CN109365789A - 一种含氮钢模铸保护渣 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氮钢模铸保护渣，所述含氮钢模铸保护渣化学成分组成及其质量百分含量为：CaO：12‑27%，NaO2：5‑10%，Li2O：1‑3%，MgO：2‑6%，Al2O3：8‑15%，SiO2：28‑45%，Fe2O3：2‑4%，CaF2：4‑8%，C：0.6‑1.2%，BN：1‑4%。本发明以BN部分代替C作为骨架粒子，降低了保护渣中的碳含量，防止成品钢锭出现增碳现象；保护渣在锭模和钢锭之间形成一层薄而均匀的渣膜，降低钢锭和锭模之间的收缩阻力，避免钢液二次氧化，改善钢锭表面质量；保护渣形成均匀稳定的三层结构，提高了吸收非金属夹杂物的能力，防止裂纹以及表面夹杂等缺陷的产生。

Description

一种含氮钢模铸保护渣
技术领域
本发明属于炼钢钢锭用辅助材料领域，具体涉及一种含氮钢模铸保护渣。
背景技术
模铸保护渣需具备下列功能：良好的铺展性，可均匀覆盖在钢液表面起到隔绝空气，防止钢水二次氧化；良好的绝热保温性，可使钢水不过早凝固避免重皮，较少头部散热，使缩孔减少；保护渣尽快形成一定厚度熔融层，充满锭模和钢锭之间，润滑锭模内壁，减少钢锭凝固时的热效应，防止裂纹产生；保护渣中起隔离和骨架作用的炭素材料应尽量减少对钢液增碳。
模铸保护渣制备所用石墨、炭黑等炭素材料，经常引起钢锭局部增碳。国内低碳和微碳保护渣的研究工作有一定改善，增碳缺陷有所改善，但随之又出现了保温性能差和粘膜等问题。
含氮钢对耐蚀性、抗氧化性、高温性和热强性要求甚为苛刻，对钢材料的表面、内部质量和非金属夹杂物要求很高。含氮钢的氮含量相对较高，钢锭表面下方有氮气泡析出，在钢液中溶解的氮在凝固过程中不断析出，容易产生气孔。气孔不仅能减少钢锭的有效截面积，且能使局部应力集中，产生裂纹。
因此开发一种含氮钢模铸保护渣，解决钢锭表面氮气泡析出而造成的局部应力集中和裂纹源等缺陷，将具有较好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含氮钢模铸保护渣。该发明使含氮钢由于氮含量提高，钢锭表面氮气泡析出而造成的局部应力集中和裂纹源等缺陷得到改善。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种含氮钢模铸保护渣，所述含氮钢模铸保护渣化学成分组成及其质量百分含量为：CaO：12-27%，NaO2：5-10%，Li2O：1-3%，MgO：2-6%，Al2O3：8-15%，SiO2：28-45%，Fe2O3：2-4%，CaF2：4-8%，C：0.6-1.2%，BN：1-4%。
本发明所述含氮钢模铸保护渣化学成分组成及其质量百分含量为：CaO：16-25%，NaO2：8-10%，Li2O：1.2-2.7%，MgO：3-5%，Al2O3：10-13%，SiO2：30-40%，Fe2O3：2-3.5%，CaF2：6-8%，C：0.7-1.0%，BN：2-3.5%。
本发明所述含氮钢模铸保护渣化学成分组成及质量百分含量为：CaO：25%，NaO2：8%，Li2O：1.7%，MgO：3%，Al2O3：12%，SiO2：35%，Fe2O3：3%，CaF2：8%，C：0.8%，BN：3.5%。
本发明所述含氮钢模铸保护渣熔点为1180-1200℃，粘度在1350℃为3.1-3.5Pa·s。
本发明所述含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为0.5-1.5μm，比表面积为25-40m2·g-1，纯度≥99.5%。
本发明所述含氮钢模铸保护渣冶炼含氮钢的钢锭中气孔发生率和裂纹发生率均≤1.5%，夹杂物数量≤105个/吨钢。
