[发明专利]一种含TiO2高铝钢保护渣及其应用

说明书

本发明公开了含TiO₂高铝钢保护渣，其按质量百分比计，由以下氧化物组成：CaO 30％～45％，Al₂O₃16％～24.5％，SiO₂8％～16％，Na₂O8％～15％，Li₂O 1％～5％，MgO 2％～6％，BaO 3％～7％，F^‑6％～10％，TiO₂2.7％～7％，(CaO+BaO)/Al₂O₃为1.0～2.1。该保护渣熔点和粘度较低，结晶性能良好。该保护渣特别适用于Al质量百分含量在1.5～2.5％的高铝钢的连铸。该保护渣使用时，能有效地减弱连铸过程中渣钢反应的程度，使连铸过程中保护渣的结晶性能和润滑性能变得更加稳定，大大减少了铸坯表面出现的凹陷、裂纹、夹杂等质量缺陷的概率。

技术领域

本发明属于钢铁冶炼连铸领域，涉及一种理化性能良好的高铝钢保护渣及一种抑制连铸过程中渣钢反应的控制技术。

背景技术

随着汽车行业、电气行业的快速发展，先进高强钢的发展得到了广泛的关注。而Al作为钢中一种非常重要的添加元素，可以明显改善钢种的各项性能，比如 TRIP钢中的Al含量在0.6-1.7之间，能够让钢基体形成更加稳定的多相结构，还能提高铸坯表面的镀锌效果。20Mn23AlV奥氏体无磁钢中的Al含量可达到1.5～2.5％，能够有效地减少Fe-Mn中马氏体的转变，还可以改善加工硬化的问题，被广泛应用于电气设备中。E2系列钢中的Al含量在1.5～2.0％之间，在与其他元素的协同作用下，提高了钢的耐腐蚀性，被广泛应用于化工领域。

随着连铸技术的不断发展完善，高铝钢的生产流程一般为转炉-精炼-连铸或者为电炉-精炼-连铸，为了获得组织致密、成分均一且表面质量良好的铸坯，在连铸过程中需要使用保护渣对钢液进行保护。

由于Al元素性质非常活泼，在高铝钢连铸过程中钢中的Al会与保护渣中的 SiO₂等还原物质发生钢渣反应，这会引起保护渣成分的突变，SiO₂的含量迅速降低，导致保护渣的碱度、粘度迅速上升，结晶性能大大加强，从而导致传热性能变差，液渣润滑性能下降，铸坯表面易出现裂纹、凹陷等缺陷，严重时还会发生漏钢事故。

针对上述问题，高铝钢连铸保护渣的设计与研究存在两种思路：

(1)以CaO-SiO₂传统保护渣系为基础，通过增加SiO₂来得到一种低碱度低粘度保护渣，其碱度一般为0.6左右，并通过添加不同种类的熔剂物质进行互相协作，使得在渣钢反应达到平衡后保护渣的成分能够满足高铝钢连铸的需要。从文献检索的情况来看，公开号为CN105436446A的专利《一种用于高锰高铝钢的连铸保护渣及其制备方法》公开了一种以CaO-SiO₂系高锰高铝钢结晶器保护渣及其制备方法，但该保护渣没有考虑到连铸过程中钢液中Al与渣中的SiO₂、MnO 以及B₂O₃发生渣钢反应，恶化了保护渣的理化性能，导致所得铸坯表面产生裂纹。

(2)新提出的非反应型保护渣，它是以CaO-Al₂O₃系为基的新渣系，其中含有较高含量的Al₂O₃的含量较高，而SiO₂的含量非常低，大大降低了渣钢反应的驱动力，极大程度地限制了渣钢反应的进行。从文献检索的情况来看，公开号为CN102764866A的专利《一种高Al₂O₃含量高铝钢连铸保护渣》，该保护渣成分能够显著抑制渣钢反应，稳定了连铸过程中保护渣的理化性能。但渣中的SiO₂含量过低，Al₂O₃含量过高，会导致保护渣的熔点偏高，并减弱了渣的玻璃性能，导致结晶性能过强，从而不利于保护渣的熔化，并会大大减弱保护渣的传热控制性能以及润滑性能。

发明内容