本發(fā)明涉及一種新型含Mn、Al鋼保護(hù)渣及其應(yīng)用；屬于鋼鐵連鑄保護(hù)渣技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

作為連鑄過程中重要的功能材料，保護(hù)渣在連鑄結(jié)晶器內(nèi)發(fā)揮絕熱保溫、防止鋼水二次氧化、吸收非金屬夾雜、潤滑坯殼和控制傳熱等重要作用。保護(hù)渣性能的好壞，直接決定著鑄坯質(zhì)量，從而影響生產(chǎn)效益。

然而由于含Mn、Al鋼中高鋁高錳含量使得其在連鑄過程中出現(xiàn)了諸多問題：(1)鋼中Mn、Al等合金元素含量較高，液相線溫度低(較常規(guī)中碳鋁鎮(zhèn)靜鋼低80℃左右)，且凝固過程中鋼液結(jié)晶潛熱大、鑄坯凝固速度慢；(2)鋼中Al易與保護(hù)渣中SiO₂等發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致保護(hù)渣液渣變性，使保護(hù)渣中Al₂O₃含量增加，SiO₂含量減少，堿度變大，熔點(diǎn)、粘度增加；(3)含Mn、Al鋼屬于奧氏體鋼，熱膨脹系數(shù)大，在結(jié)晶器內(nèi)凝固時(shí)坯殼收縮嚴(yán)重，容易使坯殼厚度不均勻，導(dǎo)致表面凹陷、裂紋等缺陷；(4)鋁含量高，氧化后形成的Al₂O₃來不及進(jìn)入液渣，連鑄時(shí)水口易結(jié)瘤堵塞。

針對(duì)上述含Mn、Al鋼連鑄過程出現(xiàn)的問題，現(xiàn)有思路通過增加SiO₂含量控制澆注過程中保護(hù)渣堿度變化在正常范圍內(nèi)，并且降低渣中Al₂O₃含量以保持澆注過程中保護(hù)渣Al₂O₃含量在可控范圍內(nèi)，同時(shí)調(diào)節(jié)渣中其他成分的含量以使保護(hù)渣滿足連鑄生產(chǎn)的要求。從文獻(xiàn)檢索的情況來看，目前針對(duì)含Mn、Al鋼連鑄過程設(shè)計(jì)和開發(fā)的保護(hù)渣相對(duì)較少。公開號(hào)為CN 102233414 A的專利《高鋁高錳型無磁鋼結(jié)晶器保護(hù)渣及其制造方法》公開了一種CaO-SiO₂系無磁鋼保護(hù)渣極其制造方法，但該保護(hù)渣未考慮鋼中Al與渣中的SiO₂、B₂O₃等發(fā)生渣鋼反應(yīng)，對(duì)保護(hù)渣性能惡化的影響，以及由此而產(chǎn)生的鑄坯產(chǎn)生大量縱裂和夾雜等問題，因此該保護(hù)渣的性能用于板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)含Mn、Al鋼還存在一些不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種組分配比合理、低粘度、低熔點(diǎn)、玻璃性能好、渣鋼反應(yīng)少的保護(hù)渣及其在含Mn、Al鋼中的應(yīng)用。

本發(fā)明一種保護(hù)渣，以質(zhì)量百分比計(jì)包括下述組分：

CaO:24～43％，優(yōu)選為25～40％，進(jìn)一步優(yōu)選為27～40％；

Al₂O₃：16～34％，優(yōu)選為16～30％，進(jìn)一步優(yōu)選為18～25％；

SiO₂:7～17％，優(yōu)選為9～15％，進(jìn)一步優(yōu)選為10～12％；

MgO:2～5％，優(yōu)選為2～4％，進(jìn)一步優(yōu)選為2.2～3.0％；

Na₂O:6～12％，優(yōu)選為8～11％，進(jìn)一步優(yōu)選為9～10％；

K₂O:3～7％，優(yōu)選為4～6％，進(jìn)一步優(yōu)選為4.2～5.0％；

BaO+SrO 3～15％，優(yōu)選為7～14％，進(jìn)一步優(yōu)選為10～14％；

MnO:1～3％，優(yōu)選為1.5～2.5％，進(jìn)一步優(yōu)選為1.8～2.2％；

F^-:5～12％，優(yōu)選為7～11％，進(jìn)一步優(yōu)選為8～10％；

B₂O₃:1～5％；優(yōu)選為1.5～4.5％，進(jìn)一步優(yōu)選為2～4％；

C:0.8～2.1％，優(yōu)選為0.9～1.9％，進(jìn)一步優(yōu)選為1.2～1.8％。

本發(fā)明所述的保護(hù)渣中，BaO與SrO的質(zhì)量比為5-7:5-7，進(jìn)一步優(yōu)選為1-1.1:1。

本發(fā)明所述的保護(hù)渣中，CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1～2：1，優(yōu)選為1.2～2:1，進(jìn)一步優(yōu)化為1.5～2:1。

