一种保护渣在高拉速连铸包晶钢中的应用制造技术

本发明专利技术设计一种避免包晶钢在高拉速连铸时，铸坯表面出现横向、纵向裂纹等缺陷现象的保护渣应用工艺。所述保护渣用于包晶钢高拉速连铸；所述保护渣按质量百分比计，由下述组分组成：CaO 37％～40％，SiO

【技术实现步骤摘要】
一种保护渣在高拉速连铸包晶钢中的应用
本专利技术属于钢铁冶炼连铸领域，涉及一种避免包晶钢在高拉速连铸时，铸坯表面出现横向裂纹、纵向裂纹等缺陷现象的保护渣应用工艺。
技术介绍
包晶钢的碳含量质量分数在0.10-0.18％，在连铸过程中会发生L+δ→γ的包晶反应，属于裂纹敏感性钢种。奥氏是最密排的点阵结构，致密度最高，它的体积质量比铁素体等相的体积质量小，故在包晶反应中生成奥氏体后铸坯会引起大幅度的体积收缩，导致初始坯壳凝固不均匀从而产生应力梯度，较薄的初始坯壳处由于承受不住较大的应力从而产生裂纹。在连铸过程中应力集中是产生裂纹最主要的原因之一。紧凑式带钢生产技术(CSP)是高拉速连铸技术中的典型代表之一，近年来由于CSP技术自身高的生产效率(连铸速度达3～6m/min)、低基建投资、低生产能耗等特点而被得到快速发展和被广泛应用，许多钢种都在CSP技术中得到应用并成功生产。但是，高拉速连铸必然缩短了钢液在结晶器中的停留时间，初始凝固坯壳较薄，当较大的应力作用在较薄的初始凝固坯壳处，易发生裂纹甚至漏钢的危险；除此以外，CSP连铸速度快，一般在3m/min以上，有的高达6m/min，高速的连铸速度要求保护渣在短时间内快速形成液渣层渗入铜模和初始凝固坯壳的间隙内，否则初始坯壳没有液态渣层的润滑，与铜模内壁摩擦力增大同样引起裂纹降低铸坯质量。为了改善包晶钢的铸坯质量，已有很多学者对保护渣做了研究，其研究的方向主要是提高保护渣的结晶能力以控制传热，减小包晶反应过程中的体积收缩。但到目前为止，鲜有研究针对高拉速连铸生产包晶钢。提高保护渣的结晶能力确实可以较大程度上控制传热，但如何控制保护渣成分，得到致密且均匀的结晶相以提高保护渣的控热能力和得到平稳的传热过程，是高拉速连铸用保护渣设计的一大难点；除此以外，结晶率的提高意味着液渣层厚度的降低，较薄的液渣层起不到铜模与初始铸坯的润滑作用，控制传热与保证润滑二者是一个矛盾点。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，一种避免包晶钢高拉速连铸时，铸坯表面出现横向裂纹、纵向裂纹等缺陷的保护渣应用工艺。本专利技术一种保护渣在包晶钢连铸中的应用，所述保护渣用于包晶钢高拉速连铸；所述保护渣按质量百分比计，由下述组分组成：CaO37％～40％，优选为37％～39％；SiO228％～32％，优选为28％～31.5％；Al2O30.5％～2％，优选为1％～1.5％；MgO1％～4％，优选为2％～3％；且按质量比计MgO/Al2O3＝1-2:1；优选为2:1；MnO+Fe2O31.0％～8.0％，优选为3.0％～5.5％；Na2O3％～18％，优选为10％～15％；Li2O2～4％，优选为2～3％；F-3～15％。优选为9～13％；所述保护渣中，二元碱度Cao/SiO2为1.2～1.3。作为优选方案，一种保护渣在包晶钢高拉速连铸中的应用；所述1保护渣按质量百分比计，由下述组分组成；CaO34.5％，SiO234.5％，Al2O31.5％，MgO1.5％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O12.0％，Li2O2.0％，F-10％；或CaO37.6％，SiO231.4％，Al2O31.5％，MgO1.5％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O12.0％，Li2O2.0％，F-10％；或CaO39.0％，SiO230.0％，Al2O31.5％，MgO1.5％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O12.0％，Li2O2.0％，F-10％；或CaO38.2％，SiO229.3％，Al2O31.5％，MgO3.0％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O12.0％，Li2O2.0％，F-10％；或CaO37.6％，SiO228.9％，Al2O31.5％，MgO3.0％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O13.0％，Li2O2.0％，F-10％；或CaO37.0％，SiO228.5％，Al2O31.5％，MgO3.0％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O13.0％，Li2O3.0％，F-10％。作为进一步的优选方案，一种保护渣在包晶钢高拉速连铸中的应用；所述1保护渣按质量百分比计，由下述组分组成；CaO37.0％，SiO228.5％，Al2O31.5％，MgO3.0％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O13.0％，Li2O3.0％，F-10％。经本专利技术进一步优选方案的优化后，实现了传热与保证润滑的完美匹配。作为本专利技术的优选方案，保护渣析出的结晶相的平均尺寸小于8μm；经优化后，保护渣析出的结晶相的平均尺寸为5.5～6.5μm。作为本专利技术的优选方案，保护渣析出的结晶相为单一的枪晶石(3CaO·2SiO2·CaF2)；且析出相均匀分布于保护渣结晶层之中。本专利技术一种保护渣在包晶钢高拉速连铸中的应用；所述保护渣的熔化温度为1050℃～1095℃之间，目的是较低的熔化温度使得保护渣加入到结晶器中能够快速达到熔化温度而熔化形成液渣层，保证润滑。作为优选方案，所述保护渣的熔化温度为1055℃～1065℃之间。作为优选方案，本专利技术一种保护渣在包晶钢高拉速连铸中的应用；所述保护渣在1300℃下黏度为0.05～0.1Pa·s。该黏度远低于传统连铸保护渣，主要是因为保护渣黏度低有较好的润滑性能，减小结晶器内壁与初始坯壳之间的摩擦力，提高铸坯质量。作为优选方案，本专利技术一种保护渣在包晶钢高拉速连铸中的应用；所述保护渣转折温度为1080℃～1180℃之间。该转折温度要高于传统连铸保护渣，有利于促进晶体析出，控制传热避免包晶钢反应过程中体积收缩较大。本专利技术一种保护渣在包晶钢高拉速连铸中的应用；所述包晶钢中C的含量为0.10-0.20wt％；连铸时，钢液的浇铸温度为1490℃～1560℃；保护渣厚度为30-45mm，其中液渣层厚度为10-15mm；产出1吨钢消耗0.38-0.45kg的保护渣。本专利技术中的保护渣，其制备方法如下：将上述保护渣用石灰石、石英砂、铝矾土、萤石等工业原料按上述计算得的质量百分比称重；将称重好的原料混合进行机械搅拌，使得各成分混合均匀；然后将混合好的样品倒入石墨坩埚中一起放入中频感应炉中加热熔化，保温一段时间以后除去挥发分和均匀熔渣成分；接着，将熔融态渣倒入水中急冷得到玻璃态的样品；最后，将水冷样品烘干进行机械破碎，碾磨后得到所需的保护渣粉末。本专利技术的设计思路为：提高碱度并且采用适当比例和适当量的Al2O3及MgO，促进保护渣的结晶能力以得到均匀且致密的细小结晶相，控热效果好且均匀。巧妙控制Al2O3和MgO比例，二者含量过高导致MgO与Al2O3相互作用析出镁铝尖晶石，恶化熔渣体系的稳定性；二者含量过低，达不到较好的结晶效果，无法有效控热；二者含量合适，Al2O3和MgO能够起到降低熔点、促进结晶的作用。与此同时，适当调整Na2O和Li2O含量，显著降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保护渣在包晶钢连铸中的应用，其特征在于：所述保护渣用于包晶钢高拉速连铸；/n所述保护渣按质量百分比即，由下述组分组成：/nCaO 37％～40％，优选为37％～39％；/nSiO

