CN107671250A - 一种海洋平台用中锰钢连铸保护渣 - Google Patents

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蔡兆镇
朱苗勇
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/111—Treating the molten metal by using protecting powders

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Abstract

本发明属于钢铁冶金连铸技术领域，提出了一种海洋平台用中锰钢连铸保护渣。该保护渣各组分质量百分比为：CaO 34.5～39.4％，SiO2 27.3～31.4％，Al2O3 2.6～4.5％，MgO 0.7～1.6％，Na2O 7.2～11.6％，F 8.8～13.8％，MnO 1.1～2.6％，Fe2O3 0.7～1.1％，TC 4.0～6.2％。该保护渣稳定性良好，高碱度保护渣不仅在一定程度上抑制了钢液与保护渣的反应，同时提高了保护渣结晶能力，补偿了由于保护渣中MnO含量增加而降低的渣层厚度和结晶温度。较低的黏度使保护渣具有良好的流动性，一方面缩短了钢渣接触时间，另一方面保证了合理的渣耗量和渣层均匀性。本发明所述保护渣应用于海洋平台用中锰钢连铸时，结晶器内传热与润滑条件均匀，生产稳定顺行，铸坯表面质量良好。

Description

一种海洋平台用中锰钢连铸保护渣
技术领域
本发明属于钢铁冶金连铸技术领域，具体涉及一种海洋平台用中锰钢连铸保护渣。
背景技术
随着经济持续快速发展，工业化的进步对钢材的性能和质量提出了进一步要求。其中，锰钢因具有优异的力学性能和特点(如高屈服强度和抗拉强度、延迟断裂性能优良，加工硬化能力低、较低的生产成本等)在海洋工业领域展现了巨大的发展潜力，也因此受到了越来越多的关注。
采用高效“转炉–精炼–连铸”工艺路线生产海洋平台用中锰钢时仍存在一些技术难题，其中最为关键的问题在于使用的结晶器保护渣不能满足高质量、高效率的生产要求。作为连铸工艺中不可或缺的冶金辅助材料，加入到结晶器内的保护渣起到绝热保温、防止钢液二次氧化和吸收非金属夹杂的作用。而在结晶器周期振动产生的泵吸作用下，保护渣进入到结晶器与凝固坯壳间隙，又起到改善铸坯润滑和控制结晶器传热的作用。良好的保护渣性能有利于减小结晶器和铸坯之间摩擦力、均匀铸坯传热，从而获得良好的铸坯表面质量。而在锰钢连铸过程中，钢液中的Mn与保护渣中的部分氧化物发生氧化还原反应，使保护渣中的MnO含量显著增加、保护渣碱度升高，因此改变保护渣流动性和结晶性能，破坏铸坯与结晶器之间润滑和传热条件，从而影响浇注工艺的顺行，造成严重的铸坯质量缺陷，甚至引发漏钢等恶性事故。
目前，针对锰钢连铸保护渣的开发与设计主要为两个方向，一是采用低碱度、低粘度的CaO-SiO2渣系保护渣，例如公开号CN103008590A《一种中碳锰钢用连铸结晶器保护渣》，这种类型的保护渣由于碱度过低与钢液反应剧烈，使保护渣成分变化范围大、性能难以控制，易造成铸坯润滑与传热条件大幅波动，无法保证铸坯质量；另一种是采用添加不同熔剂的CaO-Al2O3渣系保护渣，例如公开号CN104607608A《一种新型汽车用中锰钢保护渣及其应用》，此种类型的保护渣由于渣中两性氧化物Al2O3含量很高，需要添加多种熔剂调节其性能来满足连铸生产要求，因此也造成保护渣在浇铸过程中性能不稳定，常出现黏度过高、润滑不足等问题，并且保护渣对水口侵蚀严重，无法实现长时间连续浇铸。因此，已有锰钢保护渣仍然存在诸多不足，难以满足高质量和高效率的生产技术要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，提出一种与海洋平台用中锰钢连铸生产相配套的专用结晶器保护渣。
本发明技术方案为，一种海洋平台用中锰钢连铸保护渣，所述保护渣各组分质量百分比为：CaO 34.5～39.4％，SiO2 27.3～31.4％，Al2O3 2.6～4.5％，MgO 0.7～1.6％，Na2O 7.2～11.6％，F 8.8～13.8％，MnO 1.1～2.6％，Fe2O3 0.7～1.1％，TC 4.0～6.2％；所述保护渣二元碱度(CaO/SiO2)为1.15～1.35，熔化温度为1020～1160℃，凝固温度为1110～1230℃，1300℃的黏度为0.1～0.2Pa·s。
进一步地，优选的所述保护渣各组分质量百分比为：CaO35.2～37.8％，SiO2 28.3～29.1％，Al2O3 2.9～3.5％，MgO1.0～1.3％，Na2O 7.3～10.6％，F9.8～13.2％，MnO 1.2～2.1％，Fe2O3 0.8～1.0％，TC 4.8～5.9％。
进一步地，所述海洋平台用中锰钢Mn的质量百分比为4.0～7.0％，C的质量百分比为0.04～0.08％。
