[發明專利]一種稀土鋼連鑄用的低反應性結晶器保護渣

有效

• 申請號: 201510016163.3
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104550797A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 劉承軍;亓捷;姜茂發;劉瑩瑩
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/111
• 分類號: B22D11/111
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，特別涉及一種稀土鋼連鑄用的低反應性結晶器保護渣。

背景技術

眾所周知，稀土在鋼中可以有效發揮凈化鋼液、變質夾雜和微合金化的作用，稀土在鋼中的應用不斷得到擴展，稀土微合金鋼和稀土處理鋼的品種越來越多，如09CuPTiRE耐候鋼、310高強耐候乙字鋼、BNbRE重軌鋼、BVRE重軌鋼等等、車輪鋼等。由于微量稀土即可顯著改善鋼材的高溫抗氧化性能、高溫強度和熱塑性，稀土在耐熱鋼中的應用越來越多，如S30815、S31060、S34800等系列稀土耐熱鋼。鋼液中的稀土極其活潑，為保證稀土的含量達到鋼種成分要求，需過量加入稀土，稀土的添加量范圍為0.01%~1.0%。

連鑄結晶器保護渣呈粉末狀或顆粒狀，是主要的煉鋼輔助材料之一；在連鑄過程中，其覆蓋于結晶器鋼液上面，自上而下形成粉渣層、燒結層和液渣層，有效地發揮絕熱保溫、隔絕空氣防止鋼液二次氧化、吸收鋼液中夾雜物、潤滑鑄坯及控制結晶器傳熱等冶金功能；上述結晶器保護渣的冶金功能能否穩定發揮，對連鑄工藝順行和鑄坯質量改善具有重要的影響。若保護渣性能不良，極易引起夾渣和裂紋等表面缺陷，嚴重時可發生漏鋼事故。

常規的連鑄結晶器保護渣成分主要位于CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系中以硅灰石（CaO·SiO₂）為主的低熔點區域，CaO約為30%~50%，SiO₂為45%~60%，Al₂O₃<20%，熔化溫度在1300~1500℃；此外，在保護渣基料中還添加CaF₂、Na₂O、K₂O、Li₂O、B₂O₃、BaO等輔助材料作為助熔劑，起到助熔的作用。為調節保護渣的熔化速度還添加炭質材料。

常規的連鑄結晶器保護渣并不適用于稀土鋼的澆鑄過程；原因之一為，稀土的化學性質活潑，易與鋼液中的氧、硫等元素形成稀土氧化物或稀土氧硫化物，在稀土鋼的澆鑄過程中，鋼液中大量高熔點的稀土夾雜物上浮至渣金界面處；若保護渣對其吸收性能有限，則大量稀土氧化物及稀土氧硫化物夾雜將在渣金界面處聚集，并導致渣條、渣圈的形成，嚴重影響保護渣的潤滑、傳熱性能，從而導致鑄坯表面缺陷的產生。

由于渣金界面處聚集的稀土夾雜物進入液態保護渣中，改變了連鑄保護渣的物化性能，使其熔化狀況變差，黏度隨之升高，導致鑄坯與結晶器之間的渣膜變薄，甚至局部無渣，對鑄坯的潤滑性變差，從而引發鑄坯表面裂紋增加，造成粘結性漏鋼的幾率增加。

在連鑄過程中，結晶器內的鋼液和熔融的保護渣直接接觸，由于稀土的還原性極強，結晶器內的渣金界面反應較為嚴重。鋼液中的稀土極易與保護渣中的SiO₂、Na₂O等組元發生反應，使保護渣的成分發生變化，保護渣的冶金功能惡化；因此，降低稀土鋼連鑄結晶器保護渣的反應性成為亟需解決的問題之一。

關于控制連鑄結晶器渣金反應對保護渣性能的影響，相關的措施已在JP2005152973、CN200810039377.2等專利中提出，其解決方案為增加初始保護渣中SiO₂的含量，使其在發生渣金界面反應被還原后，整體組分變化比率較?。坏碚摲治霰砻鳎黾映跏糞iO₂含量反而增大了稀土與保護渣組元的反應趨勢，不利于抑制結晶器內的渣金界面反應，此方法在澆鑄稀土鋼時效果不佳。

已報道的JP2003181606、JP2006110578、CN200710042540.6等專利，提出增加堿度，降低初始保護渣中SiO₂的含量，以有效降低渣金反應性能。但仍需添加較高含量的Na₂O、CaF₂等助熔劑；Na₂O較SiO₂更易與鋼液中的稀土反應，增加渣金界面反應趨勢；此外，添加較高含量的含F組元，容易造成對水體和大氣的污染，增加環境負擔。

常規的連鑄結晶器保護渣已不能滿足稀土鋼連鑄生產的要求，開發具有較低反應性和良好稀土夾雜物溶解吸收性能的稀土鋼連鑄結晶器保護渣具有重要的現實意義。

發明內容