本發(fā)明涉及連鑄，尤其涉及一種連鑄超高鋁含量(al≥4％)高鋁鋼多爐連澆的方法。

背景技術(shù)：

1、提高鋼中al的含量可以大幅度提高鋼的使用性能，如含鋁trip鋼、twip鋼等，是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要材料。但是，鋼液中的al是活潑元素，當(dāng)采用傳統(tǒng)的cao-sio2基保護(hù)渣澆注過程中，al會(huì)與保護(hù)渣中的sio2等組元發(fā)生渣-鋼反應(yīng)，引起保護(hù)渣成分和性能的改變，導(dǎo)致連鑄工藝不能順行。因此，隨著高鋁鋼產(chǎn)品中鋁含量的逐漸升高，給傳統(tǒng)連鑄工藝帶來了巨大挑戰(zhàn)。

2、基于以上問題，有研究者研發(fā)了新型的高鋁鋼連鑄保護(hù)渣，主要包括低堿度的cao-sio2基保護(hù)渣和低反應(yīng)性的cao-al2o3基保護(hù)渣兩大類。在實(shí)際應(yīng)用中，低堿度的cao-sio2基保護(hù)渣可滿足渣鋼反應(yīng)強(qiáng)度較低的高鋁鋼(鋁含量小于1％)的連鑄生產(chǎn)。而在更高鋁含量的鋼種生產(chǎn)中，低反應(yīng)性的cao-al2o3基保護(hù)渣則表現(xiàn)出了更優(yōu)的潛力。

3、國內(nèi)某廠分別采用低堿度的cao-sio2基保護(hù)渣和低反應(yīng)性的cao-al2o3基保護(hù)渣開展了鋁含量為4％的高鋁鋼連鑄生產(chǎn)試驗(yàn)，均出現(xiàn)了單爐澆注困難的問題。因此，如何優(yōu)化超高鋁含量(al≥4％)高鋁鋼的連鑄生產(chǎn)工藝，更進(jìn)一步地抑制渣-鋼反應(yīng)，穩(wěn)定保護(hù)渣的理化性能，從而穩(wěn)定獲得良好的鑄坯質(zhì)量以及保證連鑄工藝順行是亟待解決的問題。

4、公開號(hào)為cn108213365a的中國專利申請公開了“一種高鋁鋼用非反應(yīng)性保護(hù)渣”，重量百分比的組分組成為cao：26％～40％，al2o3：18％～28％，bao：14％～28％，li2o：2％～10％，f：6％～14％，mgo≤2％，c：2％～8％，其余為不可避免的雜質(zhì)，并保持雜質(zhì)中(na2o+k2o+sio2)≤2％。該保護(hù)渣基本不含sio2、na2o、fe2o3、b2o3等與鋼水中al、ti等活潑元素反應(yīng)的組分，使用后保護(hù)渣成分和性能依然穩(wěn)定，能夠保證高鋁鋼連鑄過程的順行。但是該保護(hù)渣的結(jié)晶能力過強(qiáng)，析晶率達(dá)到100％；同時(shí)li2o含量過高，保護(hù)渣造價(jià)昂貴。

5、公開號(hào)為cn114130972a的中國專利申請公開了“一種無氟高鋁鋼連鑄結(jié)晶器非反應(yīng)性保護(hù)渣”，包括以質(zhì)量百分含量計(jì)的cao：20～35％，al2o3：15～35％，sio2：1～10％，bao：7～15％，b2o3：7～15％，na2o+li2o：10～17％，c：2～10％，mno：1～7％，以及mgo：1～7％，其余為不可避免的雜質(zhì)。該保護(hù)渣中的sio2、b2o3和na2o與鋼水中的al仍然具有反應(yīng)性。

6、公開號(hào)為cn106270429a的中國專利申請公開了“一種低反應(yīng)性保護(hù)渣及制備方法”，以質(zhì)量百分比計(jì)含有sio2：8±2％，cao：32～38％，al2o3：25～31％，mgo：1～5％，na2o：6～10％，f：4～8％，li2o：1～4％，bao：0～6％，b2o3：1～4％，c：1～5％和不可避免的雜質(zhì)。其將保護(hù)渣中二氧化硅的含量限定在穩(wěn)定含量區(qū)間內(nèi)，降低了保護(hù)渣的渣鋼反應(yīng)特性，但是，其含有的na2o和b2o3與鋼水中的al仍然具有較強(qiáng)的反應(yīng)性。

