一種改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑及其應(yīng)用
【專利摘要】一種改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑及其應(yīng)用，本發(fā)明之改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，以質(zhì)量百分比計(jì)包括下述組分：CaO 31~39%、SiO2 6~13%、Al2O3 16~24%、MgO 12~20%、Na2O 6~13%、Li2O 1~5%、C 0.5～1.5%、MnO 1.5~7%。本發(fā)明之中間包覆蓋劑適用于中錳鋼連鑄過程。將中間包覆蓋劑應(yīng)用于連鑄生產(chǎn)過程中，能夠迅速熔化覆蓋在整個(gè)鋼水表面，很好地防止鋼液二次氧化；具有較好的保溫效果，可以減少鋼水溫度的損失；含碳量低，防止增碳；堿度高，能有效地吸收鋼水中的夾雜物，以及有效抑制覆蓋劑物性的變化。
【專利說明】
一種改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉領(lǐng)域，涉及一種中間包覆蓋劑，尤其是涉及一種改進(jìn)型汽車 用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 中間包覆蓋劑是連鑄過程中重要的功能材料。中間包覆蓋劑有顯著的絕熱保溫作 用，能有效地減少中間包的鋼水的大量散熱，防止鋼水結(jié)殼；中間包覆蓋劑的加入，能夠把 鋼水和空氣隔絕開來，防止鋼水接觸空氣造成二次氧化；中間包覆蓋劑還能吸附非金屬夾 雜物，從而減少鋼水中夾雜物的含量。因此冶煉過程中，中間包覆蓋劑對(duì)連鑄過程的順利進(jìn) 行以及鋼材質(zhì)量都有極大的影響。
[0003] 汽車用鋼中錳鋼強(qiáng)塑積在25~50GPa%之間，兼具高強(qiáng)度和高延伸率，并且成本適 中，具有極好的應(yīng)用前景。但是由于該鋼種具有較低的含碳量(<〇.6%)和較高的含錳量(4~ 12%)，使得該鋼種的中間包覆蓋劑面臨許多問題。例如：中錳鋼具有較低的碳含量 0.6%)，為了避免鋼水增碳，無碳的中包覆蓋劑應(yīng)運(yùn)而生，然而如果覆蓋劑不含碳，最直接的 問題就是覆蓋劑粉末將快速熔化，保溫層急劇減少，保溫效果惡化。所以必須有提高其保溫 性的方法。再者，鋼液中的錳或其它合金元素鋁等會(huì)與保護(hù)渣部分成分發(fā)生氧化還原反應(yīng)， 例如：[Mn] +l/2(Si〇2)= l/2[Si] + (Mn0)，4[Al] +3(Si〇2)= [Si] + (Al2〇3);渣鋼界面反應(yīng) 導(dǎo)致中間包覆蓋劑中MnO等合金元素氧化物含量增加，SiOjfI耗將引起中間包覆蓋劑的堿 度升高，該結(jié)果則會(huì)導(dǎo)致中間包覆蓋劑粘度、熔化溫度等特性發(fā)生顯著變化，中間包覆蓋劑 保溫功能、吸收夾雜物能力大大下降。
[0004] 為此，針對(duì)中錳鋼含錳量高，含碳量低等特點(diǎn)，合理的設(shè)計(jì)中間包覆蓋劑的成分， 提高其吸收夾雜物、保溫性能、防止鋼水二次氧化和表面結(jié)殼能力，為高鋁鋼連鑄的順利進(jìn) 行提供全面的理論基礎(chǔ)，具有重要的理論意義和實(shí)際意義。
[0005] 從文獻(xiàn)檢索的情況來看，雖然目前中間包覆蓋劑研究及開發(fā)的專利不少，但針對(duì) 汽車用中錳鋼的專門中間包覆蓋劑還未發(fā)現(xiàn)。與其鋼種相似的中間包覆蓋劑，比如說公開 號(hào)為CN105478694A的專利《高鋁鋼用中間包覆蓋劑的配置工藝》，雖然能控制渣鋼反應(yīng)，但 未考慮覆蓋劑會(huì)對(duì)鋼水增碳，故不適用于低碳鋼;公開號(hào)為CN101653819的專利《連鑄中間 包空心顆粒無碳覆蓋劑及其制備工藝》是一種專門針對(duì)超低碳鋼設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑，雖 然能有效防止增碳，但未針對(duì)考慮含Mn低碳鋼中活潑元素帶來的特殊問題，故不適用于汽 車用中錳鋼。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可提高鋼水質(zhì)量，不 增碳，具有良好的保溫性和鋪展性的改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑及其應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包 覆蓋劑，以質(zhì)量百分比計(jì)包括下述組分： CaO 31~39%，優(yōu)選為32~38%，進(jìn)一步優(yōu)選為34~37%; SiO2 6~13%，優(yōu)選為7~12%，進(jìn)一步優(yōu)選為8~11%; Al2O3 16~24%，優(yōu)選為17~22%，進(jìn)一步優(yōu)選為18~20%; MgO 12~20%，優(yōu)選為14~18%，進(jìn)一步優(yōu)選為15~17%; Na2O 6~13%，優(yōu)選為8~12%，進(jìn)一步優(yōu)選為9~11%; Li2O 1~5%，優(yōu)選為1 · 2~4%，進(jìn)一步優(yōu)選為1 · 5~3 · 5%; C 0 · 5~1 · 5%，優(yōu)選為0 · 7~1 · 1%，進(jìn)一步優(yōu)選為0 · 8~1 · 0%， MnO 3~7%，優(yōu)選為4~6 · 5%，進(jìn)一步優(yōu)選為4 · 2~6%。
