的液相分数超过85％。
此外，在第七比较例中，碱度(CaO/Al2O3)、氧化铝(Al2O3)、氧化钠(Na2O)、氟(F)、氧化锂(Li2O)、氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)和氧化锶(SrO)全部满足目标范围，但是包含硅氧化物(SiO2)。因此，第七比较例中的液相分数为87重量％且超过85重量％。此外，第七比较例包含在结晶器保护渣的生产期间有意添加的2.8重量％的硅氧化物(SiO2)。
在将根据第四至第七比较例的结晶器保护渣加入结晶器中的钢水中并扁锭铸件时，由于结晶器保护渣而可能无法确保适当的润滑性能。即，结晶器与凝固壳之间的结晶器保护渣的引入少，或者引入的结晶器保护渣的液相分数小，使得润滑性能可能不足。在这种情况下，可能造成操作事故，例如凝固壳破裂或撕裂的拉漏。此外，过量的结晶器保护渣被引入结晶器与凝固壳之间，或者引入的结晶器保护渣的液相分数太大，使得结晶器保护渣可能被加入凝固壳内部的钢水中而造成扁锭中的缺陷。
图2(a)示出了使用根据表1的第二比较例的结晶器保护渣铸造的扁锭的照片和局部放大图，图2(b)示出了使用根据表1的第一实施例的结晶器保护渣铸造的扁锭的照片和局部放大图。
在通过将钢水供应至结晶器来铸造扁锭时，使结晶器振荡，从而在扁锭的表面上形成振荡OSM。
然而，在通过使用根据第二比较例的结晶器保护渣来制造扁锭(图2(a))的情况下，形成了具有不均匀间隔或高度的振痕OSM。此外，其中未连续形成振痕的面积大。这是因为在根据第二比较例的结晶器保护渣的情况下，引入结晶器与凝固壳之间的结晶器保护渣的润滑性能不令人满意。相反地，在通过使用根据第一实施例的结晶器保护渣来制造扁锭(图2(b))的情况下，形成了具有均匀间隔或高度的振痕OSM。此外，其中未连续形成振痕的面积比图2(a)中的小。这是因为在根据第一实施例的结晶器保护渣的情况下，引入结晶器与凝固壳之间的结晶器保护渣的润滑性能令人满意。
表2示出了根据第二实施例和第八至第十一比较例的粘度、熔点和液相分数。在此，表2是用于根据氧化钾(K2O)和氟(F)的含量来比较结晶器保护渣的特性的表。
[表2]
Figure BDA0002959671020000171
参照表2，第八和第九比较例中的粘度全部超过3泊，但是通过比较粘度可以理解粘度根据氧化钾(K2O)降低的作用。即，可以理解，与包含氧化钠(Na2O)且不包含氧化钾(K2O)的第八比较例相比，不包含氧化钠(Na2O)但包含氧化钾(K2O)的第九比较例可以具有更低的熔点和粘度以及更高的液相分数。换言之，可以确认，与其中情况与第九比较例中的情况不同的第八比较例相比，在其中氧化钠(Na2O)不包含在内并且用氧化钾(K2O)代替的第九比较例中，熔点和粘度降低且液相分数增加。因此，可以理解，氧化钾(K2O)具有降低熔点和粘度并且增加液相分数的作用。
此外，在第二实施例中，粘度(0.84泊)满足0.5泊至3泊的范围，熔点(1216℃)满足1000℃至1300℃的范围，并且液相分数满足70％至85％的范围。在根据第二实施例的结晶器保护渣的组分的组成中，碱度(CaO/Al2O3)满足0.4至0.6的范围，不包含硅氧化物(SiO2)，并且氧化铝(Al2O3)、氧化钠(Na2O)、氟(F)、氧化锂(Li2O)、氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)和氧化锶(SrO)满足各自的范围。
然而，在第十比较例中，粘度超过3泊且熔点超过1300℃。此外，在第十一比较例中，粘度小于0.5泊且液相分数超过85％。在根据第十和第十一比较例的结晶器保护渣的组分的组成中，碱度(CaO/Al2O3)满足0.4至0.6的范围，不包含硅氧化物(SiO2)，并且氧化铝(Al2O3)、氧化钠(Na2O)、氧化锂(Li2O)、氧化硼(B2O3)和氧化钾(K2O)满足各自的范围。然而，在第十比较例中，氟(F)含量低于8重量％，在第十一比较例中，氟含量超过12重量％。因此，第十和第十一比较例中的粘度低至小于0.5泊、或高达超过3泊。
表3示出了根据第三实施例和第十二至第十三比较例的粘度、熔点和液相分数。在此，表3是用于根据氧化硼(B2O3)的含量来比较结晶器保护渣的特性的表。
[表3]
Figure BDA0002959671020000191
在第三实施例中，粘度(2泊)满足0.5泊至3泊的范围，熔点(1234℃)满足1000℃至1300℃的范围，并且液相分数(83％)满足70％至85％的范围。此外，根据第三实施例的结晶器保护渣，碱度(CaO/Al2O3)满足0.4至0.6的范围，不包含硅氧化物(SiO2)，并且氧化铝(Al2O3)、氧化钠(Na2O)、氟(F)、氧化锂(Li2O)、氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)和氧化锶(SrO)满足各自的范围。
然而，在第十二比较例中，熔点超过1300℃且液相分数小于70％。此外，在第十三比较例中，液相分数超过85％。在根据第十二和第十三比较例的结晶器保护渣的组分的组成中，碱度(CaO/Al2O3)满足0.4至0.6的范围，不包含硅氧化物(SiO2)，并且氧化铝(Al2O3)、氧化钠(Na2O)、氟(F)、氧化锂(Li2O)和氧化锶(SrO)满足各自的范围。然而，在第十二比较例中，氧化硼(B2O3)含量低于5重量％，在第十三比较例中，氧化硼(B2O3)含量超过8重量％。因此，在第十二比较例中，液相分数为67％，其小于70％，从而缺乏润滑性能。此外，在第十三比较例中，液相分数为90％，其超过85％，存在润滑性能太高的问题。