本发明含氮钢模铸保护渣产品检测方法标准参考《YB/T190.13-2014连铸保护渣、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、全铁含量的测定波长色散X射线荧光光谱法》、《YB/T186-2014连铸保护渣熔化温度试验方法》、《YB/T185-2014连铸保护渣粘度试验方法》。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明以BN部分代替C作为骨架粒子，降低了保护渣中的碳含量，防止成品钢锭出现增碳现象。2、本发明保护渣在锭模和钢锭之间形成一层薄而均匀的渣膜，降低钢锭和锭模之间的收缩阻力，避免钢液二次氧化，改善钢锭表面质量。3、本发明保护渣形成均匀稳定的三层结构，提高了吸收非金属夹杂物的能力，防止裂纹以及表面夹杂等缺陷的产生。4、本发明使含氮钢由于氮含量提高，钢锭表面氮气泡析出而造成的局部应力集中和裂纹源等缺陷得到改善。5、本发明含氮钢模铸保护渣冶炼含氮钢的钢锭中气孔发生率和裂纹发生率均≤1.5%，夹杂物数量≤105个/吨钢。
具体实施方式
实施例1
本实施例含氮钢模铸保护渣，其化学成分组成及质量百分含量为：CaO：25%，NaO2：8%，Li2O：1.7%，MgO：3%，Al2O3：12%，SiO2：35%，Fe2O3：3%，CaF2：8%，C：0.8%，BN：3.5%。上述成分比例下的模铸保护渣性能最稳定，熔点为1189℃，粘度在1350℃为3.2Pa·s。
本实施例含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为1.0μm，比表面积为32m2·g-1，纯度99.8%。
实施例2
本实施例含氮钢模铸保护渣，其化学成分组成及质量百分含量为：CaO：16%，NaO2：7%，Li2O：2.5%，MgO：6%，Al2O3：8%，SiO2：45%，Fe2O3：3.5%，CaF2：7%，C：1.0%，BN：4%。上述成分比例下的保护渣熔点为1195℃，粘度在1350℃为3.4Pa·s。
本实施例含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为1.2μm，比表面积为35m2·g-1，纯度99.6%。
实施例3
本实施例含氮钢模铸保护渣，其化学成分组成及质量百分含量为：CaO：20%，NaO2：10%，Li2O：2%，MgO：5%，Al2O3：10%，SiO2：40%，Fe2O3：2.5%，CaF2：6%，C：0.7%，BN：3.8%。上述成分比例下的保护渣熔点为1192℃，粘度在1350℃为3.3Pa·s。
本实施例含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为0.7μm，比表面积为27m2·g-1，纯度99.7%。
实施例4
本实施例含氮钢模铸保护渣，其化学成分组成及质量百分含量为：CaO：27%，NaO2：5%，Li2O：1%，MgO：2%，Al2O3：15%，SiO2：42.4%，Fe2O3：2%，CaF2：4%，C：0.6%，BN：1%。上述成分比例下的保护渣熔点为1180℃，粘度在1350℃为3.5Pa·s。
本实施例含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为0.5μm，比表面积为40m2·g-1，纯度99.65%。
实施例5
本实施例含氮钢模铸保护渣，其化学成分组成及质量百分含量为：CaO：12%，NaO2：9%，Li2O：3%，MgO：4%，Al2O3：12%，SiO2：43%，Fe2O3：4%，CaF2：8%，C：1.2%，BN：3.8%。上述成分比例下的保护渣熔点为1200℃，粘度在1350℃为3.1Pa·s。
本实施例含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为1.5μm，比表面积为25m2·g-1，纯度99.72%。
实施例6
本实施例含氮钢模铸保护渣，其化学成分组成及质量百分含量为：CaO：25%，NaO2：9%，Li2O：3%，MgO：5%，Al2O3：14%，SiO2：28%，Fe2O3：4%，CaF2：7%，C：1%，BN：4%。上述成分比例下的保护渣熔点为1190℃，粘度在1350℃为3.4Pa·s。
本实施例含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为0.8μm，比表面积为30m2·g-1，纯度99.5%。
实施例7
本实施例含氮钢模铸保护渣，其化学成分组成及质量百分含量为：CaO：14%，NaO2：6%，Li2O：2.7%，MgO：5.5%，Al2O3：13%，SiO2：30%，Fe2O3：2.6%，CaF2：7.5%，C：0.9%，BN：2%。上述成分比例下的保护渣熔点为1192℃，粘度在1350℃为3.3Pa·s。
