本发明专利技术涉及一种新型耐蚀合金连铸保护渣及其应用；属于钢铁连铸技术领域。本发明专利技术所述保护渣，以质量百分比计包括下述组分：CaO17～25％、SiO223～31％、Al2O310～15％、MgO1～4％、(Na2O+Li2O)10～14％、B2O31～8％、TiO21～6％、BaO4～8％、F-10～13％。该保护渣具有熔点低(865～988℃)、粘度低(1300℃粘度为0.11～0.23Pa·s)、结晶率适中(40～70％)等特点。本发明专利技术所设计的保护渣能很好的用于Al质量百分含量在0～0.3％，Ti质量百分含量在0.8～1.1％范围内的耐蚀合金钢(Fe-Cr-Ni体系)的连铸过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型耐蚀合金钢保护渣及其应用；属于钢铁连铸
技术介绍
作为连铸过程中重要的功能材料，保护渣在连铸结晶器内发挥绝热保温、防止钢水二次氧化、吸收非金属夹杂、润滑坯壳和控制传热等重要作用。保护渣性能的好坏，直接决定着铸坯质量，从而影响生产效益。钢中添加的合金元素，在大幅改善钢材质量的同时，也对其生产过程带来不利影响。特别是含Al、Ti、Mn、Cr、Mo、V等活泼金属的钢种，这些合金元素在连铸结晶器内与熔融保护渣接触过程中，会在渣/钢界面与保护渣中部分氧化物反生氧化还原反应。例如：含铝、钛耐蚀合金中的Al和Ti与保护渣中的SiO2发生氧化还原反应：4[Al]+3(SiO2)＝2(Al2O3)+3[Si]，[Ti]+(SiO2)＝(TiO2)+[Si]。反应生成的Al2O3、TiO2进入保护渣，Si进入钢液当中。SiO2的消耗将引起保护渣的碱度(CaO/SiO2)急剧升高，保护渣中的Al2O3、TiO2含量显著增加。此外，合金中的活泼元素还会产生的AlN、TiN等夹杂物进入保护渣中。这些会导致保护渣粘度、熔化温度等特性发生显著变化，保护渣结渣条严重，液渣的流动性不畅，渣消耗量下降，保护渣的润滑和传热控制功能变差，严重时将引发漏钢等恶性事故，并且铸锭还容易出现凹陷、裂纹、夹杂等质量缺陷。从文献检索的情况来看，目前有一些针对含铝或钛合金连铸过程设计和开发的保护渣，如公开号为公开号为CN102248141A《含铌、钒、钛低合金宽厚板坯用高碱度结晶器保护渣及制造方法》，公开号为CN102825228A《一种高温合金钢用连铸结晶器保护渣及其制造方法》、CN101219465A《含钛板坯不锈钢专用连铸结晶器保护渣及其生产工艺》和CN 102233414A的专利《高铝高锰型无磁钢结晶器保护渣及其制造方法》。但这些保护渣均未考虑合金中的活泼元素与保护渣中部分氧化物发生的氧化还原反应，例如4[Al]+3(SiO2)＝2(Al2O3)+3[Si]，[Ti]+(SiO2)＝(TiO2)+[Si]，对保护渣性能恶化的影响。以及由此而产生的铸坯产生大量纵裂和夹杂等问题，因此这些保护渣不适合用于板坯连铸机生产含活泼元素的合金，尤其不适合用于板坯连铸机生产Al质量百分含量在0～0.3％，Ti质量百分含量在0.8～1.1％范围内的耐腐蚀合金产品。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种组分配比合理、可抑制渣钢反应，不易变性，粘度、熔化温度特性稳定的保护渣及其在含铝、钛耐蚀合金中的应用。本专利技术一种保护渣，以质量百分比计包括下述组分：CaO 17～25％，优选为17～23％，进一步优选为18.2-21.9％；SiO223～31％，优选为23～27％，进一步优选为23.7-25.0％；Al2O310～14％，优选为12～14％，进一步优选为12.8-13.8％；MgO 1～4％，优选为2～4％，进一步优选为2.6-3.8％；(Na2O+Li2O)10～15％，优选为13-15％，进一步优选为13.2-14.5％；B2O31～8％，优选为4～7％，进一步优选为5.5-6.2％；TiO21～6％，优选为2～5％，进一步优选为3.4～4.3％；BaO4～8％，优选为5～8％，进一步优选为5.5～6.8％；F-10～13％；优选为10.5-12.5％，进一步优选为11-12％。本专利技术所述保护渣中，CaO与SiO2质量比为0.7～0.9：1。本专利技术所述保护渣中，所述F-以CaF2、NaF、Na3AlF6中任意一种的形式配入保护渣。本专利技术所述保护渣的熔点范围为850～950℃，1300℃的粘度范围为0.10～0.13Pa·s。本专利技术所述保护渣中，Na2O与Li2O的质量比为6～12：1，优选为8～12：1，进一步优选为10～12：1。本专利技术所述保护渣的应用，包括用做含铝、含钛耐蚀合金钢连铸过程中的保护渣。本专利技术所述保护渣的应用，所述含铝、含钛耐蚀合金中，Al质量百分含量为0-0.3％，Ti质量百分含量为0.8-1.1％。原理及优势原理本专利技术所述保护渣中，添加Al2O3和TiO2主要作用是：增加熔渣中Al2O3和TiO2的活度，从而抑制反应4[Al]+3(SiO2)＝2(Al2O3)+3[Si]，[Ti]+(SiO2)＝(TiO2)+[Si]向右进行，减少了SiO2被还原量及Al2O3与TiO2的增加量，稳定了保护渣的碱度，减少保护渣的变性。本专利技术所述保护渣中，添加B2O3的主要作用是：通过B2O3的与其他组分的协同作用，抵消配入Al2O3与TiO2后保护渣熔点的升高，将保护渣的熔点控制在850～950℃，此外，B2O3还可以增加保护渣溶解AlN、TiN等夹杂能力。本专利技术所述保护渣中，添加Na2O和Li2O的主要目的是：通过控制Na2O与Li2O的质量比以及二者与其他组元的协同作用，尤其是Na2O、Li2O与B2O3的协同作用，实现了降低保护渣粘度的目的，同时也实现了降低保护渣熔点的目的。本专利技术通过控制CaO与SiO2质量比为0.6～0.9：1的目的是渣钢反应达到平衡后，保护渣的碱度提高后仍保持在合理范围内，进而确保保护渣的结晶能力不会过强，有效抑制渣条的产生。与现有技术相比较本专利技术所具有的优势：1)有效抑制渣钢界面反应。本专利技术配入适量的Al2O3和TiO2，增加了保护渣熔渣中Al2O3与TiO2的活度，有效的抑制了渣钢反应平衡的向右的进行，稳定了保护渣的成分，进而将保护渣的理化性能控制在合理的范围内。2)吸收高熔点AlN、TiN夹杂物效果好。本专利技术配入适量B2O3可有效减小保护渣的粘度及界面张力，进而提高保护渣熔渣对高熔点AlN、TiN夹杂物润湿性，促进了夹杂物的熔解吸收。3)熔点及粘度低。通过添加助熔剂Na2O、Li2O、B2O3在各组元的协同作用下，降低了保护渣的熔点和粘度，从而增加连铸过程中保护渣的消耗量，保障铸坯得到良好的润滑。综上所述，本专利技术提供的一种保护渣，具有抑制渣/钢反应，不易变性，粘度熔点稳定，以及吸收高熔点AlN、TiN夹杂物能力强等优点。连铸过程中，该保护渣保持较好的流动性，渣耗正常，保护渣较好的实现了润滑和传热控制功能，大幅减少铸坯纵裂和夹杂等缺陷，显著提高铸坯质量和生产效益。特别是将本专利技术所开发的保护渣用于含铝、含钛耐蚀合金钢的连铸过程时，能有效地抑制熔融状态下的保护渣与合金间的界面反应，并有效地吸收结晶器内AlN、TiN等高熔点夹杂物，提高保护渣渗透能力，实现弯月面的缓冷，进而达到减少铸坯裂纹及凹陷，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种保护渣，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分： CaO 17～25％； SiO2 23～31％； Al2O3 10～14％； MgO 1～4％； (Na2O+Li2O) 10～15％； B2O3 1～8％； TiO2 1～6％； BaO4～8％； F‑10～13％。
【技术特征摘要】
1.一种保护渣，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分：
CaO 17～25％；
SiO2 23～31％；
Al2O3 10～14％；
MgO 1～4％；
(Na2O+Li2O) 10～15％；
B2O3 1～8％；
TiO2 1～6％；
BaO4～8％；
F-10～13％。
2.根据权利要求1所述的一种保护渣保护渣，其特征在于：所述保护渣以质量百分比计包括下述组分：
CaO 17-23％；
SiO2 23-27％；
Al2O3 12-14％；
MgO 2-4％；
(Na2O+Li2O) 13-15％；
B2O3 4-7％；
TiO2 2-5％；
BaO 5-8％；
F-10.5-12.5％。
3.根据权利要求1所述的一种保护渣保护渣，其特征在于：所述保护渣以质量百分比计包括下述组分：
CaO 18.2-21.9％；
SiO2 23.7-25.0％；
Al2O3 12.8-13.8％；
MgO 2.6-3.8％；
(Na2O+Li2O) 13.2-14.5％；
B2O3 5.5-6.2％； ...
【专利技术属性】
技术研发人员：王万林，周乐君，赵欢，张海辉，谢森林，江斌斌，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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