[发明专利]一种高铝钢连铸用结晶器保护渣

说明书

技术领域

本发明属于连铸生产技术领域，涉及到一种高铝钢连铸用结晶器保护渣, 适用于凝固过程中有包晶反应的高铝钢（[Al]=1%～3.5%）钢种的板坯连铸生产。

背景技术

为实现节能减排，汽车行业材料向着轻量化、高强度方向发展。高铝钢如相变诱导塑性（TRIP）钢及孪晶诱导塑性（TWIP）钢，凭借其塑性和强度的完美结合，在汽车领域具有很好的应用前景。但是，在高铝钢的浇铸过程中，由于钢液中[Al]含量较高，易与传统保护渣中的组分发生反应，导致保护渣性能恶化、钢水增硅、水口堵塞等系列问题，影响铸坯质量及连铸顺行。另外，部分高铝钢属于裂纹敏感性钢种，在凝固过程中会发生包晶反应，从而容易产生纵裂等表面质量缺陷。

针对高铝钢浇铸过程中渣钢反应性的难题，现在主要有两种解决思路： 

其一，采用低黏度、低碱度的CaO-SiO₂系保护渣。中国专利CN102233414B涉及一种高铝高锰型无磁钢结晶器保护渣及其制造方法，其保护渣的成分为：CaO+SiO₂:52～56%且碱度为0.55～0.65，MnO:4～6%，Na₂O:8～14%，F:8～10%，Li₂O:1.5～2.5%，B₂O₃:4～8%，Al₂O₃:1～4%，C:5～7%。该发明保护渣碱度范围为0.55～0.65，以期在结晶器内钢渣反应达到平衡后，液渣碱度在1.0～1.2，从而满足连铸要求。但是由于SiO₂含量很高，渣钢反应程度很大，钢渣反应的进行在改变保护渣成分范围的同时产生了大量Al₂O₃夹杂，如果保护渣不能及时吸收多余的Al₂O₃夹杂，这会造成铸坯表面及皮下夹杂缺陷。另外，保护渣中反应性组分Na₂O（8～14%）和B₂O₃（4～8%）同样会和钢水中的[Al]发生反应，从而恶化保护渣的性能。因此，本发明保护渣在实际使用过程中，会存在结渣圈和保护渣性能恶化等问题，从而不能实现多炉次连浇。

其二，利用Al₂O₃取代SiO₂，研发CaO-Al₂O₃基保护渣。日本专利JP57184563最早报道了适应高铝钢连铸生产的铝酸钙系保护渣，其中SiO₂含量控制在7%以下，但是该发明保护渣由于SiO₂含量过低，从而玻璃性差且熔化温度高，因此加入了大量助溶剂特别是元素F，这使得环境污染加剧，设备腐蚀严重；中国专利CN101332497B公开了一种高铝钢用连铸保护渣及其制造方法，该专利保护渣将SiO₂含量控制在2%以内，虽然能降低渣钢反应性，但由于该发明保护渣碱度高，结晶性强，在应用过程中会存在熔化欠佳、易结渣圈及消耗量偏低的问题。同时，该专利保护渣中Na₂O含量（10%～16%）较高，仍会与钢水中的铝发生反应，并且过高的Na₂O会以Na-Al-O晶体不均匀析出，影响铸坯到结晶器的传热；中国专利CN102764886A发明了一种高Al₂O₃含量高铝钢连铸保护渣，其中SiO₂含量控制在7%以下，虽然通过加入BaO取代部分CaO以改善保护渣的玻璃性，但同样存在反应性组分B₂O₃（2～15%）和Na₂O（6～13%）含量较高的问题，因此，该保护渣在实际应用过程中仍会存在渣钢反应性，从而恶化保护渣性能; 中国专利CN102389955B涉及一种高铝钢连铸用结晶器保护渣，该专利虽从一定程度上降低了渣钢反应性且具有较强吸收Al₂O₃夹杂的能力，但是由于该专利中SiO₂含量较低（3～15%），因此加入了较多的助溶剂Li₂O（3～10%）和BaO（5～20%），导致连铸成本稍微偏高。