一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线及其应用

摘要

本发明提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线及其应用，其中包芯线包括自内向外的中心层、中间层以及外层，所述中间层由稀土合金混合物组成，所述中间层由预熔渣粉料组成。本发明将稀土和预熔渣复合加入，充分发挥了稀土在金属冶炼中的作用，同时芯料中配入预熔渣可以改性稀土在金属液中的反应物，防止稀土反应物对渣系的破坏；芯料中配入预熔渣可减去人工补加预熔渣工位，减轻劳动强度和减少人工成本；相比普通预熔渣的表面接触反应，本发明通过喂线装置直接加入至金属液中，反应时间更长，接触更完全，其精炼除杂的效果更好；本发明生产工艺简单，易于控制，不需要对现有工艺进行大的调整。

说明书

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线及其应用。

背景技术

目前，连铸技术以其高效、节能、优质、易于实现自动化和智能化等诸多优点,受到冶金界的高度重视。与之相配套的连铸结晶器保护渣也得到了相应的发展，且成为不可或缺的冶金辅助材料。连铸结晶器保护渣的作用主要有：1、覆盖钢水绝热保温；2、隔绝空气，防止钢水二次氧化；3、吸收上浮到钢渣界面上的非金属夹杂物；4、降低拉坯阻力，润滑铸坯和结晶器作用； 5、流入坯壳和结晶器间隙内的液态渣形成渣膜，以控制铸坯向结晶器传热速度，保持坯壳均匀生长。已有的连铸保护渣，按其基料组成可分为三个渣系，即SiO

另外，在钢的冶炼中，稀土加到钢液中能明显提高钢材的各项性能，带动了稀土在钢中应用的研究和实践。对钢铁冶炼而言，不同冶炼工序中加入稀土对于钢铁性能的影响是不一样，同时也会给冶炼工艺带来诸多问题，比如在精炼过程中加入稀土，稀土的收率和残余量变得不容易控制，并且容易造成浇注包水口结瘤等问题。在结晶器中加入稀土合金或者稀土线能避免上述问题，因此，诸多生产厂家尝试在结晶器中加入稀土元素。但是，在结晶器中加入稀土元素同样存在大量问题需要解决。稀土加入结晶器中与钢液中氧、硫发生反应，生成氧化稀土、硫化稀土和硫氧化稀土等高熔点非金属化合物，一般熔点能达到2000℃左右，这些化合物进入保护渣中，严重恶化保护渣的性能、破坏了保护渣的作用，造成保护渣黏度、熔点和碱度等性能的改变容易造成以下生产和质量事故：1、造成保护渣结壳，堵塞结晶器；2、破坏保护渣对连铸坯的润滑作用，引起漏钢事故；3、保护渣碱度发生变化侵蚀水口，造成水口流失，脱离液面，造成钢液和空气接触，引起钢液氧化。造成上述原因在于保护渣的补充加入速度和数量与稀土和钢液反应速度产生的稀土化合物的速度和数量无法匹配，而且都是在渣的下部与上浮的稀土化合物接触发生反应，无法彻底改变稀土化合物的性质，高熔点的稀土化合物仍然随着稀土加入不断产生。

与此同时，在其他金属冶炼的过程中，在加入稀土或在结晶器中加入稀土也都存在诸多类似的问题，因此，针对现有技术中的各种问题，需要研发出一种全新的产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可动态调整稀土化合物与渣系反应后的熔点、粘度、碱度的含稀土结晶器预熔渣的包芯线及其应用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线，包括自内向外的中心层、中间层以及外层，所述中间层由稀土合金混合物组成，所述中间层由预熔渣粉料组成。

作为本发明的进一步改进，所述预熔渣粉料包括以下质量百分比的组份 SiO

作为本发明的进一步改进，所述预熔渣粉料中Li

作为本发明的进一步改进，所述外层是钢带或铝带或铜带。

作为本发明的进一步改进，所述中心层、中间层、外层占整体含稀土结晶器预熔渣的包芯线质量的百分比依次为0.5-20％、40-60％、30-50％。

作为本发明的进一步改进，所述中间层占整体含稀土结晶器预熔渣的包芯线质量的百分比为30-50％。

作为本发明的进一步改进，所述中心层占整体含稀土结晶器预熔渣的包芯线质量的百分比为5-9％。

作为本发明的进一步改进，所述中心层、中间层中的稀土元素为镧、铈、钇中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述包芯线的直径为6-18mm。

本发明还提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线在连铸结晶器中喂入用于连铸钢的精炼上的应用。

本发明还提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线在电渣冶金结晶器中喂入用于特殊钢种精炼上的应用。

本发明还提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线在铝合金冶炼设备中喂入用于铝合金精炼上的应用。

本发明还提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线在铜合金冶炼设备中喂入用于铜合金精炼上的应用。