7、公開號(hào)為cn102764866a的中國專利申請公開了“一種高al2o3含量高鋁鋼連鑄保護(hù)渣”，所述保護(hù)渣的化學(xué)成分按質(zhì)量百分含量為：cao：5～20％，bao：5～20％，al2o3：20～50％，b2o3：2～15％，sio2≤7％，助熔劑：caf2：6～13％、na2o：6～13％、li2o：1～4％、mno：2～6％，c：3～10％。該保護(hù)渣具有良好的玻璃形態(tài)，能大大降低鋼中鋁與渣中sio2的反應(yīng)。但是，該保護(hù)渣中含有na2o和b2o3，以上組元與鋼水中的al仍然具有反應(yīng)性。

8、可見，目前解決連鑄高鋁鋼過程中渣-鋼反應(yīng)強(qiáng)烈的問題，主要方法是采用以cao-al2o3為渣基組元的低反應(yīng)性保護(hù)渣，但是，cao-al2o3基保護(hù)渣始終存在兩個(gè)問題難以解決：(1)cao-al2o3基保護(hù)渣的結(jié)晶性能強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中的渣耗偏低，生產(chǎn)的鑄坯表面質(zhì)量不穩(wěn)定；(2)cao-al2o3基保護(hù)渣中存在著其他與鋼液中al具有反應(yīng)性的熔劑組元，例如na2o、b2o3等，與高al含量的鋼水存在反應(yīng)性，導(dǎo)致保護(hù)渣成分與性能改變，影響連鑄工藝順行。

9、公開號(hào)為cn205732868u的中國實(shí)用新型專利公開了“一種澆注液態(tài)保護(hù)渣用的結(jié)晶器蓋板裝置”，包括：蓋板、至少兩根環(huán)管及吹氬管。開設(shè)有鋼液澆注孔和輸渣孔的蓋板設(shè)置在結(jié)晶器的上端；蓋板為夾層結(jié)構(gòu)；蓋板靠近鋼液一側(cè)涂覆高溫輻射涂料。至少兩根環(huán)管分別鑲嵌在鋼液澆注孔和輸渣孔的底部外緣；環(huán)管的底部開設(shè)有多個(gè)通孔；吹氬管與環(huán)管的頂部連通。該結(jié)晶器蓋板裝置能隔絕空氣，防止鋼液二次氧化，改善了結(jié)晶器的絕熱性能，提高彎月面鋼水溫度，減少振痕深度，避免生成凝固鉤，減少針孔和減少液渣粘附在彎月面上，最終提高鑄坯質(zhì)量。

10、公開號(hào)為cn205341853u的中國實(shí)用新型專利公開了“一種連鑄用液態(tài)保護(hù)渣的輸送裝置”。輸渣管包括：內(nèi)管、防護(hù)層及加熱元件；空心圓筒形的內(nèi)管材質(zhì)為石墨；防護(hù)層包裹在內(nèi)管外；加熱元件設(shè)置在防護(hù)層外。該輸送裝置包括：輸渣管、儲(chǔ)渣器及節(jié)流閥；儲(chǔ)渣器為一端開口的空心筒體；儲(chǔ)渣器外包裹第二防護(hù)層；第二防護(hù)層外設(shè)置第二加熱元件；輸渣管的入渣口與儲(chǔ)渣器的封閉端連通固定，輸渣管的出渣口設(shè)置在結(jié)晶器的浸入式水口的側(cè)邊；節(jié)流閥設(shè)置在輸渣管的入渣口位置，起到截門貯流作用。該輸送裝置使得液態(tài)保護(hù)渣能夠快速而均勻地鋪滿結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面并能填充到凝固坯殼與結(jié)晶器壁的空隙內(nèi)，能有效改善鑄坯表面質(zhì)量。

11、以上兩種技術(shù)方案均是向連鑄結(jié)晶器內(nèi)直接添加液態(tài)保護(hù)渣的裝置，目前該技術(shù)手段已得到了更多的關(guān)注，是一種新的研發(fā)方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種連鑄超高鋁含量高鋁鋼多爐連澆的方法，在保護(hù)渣與鋼水的接觸面上添加一層具有高導(dǎo)熱、耐高溫、抗氧化特性的阻斷層，減小鋼水與保護(hù)渣的接觸面積，抑制渣-鋼的反應(yīng)能力；在此基礎(chǔ)上，向結(jié)晶器內(nèi)直接添加液態(tài)保護(hù)渣，保證保護(hù)渣向渣道內(nèi)流入，穩(wěn)定高鋁鋼在連鑄生產(chǎn)時(shí)的渣耗量，同時(shí)保證保護(hù)渣具有穩(wěn)定的潤滑和傳熱功能，解決了超高鋁含量高鋁鋼連鑄生產(chǎn)時(shí)渣鋼反應(yīng)強(qiáng)烈、保護(hù)渣易結(jié)晶析出渣條、渣耗低、易發(fā)生粘結(jié)漏鋼等一系列難題，實(shí)現(xiàn)此類鋼種的多爐連續(xù)澆注。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種連鑄超高鋁含量高鋁鋼多爐連澆的方法，包括如下步驟：

