[发明专利]高铝钛稀土钢用连铸保护渣

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，尤其涉及一种连铸用的保护渣。 

背景技术

连铸保护渣是一种粉末状或小颗粒状炼钢辅助材料，用于覆盖在连铸机结晶器内的钢水表面。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，是炼钢过程控制最终产品--铸坯的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，目前尚未找到其它能有效替代炭质材料的物质。 

SiO₂是保护渣的一种重要且配入量较高的组分，是保证保护渣在熔化冷却过程中呈玻璃态的关键因素。然而当钢水中含有较高的Al、Ti、稀土Re等元素时，由于它们与氧具有很高的亲和力，而保护渣中又以SiO₂具有较高的氧势，因此，渣钢之间极易发生如下化学反应： 

4[Al]+3(SiO₂)＝3[Si]+2(Al₂O₃) 

[Ti]+(SiO₂)＝[Si]+(TiO₂) 

2[Re]+x(SiO₂)＝x[Si]+2(ReO_x) 

由于钢水温度通常在1500℃左右，因此上述反应进行得很快。另外，保护渣还存在不断消耗的过程，因此在使用过程中与钢水一边反应一边消耗。以高Al钢为例，如图1所示，横坐标为浇注时间(min)，纵坐标为Al₂O₃百分含量，一般在钢水开浇10min后，Al₂O₃百分含量ΔA就达到了动态平衡。可见，在连铸过程中，由于钢水中的Al会还原保护渣中的SiO₂，使渣中SiO₂ 含量减少，Al₂O₃含量增加，从而使保护渣碱度CaO/SiO₂明显增加。除了上述反应使保护渣中Al₂O₃增加外，保护渣在使用过程中还不断吸收从钢水中上浮出来的Al₂O₃夹杂。碱度增加使保护渣的析晶性大大提高，从而使结晶器冷却热阻增加，导致铸坯减薄；Al₂O₃的增加提高了熔渣的粘度，使保护渣的消耗量降低，进一步恶化润滑，增加了连铸漏钢的几率。