一种高钛钢用非反应性保护渣制造技术

本发明专利技术公开了一种高钛钢用非反应性保护渣，由以下重量百分比的组分组成：9%≤CaO≤16%，15%≤Al2O3≤30%，20%≤BaO≤32%，5%≤Li2O≤12%，MgO≤2%，8%≤F

A non reactive protective slag for high titanium steel

The invention discloses a non reactive protective slag used for high titanium steel, which is composed of components of the following weight percentage: 9% less than CaO less than 16%, 15% less than Al2O3 less than 30%, 20% less than BaO less than 32%, 5% less than Li2O less than 12%, MgO < 2%, 8% < F

【技术实现步骤摘要】
一种高钛钢用非反应性保护渣
本专利技术属于冶金领域，具体涉及一种高钛钢用非反应性保护渣。
技术介绍
保护渣在连铸结晶器内有五大功能，分别为：(1)防止钢液二次氧化，(2)绝热保温减少钢液热量损失，(3)吸收和溶解钢液中非金属夹杂物，(4)在铸坯和结晶器壁之间起润滑作用，(5)控制和改善铸坯和结晶器间的传热。其中(3)、(4)、(5)的三项功能尤为重要。传统的保护渣主要由CaO和SiO2两种组分构成，同时加入Al2O3、MgO、Na2O、F-和Li2O等作为助熔剂调节保护渣的黏度、熔点和凝固温度等特性，配入一定炭质材料调整保护渣的熔化速度，以实现上述的五个功能。在高钛钢浇铸过程中因钢水中钛和铝含量较高，容易与传统保护渣中SiO2、Na2O、Fe2O3和B2O3等组分反应，引起保护渣中SiO2等反应性组分含量大幅度降低，熔渣的碱度升高，[Ti]和[Al]被氧化后生成的TiO2和Al2O3大量进入熔渣中造成保护渣性能恶化，同时高钛钢中含有大量的TiN夹杂，TiN与渣中反应性组分作用生成N2及TiO2等产物，N2的生成造成熔渣泡沫化，凝固后期渣钢不易分离，且TiO2和CaO结合析出高熔点的钙钛矿，影响铸坯和结晶器之间润滑和传热，最终引起铸坯皮下夹渣、裂纹和凹陷等缺陷。针对连铸过程中高钛钢钢渣反应性强以及铸坯缺陷率高等难题，目前保护渣设计通常采取减小保护渣中SiO2含量，同时增加保护渣中Al2O3和TiO2来降低结晶器内钢渣反应强度。中国专利201410710112.6公开的“一种新型耐蚀合金钢连铸保护渣及其应用”中，该专利技术适量增加Al2O3和TiO2组分以降低渣钢反应性，其Al2O310％～14％，TiO21％～6％，但其它反应性组分含量依然较高，SiO2、(Na2O+Li2O)分别为23％～31％和10％～15％，依然存在较严重的钢渣反应。中国专利CN201110175156公开的“一种含铌、钒、钛低合金宽厚板坯用高碱度结晶器保护渣及其制造方法”中，此专利技术技术特征在于，组成成分重量百分比为CaO38～45％，SiO220～27％，MgO1～3％，Al2O33～5％，Fe2O30.75～0.96％，Na2O4～7％，Li2O1～3％，F-7～9％，MnO1～4％，固体碳5～8％，余量为挥发份，同时保护渣CaO/SiO2比设计范围为1.3～1.5，熔化温度为1150～1170℃，1300℃粘度为0.08～0.15Pa.s，此高碱度、低粘度保护渣，虽然可以提高保护渣的吸收夹杂和液渣流入能力，渣中SiO2和Na2O成分含量依然较高，使得钢渣反应性过强且凝固过程中渣钢不易分离造成皮下夹渣等铸坯缺陷，同时高含量的CaO，容易与吸收的TiO2夹杂生成高熔点钙钛矿，显著恶化保护渣性能。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种高钛钢用非反应性保护渣，从根本上遏制保护渣与钢水的反应性，保证浇铸过程保护渣成分和性能的相对稳定，保证保护渣良好的润滑性能和传热能力，抑制钢渣反应造成的保护渣性能恶化及铸坯缺陷，保证连铸过程的顺行，提高连浇炉数和铸坯质量。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高钛钢用非反应性保护渣，由以下重量百分比的组分组成：9％≤CaO≤16％，15％≤Al2O3≤30％，20％≤BaO≤32％，5％≤Li2O≤12％，MgO≤2％，8％≤F-≤15％，4％≤TiO2≤10％，2％≤C≤12％，其余为不可避免的杂质，并保持杂质中(Na2O+K2O+SiO2)≤3％。