CN113458351A - 一种含MnO的高铝钢保护渣 - Google Patents
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Abstract
一种含MnO高铝钢保护渣，保护渣成分按质量百分比计为：CaO 18％～30％、SiO2 25％～40％、MnO12.5％～14.5％、Al2O3 0～6％、Na2O 3％～9％、Li2O 1％～3％、MgO 0.5％～5.5％、F‑7％～12％，余量为不可避免的杂质。本发明具体针对碳含量在0.3％～0.6％，铝含量0.5％～1.5％，在使用过程中起到稳定碱度、降低熔点和粘度的作用，对钢中夹杂物有较好的吸附效果，并且浇注前后保护渣粘度和熔点变化不大，结晶器状态良好，同时可以减少昂贵LiO2的用量，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种理化性能良好的高铝钢保护渣及一种抑制和减缓连铸过程中渣钢反应的控制技术。
背景技术
铝作为合金元素加入钢中形成的铝质量分数大于0.5％的高铝钢，如TRIP钢铝含量在0.6-1.7％之间，兼有高强度和高延展性，由于其独特的强韧化机制和高的强韧性；无磁钢中的Al含量可达到1.5-2.5％，能够有效地减少Fe-Mn中马氏体的转变，还可以改善加工硬化的问题，被广泛应用于电气设备中。
但铝的加入也给高铝钢的连铸工艺带来极大的挑战。钢液中的铝易与保护渣中的SiO2发生氧化还原反应，使保护渣中Al2O3含量快速增加，同时碱度(wCaO/wSiO2)急剧增大，碱度的增大，导致保护渣析晶温度升高，晶体孕育时间缩短，使保护渣在浇铸过程中快速呈现出短渣性质；同时保护渣中Al2O3含量的快速增大促使钙铝黄长石等高熔点物质生成，也会造成熔渣析晶温度升高，两种因素共同作用使高铝钢浇铸过程中渣圈发展严重，阻碍液渣流入结晶器与铸坯间缝隙，难以形成控制润滑及传热所必需的渣膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含MnO的高铝钢保护渣，具体针对碳含量在0.3％～0.6％，铝含量0.5％～1.5％，在使用过程中起到稳定碱度、降低熔点和粘度的作用，对钢中夹杂物有较好的吸附效果，并且浇注前后保护渣粘度和熔点变化不大，结晶器状态良好，同时可以减少昂贵LiO2的用量，降低成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种含MnO的高铝钢保护渣，保护渣成分按质量百分比计为：CaO 18％～30％、SiO2 25％～40％、MnO 12.5％～14.5％、Al2O3 0～6％、Na2O 3％～9％、Li2O 1％～3％、MgO0.5％～5.5％、F- 7％～12％，余量为不可避免的杂质；所述高铝钢中碳含量在0.3wt％～0.6wt％，铝含量在0.5wt％～1.5wt％，在使用过程中起到稳定碱度、降低熔点和粘度的作用。
所述保护渣熔点1060～1289℃，1300℃下粘度为0.09～0.42Pas。
所述保护渣的碱度在0.6～1.51。
所述保护渣的结晶温度1190～1280℃，结晶孕育时间18～26s，平均热流密度为1.12～1.62MW/m2。
本发明一种含MnO高铝钢保护渣的作用机理如下：
ΔGθ 1＝-164550+26.775T (1-2)
ΔGθ 2＝-168990+0.75T (1-4)
通过热力学计算，在1600℃下，ΔG2＜ΔG1说明[Al]将优先与MnO反应，从而抑制SiO2被[Al]还原，同时渣中形成MnO-SiO2及2MnO-SiO2结构稳定的低熔点化合物，起到减缓[Al]还原反应的作用，减弱保护渣粘度及其他物性的恶化。
本发明所制备的高铝钢保护渣的理化性能满足高铝钢连铸需求，较为合理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明装置的结构简单，设计合理，操作方便，通过该装置能获得如下有益效果：
1)本发明的含MnO高铝钢保护渣，添加适量MnO的主要目的为：基于热力学原理，在连铸过程[Al]将优先与MnO反应，并且[Al]与MnO的反应要比[Al]与SiO2的反应缓慢的多，从而抑制和减缓[Al]还原反应，在助溶剂的共同作用下降低了保护渣的熔化温度和粘度，减弱保护渣结晶物性参数的恶化。