[0008] 本發(fā)明所述改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑中，（CaO+MgO)與SiO2質(zhì)量比 (堿度）為3.3~9.8:1，優(yōu)選為3.83~8:1，進(jìn)一步優(yōu)選為4.36~6.75 :1。堿度較高（3.3~ 9.8)〇
[0009] 本發(fā)明所述改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑的熔點(diǎn)范圍為1200~1410°C、 1400°C 的粘度為 0.25~1.1 Pa?s。
[0010] 本發(fā)明所述改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑的應(yīng)用，包括用作汽車用中錳 鋼連鑄中間包覆蓋劑。
[0011] 本發(fā)明所述改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑的應(yīng)用，所述中錳鋼中C質(zhì)量 百分含量<0.6%。
[0012] 本發(fā)明所述改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑的應(yīng)用，所述汽車用中錳鋼中 Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%~12%。
[0013] 原理及優(yōu)勢(shì) 原理 本發(fā)明所述中間包覆蓋劑中，由于Al2O3不易與鋼液中的活潑金屬發(fā)生反應(yīng)，用Al2O 3替 代傳統(tǒng)中間包覆蓋劑中的部分Si〇2,此類中間包覆蓋劑成分中AI2O3含量較尚并且不易與鋼 中活潑金屬元素發(fā)生反應(yīng)，并且由于SiO 2含量較少，熔渣體系中活動(dòng)較低，因此可有效抑制 [Mn] +l/2(Si02)= l/2[Si] + (Mn0)，4[A1] +3(Si02)= [SiMAl2O3)等渣鋼界面反應(yīng)的正 向進(jìn)行，同時(shí)Al2O 3添加還會(huì)導(dǎo)致界面張力上升，防止卷渣。
[0014] 本發(fā)明所述中間包覆蓋劑中，適量添加 Na2O和Li2O的主要目的是:使中間包覆蓋劑 粘度降低，同時(shí)降低中間包覆蓋劑的熔化溫度。
[0015] 本發(fā)明所述中間包覆蓋劑中，添加 C 0.5~1.5%的目的是:配入一定量的C，可以有 效防止中間包鋼液二次氧化;同時(shí)將C含量保持在1.5%以下，是防止鋼液增碳。
[0016] 本發(fā)明通過控制（CaO+MgO)與SiO2質(zhì)量比為3.3~9.8的主要目的是：提高中間包 覆蓋劑的堿度，提高吸收鋼水中夾雜物的能力。
[0017] 本發(fā)明可采用現(xiàn)有技術(shù)中的噴霧造粒生產(chǎn)空心球形顆粒覆蓋劑，從而降低其堆比 重，獲得良好鋪展性能和保溫性能。
[0018] 本發(fā)明所述覆蓋劑中，添加 MnO的主要目的是作為過渡金屬氧化物，能起到控制輻 射傳熱的作用，可進(jìn)一步起到保溫效果。此外，熔渣體系中活度增大，進(jìn)一步抑制[Μη] +1/2 (SiO2)= l/2[Si] + (Mn0)反應(yīng)的正向進(jìn)行。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所具有的優(yōu)勢(shì)： 1)抑制鋼渣反應(yīng)能力強(qiáng)。通過添加適量的Al2O3和MnO,從而來抑制鋼渣反應(yīng)，使得鋼渣 界面不再活躍，從而減弱卷渣趨勢(shì)；同時(shí)也能穩(wěn)定中間包覆蓋劑的成分，使其理化性能控制 在合理的范圍內(nèi)。
[0020] 2)有效防止二次氧化同時(shí)避免增碳。通過添加適量的C，在保證中間包覆蓋劑能有 效防止鋼液二次氧化的同時(shí)，盡可能的減少中間包覆蓋劑對(duì)鋼水的增碳作用。
[0021] 3)高效吸收夾雜物。通過對(duì)Na2O和Li2O等成分的合理配比，使中間包覆蓋劑的粘 度、熔點(diǎn)及界面張力減少，提高中間包覆蓋劑對(duì)夾雜物潤濕性，促進(jìn)夾雜物的熔解吸收，能 改善中間包內(nèi)鋼水的潔凈度。