本發(fā)明所述的保護(hù)渣中，所述F^-選自CaF₂、NaF、Na₃AlF₆中至少一種配入保護(hù)渣中。

本發(fā)明所述的保護(hù)渣中；所述CaO以石灰的形式加入保護(hù)渣中；Al₂O₃以鋁礬土的形式加入保護(hù)渣中；SiO₂以硅石的形式加入保護(hù)渣中；MgO以鎂砂的形式加入保護(hù)渣中；Na₂O以純堿的形式加入保護(hù)渣中；K₂O以鉀的碳酸鹽的形式加入保護(hù)渣中；BaO以鋇的碳酸鹽的形式加入保護(hù)渣中；MnO以錳的碳酸鹽的形式加入保護(hù)渣中。

本發(fā)明所述的保護(hù)渣的熔點(diǎn)范圍為1040～1100℃、1300℃的粘度范圍為0.12～0.18Pa·s。

本發(fā)明所述保護(hù)渣的應(yīng)用，包括用作含Mn、Al鋼連鑄保護(hù)渣。

本發(fā)明所述保護(hù)渣的應(yīng)用，所述含Mn、Al鋼中Al質(zhì)量百分含量為1.5～2.5％；Mn質(zhì)量百分含量為21.5～25.0％。

本發(fā)明所述保護(hù)渣的應(yīng)用，所述含Mn、Al鋼中，C質(zhì)量百分含量為0.14～0.20％。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)保護(hù)渣應(yīng)用于含Mn、Al鋼連鑄時(shí)，所得產(chǎn)品的報(bào)廢率低、產(chǎn)品性能優(yōu)良，所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.16％、最優(yōu)可以低于0.12％。這大大超出了預(yù)計(jì)。

原理及優(yōu)勢

本發(fā)明所述保護(hù)渣為CaO-Al₂O₃系保護(hù)渣，CaO-Al₂O₃系保護(hù)渣是一種非反應(yīng)渣系，此類保護(hù)渣成分中Al₂O₃含量較高，而SiO₂含量較少，有效的抑制[Al]+3/4(SiO₂)＝3/4[Si]+1/2(Al₂O₃)反應(yīng)平衡向右進(jìn)行。但是SiO₂是熔渣中最重要的網(wǎng)絡(luò)形成體，對(duì)控制熔渣粘度特性及結(jié)晶性能有很重要的影響，不能一味的降低SiO₂含量，本發(fā)明所述保護(hù)渣將其控制在合理的水平。

本發(fā)明所述保護(hù)渣中，通過適量各組元的協(xié)同作用，取得了意想不到的效果。尤其是適量的BaO+SrO與其他組分的協(xié)同所取得的效果最為優(yōu)異。本發(fā)明所設(shè)計(jì)保護(hù)渣應(yīng)用于含Mn、Al鋼連鑄時(shí)，所得產(chǎn)品的報(bào)廢率低、產(chǎn)品性能優(yōu)良，所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.16％、最優(yōu)可以低于0.12％。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，實(shí)例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何形式來限制本發(fā)明。

本發(fā)明的保護(hù)渣的熔化溫度、1300℃的粘度分別采用冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T186和YB/T185測定。結(jié)晶性能采用行業(yè)通用的熱絲法測定。測試過程中首先將保護(hù)渣原料按目標(biāo)成分稱量混合，在研缽中研磨混合均勻，然后放入中頻感應(yīng)爐升溫至1500℃熔化保護(hù)渣，待其熔化后攪拌使其成分均勻保溫10min，再將熔融態(tài)渣倒入水中急冷得到玻璃態(tài)保護(hù)渣塊體，最后將保護(hù)渣碾磨成粉末后進(jìn)行熱絲實(shí)驗(yàn)。

實(shí)施例1

一種新型含Mn、Al鋼保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：28％、Al₂O₃：19.6％，SiO₂：10.3％、MgO：2.3％、Na₂O：9.1％、K₂O：4.6％、BaO：5.4％、SrO：5％、MnO：2.1％、F^-：9％、B₂O₃：3.1％、C：1.5％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1.70，1300℃的黏度為0.15Pa·s，熔點(diǎn)為1048℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.14％。

實(shí)施例2

一種新型含Mn、Al鋼保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：27.5％、Al₂O₃：20.1％，SiO₂：10％、MgO：2.6％、Na₂O：9％、K₂O：4.7％、BaO：5％、SrO：5％、MnO：2.2％、F^-：9.6％、B₂O₃：2.7％、C：1.6％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1.61，1300℃的黏度為0.14Pa·s，熔點(diǎn)為1067℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.16％。

