[发明专利]用于高铝钢的连铸保护渣及其析晶率检测方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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JP 2006110578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。