CN105436447A - 一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用。本发明所述中间包覆盖剂，以质量百分比计包括下述组分：CaO？32~43%、SiO2？7~14%、Al2O3？25~32%、MgO？6~14%、(Na2O+Li2O)？6~13%、B2O3？3~7%、C？0.5～1.5%、TiO2？1.1~2%。该中间包覆盖剂熔点温度低、粘度低、碱度高。本发明之中间包覆盖剂适用于C质量百分含量≤0.1%、Al含量≤0.5%、Ti含量≤0.5%的含Al、Ti低碳钢连铸，能够高效吸收含Al、Ti低碳钢中的夹杂物，改善中间包内钢水的洁净度，很好地防止钢液二次氧化、防止增碳，改善铸坯质量，同时具有良好的保温性能等特点。

Description

一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用
技术领域
本发明属于钢铁连铸技术领域，涉及一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用。
背景技术
中间包覆盖剂是连铸过程中重要的功能材料。中间包覆盖剂在连铸中间包内发挥绝热保温、防止液面结壳、隔绝空气、防止钢水二次氧化以及吸收非金属夹杂等重要作用，因此冶炼过程中,中间包覆盖剂对连铸过程的顺利进行以及钢材质量都有极大的影响。
钢中添加合金元素是改善钢材质量的常见方法，但添加合金元素也对其生产过程带来不利影响。含Al、Ti低碳钢中的元素Al和Ti在连铸中间包内与熔融中间包覆盖剂接触的过程中，会在渣/钢界面与中间包覆盖剂中部分氧化物反生氧化还原反应。例如：含Al、Ti低碳钢中的Al和Ti与中间包覆盖剂中的SiO2发生氧化还原反应：4[Al]+3(SiO2)=[Si]+(Al2O3)；[Ti]+(SiO2)=[Si]+(TiO2)。反应生成的Al2O3及TiO2进入中间包覆盖剂，Si进入钢液中。Al2O3及TiO2的消耗将引起中间包覆盖剂的碱度(CaO/SiO2)急剧升高，生成的Al2O3将导致中间包覆盖剂中的氧化铝含量显著增加。此外，钢液中的活泼元素还会跟钢液中溶解的氧和氮反应，生成A12O3、AlN、TiO2、TiN等夹杂物进入中间包覆盖剂中。若无法将其除去，则会导致中间包覆盖剂粘度、熔化温度等特性发生显著变化，中间包覆盖剂保温功能、吸收夹杂物能力大大下降，从而导致各种铸坯问题。
从文献检索的情况来看，虽然目前中间包覆盖剂研究及开发的专利不少，但很少有针对含Al、Ti低碳钢的专门中间包覆盖剂。比如说公开号为CN103111592A的专利《中间包覆盖剂》，其中间包覆盖剂虽然能吸附钢液中的非金属夹杂物、净化钢水并可以对钢液保温，但未考虑覆盖剂会对钢水增碳，故不适用于低碳钢；公开号为CN104001884A的专利《高碱度中间包覆盖剂》，公开的是一种专门针对超低碳钢设计的中间包覆盖剂，虽然能有效防止增碳，但未考虑含Al、Ti低碳钢中活泼元素带来的特殊问题，故不适用于含Al、Ti低碳钢。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂及其应用，所述含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂能够高效吸收含Al、Ti低碳钢中的夹杂物，改善中间包内钢水的洁净度，很好地防止钢液二次氧化、防止增碳，改善铸坯质量，同时具有良好的保温性能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，本发明之含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，以质量百分比计包括下述组分：
CaO32~43%，优选为33～40%，进一步优选为34～38%；
SiO27~14%，优选为8～13%，进一步优选为9～12%；
Al2O325~32%，优选为28～31%，进一步优选为29～30%；
MgO6~14%，优选为6.5～13.5%，进一步优选为7～13%；
(Na2O+Li2O)6~13%，优选为7～12%，进一步优选为8～11%；
B2O33~7%，优选为4～6.5%，进一步优选为5～6%；
C0.5~1.5%，优选为0.6～1.4%，进一步优选为0.9～1.3%，
TiO21.1～2%，优选为1.5～1.9%，进一步优选为1.6～1.8%。
本发明所述中间包覆盖剂中，CaO与SiO2质量比为2.29~6.14∶1，优选为2.54～5∶1，进一步优选为2.83～4.22∶1。
本发明所述中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为5~25∶1，优选为8~22∶1，进一步优选为10～20∶1。
本发明所述中间包覆盖剂的熔点范围为1175~1295℃、1300℃的粘度为0.6~1.1Pa·s。
本发明所述中间包覆盖剂的应用，包括用作含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂。
本发明所述中间包覆盖剂的应用，所述含Al、Ti低碳钢中，C质量百分含量≤0.1%。
本发明所述中间包覆盖剂的应用，所述含Al、Ti低碳钢中，Al质量百分含量≤0.5%，Ti质量百分含量≤0.5%。
本发明的原理：
本发明所述中间包覆盖剂中，适量添加Al2O3的主要作用是：增加熔渣中Al2O3的活度，从而抑制反应4[Al]+3(SiO2)=[Si]+(Al2O3)向右进行，减少钢渣反应，使得钢渣界面不再活跃；Al2O3添加还会导致界面张力上升，防止卷渣。
本发明所述中间包覆盖剂中，适量添加TiO2的主要作用是：增加熔渣中TiO2的活度，从而抑制反应[Ti]+(SiO2)=[Si]+(TiO2)向右进行，减少钢渣反应导致的界面张力降低，防止卷渣。
另外，中间包覆盖剂中添加适量的Al2O3和TiO2还能减少SiO2被还原量及Al2O3的增加量，稳定中间包覆盖剂的碱度，减少中间包覆盖剂的变性。
本发明所述中间包覆盖剂中，适量添加B2O3的主要作用是：配入适量B2O3，其与SiO2协同作用，对Al2O3、TiO2、TiN等夹杂物进行吸收溶解，形成低熔点物质，使熔点降低，防止钢液结壳。
本发明所述中间包覆盖剂中，适量添加Na2O和Li2O的主要目的是：通过控制Na2O和Li2O的质量比，加上二者与其它组元的协同作用，特别是其与B2O3的协同作用，使中间包覆盖剂粘度降低，同时降低中间包覆盖剂的熔化温度。
本发明所述中间包覆盖剂中，适量添加MgO的主要作用是：MgO与中间包覆盖剂耐火材料中的A12O3形成高熔点的MgO·A12O3尖晶石，从而减轻对中间包耐火材料的侵蚀。
