铸造粉末、铸造熔渣以及用于钢铸造的方法技术

本发明专利技术涉及一种铸造粉末、铸造熔渣以及用于钢铸造的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种铸造粉末、铸造熔渣以及用于钢铸造的方法。
技术介绍
在钢的铸造过程中持续地在位于铸模(通常也称为硬模)中的、已熔化的钢的表面上产生铸造粉末。在此，钢通过加热熔化并且形成熔渣层，该熔渣层连续地流入铸模和凝固的钢外壳之间的缝隙中并且由此被消耗。铸造粉末或由其导致的熔渣的重要的目的是在铸模和可凝固的外壳之间的润滑、控制待固化的钢的散热、脱氧产物的吸收、防止氧化还原以及熔化的钢的隔热。对于钢的连铸而言典型的铸造粉末建立在硅酸钙基础上并且通常含有显著量的二氧化硅(SiO2)以及其他易于还原的组分，例如氧化锰(MnO)和氧化铁(FeO)，从而在铝合金钢的铸造过程中，铸造熔渣中的氧化铝含量由于钢中的铝(Al)与二氧化硅以及与铸造熔渣中的氧化锰和氧化铁之间的化学反应而急剧增加：在Al镇静钢的铸造过程中，典型的氧化铝(Al2O3，也称为钒土)的含量为约2-4重量％。随着钢中铝含量的增加，铸造熔渣中Al2O3含量也增加。例如，在Al含量为约1.2-1.5重量％的TRIP钢的制造过程中，铸造熔渣中的Al2O3浓度升高到约35-40重量％。铸造熔渣的SiO2含量相应地减小，因为由铝还原了二氧化硅。一般由此改变了铸造熔渣的特性。例如，由于Al2O3的含量和与之相关的二氧化硅的比例的下降使铸造熔渣的碱性、粘性以及结晶趋势增加，这导致其润滑作用的减弱。一般来说，非晶固化的铸造熔渣具有比以结晶固化的铸造熔渣更好的润滑作用。在现有技术中，通常使用基于硅酸钙的熔渣系统。只要钢的铝含量不是过高，即，特别是＜重量％，这些基于硅酸钙的熔渣系统通常主要是以非晶方式固化。然而，在熔体中的更高的Al含量的情况下，基于硅酸钙的熔渣系统主要是以结晶的方式固化。在同时具有高锰含量(例如具有Mn含量≥15重量％且Al含量≥1重量％)的铝合金钢的铸造过程中，由此额外地使铸造过程变得困难，即，这些钢的液相线温度由于高的Mn含量而比例如TRIP钢的液相线温度低约100℃。这意味着对于具有高Al-Mn含量的钢而言，铸造熔渣的熔化温度和结晶温度必然同样地比其他高Al含量的钢低约100℃。否则铸造熔渣可能在铸模的下半部完全结晶，从而失去其润滑作用。由于在Al合金钢的铸造过程中铸造熔渣特性的上述变化，这类铸造熔渣通常仅能够不充分地或者完全不再能满足其任务。因此，特别是具有高含量的铝或高含量的铝和锰的钢不再能够通过现有技术中已知的铸造粉末而过程可靠地制造。WO2011/090218中已知用于钢铸造的铸造粉末的组成，但是该组成由于其15-30重量％的高SiO2含量特别不适合在具有高含量铝的钢的铸造过程中使用。相应地也适用于WO2007/148939中已知的铸造粉末以及其在钢铸造中的应用。JP57184563A公开了一种用于具有相对较低的Si02含量的熔化金属的涂层的粉末。但是由该粉末得到的熔渣由于其化学组成而不能确保必要的功能特性，比如润滑作用和热传递，特别是对于Al-Mn钢而言。根据经验，由JP57184563中已知的铸造粉末所产生的熔渣具有过高的结晶温度以及在过程相关的范围内具有过高的粘性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种铸造粉末以及铸造熔渣，该铸造粉末以及铸造熔渣实现了制造具有≥1重量％的高铝含量和一定情况下≥15重量％的高锰含量和一定情况下≥0.2重量％的钛的钢。本专利技术的另一个目的在于，提供一种在使用该铸造粉末或该铸造熔渣的条件下用于钢铸造的方法、特别是用于钢连铸的方法。该目的通过说明书和权利要求书的内容得以实现。在第一个方面，本专利技术涉及包含以下成分的铸造熔渣：30-50重量％的CaO；20-45重量％的Al2O3；7-15重量％的F_(氟离子)；5-15重量％的Na2O；3-6.5重量％的SiO2；2-5％重量％的Li2O。该铸造熔渣由铸造粉末产生，该铸造粉末含有基本上以预熔化的铝酸钙形式的成分CaO和Al2O3。在本专利技术的意义层面上，基本上预熔化意味着铝酸钙有＞50％、优选＞60％、更优选＞70％、特别优选＞80％、最优选＞90％到最大100％预熔化。此外，该铸造粉末还包括含氟化物的成分，优选为CaF2、SiO2，在一定情况下也可以以CaSiO3、Na2O的形式，在一定情况下也可以以Na2CO3、Li2O的形式，在一定情况下也可以以Li2CO3以及可能额外的Al2O3的形式。在此，该铸造粉末也可以含有例如在加热过程中产气(比如水或CO2)的挥发性成分。在另一个方面，本专利技术因此涉及一种铸造粉末，该铸造粉末在不计算挥发性组分的情况下包括以下组分：40-60重量％的预熔化的铝酸钙；10-30重量％的含氟化物的成分、优选CaF2；3-6.5重量％的SiO2；5-15重量％的Na2O；2-5.5重量％的Li2O；≤10.5重量％的Al2O3；≤15重量％的碳。对于实现期望的铸造熔渣组成以及实现所需的铸造熔渣特性(比如其粘性)而言，重要的是，在预熔化的铝酸钙中CaO相对于Al2O3的比例在约40/60(2:3)至约50/50(1:1)的范围内。