2)本发明的含MnO高铝钢保护渣，同时渣中形成MnO-SiO2(1270℃)及2MnO-SiO2(1327℃)结构稳定的低熔点化合物，起到抑制和减缓[Al]还原反应。
3)本发明的含MnO高铝钢保护渣，其中保护渣碱度在0.6-1.51，对钢中夹杂物有较好的吸附效果，并且浇注前后保护渣粘度和熔点变化不大，结晶器状态良好，同时可以减少昂贵LiO2的用量，降低成本。
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。
制备过程：将保护渣原料按目标成分称量，进行机械搅拌均匀混合，然后将混合后渣料加热预熔，除去挥发分和气体物质，各组分间形成复杂的预熔渣，将熔化渣经水冷，破碎，细磨，即得到所需的保护渣粉体。
实施例中浇铸后的渣是指结晶器内取出的渣膜样。
实施例1：
冶炼钢种主要成分见表1，铸坯断面为280*380mm，拉速0.8m/min，4流，保护渣浇铸前后主要成分和物性参数变化见表2。
表1实施例1钢种主要成分，wt％
| C | Si | Mn | P | S | Al |
| 0.42 | 0.45 | 1.4 | 0.012 | 0.006 | 0.6 |
表2实施例1中碳高铝钢保护渣浇铸前后主要成分和物性参数变化
实施例2
冶炼钢种主要成分见表3，铸坯断面为280*380mm，拉速0.8m/min，4流，保护渣浇铸前后主要成分和物性参数变化见表4。
表3实施例2钢种主要成分，wt％
| C | Si | Mn | P | S | Al |
| 0.5 | 0.42 | 1.5 | 0.011 | 0.006 | 0.84 |
表4实施例2中碳高铝钢保护渣浇铸前后主要成分和物性参数变化
实施例3
冶炼钢种主要成分见表5，铸坯断面为280*380mm，拉速0.55m/min，4流，保护渣浇铸前后主要成分和物性参数变化见表6。
表5实施例3钢种主要成分，wt％
| C | Si | Mn | P | S | Al |
| 0.55 | 0.48 | 1.77 | 0.011 | 0.0055 | 1.25 |
表6实施例3中碳高铝钢保护渣浇铸前后主要成分和物性参数变化
对比例
冶炼钢种主要成分见表7，铸坯断面为280*380mm，拉速0.55m/min，4流，保护渣浇铸前后主要成分和物性参数变化见表8。
表7对比例钢种主要成分，wt％
| C | Si | Mn | P | S | Al |
| 0.52 | 0.4 | 1.65 | 0.012 | 0.0058 | 1.21 |
表8常规保护渣浇铸前后主要成分和物性参数变化
通过实例1、2、3和对比例比较，可以看出本发明设计的产品更适合中碳高铝钢连铸，在使用过程中起到稳定碱度、降低熔点和粘度的作用，对钢中夹杂物有较好的吸附效果，并且浇注前后保护渣粘度和熔点变化不大，结晶器状态良好，同时可以减少昂贵LiO2的用量，降低成本。
Claims (4)
1.一种含MnO的高铝钢保护渣，其特征在于，保护渣成分按质量百分比计为：CaO 18％～30％、SiO2 25％～40％、MnO 12.5％～14.5％、Al2O3 0～6％、Na2O 3％～9％、Li2O 1％～3％、MgO 0.5％～5.5％、F-7％～12％，余量为不可避免的杂质；所述高铝钢中碳含量在0.3wt％～0.6wt％，铝含量在0.5wt％～1.5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种含MnO的高铝钢保护渣，其特征在于，所述保护渣熔点1060～1289℃，1300℃下粘度为0.09～0.42Pas。
3.根据权利要求1所述的一种含MnO的高铝钢保护渣，其特征在于，所述保护渣的碱度在0.6～1.51。
4.根据权利要求1所述的一种含MnO的高铝钢保护渣，其特征在于，所述保护渣的结晶温度1190～1280℃，结晶孕育时间18～26s，平均热流密度为1.12～1.62MW/m2。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211001 |
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