本发明所述中间包覆盖剂中，添加C0.5~1.5%的目的是：配入一定量的C，可以有效防止中间包钢液二次氧化；同时将C含量保持在1.5%以下，是防止钢液增碳。
本发明通过控制CaO与SiO2质量比为在2.29~6.14的主要目的是：提高中间包覆盖剂的碱度，降低钢水对中间包耐火材料的侵蚀。
与现有技术相比较本发明所具有的优势：
1）抑制钢渣反应能力强。通过添加适量的Al2O3和TiO2，从而来抑制钢渣反应，使得钢渣界面不再活跃，从而减弱卷渣趋势；同时也能稳定中间包覆盖剂的成分，使其理化性能控制在合理的范围内。
2）有效防止二次氧化，同时避免增碳。通过添加适量的C，在保证中间包覆盖剂有效防止钢液二次氧化的同时，尽可能的减少中间包覆盖剂对钢水的增碳作用。
3）高效吸收夹杂物。通过对B2O3、Na2O和Li2O等成分的合理配比，使中间包覆盖剂的粘度及界面张力减少，提高中间包覆盖剂对夹杂物润湿性，促进夹杂物的熔解吸收，改善了中间包内钢水的洁净度。
综上所述，本发明之含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，能够高效吸收含Al、Ti低碳钢中的夹杂物，改善中间包内钢水的洁净度，很好地防止钢液二次氧化、防止增碳，改善铸坯质量，同时具有良好的保温性能等特点。本发明中间包覆盖剂能保证含Al、Ti低碳钢连铸生产顺利进行。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述，实施例仅用于说明本发明，而不是以任何形式来限制本发明。
本发明的中间包覆盖剂熔点、1300℃的粘度分别采用冶金行业标准YB/T186和YB/T185测定。中间包总氧量采用新型快速定氧传感器检测，夹杂物减少量采用显微评定方法检测，钢水温降采用红外测温仪检测。
实施例1
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其包括以下质量百分含量的组分：CaO：37.3%，SiO2：9.9%，Al2O3：28.3%，MgO：8.1%，(Na2O+Li2O)：9.4%，B2O3：3.9%，C：1.4%，TiO2：1.7%。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为3.77∶1。所述中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为8∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于12ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少46%，钢水温降8℃。
实施例2
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其包括以下质量百分含量的组分：CaO：33.6%，SiO2：13.3%，Al2O3：27.1%，MgO：9.1%，(Na2O+Li2O)：9.9%，B2O3：4.6%，C：0.8%，TiO2：1.6%。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为2.53∶1。所述中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为12∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于15ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少51%，钢水温降9℃。
实施例3
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其包括以下质量百分含量的组分：CaO：41.8%，SiO2：7.9%，Al2O3：30.6%，MgO：6.3%，(Na2O+Li2O)：7.2%，B2O3：4.1%，C：0.6%，TiO2：1.5%。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为5.29∶1。所述中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为20∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于17ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少43%，钢水温降11℃。
实施例4
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其包括以下质量百分含量的组分：CaO：32.4%，SiO2：12.9%，Al2O3：28.5%，MgO：7.8%，(Na2O+Li2O)：10.5%，B2O3：5.3%，C：0.9%，TiO2：1.7%。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为2.51∶1。所述中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为22∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于11ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少54%，钢水温降7℃。
实施例5
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其包括以下质量百分含量的组分：CaO：35.7%，SiO2：11.3%，Al2O3：29.7%，MgO：9.2%，(Na2O+Li2O)：6.7%，B2O3：4.7%，C：0.8%，TiO2：1.9%。
该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为3.16∶1。所述中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为25∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。该实施例所述中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于18ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少48%，钢水温降12℃。
实施例6
