汽车面板钢用低反应性引流砂的开发及应用
作者单位：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 重庆大学
会议名称：《第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙》
会议日期：1000年
学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）]
关 键 词：引流砂 汽车面板钢 氧化锆 热力学计算 工业应用
摘 要：汽车面板钢由于对洁净度要求高,在连铸过程对钢液二次氧化的控制也更加严格。目前广泛应用的铬质引流砂含有大量易与钢液中的钛、铝反应的氧化铬和氧化硅,导致元素烧损增加,同时铝、钛夹杂增多,不利于汽车面板钢的高质量生产。因此需要开发低反应性引流砂,提高汽车面板钢水洁净度。笔者及其团队首先分析了汽车面板钢连浇6炉中包渣和钢液成分的演变情况,然后以目前的铬质引流砂为基础引入氧化锆,利用Factsage热力学软件对中包渣、引流砂、钢液三者之间发生的热力学反应进行计算,配料测量了不同氧化锆含量的引流砂密度、熔点、粘度和耐火度,并采用Fluent利用DPM模型计算了不同粒度引流砂在板坯中包跟随钢液的运动行为。主要研究结果有:1)引流砂对中包渣的性能有较大影响,随着引流砂在中包渣中的不断积累,中包渣逐渐析出含Cr尖晶石,液相比例减小,且Cr2O3作为酸性氧化物使熔渣结构复杂,从而导致粘度升高;2)引流砂中Cr2O3氧化性较强,对钢液Ti、Al等元素有较强的氧化作用,会导致钢液增Cr,同时Ti、Al等元素损失;3)氧化锆在中包渣中的添加量在10%以内时,粘度为150MPa?s,半球点温度为1365℃;当添加量超过20%时,粘度升高到255MPa?s,半球点温度升高到1380℃。锆质引流砂的耐火度为1690℃,比铬质引流砂高40～60℃,引流砂熔点越高被烧结而形成的烧结层越薄,更易开浇;4)随着引流砂粒度的增大,在中间包内的运动范围逐渐减小,当粒度达到某一尺寸时可保证引流砂只在冲击区上浮去除。为防止引流砂进入结晶器,其粒度应大于0.15mm;若保证引流砂不进入浇注区,其粒度应大于0.8mm。基于以上研究结果,开发了含氧化锆20%的低反应性引流砂,并进行了6炉连浇的工业试验。低反应性引流砂对钢水的氧化作用明显低于铬质引流砂,低反应性引流砂对中包钢水的传氧量为0.1ppm,是铬质引流砂的67%;铸坯平均全氧由9.3ppm降低至8ppm。铬质引流砂中的Cr2O3大部分与钢液中的溶质元素反应,不进入中间包中包渣;锆质引流砂中的ZrO2不与钢液发生反应,大部分上浮进入了中包渣中;中包渣取样检测到的ZrO2含量是Cr2O3的3～8倍,渣中ZrO2最大3.5%,对中包渣性能无显著影响。