[0022] 4)良好的保溫效果。通過采用噴霧造粒生產(chǎn)空心球形顆粒覆蓋劑具有降低其堆比 重，從而獲得良好鋪展性能和保溫性能。
[0023] 綜上所述，本發(fā)明之改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，應(yīng)用于連鑄生產(chǎn)過 程中，具有良好的鋪展性，能夠迅速熔化覆蓋在整個(gè)鋼水表面，能夠高效吸收中錳鋼中的夾 雜物，改善中間包內(nèi)鋼水的潔凈度，很好地防止鋼液二次氧化、防止增碳，改善鑄坯質(zhì)量，同 時(shí)具有良好的保溫性能等特點(diǎn)。堿度高，能有效地吸收鋼水中的夾雜物，有效抑制覆蓋劑物 性的變化?？商岣咪撍|(zhì)量，含碳量低，不增碳，具有良好的保溫性和鋪展性，適用于新型汽 車用中錳鋼的中間包鋼水保護(hù)澆注。本發(fā)明中間包覆蓋劑能保證中錳鋼連鑄生產(chǎn)順行。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，實(shí)例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何 形式來限制本發(fā)明。
[0025]本發(fā)明的中間包覆蓋劑熔化溫度、1400°C的粘度分別采用冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T186 和YB/T185測(cè)定。
[0026] 實(shí)施例1 一種改進(jìn)型汽車用鋼連鑄中間包覆蓋劑，其主要成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 35.2%， 51〇2:9.4%，厶12〇3:17.8%，]\%0:16.3%，恥2〇:11.4%，1^2〇 :3.4%，(：：1%，]\111〇:5.5%。該中間包覆蓋 劑的堿度(〇 &0+1%0)/5丨02為5.48。采用上述方法測(cè)得的中間包覆蓋劑的主要物性指標(biāo)見表 1所示。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為〇. 2wt%，Mn含量為7.4wt%的汽車用中 猛鋼連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于12ppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物總量 減少57%，鋼水溫降11°C。
[0027] 實(shí)施例2 一種改進(jìn)型汽車用鋼連鑄中間包覆蓋劑，其主要成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 36.8%， SiO2:8 · 5%，Al2〇3:17 · 3%，MgO: 16 · 8%，Na20:9 · 5%，Li2〇: 4%，C: 1 · 1 %，MnO: 6%。該中間包覆蓋劑 的堿度(CaO+MgO) /SiO2為6.3。采用上述方法測(cè)得的中間包覆蓋劑的主要物性指標(biāo)見表1所 示。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為〇. 〇5wt%，Mn含量為5wt%的汽車用中錳鋼 連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于12ppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物總量減少 48%，鋼水溫降14°C。
[0028] 實(shí)施例3 一種改進(jìn)型汽車用鋼連鑄中間包覆蓋劑，其主要成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 35.3%， Si02:10.9%，Al203:18.5%，Mg0:16.3%，Na20:10.4%，Li20 :2.7%，C:0.8%，Mn0:5.1%。該中間包 覆蓋劑的堿度(〇&0+1%0)/5丨0 2為4.73。采用上述方法測(cè)得的中間包覆蓋劑的主要物性指標(biāo) 見表1所示。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為0.5wt%，Mn含量為10wt%的汽車 用中錳鋼連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于15ppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物 總量減少43%，鋼水溫降13°C。