本发明的有益效果为，CaO-SiO2渣系保护渣稳定性良好，高碱度保护渣不仅在一定程度上抑制了钢液与保护渣的反应，同时提高了保护渣结晶能力，补偿了由于保护渣中MnO含量增加而降低的渣层厚度和结晶温度。在保护渣中添加MnO有利于进一步减缓钢中Mn与保护渣中SiO2的正向反应，使在浇铸中锰钢时保护渣成分变化幅度小，同时MnO在保护渣中可以起到控制辐射传热、稳定结晶器与铸坯间热流的作用。此外，较低的黏度使保护渣具有良好的流动性，一方面缩短了钢渣接触时间，另一方面保证了合理的渣耗量和渣层均匀性。本发明所述保护渣应用于海洋平台用中锰钢连铸时，结晶器内传热与润滑条件均匀，生产稳定顺行，铸坯表面质量良好。
具体实施方式
实施例1：
一种海洋平台用中锰钢成分质量百分比为：C 0.07％，Si 0.20％，Mn 5.8％，P0.008％，S 0.002％，N 0.004％，Al 0.30％，Cu 0.30％，Ni 0.30％，Cr 0.40％，Mo0.40％，Ti 0.02％。其余为Fe和不可避免杂质。铸坯断面尺寸为2300mm×320mm，拉速为0.8m/min。
本实施例所述保护渣组分质量百分比为：CaO 37.8％，SiO2 28.3％，Al2O3 2.9％，MgO 1.3％，Na2O 7.3％，F 9.8％，MnO 2.1％，Fe2O31.0％，TC 5.9％。具体理化性能指标如表1所示。使用所述保护渣浇铸过程稳定顺行，铸坯表面质量良好，无表面裂纹和凹陷形成。
表1实施例1所述保护渣理化性能指标
实施例2：
一种海洋平台用中锰钢成分质量百分比为：C 0.05％，Si 0.15％，Mn 5.4％，P0.008％，S 0.002％，N 0.006％，Al 0.02％，Cu 0.15％，Ni 0.30％，Cr 0.40％，Mo0.20％。其余为Fe和不可避免杂质。铸坯断面尺寸为1650mm×230mm，拉速为1.0m/min。
本实施例所述保护渣组分质量百分比为：CaO 35.2％，SiO2 29.1％，Al2O3 3.5％，MgO 1.0％，Na2O10.6％，F 13.2％，MnO 1.2％，Fe2O3 0.8％，TC 4.8％。具体理化性能指标如表2所示。使用所述保护渣浇铸过程稳定顺行，铸坯表面质量良好，无表面裂纹和凹陷形成。
表2实施例2所述保护渣理化性能指标
实施例3：
一种海洋平台用中锰钢成分质量百分比为：C 0.04％，Si 0.22％，Mn 4.9％，P0.007％，S 0.003％，N 0.004％，Al 0.03％，Cu 0.17％，Ni 0.35％，Cr 0.42％，Mo0.30％。其余为Fe和不可避免杂质。铸坯断面尺寸为1880mm×300mm，拉速为0.9m/min。
本实施例所述保护渣组分质量百分比为：CaO 34.5％，SiO2 27.3％，Al2O3 4.5％，MgO 1.6％，Na2O 11.6％，F 8.8％，MnO 2.6％，Fe2O3 1.1％，TC 6.2％。具体理化性能指标如表3所示。使用所述保护渣浇铸过程稳定顺行，铸坯表面质量良好，无表面裂纹和凹陷形成。
表3实施例3所述保护渣理化性能指标
实施例4：
一种海洋平台用中锰钢成分质量百分比为：C 0.08％，Si 0.22％，Mn 6.5％，P0.007％，S 0.003％，N 0.004％，Al 0.10％，Cu 0.13％，Ni 0.28％，Cr 0.38％，Mo0.25％，Ti 0.03％。其余为Fe和不可避免杂质。铸坯断面尺寸为2300mm×320mm，拉速为0.6m/min。
本实施例所述保护渣组分质量百分比为：CaO 39.4％，SiO2 31.4％，Al2O32.6％，MgO 0.7％，Na2O 7.2％，F13.8％，MnO 1.1％，Fe2O30.7％，TC 4.1％。具体理化性能指标如表4所示。使用所述保护渣浇铸过程稳定顺行，铸坯表面质量良好，无表面裂纹和凹陷形成。
表4实施例4所述保护渣理化性能指标

Claims (3)

1.一种海洋平台用中锰钢连铸保护渣，其特征在于，所述保护渣各组分质量百分比为：CaO 34.5～39.4％，SiO2 27.3～31.4％，Al2O3 2.6～4.5％，MgO 0.7～1.6％，Na2O 7.2～11.6％，F 8.8～13.8％，MnO 1.1～2.6％，Fe2O3 0.7～1.1％，TC 4.0～6.2％；所述保护渣二元碱度为1.15～1.35，熔化温度为1020～1160℃，凝固温度为1110～1230℃，1300℃的黏度为0.1～0.2Pa·s。
2.根据权利要求1所述的一种海洋平台用中锰钢连铸保护渣，其特征在于，所述保护渣各组分质量百分比为：CaO35.2～37.8％，SiO2 28.3～29.1％，Al2O3 2.9～3.5％，MgO1.0～1.3％，Na2O 7.3～10.6％，F9.8～13.2％，MnO 1.2～2.1％，Fe2O3 0.8～1.0％，TC 4.8～5.9％。
3.根据权利要求1或2所述的一种海洋平台用中锰钢连铸保护渣，其特征在于，所述海洋平台用中锰钢中Mn的质量百分比为4.0～7.0％，C的质量百分比为0.04～0.08％。
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