4、1)將阻隔裝置加熱至1300～1400℃，備用；所述阻隔裝置為中心處開設(shè)有定位孔的矩形板，能夠漂浮在結(jié)晶器的鋼水液面上，用于阻斷鋼水與保護(hù)渣的接觸；

5、2)將結(jié)晶器蓋板加熱至800℃以上，備用；

6、3)在石墨坩堝中將低反應(yīng)性保護(hù)渣加熱、熔化至液態(tài)，即制備液態(tài)保護(hù)渣，備用；

7、4)用鉬絲將阻隔裝置固定在中間包底部，阻隔裝置的定位孔與浸入式水口對中；開澆后待連鑄坯出苗、鋼水液面高度平穩(wěn)時(shí)，剪斷固定阻隔裝置用的鉬絲，使阻隔裝置緩慢下落至鋼水表面，并套在浸入式水口外側(cè)；

8、5)將結(jié)晶器蓋板置于結(jié)晶器頂部，將自石墨坩堝引出的液渣引流導(dǎo)管的另一端穿過結(jié)晶器蓋板后插入結(jié)晶器中，打開液渣引流導(dǎo)管上的閥門，向結(jié)晶器內(nèi)的阻隔裝置上方注入液態(tài)保護(hù)渣；

9、6)根據(jù)渣耗情況，通過液渣引流導(dǎo)管上的閥門控制液態(tài)保護(hù)渣的流速，直至完成全部澆鑄過程。

10、進(jìn)一步的，所述阻隔裝置與鋼水上表面的接觸面積占鋼水上表面全部面積的比例為20％～80％。

11、進(jìn)一步的，所述阻隔裝置的密度為4.0g/cm3～7.0g/cm3，厚度≥20mm。

12、進(jìn)一步的，所述阻隔裝置由阻隔裝置本體及表面噴涂層組成；阻隔裝置本體由高導(dǎo)熱的耐高溫材料制成；表面噴涂層的材料為高導(dǎo)熱、耐高溫、抗氧化材料中的一種或兩種以上。

13、進(jìn)一步的，所述高導(dǎo)熱的耐高溫材料包括2050高溫合金、鈦及剛玉中的一種或兩種以上。

14、進(jìn)一步的，所述表面噴涂層的材料為二硅化鉬、六方氮化硼或二硼化鈦。

15、進(jìn)一步的，所述表面噴涂層采用離子噴涂法或激光熔覆法噴涂。

16、進(jìn)一步的，所述液態(tài)保護(hù)渣為cao-sio2基保護(hù)渣或cao-al2o3基保護(hù)渣；其中，cao-sio2基保護(hù)渣的堿度低于0.7；cao-al2o3基保護(hù)渣中的sio2質(zhì)量含量≤10％。

17、進(jìn)一步的，所述結(jié)晶器蓋板的下表面噴涂高溫輻射材料。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

19、(1)在結(jié)晶器內(nèi)安裝阻隔渣-鋼接觸的阻隔裝置，用以減小鋼水與保護(hù)渣的接觸面積，抑制渣-鋼的反應(yīng)能力，能夠有效緩解保護(hù)渣變性，解決了保護(hù)渣易結(jié)晶析出渣條的難題；

20、(2)向安裝了阻隔裝置的結(jié)晶器內(nèi)直接添加液態(tài)保護(hù)渣，避免了固態(tài)保護(hù)渣(粉末渣、顆粒渣等)因加裝阻隔裝置可能帶來的傳熱不足、熔化不良的問題；

21、(3)在結(jié)晶器頂部加設(shè)蓋板，解決了液態(tài)保護(hù)渣絕熱保溫效果不良的問題；

22、(4)向結(jié)晶器內(nèi)直接添加液態(tài)保護(hù)渣，保證了保護(hù)渣向渣道內(nèi)的流入，穩(wěn)定了連鑄生產(chǎn)時(shí)的渣耗量，同時(shí)保障了保護(hù)渣具有穩(wěn)定的潤滑和傳熱功能，解決了超高鋁含量鋼種連鑄過程中渣耗低、易發(fā)生粘結(jié)漏鋼等難題。