[0029] 實(shí)施例4 一種改進(jìn)型汽車用鋼連鑄中間包覆蓋劑，其主要成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 36.4%， Si02:10.9%，Al203:17.7%，Mg0:15.2%，Na20:10.7%，Li20 :3.3%，C:0.8%，Mn0:5%。該中間包覆 蓋劑的堿度(〇&0+1%0)/5丨0 2為4.73。采用上述方法測(cè)得的中間包覆蓋劑的主要物性指標(biāo)見 表1所示。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為0. lwt%，Mn含量為7wt%的汽車用中 猛鋼連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于I lppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物總量 減少54%，鋼水溫降16°C。
[0030] 實(shí)施例5 一種改進(jìn)型汽車用鋼連鑄中間包覆蓋劑，其主要成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 34.6%， Si〇2:9.8%，Al2〇3:19.5%，MgO:16.7%，Na2〇:9.4%，Li2〇 :3.7%，C:l%，MnO:5.3%。該中間包覆蓋 劑的堿度(〇&0+1%0)/5丨0 2為5.23。采用上述方法測(cè)得的中間包覆蓋劑的主要物性指標(biāo)見表 1所示。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為〇. 〇4wt%，Mn含量為4.4wt%的汽車用 中錳鋼連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于13ppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物總 量減少46%，鋼水溫降9°C。
[0031] 實(shí)施例6 一種改進(jìn)型汽車用鋼連鑄中間包覆蓋劑，其主要成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 36.8%， S i O2:9 · 8%，Al 2〇3:18 · 2%，MgO: 16%，Na20:10%，Li 2〇: 3 · 5%，C: 0 · 9%，MnO: 4 · 8%。該中間包覆蓋劑 的堿度(Ca0+Mg0)/Si02為5.39。采用上述方法測(cè)得的中間包覆蓋劑的主要物性指標(biāo)見表1 所示。該實(shí)施例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為〇. 〇8wt%，Mn含量為4.8wt%的汽車用中 猛鋼連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于14ppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物總量 減少53%，鋼水溫降15°C。
對(duì)比例1 一種中間包覆蓋劑，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 31.3%，Si〇2:27.4%，Al2〇3:17.2%， MgO: 6 · 3%，Na20:9 · 8%，Li20:2 · 7%，C: 1%，MnO: 4 · 3%。該中間包覆蓋劑的堿度（CaO+MgO)/Si〇2 為1.37。該對(duì)比例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為0.5wt%，Mn含量為8.4wt%的汽車用 中錳鋼連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于12ppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物總 量減少19%，鋼水溫降10 °C。從對(duì)比例1看出，較高含量的SiO2的中間包覆蓋劑，由于鋼渣反 應(yīng)嚴(yán)重，導(dǎo)致吸收夾雜物效果不好。
[0033] 對(duì)比例2 一種中間包覆蓋劑，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 32.8%，SiO2:11.8%，Al2O3:14.2%， MgO: 18%，Na20:11%，Li 2〇: 1 · 7%，C: 5 · 7%，MnO: 4 · 8%。該中間包覆蓋劑的堿度（CaO+MgO) /SiO2 為4.31。該對(duì)比例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為0. lwt%，Mn含量為6.3wt%的汽車用 中錳鋼連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于14ppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物總 量減少49%，鋼水溫降8°C，但澆注過程中發(fā)現(xiàn)存在增碳現(xiàn)象。從對(duì)比例2看出，添加 C過高的 中間包覆蓋劑，雖其他性能不變，但造成鋼液增碳嚴(yán)重。
