[发明专利]适用于高锰钢连铸生产高自开率的引流砂及使用方法

说明书

本发明属于高锰钢连铸生产技术领域，具体涉及一种适用于高锰钢连铸生产高自开率的引流砂及使用方法，本发明引流砂的质量组分中SiO₂＜25％，Fe₂O₃＜15％，Cr₂O₃＞32％，10％＜Al₂O₃＜18％，ZrO₂＞8％，0.3≤炭黑≤1.0％，H₂O≤0.3％，引流砂粒度为：0.25mm‑1.2mm占比大于95％，小于0.25mm粒度的占比在2％以内，1.2‑1.5mm的粒度占比在3％以内。本发明引流砂大大降低了高锰钢连铸生产过程中引流现象的发生几率，实现其连铸高效生产的同时，也有利于提高钢质的洁净度及稳定性。此外，使用方法上的改进，进一步降低了钢液渗透的发生几率及专用引流砂的使用成本。

技术领域

本发明属于高锰钢连铸生产技术领域，具体涉及一种适用于高锰钢连铸生产高自开率的引流砂及使用方法。

背景技术

在连铸生产过程中，自动开浇率的高低是实现大包保护浇注的限制性环节之一。连铸大包若不能自动开浇则操作工必须将长水口取下用烧氧引流待钢流冲开水口(敞开浇注)将钢流关小，再上大包长水口，开大钢流进行浇注。根据日常生产统计数据可知，引流开浇比自动开浇单炉平均浇注时间增加3分钟以上，与此同时，敞开浇注时钢液大量二次氧化形成的非金属夹杂对于钢质也将有非常不利的影响。高锰钢由于其具有高强度、加工硬化性、耐磨性及抗冲击安全性等普通钢种不具有的特性，在工程机械、汽车零部件、油气储罐等方面具有越来越广泛的应用。而在连铸生产高锰钢过程中，由于Mn含量较高导致的连铸开浇或换包时频繁出现引流，这已成为影响其连铸生产效率及钢液洁净度的重要因素。连铸使用常规引流砂主要包括硅质和铬质引流砂，分别主要以SiO₂和Cr₂O₃为主要成分，同时还有一定含量的MgO、Fe₂O₃。研究表明，高锰钢中的Mn与常规引流砂中的铬铁矿相和石英相反应，会引起引流砂的严重烧结，随矿相间烧结程度的加重以及烧结层的不断增厚，发生引流的几率大幅度增加，进而影响高锰钢的顺利浇注。例如中国专利文献CN103708842A公开的一种铬镁锆质引流砂及其制备方法，该专利主要强调了引入锆的作用及具体制备方法，但是抗烧结性太好的情况下，与钢水接触部分的引流砂易被钢水渗入，并会冷却形成钢砂结块物，开浇过程出现反溅的几率及钢包滑板机构烧损的情况会猛增。再如中国专利文献CN103506614A公开的高锰钢专用引流剂，该专利中提及引流砂与普通铬质引流砂较类似，虽然成本较低，但是实际使用过程中铬质引流砂对于高锰钢的引流效果并不理想，特别是对盛钢时间较长的过真空高锰钢适用性不强。再如中国专利文献CN111906290A公开的一种高锰高铝钢专用引流砂及使用方法：该方法主要引入了氧化铝，其实氧化铝质在使用含量上有一定限制要求，该成分在炭黑存在条件下加入量不宜过多，否则其与炭黑之间的体积缩减的反应过程，会削弱铬铁二次尖晶石形成带来的的体积膨胀效应，所以只引入氧化铝的情况下总体无法达到锆质和铬质搭配使用的效果。再如中国专利文献CN113105253A，专利中提及的试制引流砂Y1\Y2\Y3应用钢种主要包括碳素钢，铬钼合金钢，轴承钢等，但若使用在高锰钢上的话，由于其SiO₂含量高达27-37％，很容易与钢种的Mn及Fe相反应，且三氧化铝含量仅为1-8％，无法有效起到阻隔含硅相与铁相的烧结反应，尤其是钢包盛钢时间较长条件下，易产生严重的过厚且强度较高的烧结层，钢水无法在静压力作用下冲破烧结层，从而导致烧氧引流；此外，该专利中含有24-40％的ZrO₂，不仅将大大增加引流砂的制造成本，而且会降低引流砂的抗热震稳定性，使得冷却条件下引流砂开裂后的粒度配比达不到初始预期的最佳搭配值，进而对于自开引流效果的稳定性产生不利影响。

发明内容

为解决高锰钢连铸过程引流频发的问题，本发明提供一种适用于高锰钢连铸生产高自开率的引流砂及使用方法，进而实现高锰钢连铸生产过程自开率的大幅度提升。