本实施例含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为0.9μm，比表面积为28m2·g-1，纯度99.62%。
实施例8
本实施例含氮钢模铸保护渣，其化学成分组成及质量百分含量为：CaO：23%，NaO2：9.5%，Li2O：1.2%，MgO：4.5%，Al2O3：11%，SiO2：38%，Fe2O3：3.3%，CaF2：6.5%，C：0.8%，BN：2.8%。上述成分比例下的保护渣熔点为1184℃，粘度在1350℃为3.4Pa·s。
本实施例含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为0.7μm，比表面积为36m2·g-1，纯度99.72%。
实施例9
本实施例旨在证明应用本发明含氮钢模铸保护渣冶炼含氮钢的效果较好。
本实施例分别采用上述实施例1-8中的含氮钢模铸保护渣以及常规的模铸保护渣MS-1冶炼含氮气阀钢。
本实施例含氮气阀钢的具体冶炼方法为：电炉EAF-钢包精炼炉AOD-钢包精炼炉LF-模铸ICM。在电炉EAF冶炼过程中，采用氮气进行底部搅拌，拉渣温度控制≥1650℃，出钢温度控制≥1620℃；在钢包精炼炉AOD精炼过程中，在温度≥1670℃时，加入合金料，控制钢液中Cr、Mn含量；在钢包精炼炉LF过程中，吊包温度1460-1470℃，控制上限吊包；在模铸ICM过程中，进行氩气保护。
表1 实施例1-8中的含氮钢模铸保护渣与常规模铸保护渣MS-1
冶炼含氮气阀钢的性能对比
由上述实施例1-9和表1可知，采用本实施例含氮钢模铸保护渣冶炼含氮钢的钢锭中气孔发生率和裂纹发生率均≤1.5%，夹杂物数量≤105个/吨钢。而采用常规模铸保护渣气孔发生率和裂纹发生率均接近于10%，吨钢夹杂物数量更是呈阶梯性增加。因此采用本发明含氮钢模铸保护渣冶炼的含氮钢钢锭表面因氮气泡析出而造成的局部应力集中和裂纹源等缺陷得到明显改善。
以上实施例仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种含氮钢模铸保护渣，其特征在于，所述含氮钢模铸保护渣化学成分组成及其质量百分含量为：CaO：12-27%，NaO2：5-10%，Li2O：1-3%，MgO：2-6%，Al2O3：8-15%，SiO2：28-45%，Fe2O3：2-4%，CaF2：4-8%，C：0.6-1.2%，BN：1-4%。
2.根据权利要求1所述的一种含氮钢模铸保护渣，其特征在于，所述含氮钢模铸保护渣化学成分组成及其质量百分含量为：CaO：16-25%，NaO2：8-10%，Li2O：1.2-2.7%，MgO：3-5%，Al2O3：10-13%，SiO2：30-40%，Fe2O3：2-3.5%，CaF2：6-8%，C：0.7-1.0%，BN：2-3.5%。
3.根据权利要求1-4任意一项所述的一种含氮钢模铸保护渣，其特征在于，所述含氮钢模铸保护渣化学成分组成及质量百分含量为：CaO：25%，NaO2：8%，Li2O：1.7%，MgO：3%，Al2O3：12%，SiO2：35%，Fe2O3：3%，CaF2：8%，C：0.8%，BN：3.5%。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含氮钢模铸保护渣，其特征在于，所述含氮钢模铸保护渣熔点为1180-1200℃，粘度在1350℃为3.1-3.5Pa·s。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含氮钢模铸保护渣，其特征在于，所述含氮钢模铸保护渣组成成分中BN的粒径为0.5-1.5μm，比表面积为25-40m2·g-1，纯度≥99.5%。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含氮钢模铸保护渣，其特征在于，所述含氮钢模铸保护渣冶炼含氮钢的钢锭中气孔发生率和裂纹发生率均≤1.5%，夹杂物数量≤105个/吨钢。
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