表4示出了根据第四实施例和第十四至第十五比较例的粘度、熔点和液相分数。在此，表4是用于根据氧化锂(Li2O)的含量来比较结晶器保护渣的特性的表。
[表4]
Figure BDA0002959671020000201
参照表4，在第四实施例中，粘度(2.75泊)满足0.5泊至3泊的范围，熔点(1283℃)满足1000℃至1300℃的范围，并且液相分数(70％)满足70％至85％的范围。此外，在根据第四实施例的结晶器保护渣中，碱度(CaO/Al2O3)满足0.4至0.6的范围，不包含硅氧化物(SiO2)，并且氧化铝(Al2O3)、氧化钠(Na2O)、氟(F)、氧化锂(Li2O)、氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)和氧化锶(SrO)满足各自的范围。
同时，在第十四比较例中，熔点为1500℃或更高，使得不可能测量1300℃下的粘度，并且1000℃下的液相分数为0％。此外，在第十五比较例中，液相分数满足70％至85％的范围，但是熔点超过1300℃，并且粘度超过3泊。应理解，这是因为在第十四比较例中，氧化锂(Li2O)含量低于3重量％，在第十五比较例中，氧化锂(Li2O)含量超过5重量％。
如上所述，与常规技术中的那些相比，根据本发明的一个实施方案的结晶性保护渣可以抑制或防止由于硅氧化物(SiO2)和氧化钙(CaO)引起的组分变化。此外，与常规技术中的那些相比，氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)的含量降低，并且制备出包含氧化锶(SrO)和氧化钾(K2O)的结晶器保护渣。
因此，可以抑制或防止生成降低润滑性能的高熔点结晶相的发生，可以防止由于结晶器保护渣引起的缺陷的发生，并且防止了诸如拉漏的操作事故，使得可以进行稳定的操作。
此外，由于抑制了组分变化和高熔点结晶相的发生，因此即使在长期使用时也可以保持润滑性能。因此，在使用根据一个实施方案的结晶器保护渣时，可以长时间稳定地进行连续铸造。此外，由于即使不限制扁锭的铸造速度和连续生产量也可以抑制结晶器保护渣的组分变化，因此可以提高扁锭的生产量。
工业适用性
与常规技术中的那些相比，根据本发明的一个实施方案的结晶性保护渣可以抑制或防止由于硅氧化物(SiO2)和氧化钙(CaO)引起的组分变化。此外，与常规技术中的那些相比，在根据一个实施方案的结晶器保护渣中，氧化钙(CaO)和氧化钠(Na2O)的含量降低，并且制备出包含氧化锶(SrO)和氧化钾(K2O)的结晶器保护渣。因此，可以抑制或防止生成降低润滑性能的高熔点结晶相的发生，可以防止由于结晶器保护渣引起的缺陷的发生，并且防止了诸如拉漏的操作事故，使得可以进行稳定的操作。

Claims (12)

1.一种用于铸造扁锭的结晶器保护渣，所述结晶器保护渣包含基于所述结晶器保护渣的总重量％的32重量％至38重量％的氧化铝(Al2O3)、8重量％至12重量％的氧化锶(SrO)、8重量％至12重量％的氧化钾(K2O)、8重量％至12重量％的氟(F)、5重量％至8重量％的氧化硼(B2O3)、3重量％至5重量％的氧化锂(Li2O)、以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，不包含硅氧化物(SiO2)。
3.根据权利要求2所述的结晶器保护渣，其中所述结晶器保护渣的熔点为1000℃至1300℃。
4.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，包含基于所述结晶器保护渣的总重量％的9重量％至10重量％的氧化锶(SrO)。
5.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，包含基于所述结晶器保护渣的总重量％的9重量％至10重量％的氧化钾(K2O)。
6.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，包含氧化钙(CaO)，其中所述氧化钙(CaO)的含量被调节成使得碱度(CaO/Al2O3)为0.4至0.6。
7.根据权利要求6所述的结晶器保护渣，其中所述氧化钙(CaO)的含量被调节成使得所述碱度(CaO/Al2O3)为0.45至0.55。
8.根据权利要求1所述的结晶器保护渣，包含5重量％或更少的氧化钠(Na2O)。
9.一种铸造方法，包括：
制备根据权利要求1至8中任一项所述的结晶器保护渣；
将钢水供应至结晶器；以及
将所述结晶器保护渣加入所述钢水的上部以铸造扁锭。
10.根据权利要求9所述的铸造方法，其中基于所述钢水的总重量％，所述钢水包含0.7重量％或更多的铝(Al)。
11.根据权利要求9所述的铸造方法，其中加入所述钢水上部的所述结晶器保护渣被所述钢水的热熔化，熔化的结晶器保护渣的粘度为0.5泊至3泊。
12.根据权利要求9所述的铸造方法，其中在所述扁锭的铸造中，
将所述结晶器保护渣置于由所述钢水形成的凝固壳与所述结晶器之间，以及
在所述凝固壳与所述结晶器之间引入的所述结晶器保护渣中，测量区域内由液相所占据的面积的比率为70％至85％。
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