[发明专利]一种稀土钢连铸用的低反应性结晶器保护渣

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种稀土钢连铸用的低反应性结晶器保护渣。

背景技术

众所周知，稀土在钢中可以有效发挥净化钢液、变质夹杂和微合金化的作用，稀土在钢中的应用不断得到扩展，稀土微合金钢和稀土处理钢的品种越来越多，如09CuPTiRE耐候钢、310高强耐候乙字钢、BNbRE重轨钢、BVRE重轨钢等等、车轮钢等。由于微量稀土即可显著改善钢材的高温抗氧化性能、高温强度和热塑性，稀土在耐热钢中的应用越来越多，如S30815、S31060、S34800等系列稀土耐热钢。钢液中的稀土极其活泼，为保证稀土的含量达到钢种成分要求，需过量加入稀土，稀土的添加量范围为0.01%~1.0%。

连铸结晶器保护渣呈粉末状或颗粒状，是主要的炼钢辅助材料之一；在连铸过程中，其覆盖于结晶器钢液上面，自上而下形成粉渣层、烧结层和液渣层，有效地发挥绝热保温、隔绝空气防止钢液二次氧化、吸收钢液中夹杂物、润滑铸坯及控制结晶器传热等冶金功能；上述结晶器保护渣的冶金功能能否稳定发挥，对连铸工艺顺行和铸坯质量改善具有重要的影响。若保护渣性能不良，极易引起夹渣和裂纹等表面缺陷，严重时可发生漏钢事故。

常规的连铸结晶器保护渣成分主要位于CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系中以硅灰石（CaO·SiO₂）为主的低熔点区域，CaO约为30%~50%，SiO₂为45%~60%，Al₂O₃<20%，熔化温度在1300~1500℃；此外，在保护渣基料中还添加CaF₂、Na₂O、K₂O、Li₂O、B₂O₃、BaO等辅助材料作为助熔剂，起到助熔的作用。为调节保护渣的熔化速度还添加炭质材料。

常规的连铸结晶器保护渣并不适用于稀土钢的浇铸过程；原因之一为，稀土的化学性质活泼，易与钢液中的氧、硫等元素形成稀土氧化物或稀土氧硫化物，在稀土钢的浇铸过程中，钢液中大量高熔点的稀土夹杂物上浮至渣金界面处；若保护渣对其吸收性能有限，则大量稀土氧化物及稀土氧硫化物夹杂将在渣金界面处聚集，并导致渣条、渣圈的形成，严重影响保护渣的润滑、传热性能，从而导致铸坯表面缺陷的产生。

由于渣金界面处聚集的稀土夹杂物进入液态保护渣中，改变了连铸保护渣的物化性能，使其熔化状况变差，黏度随之升高，导致铸坯与结晶器之间的渣膜变薄，甚至局部无渣，对铸坯的润滑性变差，从而引发铸坯表面裂纹增加，造成粘结性漏钢的几率增加。

在连铸过程中，结晶器内的钢液和熔融的保护渣直接接触，由于稀土的还原性极强，结晶器内的渣金界面反应较为严重。钢液中的稀土极易与保护渣中的SiO₂、Na₂O等组元发生反应，使保护渣的成分发生变化，保护渣的冶金功能恶化；因此，降低稀土钢连铸结晶器保护渣的反应性成为亟需解决的问题之一。

关于控制连铸结晶器渣金反应对保护渣性能的影响，相关的措施已在JP2005152973、CN200810039377.2等专利中提出，其解决方案为增加初始保护渣中SiO₂的含量，使其在发生渣金界面反应被还原后，整体组分变化比率较小；但理论分析表明，增加初始SiO₂含量反而增大了稀土与保护渣组元的反应趋势，不利于抑制结晶器内的渣金界面反应，此方法在浇铸稀土钢时效果不佳。

已报道的JP2003181606、JP2006110578、CN200710042540.6等专利，提出增加碱度，降低初始保护渣中SiO₂的含量，以有效降低渣金反应性能。但仍需添加较高含量的Na₂O、CaF₂等助熔剂；Na₂O较SiO₂更易与钢液中的稀土反应，增加渣金界面反应趋势；此外，添加较高含量的含F组元，容易造成对水体和大气的污染，增加环境负担。

常规的连铸结晶器保护渣已不能满足稀土钢连铸生产的要求，开发具有较低反应性和良好稀土夹杂物溶解吸收性能的稀土钢连铸结晶器保护渣具有重要的现实意义。

发明内容