[发明专利]在钢锭模的内壁表面上原位合成富SiO2

说明书

本发明涉及铸钢用钢锭模，特指在钢锭模的内壁表面上原位合成富SiO₂防护层的方法。通过自蔓延高温化学反应原位合成富SiO₂防护层，可以有效地降低钢锭模氧化和开裂的速度，从而提高钢锭模的使用寿命，属于化学和黑色冶金领域。

技术领域

本发明涉及铸钢用钢锭模，特指在钢锭模的内壁表面上原位合成富SiO₂防护层的方法。通过自蔓延高温化学反应原位合成富SiO₂防护层，可以有效地降低钢锭模氧化和开裂的速度，从而提高钢锭模的使用寿命，属于化学和黑色冶金领域。

背景技术

钢水通过钢锭模铸锭是当今除连铸机连续浇铸钢水生产钢锭之外的另外一种主要生产钢锭的形式。虽然我国钢铁企业钢的连铸比在逐年提升，模铸比在不断下降，导致对钢锭模的需求量在不断地减少。但是，对于许多特殊钢种而言，由于对钢的浇注温度、成分和纯净度有更高的要求，特别是受订单量较少的限制不适宜采用连铸机大批量生产时，模铸自然成为必须的选择。因此，模铸在现代冶金工业中仍然占据着不可或缺的重要地位。提高钢锭模的使用寿命，降低模耗对于降低钢的生产成本、提高产品竞争力具有重要意义。

我国钢锭模材质以灰铸铁为主，球铁和蠕铁钢锭模所占的比例较小。研究发现：钢锭模在使用过程中，其内壁表面不但长期处于800℃-900℃的高温，而且，要反复通过相变温度发生组织转变，致使模体经受非常大的热应力和组织应力。当这些内应力超过钢锭模的强度极限时，内壁就会产生裂纹，钢锭模开始损坏。组织观察表明：热疲劳裂纹往往首先从钢锭模内壁表面灰铸铁组织中的石墨片尖端处形成。随后，微观孔洞和裂纹会逐渐向钢锭模基体内部发展，并逐渐演变成为大裂纹而使钢锭模报废。而致使微观孔洞和裂纹扩展的主要通道就是被氧化的片状石墨，外界高温氧化气流就是通过该氧化通道向基体内部逐渐渗透的。因此，降低钢锭模内壁的氧化速度是提高灰铸铁模使用寿命的关键。

在钢锭模内壁的表面上形成一层防氧化保护层是提高其使用寿命的一项积极措施，它可以有效地降低氧向钢锭模内表面的传输速率。因粘稠的釉质玻璃熔体耐高温，并且，可强烈的降低氧的传输速率。所以，研究在钢锭模内壁的表面上形成一层厚度合适、不易剥落和碎裂、附着力强的釉质玻璃熔体保护层一直是人们努力的方向。为此，国内外研究人员多年来尝试了多种方法以形成该防氧化保护层，如：在钢锭模内壁的表面上喷涂或刷涂含有大量富SiO₂和Al₂O₃粉末等的涂料，或采用铸渗的方法形成一个富含硅或SiC或SiO₂和Al₂O₃铸渗层等方法。实践表明：这些方法的确在一定程度上起到了提高钢锭模使用寿命的功效。但是，由于形成的防氧化保护层与铸铁基体之间的非冶金结合或防氧化保护层质量差，缺陷多，加上防护层与钢锭模本体之间的热膨胀系数差别较大。所以，防护层在钢锭模使用的初期就经常发生大面积脱落而使其迅速失去对钢锭模的保护作用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种在钢锭模的内壁表面上原位合成富SiO₂防护层以降低其氧化和开裂的速度，从而提高钢锭模使用寿命的方法。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种在钢锭模的内壁表面上原位合成富SiO₂防护层的方法，其特征在于，具体步骤如下：