在预熔化的铝酸钙中CaO相对于Al2O3的比例不应明显地小于0.6或明显地大于1.0，因为否则的话铝酸钙的液相线温度变得过高而且使作为铸造粉末的组分的铝酸钙熔化并由此仅不充分地熔化该铸造粉末。该比例为优选0.6至1.1、更优选0.65至1.05、特别优选0.7至1或0.7至0.9。另外还重要的是，铝酸钙以预熔化的形式存在于铸造粉末中。铝酸钙的优选的组成近似于共晶成分，该共晶成分促使铸造粉末的更快熔化以及由该铸造粉末获得的铸造熔渣的更低结晶趋势，这使过程可靠性得到了提高。使用预熔化的铝酸钙的另一个原因在于，CaO添加易于操作。烧石灰(CaO)的加入由此妨碍铸造粉末的制造，即，烧石灰吸湿性强并由此可以通过吸湿而改变其重量。这样可能导致铸造粉末组成或铸造熔渣组成中的CaO/AL2O3比例的偏移并使其特性劣化。硅有助于非晶状态的稳定并促进铸造熔渣的非晶固化。铸造粉末中的SiO2含量不应小于3重量％，因为否则的话所得铸造熔渣的非晶比重小于60％。铸造粉末中的SiO2含量不应大于6.5重量％，因为否则的话额外的SiO2含量可能与钢熔体中所含的铝反应。游离氧可以结合铝，因此熔渣可以额外地吸收Al2O3。熔渣系统将不再是化学稳定的，即，无法得到所追求的CaO与Al2O3的最佳比例。铸造粉末中的含氟化物的成分、Na2O和Li2O影响固化温度以及由此获得的铸造熔渣的结晶行为。含氟化物的成分的含量应当不小于10重量％，Na2O的含量应不小于5重量％而Li2O的含量应不小于2重量％，因为否则的话可能使固化温度升高并且使以结晶形式固化的熔渣比重增加。在这种情况下Li2O的影响大于Na2O的影响，因此Li2O必须以较少的量加入。然而，与Na2O相比，Li2O是非常昂贵的，因此出于成本的原因，Li2O的作用尽可能用Na2O补偿。含氟化物的成分的含量应不大于30重量％，Na20的含量应不大于15重量％而Li2O的含量应不大于5.5重量％，因为否则的话可能使固化温度过低并且铸造熔渣可能变成过度的稀液状。稀液状的铸造炉渣在钢表面上流走，由此不再能够在钢连铸外壳和硬模壁之间的整个接触面上提供熔渣的润滑作用。这可能导致仍较薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造粉末，所述铸造粉末在不考虑挥发性组分的情况下包括以下组分：40‑60重量％的预熔化的铝酸钙；10‑30重量％的含氟化物的成分；3‑6.5重量％的SiO2；5‑15重量％的Na2O；2‑5.5重量％的Li2O；≤10.5重量％的Al2O3；≤15重量％的碳，其中，在预熔化的铝酸钙中CaO相对于Al2O3的比例在0.6至1.1的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.24 DE 102014108843.31.一种铸造粉末，所述铸造粉末在不考虑挥发性组分的情况下包括以下组分：40-60重量％的预熔化的铝酸钙；10-30重量％的含氟化物的成分；3-6.5重量％的SiO2；5-15重量％的Na2O；2-5.5重量％的Li2O；≤10.5重量％的Al2O3；≤15重量％的碳，其中，在预熔化的铝酸钙中CaO相对于Al2O3的比例在0.6至1.1的范围内。2.根据权利要求1所述的铸造粉末，其包括以下成分中的一种或多种：≤5.0重量％的TiO2；≤5.0重量％的MgO；≤3.0重量％的MnO；≤1.0重量％的Fe2O3；≤1.0重量％的FeO。3.根据权利要求1或2所述的铸造粉末，其包括以下成分：40-60重量％的预熔化的铝酸钙；15-25重量％的含氟化物的成分；3-6重量％的SiO2；7-12重量％的Na2O；2-5.5重量％的Li2O；≤10重量％的Al2O3；≤15重量％的碳；≤3.0重量％的TiO2；≤1.0重量％的MgO；≤1.0重量％的MnO；≤1.0重量％的Fe2O3；≤1.0重量％的FeO。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的铸造粉末，其中，所述含氟化物的成分是CaF2。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的铸造粉末，其中，SiO2的含量为≤6重量％、优选≤5.5重量％、特别优选≤5重量％。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的铸造粉末，其中，TiO2的含量为1.5-3重量％。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的铸造粉末，其中，SiO2的含量为3-5重量％且TiO2的含量为1.5-3重量％。8.包括以下成分的铸造熔渣：30-50重量％的CaO；20-45重量％的Al2O3；7-15重量％的Fˉ(氟离子)；3-6.5重量％的SiO2；5-15重量％的Na2O；2-5重量％的Li2O。9.根据权利要求8所述的铸造熔渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶夫根尼·巴利切夫，马蒂亚斯·德雷斯勒，燕妮·鲁德尼茨基，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE