汽車板連鑄用結(jié)晶器保護渣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及連鑄工藝中使用的輔助材料，更具體涉及汽 車板連鑄用結(jié)晶器保護渣。
【背景技術(shù)】
[0002] 連鑄保護渣是一種覆蓋在連鑄機結(jié)晶器內(nèi)鋼水表面的煉鋼輔助用功能材料，它具 有絕熱保溫、防止鋼水氧化、吸收夾雜、潤滑及控制傳熱等多種功能，是煉鋼過程控制鑄坯 表面質(zhì)量的最后一道工藝要素。汽車鋼是鋼材產(chǎn)品中的高端產(chǎn)品，是一個國家的鋼鐵工業(yè) 技術(shù)水平的重要標(biāo)志。由于汽車鋼生產(chǎn)節(jié)奏緊，常導(dǎo)致鋼水中氧化鋁夾雜量較高，在澆鑄時 常通過加大水口吹氬量來避免水口被Al 2〇3夾雜堵塞的問題，并且還希望提高拉速以提高生 產(chǎn)率。這些因素都容易使鋼水中的夾雜和結(jié)晶器保護渣被卷入連鑄坯中，使最終的乳材夾 雜/夾渣含量較高。因此，如何提高汽車鋼等高質(zhì)量薄材產(chǎn)品潔凈度已成為國內(nèi)外冶金研究 工作的一項重要課題。
[0003] 在汽車鋼的連鑄過程中，保護渣引起的鋼水增碳和皮下夾渣是汽車板兩個主要的 質(zhì)量缺陷。連鑄保護渣中一般要加入一定數(shù)量的炭質(zhì)材料，用來控制保護渣的熔化速度、消 耗量及熔化特性等。超低碳鋼連鑄時，為防止鋼水增碳，需要大幅降低保護渣中炭質(zhì)材料含 量，但是當(dāng)保護渣中炭質(zhì)材料含量太低時，熔化過程又難以得到有效控制，使得結(jié)晶器內(nèi)渣 條嚴重，從而影響連鑄工藝的順行，并且熔化過程的不穩(wěn)定也會造成鑄坯增碳。因此，在降 低保護渣中碳含量的基礎(chǔ)上，尋找炭質(zhì)材料的替代物并穩(wěn)定低碳含量下保護渣的熔化過程 是解決保護渣增碳問題的最有效方法。為解決增碳問題，中國專利CN103121089A公開了"一 種超低碳鋼用彩色連鑄結(jié)晶器保護渣"，該發(fā)明特征在于所述保護渣中Fe 203重量百分比為 15.5~17%，不添加任何碳質(zhì)材料，該保護渣雖然避免了鋼水增碳的問題，但是不適用與高Ti 和高A1含量的汽車鋼板連鑄;這是因為渣中強氧化性組份Fe203含量過高，會與鋼水中Ti和 A1發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致保護渣性能惡化，且降低鋼渣界面張力大幅度降低，增加卷渣幾率。同樣， 中國專利 CN100443215C、CN1131118C、CN1245266C、CN1872451A、CN101530896B 等也提出了 解決超低碳鋼增碳的有效方案，但是這些專利都沒有在防止增碳的同時考慮保護渣卷渣的 問題。
[0004] 對于保護渣卷渣引起皮下夾渣缺陷這一難題，目前還沒有得到有效地解決。在合 理控制結(jié)晶器流場的基礎(chǔ)上，皮下夾渣的形成與保護渣液渣在結(jié)晶器彎月面凝固時的黏附 有關(guān)。當(dāng)液渣附著在彎月面凝固鉤上，由于結(jié)晶器的上下振動，上浮的鋼水將彎鉤壓平，這 樣坯殼上的液渣就被夾在振痕波谷下面，形成皮下夾渣缺陷。為減少夾渣，必須盡可能降低 液渣在彎鉤上的附著力，對于給定的鋼種，附著力取決于保護渣:一方面，增大保護渣的表 面張力會使液渣對鋼液的附著力減小;另一方面，提高保護渣黏度，提高保護渣黏度可以降 低振痕深度，而降低振痕深度對抑制凝固彎鉤的形成有利。中國專利CN102019382B公開的 "低鈉高粘度鍍錫板結(jié)晶器保護渣"和CN103128240A公開的"一種低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護 渣"，都通過降低保護渣中Na 20含量，提高保護渣表面張力，但是這兩個專利中Si02含量都很 高，分別為44.1~46.1%和40~44%，不適用于Al、Ti含量較高的汽車鋼的連鑄生產(chǎn)。專利 CN104707959A公開了"一種汽車板用連鑄保護渣"，其基體成份按重量百分比為Na20 < 0.25%，Mg0 0.5~4.5%，F(xiàn)e2〇3 0.3~1.0%，Al2〇35~25%，Li20 0.5~6.5%，BaO 0~16%，F(xiàn)- 5~9%， Si02 20~40%，C 1~2%，整體而言，該發(fā)明保護渣具有較高的黏度和表面張力，有利于減少汽 車板連鑄板坯的夾渣發(fā)生率，但是該保護渣中Si0 2含量較高，為20~40%，因此該保護渣的低 反應(yīng)性仍較高，當(dāng)連鑄A1或Ti含量很高的汽車鋼時，該保護渣需要進一步優(yōu)化。另外，超低 碳鋼屬于導(dǎo)熱性差的鋼種，為強化鑄坯冷卻，保護渣不希望析晶，F(xiàn)的配入量一般較低，為3 ~5%左右，而該發(fā)明保護渣中F含量稍微偏高，為5~9%，有生成如槍晶石含氟晶體的可能， 采用電磁滯動實行高拉速時不利于對鑄坯的潤滑。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供汽車板 連鑄用結(jié)晶器保護渣，使該保護渣能夠適用于汽車板的連鑄生產(chǎn)，有利于減少甚至消除汽 車板連鑄板坯的夾渣發(fā)生率，有助于提高拉速以提高生產(chǎn)率，且具有黏度高、表面張力大、 反應(yīng)性低、潤滑性好以及吸收夾雜能力強的特點。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：汽車板連鑄用結(jié)晶器保護 渣，包括如下wt%的組分：CaO 23~40%、Ba0 8~20%、Si〇2 10~20%、Al2〇3 20~35%、Li2〇 2.5~ 5.5%、F- 3~6%、Mg0 1~2%和C 1~2%〇
[0008] 進一步，所述保護渣的組分還包括Fe2〇3 < 1.5%。
[0009] 再進一步，所述連鑄用結(jié)晶器保護渣的物理性能滿足:熔點：1000~1150°C，1300°C 黏度:〇·3~0.5 Pa*s，1400°C表面張力：0.4~0.5 N/m。
[0010] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、本發(fā)明綜合考慮了汽車鋼板的組成成分，特別考慮到A1或Ti含量很高的汽車鋼板在 連鑄時容易出現(xiàn)的問題，通過研究得到本發(fā)明保護渣技術(shù)方案的。本發(fā)明保護渣摒棄了 Na20、B203等表面張力因素低的組份，從根本上避免了夾渣中Na 20暴露在冷乳板表面吸潮后 形成NaOH，加劇冷乳板的腐蝕問題，而是采用Li20提高保護渣的表面張力，作為一種強的助 溶劑，Li 20對熔化溫度有較大的影響，其降低熔化溫度的能力強于Na20、B2〇3、CaF 2等，保護渣 中加入適量的Li20,能夠降低保護渣的熔化溫度，改善保護渣的潤滑性能。
[0011] 另外，本發(fā)明用適量BaO取代CaO，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)當(dāng)在Si02含量降低的情況下，BaO 取代CaO能使保護渣的黏度增高、熔點降低，可以減少結(jié)晶器卷渣，突破了傳統(tǒng)Ca0-Si02渣 系中添加 BaO會降低保護渣黏度的常規(guī)觀念。此外，本發(fā)明還通過BaO與渣中其它組份的協(xié) 同配伍作用，實現(xiàn)了多組分高玻璃化的作用效果，改善保護渣的玻璃性，從而保證保護渣的 潤滑能力和吸收夾雜能力。因此，本發(fā)明保護渣中Al 2〇3不易與Li20作用形成高析晶溫度的 LiA102。進一步本發(fā)明還通過研究發(fā)現(xiàn)，采用BaO取代CaO降低保護渣表面張力的幅度較小， 而BaO比重較大，在澆鑄過程中反而不利于鋼渣分離，為了避免這種情況出現(xiàn)，保護渣中BaO 含量需要控制在合理范圍內(nèi)，并最終發(fā)現(xiàn)BaO含量控制在8~20%范圍內(nèi)效果最好。
[0012]其次，本發(fā)明保護渣中用ai2〇3取代Si02,一方面可以降低鋼渣反應(yīng)性，提高鋼渣界 面張力，從而有效減少卷渣幾率;另一方面，Al2〇3是典型的兩性氧化物，在堿性熔渣中呈酸 性，能形成A1-0網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而增加保護渣的黏度，這對控制保護渣卷渣也是有利的；再一 方面，Al2〇3取代Si02還能提高保護渣的表面張力，這有利于減少結(jié)晶器卷渣。不僅如此，本 發(fā)明還通過研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Al 2〇3增加到一定程度時，可能與其它組份生成高熔點化合物或是達 至m和后以ai2〇3夾雜存在，導(dǎo)致保護渣的熔點升高，為了避免這種情況出現(xiàn)，需要協(xié)調(diào)好保 護渣中41 203和3丨02的含量，本發(fā)明中3丨02及六120 3含量分別控制在10~19.5%和20~35%范圍 內(nèi)，在盡可能降低反應(yīng)性的基礎(chǔ)上，保證保護渣的網(wǎng)絡(luò)形成能力