實(shí)施例3

一種新型含Mn、Al鋼保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：28.5％、Al₂O₃：19.3％，SiO₂：11％、MgO：2.2％、Na₂O：9％、K₂O：4.2％、BaO：5％、SrO：5％、MnO：2.2％、F^-：9.4％、B₂O₃：2.6％、C：1.6％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1.74，1300℃的黏度為0.16Pa·s，熔點(diǎn)為1059℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.12％。

實(shí)施例4

一種新型含Mn、Al鋼保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：29.5％、Al₂O₃：18.3％，SiO₂：11.2％、MgO：2.2％、Na₂O：9％、K₂O：4.3％、BaO：5.1％、SrO：5.1％、MnO：2.2％、F^-：8.9％、B₂O₃：2.9％、C：1.3％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1.89，1300℃的黏度為0.13Pa·s，熔點(diǎn)為1079℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.13％。

對(duì)比例1

一種連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：30.4％、Al₂O₃：20.3％，SiO₂：11.2％、MgO：2.2％、Na₂O：9％、K₂O：4.3％、BaO：5.2％、SrO：5％、MnO：2.2％、F^-：8.9％、B₂O₃：0％、C：1.3％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1.75，1300℃的黏度為0.14Pa·s，熔點(diǎn)為1129℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.32％。

此對(duì)比例中，未添加B₂O₃，導(dǎo)致熔點(diǎn)較高，所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率較高。

對(duì)比例2

一種連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：29.7％、Al₂O₃：19.3％，SiO₂：11.2％、MgO：2.2％、Na₂O：10％、K₂O：4.3％、BaO：5％、SrO：5.2％、MnO：0％、F^-：8.9％、B₂O₃：2.9％、C：1.3％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1.80，1300℃的黏度為0.17Pa·s，熔點(diǎn)為1063℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.46％。

此對(duì)比例中，未添加MnO，導(dǎo)致鋼中錳元素大量進(jìn)入渣中，渣的物理化學(xué)性能變差，所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率較高。

對(duì)比例3

一種連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：27％、Al₂O₃：18.3％，SiO₂：9.5％、MgO：2.2％、Na₂O：9％、K₂O：4.2％、BaO：5％、SrO：5％、MnO：2.2％、F^-：8.4％、B₂O₃：2.6％、C：6.6％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1.75，1300℃的黏度為0.17Pa·s，熔點(diǎn)為1089℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.42％。

此對(duì)比例中，添加C過高，導(dǎo)致鋼液增碳嚴(yán)重，所得鑄坯卷渣嚴(yán)重，所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率較高。

對(duì)比例4

一種連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：29.4％、Al₂O₃：18.4％，SiO₂：11.1％、MgO：2.3％、Na₂O：9.2％、K₂O：4.1％、BaO：10.1％、SrO：0％、MnO：2.2％、F^-：8.9％、B₂O₃：2.9％、C：1.4％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為2.15，1300℃的黏度為0.33Pa·s，熔點(diǎn)為1089℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.53％。

此對(duì)比例中，未添加SrO，導(dǎo)致保護(hù)渣黏度較高，且玻璃態(tài)較少，所得鑄坯卷渣嚴(yán)重，所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率較高。

對(duì)比例5

一種連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO：28％、Al₂O₃：19.6％，SiO₂：10.3％、MgO：2.3％、Na₂O：9.1％、Li₂O：4.6％、BaO：5.1％、SrO：5.3％、MnO：2.1％、F^-：9％、B₂O₃：3.1％、C：1.5％，該保護(hù)渣的CaO+BaO與Al₂O₃質(zhì)量比為1.69，1300℃的黏度為0.14Pa·s，熔點(diǎn)為1091℃。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的保護(hù)渣Mn質(zhì)量百分含量為23％、Al質(zhì)量百分含量為2.5％的含Mn、Al鋼連鑄；所得鑄坯縱裂和夾雜的情況出現(xiàn)的概率低于0.17％。

此對(duì)比例中，添加Li₂O而未添加K₂O，雖然所得鑄坯質(zhì)量較實(shí)施例相差不大，但由于Li₂O價(jià)格較K₂O昂貴，此保護(hù)渣經(jīng)濟(jì)性較差。

通過對(duì)比例1、2、3、4、5以及本發(fā)明的4個(gè)實(shí)施例可以看出，本發(fā)明之保護(hù)渣可以很好的用于含Mn、Al鋼連鑄過程，所得到的鑄坯出現(xiàn)縱裂和夾雜的概率遠(yuǎn)低于其它保護(hù)渣，鑄坯質(zhì)量明顯變好。