本专利技术连铸结晶器保护渣由不与钢水中[Ti]反应的非反应性组分组成，包括CaO、Al2O3、BaO、Li2O、MgO、TiO2及F-，同时不含SiO2、Na2O、Fe2O3和B2O3等易与钢中[Ti]和[Al]发生反应的反应性组分，从根本上解决了钢-渣反应性的问题，保证连铸过程中保护渣成分及性能的稳定，提高连浇炉数和铸坯质量。本专利技术保护渣的物理性能为熔点：980～1130℃，1300℃黏度：0.04-0.30Pa·S，析晶率80～100％，适用于[Ti]≥0.5％的高钛钢。本专利技术的高钛钢非反应性保护渣化学成分的作用机理及其限定原因如下：CaO：保护渣中的主要成分之一，不会与钢液中Ti、Al发生反应。但由于CaO易与高钛钢中的夹杂物TiO2结合生成高熔点的钙钛矿，引起保护渣的熔化温度升高，故将本专利技术CaO含量控制在9～16％范围，CaO的含量可优选为12～15.4％。Al2O3：在本专利技术保护渣中为主要的网络结构形成体，因此Al2O3含量较高，控制在15～30％范围，以保证熔渣结构的稳定，替代SiO2和B2O3酸性氧化物的作用，Al2O3的含量可优选为21～25.5％。TiO2：具有两重性质，含量较低时，充当网络外体降低保护渣粘度，提高保护渣的玻璃性能，改善铸坯与结晶器壁之间的润滑，同时一定量的TiO2能够在一定程度上减弱钢渣反应性。本专利技术将TiO2含量控制在4～10％范围，可进一步优选为5.5～10％。BaO：可代替部分CaO改善渣的玻璃化形态和降低熔化温度，提高保护渣吸收夹杂的能力，本专利技术中将其含量控制为20～32％，可进一步优选为27～31％。MgO：适量的MgO能降低保护渣的黏度、凝固温度，改善高钛钢的润滑，但MgO本身的熔点较高，且易与其它组分结合成高熔点的结晶矿相，应控制MgO≤2％。Li2O：为保护渣中优良的助熔剂，本专利技术将Li2O完全替代Na2O作为助熔剂，可以提高保护渣的表面张力，降低卷渣风险，同时避免Na2O的反应性问题。故将Li2O含量控制在5～12％范围，可进一步优选为7～8.5％。F-：是一种主要的助熔剂，能有效调节保护渣的黏度，控制析晶矿相，本专利技术将F-含量控制在8～15％范围，可进一步优选为10～14％。C：主要作用为调节保护渣的熔化速度，本专利技术将C含量控制在2～12％范围，可进一步优选为2.5～3.5％。本专利技术保护渣由常用的工业原料制备而来，其制备方法如下：1)分别检测工业原料铝矾土、碳酸钡、氟化钡、萤石、钛白粉、镁砂、碳酸锂和碳质材料的化学成分，选择重量百分比满足以下要求的原材料。铝矾土：Al2O3&gt;75％，SiO2&lt;4％；碳酸钡：BaCO3&gt;95％；氟化钡：BaF2&gt;98％；莹石：CaF288-90％，SiO2&lt;6.0％，S&lt;0.05％；钛白粉：TiO2&gt;98％；镁砂：MgO&gt;85％，SiO2&lt;6％，Al2O3&lt;2％；碳酸锂：Li2CO3&gt;98％；碳质材料：C&gt;95％；2)根据待制备的保护渣组成元素成分重量百分比满足的条件，计算所需各原材料的重量。3)将步骤2)称取的工业原料混合，放入矿热炉中在1350℃～1450℃内保温30～40分钟，使各原材料熔化均匀，随后出炉自然冷却或烘干，得到预熔料。4)将预熔料破碎加工到200目以下，加入所需量的碳质材料，然后在精磨机中加入干料重量0.8～1.2倍的常温水，干料重量1.6～2％的纤维素粘结剂，精磨30～60分钟，制成料浆。5)将得到的浆料送入喷雾颗粒干燥塔内干燥制粒，产品要求水分小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高钛钢用非反应性保护渣，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：9%≤CaO≤16%，15%≤Al2O3≤30%，20%≤BaO≤32%，5%≤Li2O≤12%，MgO≤2%，8%≤F

【技术特征摘要】
1.一种高钛钢用非反应性保护渣，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：9%≤CaO≤16%，15%≤Al2O3≤30%，20%≤BaO≤32%，5%≤Li2O≤12%，MgO≤2%，8%≤F-≤15%，4%≤TiO2≤10%，2%≤C≤12%，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：何生平，李至荣，王谦，陈卓，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50