[发明专利]高铝高锰型无磁钢结晶器保护渣及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高铝高锰型无磁钢结晶器保护渣及其制造方法。

技术背景

随着汽车工业和能源工业的发展，以高铝含量的如下代表钢种成为开发的热点，1)铝含量为0.5～2.0％的C-Mn-Al系TRIP(TRansformation-Induced-Plasticity)钢；2)含铝为0.5～1.5％的电工钢；3)铝含量为0.7～1.1％的38CrMoAl合结钢；4)铝含量为2.0～2.5％的20Mn23Al无磁钢。这些高铝钢中铝含量是传统铝镇静钢的10～50倍，如此高的铝含量必将给连铸工艺带来巨大的挑战，其中最突出的问题是结晶器保护渣如何适应该类钢种的浇注，以满足浇注工艺顺行和获得好的铸坯表面质量。结晶器保护渣是连铸工艺中必需的关键性材料，一般是以CaO-SiO₂-Al₂O₃的硅酸盐(其中Al₂O₃一般小于6％)为基础的多元混合物，具有绝热保温、防止钢液二次氧化、吸收钢液中上浮夹杂物、控制铸坯与结晶器之间的水平传热、润滑铸坯等功能，尤其是后两种功能对铸坯表面质量及连铸工艺顺行具有决定性的作用。在高铝钢中，由于Al在高温下化学性质活泼，容易与氧元素形成稳定化合物Al₂O₃，在连铸过程中，钢中Al和保护渣中的部分氧化物(如SiO₂、MnO)在钢渣界面易发生氧化还原反应，如4[Al]+3(SiO₂)＝2(Al₂O₃)+3[Si]，界面处反应生成的Al₂O₃、Si分别进入保护渣和钢液中。SiO₂的消耗引起保护渣碱度(CaO/SiO₂)急剧升高、保护渣中的Al₂O₃含量显著增加，致使保护渣熔渣中将析出钙铝黄长石(2CaO3·Al₂O₃·SiO₂)等高熔点物质，保护渣的熔点、粘度、结晶性能会大幅度提高。从国外文献和国内骨干企业(如宝钢、武钢、鞍钢和首钢等)高铝钢连铸实践来看，在浇注这些高铝钢过程中反映出最主要的问题是保护渣消耗量降低、结渣条严重，致使液渣难以流入结晶器与坯壳间的缝隙，易发生粘结，连浇炉数较低；并且铸坯还容易出现凹陷、裂纹和夹渣等缺陷。尤其是当钢中铝含量大于1％时，上述问题更为突出。

针对上述高铝钢连铸存在的问题，现有试图解决的思路是利用Al₂O₃代替SiO₂，由CaO-SiO₂硅酸盐渣系变为CaO-Al₂O₃铝酸盐渣系。为此，日本专利JP-57184563最早报道了适应高铝钢连铸的这种铝酸钙渣系保护渣，其保护渣中的SiO₂含量限制在7％以下；近期，国内专利200710042540.6也公开了我国宝钢高铝钢连铸结晶器保护渣中CaO/Al₂O₃比1左右和SiO₂含量不超过2％的资料。虽然，采用CaO-Al₂O₃铝酸盐渣系保护渣可以避免高铝钢连铸过程中钢与渣之间的反应问题，但由于形成以铝酸钙12CaO·7Al₂O₃(简写为C₁₂A₇)为基体的低熔点液相成分范围远小于形成以硅灰石CaO·SiO₂(简写为CS)为基体的低熔点液相成分范围，并且熔剂对降低铝酸盐渣系熔点的作用也小于硅酸盐渣系，保护渣熔点很难控制在1100℃以下。无磁钢除了铝含量高外，锰含量也高达20-25％，其液相线温度低于一般碳钢和低合金钢80～100℃，使得无磁钢保护渣熔化温度也需要比其它保护渣低，要求控制在1100℃以下。因此，采用铝酸盐渣系保护渣形成低熔点液渣的能力还不能满足无磁钢连铸工艺的要求。

发明内容

为了克服现有高铝高锰型无磁钢结晶器保护渣的上述不足，本发明提供一种高铝高锰型无磁钢结晶器保护渣，本保护渣在连铸坯拉速0.6～0.7m/min.条件下液渣容易流入结晶器与坯壳间的缝隙，不发生粘结，并且铸坯质量满足轧制要求。同时提供该结晶器保护渣的制造方法。

本高铝高锰型无磁钢结晶器保护渣的成分的重量百分配比为：