[0034] 對(duì)比例3 一種中間包覆蓋劑，其成分質(zhì)量百分含量為：CaO: 36.2%，SiO2:11.6%，Al2O3:18.5%， MgO: 16 · 7%，Na20: 11 · 3%，Li2〇: 4 · 7%，C: 1 %。該中間包覆蓋劑的堿度（CaO+MgO)/SiO2為4 · 56。 該對(duì)比例所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋劑用于碳含量為0.03wt%，Mn含量為10.2wt%的汽車用中錳鋼 連鑄工藝;經(jīng)檢測(cè)，在中間包內(nèi)總含氧量小于15ppm，鋼液經(jīng)過中間包前后夾雜物總量減少 21%，鋼水溫降12°C。從對(duì)比例3看出，未添加 MnO的中間包覆蓋劑，由于存在鋼渣反應(yīng)，導(dǎo)致 吸收夾雜物效果不好。
[0035] 通過對(duì)比例1、2、3以及本發(fā)明的6個(gè)實(shí)施例，可以看出本發(fā)明所設(shè)計(jì)的中間包覆蓋 劑可以很好的用于汽車用中錳鋼連鑄過程。在使用本發(fā)明中間包覆蓋劑后，吸收熔解夾雜 物能力大大增強(qiáng)，總氧含量明顯減少，鋼液溫降減少。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)包括下 述組分： CaO 31~39%，Si〇2 6~13%，Al2〇3 16~24%，MgO 12~20%，Na20 6~13%，Li20 1~5%，C 0.5~ 1·5%，ΜηΟ 3~7%〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，其特征在于，以質(zhì)量 百分比計(jì)包括下述組分： CaO 32~38%；Si02 7~12%；Al2〇3 17~22%；MgO 14~18%；Na20 8~12%；Li20 1.2~4%；C 0.7~ l.l%；MnO 4~6.5%〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，其特征在于，以質(zhì)量 百分比計(jì)包括下述組分： CaO 34-37%；Si02 8~11%；Α12〇3 18~20%；Mg0 15~17%；Na20 9~ll%；Li20 1.5-3.5%；C 0·8~1·0%;Μη04·2~6%〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，其特征在于， (CaO+MgO)與 Si02質(zhì)量比為3 · 3 ~9 · 8:1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，其特征在于，改 進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑的熔點(diǎn)范圍為1200~1410°C、1400°C的粘度為0.25~ 1.1 Pa · s〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，其特征在于，改 進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑，采用噴霧造粒生產(chǎn)空心球形顆粒。7. 如權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑的應(yīng)用，其特 征在于，包括用作汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑的應(yīng)用，其特征在于， 所述中錳鋼中C質(zhì)量百分含量< 0.6%。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的改進(jìn)型汽車用中錳鋼連鑄中間包覆蓋劑的應(yīng)用，其特征在 于，所述汽車用中錳鋼中Μη的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%~12%。
【文檔編號(hào)】B22D11/111GK106041007SQ201610648132
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月10日 公開號(hào)201610648132.4, CN 106041007 A, CN 106041007A, CN 201610648132, CN-A-106041007, CN106041007 A, CN106041007A, CN201610648132, CN201610648132.4
【發(fā)明人】王萬林, 周樂君, 李歡, 朱晨陽, 呂培生
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)