一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其包括以下质量百分含量的组分：CaO：34.7%，SiO2：9.3%，Al2O3：29.5%，MgO：8.7%，(Na2O+Li2O)：9.2%，B2O3：5.8%，C：1.1%，TiO2：1.7%。
该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为4.78∶1。所述中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为15∶1。
采用上述方法测得的中间包覆盖剂的主要物性指标见表1所示。
该实施例所得中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于10ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少57%，钢水温降6℃。
对比例1
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为：CaO：47.9%，SiO2：18.3%，MgO：13.3%，(Na2O+Li2O)：12.2%，B2O3：6.9%，C：1.4%。Na2O与Li2O的质量比为10∶1。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为2.62∶1。
该对比例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于13ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少17%，钢水温降9℃。从对比例1看出，未添加Al2O3、TiO2的中间包覆盖剂，由于存在钢渣反应，导致吸收夹杂物效果不好。
对比例2
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为：CaO：32.8%，SiO2：7.7%，Al2O3：28.4%，MgO：10.4%，(Na2O+Li2O)：8.1%，B2O3：6.3%，C：4.7%，TiO2：1.6%。Na2O与Li2O的质量比为15∶1。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为4.26∶1。
该对比例之中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于17ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少49%，钢水温降11℃，但浇注过程中发现存在增碳现象。从对比例2看出，添加C过高的中间包覆盖剂，虽其他性能不变，但造成钢液增碳严重。
对比例3
一种中间包覆盖剂，其成分质量百分含量为：CaO：33.7%，SiO2：11.6%，Al2O3：29.1%，MgO：10.3%，(Na2O+Li2O)：9.2%，B2O3：4.9%，TiO2：1.2%。Na2O与Li2O的质量比为20∶1。该中间包覆盖剂的碱度CaO/SiO2为2.91∶1。
该对比例所设计的中间包覆盖剂用于碳含量为0.03wt%，Al含量为0.3wt%，Ti含量为0.3wt%的含Al、Ti低碳钢连铸工艺；经检测，在中间包内总含氧量小于41ppm，钢液经过中间包前后夹杂物总量减少46%，钢水温降7℃。从对比例3看出，未添加C的中间包覆盖剂，防止钢液二次氧化能力明显变弱。
通过对比例1、2、3以及本发明的6个实施例，可以看出本发明之中间包覆盖剂可以很好的用于含Al、Ti低碳钢连铸过程。在使用本发明中间包覆盖剂后，吸收熔解夹杂物能力大大增强，总氧含量明显减少，钢液温降减少。

Claims (10)

1.一种含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分：
CaO32~43%；SiO27~14%；Al2O325~32%；MgO6~14%；(Na2O+Li2O)6~13%；B2O33~7%；C0.5~1.5%；TiO21.1～2%。
2.根据权利要求1所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分：
CaO33～40%；SiO28～13%；Al2O328～31%；MgO6.5～13.5%；(Na2O+Li2O)7～12%；B2O34～6.5%；C0.6～1.4%，TiO21.5～1.9%。
3.根据权利要求2所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其特征在于，以质量百分比计包括下述组分：
CaO34～38%；SiO29～12%；Al2O329～30%；MgO7～13%；(Na2O+Li2O)8～11%；B2O35～6%；C0.9～1.3%，TiO21.6～1.8%。
4.根据权利要求1或2所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其特征在于，中间包覆盖剂中，CaO与SiO2质量比为2.29~6.14：1。
5.根据权利要求1或2所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其特征在于：中间包覆盖剂中，Na2O与Li2O的质量比为5~25：1。
6.根据权利要求1或2所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂，其特征在于：中间包覆盖剂的熔点为1175~1295℃、1300℃的粘度为0.6~1.1Pa·s。
7.如权利要求1～6任意一项所述含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂的应用，其特征在于，包括用作含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂。
8.根据权利要求7所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂的应用，其特征在于：所述含Al、Ti低碳钢中，C质量百分含量≤0.1%。
9.根据权利要求7所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂的应用，其特征在于：所述含Al、Ti低碳钢中Al质量百分含量≤0.5%，Ti质量百分含量≤0.5%。
10.根据权利要求8所述的含Al、Ti低碳钢连铸中间包覆盖剂的应用，其特征在于：所述含Al、Ti低碳钢中Al质量百分含量≤0.5%，Ti质量百分含量≤0.5%。
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