[发明专利]超低碳钢汽车板用无游离碳保护渣

说明书

本发明涉及超低碳钢汽车板用无游离碳保护渣，保护渣包括钙、镁、锶、钡、钛、锆、铬、锰、铝、硅、混合或单一稀土的氧化物，以及CaF₂，所得复合氧化物或混合物熔化温度在1240℃～1300℃。无游离碳保护渣材料之间开始发生造渣反应的温度高，从而控制保护渣的熔化速度；无游离碳保护渣在熔化过程中，不会发生分熔现象，铸坯表面质量良好；无游离碳保护渣熔渣在水中的溶解度低，对环境污染小；无游离碳保护渣少用或不用碳质材料等骨架材料，降低成本，防止钢水增碳；无游离碳保护渣不含Na₂O，对镀锡板钢，可以防止钢板“白斑”产生；无游离碳保护渣可应用于所有钢种，使所有保护渣从黑色变成白色，防止了炭黑对人体健康的损害。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼中连铸用结晶器保护渣领域，尤其涉及一种超低碳钢汽车板用无游离碳保护渣。

背景技术

连铸时，保护渣加入结晶器和钢水接触形成了熔融层，与钢水发生冶金反应，产生夹杂物的传递与组分迁移，同时由于结晶器的振动和钢液面的波动亦会导致钢液面和未熔化层发生作用，保护渣的特性直接影响到铸坯表面质量。在浇注超低碳钢时，保护渣在结晶器使用过程中，在液渣层和烧结层之间存在的富碳层，是超低碳钢增碳的主要原因。富碳层的厚度和碳含量与保护渣中原始碳质材料的种类和含量有关，还有悬浮在熔渣层中的碳质颗粒，其含量0.1-0.3％，因为直接与钢水接触也使钢水增碳。渣中碳含量会直接影响到铸坯中碳的变化。

随着钢铁工业的发展，以汽车面板、高牌号无取向硅钢为代表的超低碳钢(C含量在0.002％左右)大量生产，因保护渣中的碳质材料与钢水接触易引起铸坯表面渗碳和结晶器内钢液增碳，造成铸坯合格率降低、表面质量恶化等一系列问题，控制保护渣中的碳含量有利于铸坯的增碳值下降。

保护渣的矿物原料及物化特性的研究

保护渣一般由三部分物料组成，一是基料部分，二是助熔剂材料，三是熔速调节剂。

保护渣基料的组成一般为SiO₂－CaO－Al₂O₃三元渣系，由于此三元系最低熔点在1300℃以上(图1)，不能满足保护渣950-1200℃之间的要求，因此，必须在此基础上加入少量调整熔点、粘度、表面张力等物理性能的助熔剂，如碱金属氧化物(一般以碱金属碳酸盐加入，如：Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃)、氟化物，如：CaF₂、NaF、Na₃AlF₆,硼氧化物，如B₂O₃、硼砂等。作为助熔剂，有几个共同点：其一，其熔点低，除CaF₂熔点1400℃外，一般低于1000℃，在结晶器中，在保护渣熔化前先熔化，形成液体，极易与基料发生化学反应；其二，化学活性强，碱金属是最强的碱性化合物，硼氧化物是最强的酸性化合物(能作为保护渣原料的)，它们能迅速地基料反应形成均匀的保护渣熔渣；其三，熔渣中含量强电解质硅酸盐、硼酸盐，比较易于溶于水，废水中溶质浓度高，碱性强，对设备腐蚀重，对环境污染大。

由于基料和强电解质助熔剂反应速度大，保护渣熔化速度过大，也影响保护渣作用的发挥。

保护渣的助熔剂一般是碱金属氧化物或盐、硼酸酐或盐。它们是碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、B₂O₃、硼砂，还有一些废物利用的普通玻璃、硼玻璃。这些材料有一个共同点，就是熔化温度低，在低温时熔化，易于与其它原料发生化学反应(固-液反应速度快)，所以在保护渣中必须要有“骨架材料”来控制熔化速度。同时，相对于其它金属，碱金属盐是碱性强电解质；相对于硅酸盐、铝酸盐，硼酸盐也是强电解质。强电解质的熔体对耐火材料的浸蚀也比较强。