[發明專利]一種汽車用中錳鋼保護渣及其應用

有效

• 申請號: 201510046374.1
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104607608B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 王萬林;周樂君;趙歡;馬范軍;黃道遠
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22D11/111
• 分類號: B22D11/111
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種新型汽車用中錳鋼保護渣及其應用；屬于鋼鐵連鑄技術領域。

背景技術

隨著我國汽車工業的發展，對超高強鋼的需求越來越高，也對其成形性能提出了越來越高的要求。錳元素可以提高鋼的強度和塑性等性能，因此錳鋼逐漸成為了汽車鋼的發展方向。例如，第二代汽車用鋼TWIP鋼不僅具有很高的強度和成型性，還具備很好的吸收撞擊能量的能力；第三代汽車用鋼中錳鋼強塑積在30GPa％左右，兼具高強度和高延伸率，并且成本適中，具有極好的應用前景。

目前，汽車鋼用中錳鋼已采用煉鋼-連鑄-軋鋼技術路線生產，尤其是連鑄技術的應用，極大的提高了中錳鋼的生產效率。保護渣是連鑄過程中重要的功能材料，在連鑄結晶器內發揮絕熱保溫，防止鋼水二次氧化，吸收非金屬夾雜，潤滑坯殼和控制傳熱等重要作用。然而，在連鑄過程中，鋼液中的錳或其它合金元素(鋁等)會與保護渣部分成分發生氧化還原反應，例如：[Mn]+1/2(SiO₂)＝1/2[Si]+(MnO)，[Al]+3/4SiO₂＝1/2Al₂O₃+3/4[Si]等，或者這些合金元素與鋼液中的氧結合形成氧化夾雜物。渣鋼界面反應和氧化夾雜物導致保護渣中MnO等合金元素氧化物含量增加，SiO₂消耗將引起的保護渣堿度(CaO/SiO₂)升高，其結果是導致保護渣粘度和結晶性能發生顯著變化，進而影響了保護渣的潤滑及控制傳熱功能，嚴重時使連鑄過程不能正常進行，鑄坯經常出現凹陷，裂紋，夾雜等質量缺陷。

在鋼液凝固過程中，中錳鋼鑄錠表現出典型三層凝固結構：即最外層為激冷層，然后是柱狀晶區，中間部分為等軸晶，但是由于中錳鋼的導熱系數較低，鑄坯中易形成粗大的柱狀晶，該組織在鋼成形過程中形變能力與其他晶體學織構差異大，制品表面會出現凹凸不平的缺陷。為抑制鑄坯中粗大柱狀晶的產生并提高其等軸晶率，可將結晶器內鑄坯的冷卻速率控制在合理的范圍內，達到促進晶核析出提高等軸晶率的目的，因此，通過調節和優化保護渣的傳熱特性，控制結晶器內的冷卻條件是解決上述問題的有效手段之一。

從文獻檢索的情況來看，目前有一些針對錳鋼連鑄過程設計和開發的保護渣。例如公開號為CN103667913A《一種高屈服強度，高塑性TWIP鋼的生產方法》，公開號為CN103008590A《一種中碳錳鋼用連鑄結晶器保護渣》及公開號為CN102423795A《一種高錳鋼的連鑄方法》中所提及的保護渣。但這些保護渣的設計未充分考慮渣鋼反應會導致保護渣結晶，粘度等理化特性的影響，以及由此而產生的熱流不穩定及鑄坯質量差等問題，因此這些保護渣不適合用于板坯連鑄機生產中錳鋼。尤其不適合用于板坯連鑄機生產含有鋁，鈦等活潑金屬元素的汽車用鋼中錳鋼。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種組分配比合理，可抑制渣鋼反應，不易變性，粘度，熔化溫度，結晶特性穩定的保護渣及其在中錳鋼連鑄中的應用。

本發明一種新型汽車用中錳鋼保護渣，以質量百分比計包括下述組分：

CaO?29～37％，優選為31～36％，進一步優選為32.1～35.8％；

Al₂O₃?16～25％，優選為16～23％，進一步優選為16.8～21.9％；

SiO₂?10～15％，優選為11～15％，進一步優選為11.5～13.5％；

MgO?2～7％，優選為2～6％，進一步優選為3.8～5.3％；

Na₂O?10～14％，優選為11～14％，進一步優選為11.5～13.1％；；

Li₂O?1～5％，優選為1～4％，進一步優選為1.1～1.9％；

MnO?1～7％，優選為3～6％，進一步優選為4.5～5.5％；

F^-?9～13％，優選為10～13％，進一步優選為11.2～12.8％。

本發明所述保護渣中，CaO與Al₂O₃質量比為1.2～2.2：1。優選為1.4-2.1：1，進一步優選為1.5-2.0：1.

本發明所述保護渣中，F^-以CaF₂，NaF，Na₃AlF₆中任意一種的形式配入保護渣。