本发明提供的一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线设计原理为：

1、包芯线中心层为稀土合金或稀土丝，在结晶器中加入稀土，能避免稀土二次氧化，提高稀土的吸收率，减少加入量；还能避免在冶炼过程中加入稀土造成的水口结瘤等工艺问题；稀土连同预熔渣一起加入可以使反应的夹杂物通过预熔渣带出，避免大颗粒夹渣残留在钢中。

2、包芯线的中间层为为SiO

3、添加ReO的主要目的是维持添加稀土后稀土的体系平衡，防止已被冶炼金属液体吸收的稀土成份溢出，降低稀土在冶炼金属液体中的吸收率。

4、包芯线通过喂线装置直接插入至结晶器金属液中，稀土与金属液反应产生的稀土化合物与预熔渣成份在金属液中发生二次反应，可以增加反应时间，提高了反应效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明将稀土和预熔渣复合加入，充分发挥了稀土在金属冶炼中的作用，同时芯料中配入预熔渣可以改性稀土在金属液中的反应物，防止稀土反应物对渣系的破坏。

2、芯料中配入预熔渣可减去人工补加预熔渣工位，减轻劳动强度和减少人工成本。

3、相比普通预熔渣的表面接触反应，本发明通过喂线装置直接加入至金属液中，反应时间更长，接触更完全，其精炼除杂的效果更好。

4、本发明生产工艺简单，易于控制，不需要对现有工艺进行大的调整。

具体实施方式

以下将结合各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本实施方式提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线，包括自内向外的中心层、中间层以及外层，所述中间层由稀土合金混合物组成，所述中间层由预熔渣粉料组成。所述外层是钢带或铝带或铜带，所述包芯线的直径为6-18mm，具体的钢带可以选择冷轧退火钢带。所述中心层、中间层、外层占整体含稀土结晶器预熔渣的包芯线质量的百分比依次为0.5-20％、40-60％、30-50％。具体实施过程中，所述中间层占整体含稀土结晶器预熔渣的包芯线质量的百分比优选为30-50％，而在另外具体的实施过程中所述中心层占整体含稀土结晶器预熔渣的包芯线质量的百分比优选为5-9％。

在本实施方式中所述预熔渣粉料包括以下质量百分比的组份SiO

在具体的实施过程中，在一些组份的配比上，可以作进一步的优化，具体的，所述预熔渣粉料中Li

在本实施方式中所述中心层、中间层中的稀土元素为镧、铈、钇中的一种或多种。

为了更好的体现本发明在具体应用场景中的有益效果，下面通过具体的实施例来作进一步的阐述。

在应用到具体的实施例之前，先按照本发明中心层、中间层中各个组份配比，准备好十组含稀土结晶器预熔渣的包芯线作为样品待用，各组分配比数值如表1和表2所示。

表1中心层、中间层和外层的质量百分比以及稀土种类

表2中间层预熔渣粉料各组分质量百分比

实施例1

本实施方式提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线在连铸结晶器中喂入用于连铸钢的精炼上的应用。

在工艺方面，与现有传统工艺的区别在于，本实施例中，通过喂线机的方式，将含稀土结晶器预熔渣的包芯线控制在一定的速度范围之内，喂入到钢液之中。具体的，将表1和表2中1-10组样品分别分开单独喂入钢液中。

实施例2

本实施方式提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线在电渣冶金结晶器中喂入用于特殊钢种精炼上的应用。

在工艺方面，与现有传统工艺的区别在于，本实施例中，通过喂线机的方式，将含稀土结晶器预熔渣的包芯线控制在一定的速度范围之内，喂入到钢液之中。具体的，将表1和表2中1-10组样品分别分开单独喂入钢液中。

实施例3

本实施方式提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线在铝合金冶炼设备中喂入用于铝合金精炼上的应用。

在工艺方面，与现有传统工艺的区别在于，本实施例中，通过喂线机的方式，将含稀土结晶器预熔渣的包芯线控制在一定的速度范围之内，喂入到铝合金液之中。具体的，分别随机抽取表1和表2中若干组样品喂入铝合金液中。

实施例4

本实施方式提供了一种含稀土结晶器预熔渣的包芯线在铜合金冶炼设备中喂入用于铜合金精炼上的应用。

在工艺方面，与现有传统工艺的区别在于，本实施例中，通过喂线机的方式，将含稀土结晶器预熔渣的包芯线控制在一定的速度范围之内，喂入到铜液之中。具体的，分别随机抽取表1和表2中若干组样品喂入铜液中。

针对上述实施例1-4中各组金属液中稀土反应生成的稀土化合物与渣系反应后的物质进行熔点、粘度、碱度的测试，所得的测试结果如表3-5。

表3

表4

表5

从表3-5的测试结果可以看出，本发明中可以有效的改善渣系的粘度、碱度和熔点，从而维持体系的平衡，有效的解决了现有技术中的技术缺陷。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。