用于高铝钢的连铸保护渣及其析晶率检测方法技术

本发明专利技术提供了一种用于高铝钢的连铸保护渣及其析晶率检测方法，其中按照重量百分比，该保护渣包括如下组分：Na2O：6～12％、F：10～15％、B2O3：0～5％、MgO：1～5％、Al2O3：2～7％、C：1～4％、不大于2％的杂质，其余为CaO与SiO2，所述CaO与SiO2的比值为1.5～2.0；该保护渣的熔点为1050～1150℃，1300℃粘度为0.05～0.10Pa.s，析晶率为30～90％。该保护渣可缓解渣钢反应，保证熔渣对铸坯的正常润滑效果，可明显改善高铝钢铸坯表面的夹渣、纵裂等质量缺陷，大大降低生产成本。

Continuous casting mold powder for high aluminum steel and its crystallization rate test method

The present invention provides a continuous casting protection slag for high aluminum steel and its crystallization rate detection method. In accordance with the weight percentage, the residue includes the following components: Na2O:6 to 12%, F:10 to 15%, B2O3:0 to 5%, MgO:1 to 5%, Al2O3:2 to 7%, C:1 to 4%, and no more than 2%, and the rest CaO and SiO2 The ratio of CaO to SiO2 is 1.5 ~ 2. The melting point of the slag is 1050~1150 C, the viscosity of 1300 DG is 0.05 ~ 0.10Pa.s, and the crystallization rate is 30 ~ 90%. The slag can relieve the reaction of slag steel and ensure the normal lubrication effect of the slag on the casting billet, and can obviously improve the quality defects such as slag inclusion and longitudinal crack on the surface of high aluminum steel, and greatly reduce the production cost.

【技术实现步骤摘要】
用于高铝钢的连铸保护渣及其析晶率检测方法
本专利技术涉及一种炼钢连铸用的辅助材料，具体涉及一种高铝钢用无锂保护渣及其析晶率检测方法。
技术介绍
保护渣是一种覆盖在钢水表面的炼钢辅助用功能材料，外形呈黑色粉末状或小颗粒状。它具有绝热保温、防止钢水氧化、吸收夹杂、润滑及控制传热等多种功能，是炼钢过程控制铸坯表面质量的最后一道工艺要素。为保证保护渣的这五大功能，当保护渣覆盖在钢水表面时，必须在钢水和固态保护渣之间形成一定厚度的液渣层，从而有效防止空气的进入及容纳更多的外来夹杂，并为铸坯与结晶器铜板缝隙之间提供充足的液态熔渣，从而保证良好的润滑和传热的控制。一旦保护渣性能不良，不能保证液渣层的足够厚度和充分的消耗量，就会引起铸坯产生夹渣、裂纹等表面缺陷，严重的使拉坯阻力过大而造成漏钢事故。因此，保护渣是保证连铸工艺顺行和铸坯表面质量的重要手段。通常，保护渣以CaO、SiO2二元系为主，外配CaF2、Na2O、Li2O等助熔剂，以及少量的Al2O3、MgO、MnO等组元和一些其它不可避免的杂质(如Fe2O3)组成，从而达到适宜的理化性能，满足上述使用要求。由于保护渣的熔点相对于钢水温度而言低400～500℃，因此，为控制相对低熔点的保护渣在钢水表面能缓慢熔化，还必须配入一定量的炭质材料，如碳黑和石墨。炭质材料由于具有很高的熔点，能有效阻止保护渣液滴的聚集，从而控制保护渣的熔化速度；且炭质材料又能完全燃烧变为气体，对保护渣不造成污染，因此是一种既廉价又实用的骨架材料。总之，保护渣是一种以CaO、SiO2为主(二者含量约占60－70％)的多种氧化物和氟化物的混合体。由于铝具有较好的脱氧、细化晶粒、耐蚀性等作用，因此在钢水中是很常见的元素之一，同时铝也是一种还原性很强的元素。在钢水浇注过程中，于结晶器内与保护渣直接接触，不可避免地与保护渣中以SiO2为主的组元发生如下氧化还原反应：4[Al]+3(SiO2)＝3[Si]+2(Al2O3)(1)该反应导致保护渣中SiO2被钢水中的铝还原，生成的Al2O3又进入到保护渣中，促使粘度急剧升高，SiO2的减少又使保护渣熔点增加，这些成分的变化最终导致保护渣严重变性，继而丧失应有的冶金功能，非常不利于连铸工艺的顺行和铸坯表面质量的提高。同时由于Li2O能显著降低熔渣的熔点和粘度，是一种非常有效的助熔剂，因此，不少专利文献中均提出通过添加大量的Li2O来消除渣钢反应导致的熔点、粘度的急剧升高。如公开号为JP2008030062的日本专利文献中提到Li2O的加入量为7～13％，公开号为JP2006110578的专利申请文献中则为5～15％，公开号为CN102389955的中国专利文献中则为3～10％。即使没有大量的添加，Li2O在现有技术中也基本认为是不可或缺的组成，如公开号为CN103909241、CN102764866和CN101332497的中国专利申请文献中，其含量也在1～5％的范围。除此以外，对于碳含量在0.06～0.21％范围内的高铝钢，还存在钢水在凝固过程中发生如下体心立方的铁素体δ相向面心立方的奥氏体γ相转变的过程，即包晶反应：δ+L→γ(2)由于该相变反应产生了较大的收缩，因此在凝固过程中很易因各种应力的集中而产生纵向裂纹。为此，对保护渣的控制传热功能提出了特殊要求，即在流入结晶器铜板与坯壳缝隙之中的渣膜要生成一定量的晶体，从而产生较大的热阻，通过缓慢冷却来保证产生厚度尽可能均匀的初生坯壳，防止应力集中，达到抑制纵裂的目的。但是，由于浇注高铝钢不可避免地产生渣钢反应，导致大量的Al2O3进入到保护渣中，还极大地降低了原有的析晶能力，从而在浇注过程中导致铸坯产生大量纵裂缺陷。因此，对于这一类高铝钢，还必须要考虑渣钢反应后保护渣的析晶性问题，从而有效防止纵裂的发生。同样，铝作为钢中重要的一种合金元素，其作用由最初的脱氧、细化晶粒逐渐上升到提高钢的耐蚀性、电阻率和无磁性等功能。含量也由0.02％逐渐提高到1％以上。而当钢水中的铝含量超过0.5％时，保护渣中的SiO2等高氧势氧化物被大量还原，导致熔渣粘度、熔点急剧升高。为此，越来越多的Li2O引入到保护渣，用于抑制这些物性的恶化。但Li2O是一种非常昂贵的材料，且主要通过以化工原料Li2CO3的形式加入到保护渣中。随着锂电池工业的快速发展，Li2CO3的价格近年来也是飞速上涨，当保护渣中加入5％的Li2O时，吨钢生产成本超过了8元，因此对微利时代的钢铁行业，开发无锂的高铝钢用保护渣已是势在必行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种组分中不包含锂的保护渣，其在应用于高铝钢的连铸时，在保证连铸工艺要求及铸坯表面质量要求的情况下，还能有效降低冶炼成本。其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。一种用于高铝钢冶炼的保护渣，其特点为，按照重量百分比，该保护渣包括如下组分：Na2O：6～12％F：10～15％B2O3：0～5％MgO：1～5％Al2O3：2～7％C：1～4％不大于2％的杂质，其余为CaO与SiO2，所述CaO与SiO2的比值为1.5～2.0；该保护渣的熔点为1050～1150℃，1300℃粘度为0.05～0.10Pa.s，析晶率为30～90％。作为本专利技术的优选实施例，按照重量百分比，该保护渣包括如下组分：Na2O：7～10％F：10～13％B2O3：1～3％MgO：3～5％Al2O3：2～5％C：1.5～3％不大于2％的杂质，其余为CaO与SiO2，所述CaO与SiO2的比值为1.6～1.9。作为本技术方案的进一步改进：所述杂质为Fe2O3、MnO和TiO2中的一种或几种。其中，本技术方案中保护渣的各组分含量的控制理由如下：本保护渣要求的碱度，即CaO/SiO2，控制在1.5～2.0之间，这样可以保证SiO2在熔渣中具有较低的活度，从而抑制渣钢反应，防止被钢水中的Al过度还原。另外较高的碱度，也有利于在凝固过程中形成一定的析晶量。Na2O是保护渣中常见的一种助熔剂，可有效降低保护渣的熔点和粘度，由于Na与Li为同一主族元素，其氧化物也具有相似的各项性能，因此替代Li2O也最为有效，为了保证充分的熔化效果，其含量不宜低于6％。但配入过度的Na2O，会促进钠硅钙石(Na2O·CaO·SiO2)、霞石(Na2O·Al2O3·2SiO2)等晶体的析出，当其含量超过12％以后，此类高熔点晶体的大量析出又会导致熔点和粘度呈上升的趋势，不利于液渣对铸坯的润滑作用。F是降低保护渣粘度最有效的助熔剂，且是形成枪晶石(3CaO·2SiO2·CaF2)的必需组元，枪晶石熔点在1410℃左右，能很好地平衡熔渣控制传热与润滑的功能，是保护渣中最重要的晶体。为保证熔渣具有足够的晶体来控制传热，抑制纵裂的发生，同时又能维持熔渣正常的润滑功能，F的适宜配入量控制在10～15％最佳。B2O3作为另一种重要的助熔剂，是降低保护渣熔点、粘度及析晶量的主要调节手段，也是替代Li2O的有效组元。随着B2O3含量的增加，保护渣中上述晶体的析出量会逐渐减少。但过量的加入会产生硼硅酸钙(11CaO·4SiO2·B2O3)或硼镁钙石(CaO·MgO·B2O3)晶体。由于B2O3的熔点只有450℃左右，这些含硼晶体熔点也偏低，另外晶体结构也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高铝钢冶炼的保护渣，其特征在于，按照重量百分比，该保护渣包括如下组分：Na2O：6～12％F：10～15％B2O3：0～5％MgO：1～5％Al2O3：2～7％C：1～4％不大于2％的杂质，其余为CaO与SiO2，所述CaO与SiO2的比值为1.5～2.0；该保护渣的熔点为1050～1150℃，1300℃粘度为0.05～0.10Pa.s，析晶率为30～90％。

【技术特征摘要】
1.一种用于高铝钢冶炼的保护渣，其特征在于，按照重量百分比，该保护渣包括如下组分：Na2O：6～12％F：10～15％B2O3：0～5％MgO：1～5％Al2O3：2～7％C：1～4％不大于2％的杂质，其余为CaO与SiO2，所述CaO与SiO2的比值为1.5～2.0；该保护渣的熔点为1050～1150℃，1300℃粘度为0.05～0.10Pa.s，析晶率为30～90％。2.根据权利要求1所述用于高铝钢冶炼的保护渣，其特征在于：按照重量百分比，该保护渣包括如下组分：Na2O：7～10％F：10～13％B2O3：1～3％MgO：3～5％Al2O3：2～5％C：1.5～3％不大于2％的杂质，其余为CaO与SiO2，所述CaO与SiO2的比值为1.6～1.9。3.根据权利要求1所述用于高铝钢冶炼的保护渣，其特征在于：所述杂质为Fe2O3、MnO和TiO2中的一种或几种。4.一种权利要求1、2或3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨，蔡得祥，胡暑名，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31