【技术特征摘要】
1.一种保护渣在包晶钢连铸中的应用，其特征在于：所述保护渣用于包晶钢高拉速连铸；
所述保护渣按质量百分比即，由下述组分组成：
CaO37％～40％，优选为37％～39％；
SiO228％～32％，优选为28％～31.5％；
Al2O30.5％～2％，优选为1％～1.5％；
MgO1％～4％，优选为2％～3％；且按质量比计MgO/Al2O3＝1-2:1；优选为2:1；
MnO+Fe2O31.0％～8.0％，优选为3.0％～5.5％；
Na2O3％～18％，优选为10％～15％；
Li2O2～4％，优选为2～3％；
F-3～15％。优选为9～13％。


2.根据权利要求1所述的一种保护渣在包晶钢高拉速连铸中的应用；其特征在于：所述保护渣按质量百分比计，由下述组分组成：
CaO34.5％，SiO234.5％，Al2O31.5％，MgO1.5％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O12.0％，Li2O2.0％，F-10％；或
CaO37.6％，SiO231.4％，Al2O31.5％，MgO1.5％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O12.0％，Li2O2.0％，F-10％；或
CaO39.0％，SiO230.0％，Al2O31.5％，MgO1.5％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O12.0％，Li2O2.0％，F-10％；或
CaO38.2％，SiO229.3％，Al2O31.5％，MgO3.0％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O12.0％，Li2O2.0％，F-10％；或
CaO37.6％，SiO228.9％，Al2O31.5％，MgO3.0％，Fe2O31.0％，MnO3.0％，Na2O13.0％，Li2O2.0％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万林，翟冰钰，张磊，黄道远，张健康，张华龙，徐慧，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43