本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种用于硅钢的低钛双层覆盖剂及其使用方法。
背景技术：
随着现代钢铁工业初炼-精炼-连铸三位一体冶炼工艺的日趋成熟，中间包覆盖剂作为重要组成部分之一，主要用于连铸过程中覆盖于中间包钢液表面，其基本要求是：不与钢水发生不良反应，避免污染钢水；不侵蚀碱性中间包包衬。其主要功能是：钢水保温，避免中间包钢水在浇注过程中温降过大和钢液表面结冷钢，形成液渣层覆盖于钢水表面以隔绝空气，防止钢水二次氧化；吸附钢水中上浮的夹杂物，清洁钢水。
钢水中的钛极易形成细小稳定的TiC和TiN，这些强烈阻碍晶粒长大，对硅钢，尤其是高牌号硅钢的磁性能有很坏的影响。随着钢中钛含量的增加，钢材的磁感呈明显下降趋势。为保证最终成品磁性能可以稳定的满足用户的需求，必须将硅钢钛含量稳定控制在较低值。实际生产过程中发现，覆盖剂中钛含量对浇铸过程中钢水中钛成分影响显著，但因高牌号硅钢钢水中硅、铝含量高，导致在浇铸过程中钢水中的硅、铝元素将中包渣中的二氧化钛还原，导致钢水增钛。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种用于硅钢的低钛双层覆盖剂及其使用方法，能有效降低硅钢钢液中的钛含量。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于硅钢的低钛双层覆盖剂，包括上层覆盖剂及下层覆盖剂，所述下层覆盖剂与钢水接触，所述上层覆盖剂位于所述下层覆盖剂上方；所述上层覆盖剂包括如下重量百分比的原料：
SiO2 44％-62％；
MgO 2％-10％；
CaO 1％-10％；
0<Fe2O3≤7％；
Al2O3 20％-38％；
0<C(全)≤1％；
0<TiO2≤0.5％；
余量为烧失；
所述下层覆盖剂包括如下重量百分比的原料：
SiO2 15％-25％；
MgO 3％-8％；
CaO 48％-68％；
Fe2O3 2％-10％；
0<Al2O3≤1％；
0<C(全)≤1％；
0<TiO2≤0.2％；
余量为烧失。
作为进一步的优选，所述上层覆盖剂包括如下重量百分比的原料：SiO2：45％；
MgO：5％；
CaO：6％；
Fe2O3：4％；
Al2O3：22％；
C(全)：0.4％；
TiO2：0.2％；
余量为烧失；
所述下层覆盖剂包括如下重量百分比的原料：
SiO2：16％；
MgO：5％；
CaO：56％；
Fe2O3：4％；
Al2O3：0.6％；
C(全)：0.4％；
TiO2：0.12％；
余量为烧失。
作为进一步的优选，所述CaO选自硅灰石、铝酸钙、生石灰和白云石，所述Al2O3选自铝酸钙和铝矾石，所述MgO选自镁砂和白云石，所述Fe2O3选自菱铁矿和赤铁矿，所述C(全)选自硅灰石和蛭石，所述TiO2选自硅灰石和蛭石。
作为进一步的优选，所述SiO2选自膨胀珍珠岩、碳化稻壳和蛭石，
作为进一步的优选，所述下层覆盖剂换和上层覆盖剂中各组分的平均粒度为1-10mm。
作为进一步的优选，所述硅钢为高牌号取向或高牌号无取向硅钢。
一种用于硅钢的低钛双层覆盖剂的使用方法，所述方法包括如下步骤：
1)在中间包钢水重量达到正常浇铸重量的1/8-1/4时，加入35-55kg下层覆盖剂到钢水液面；在中间包钢水重量达到正常浇铸重量的1/3-2/3时，加入60-80kg下层覆盖剂到钢水液面；
2)在中间包钢水达正常浇铸重量时，中间包钢水液面稳定后，继续添加80-100kg下层覆盖剂到钢水中；
3)待下层覆盖剂在钢水液面铺展均匀后加入上层覆盖剂。
作为进一步的优选，所述步骤1)中，所述下层覆盖剂加入包括：在中间包钢水重量达到正常浇铸重量的1/8-1/4时，分别在两边的测温取样孔内各加入20-30kg下层覆盖剂，塞棒孔内各加入15-25kg袋下层覆盖剂；中间包钢水量达到正常浇铸重量的2/3时，在大包套管孔内加入60-80kg下层覆盖剂。
作为进一步的优选，钢水连浇时，中间包钢水裸露或翻开时，补加下层覆盖剂后，再加入上层覆盖剂。
作为进一步的优选，所述补加的下层覆盖剂为20-30kg。
本发明的有益效果是：
(1)本发明找到了覆盖剂中TiO2的含量与硅钢成品钛的对应关系，并首次将覆盖剂中TiO2的含量纳入精确控制；并严格控制覆盖剂中TiO2含量，保证了上层覆盖剂TiO2≤0.5％，下层覆盖剂TiO2≤0.2％，最大程度减少Ti源，同时本发明采取双层分别设计成分组成的模式，即保障了下层覆盖剂的快速融化与吸附夹杂物的能力，又保障了上层覆盖剂均匀覆盖起到保温防止增N的效果。
(2)本发明与钢水接触的下层覆盖剂采取高碱度设计，以降低熔渣中TiO2活度，降低渣金间钛还原反应的热力学条件。
(3)本发明适当提高了下层覆盖剂中MgO、Fe2O3含量，有利于吸附钢水中上浮的TiO2，并与之反应生成复杂氧化物，进一步降低熔渣中TiO2活度。
(4)本发明减少Al2O3的带入量，以提高渣、钢间钛的分配比，有利于钢种Ti向渣中TiO2的转化。
(5)本发明摸索出成熟的分批分步骤的加入方法，保证了覆盖剂的有效融化和均匀覆盖。
(6)经实际应用证实，采用本发明覆盖剂生产的高牌号硅钢，成品钛含量相对下降2-3ppm，成品磁性能显著提升。
(7)本发明能够稳定控制连铸过程中的铝损和增N。
附图说明
图1为本发明实施例用于硅钢的低钛双层覆盖剂的使用方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明通过提供一种用于硅钢的低钛双层覆盖剂及其使用方法，能将高牌号硅钢的钛含量稳定控制在较低值，填补了现有技术中没有对硅钢的钛含量控制做出研究的空白。
为了解决上述缺陷，本发明实施例的主要思路是：
本发明实施例用于硅钢的低钛双层覆盖剂，包括上层覆盖剂及下层覆盖剂，所述下层覆盖剂与钢水接触，所述上层覆盖剂位于所述下层覆盖剂上方；所述上层覆盖剂包括如下重量百分比的原料：
SiO2 44％-62％；
MgO 2％-10％；
CaO 1％-10％；
0<Fe2O3≤7％；
Al2O3 20％-38％；
0<C(全)≤1％；
0<TiO2≤0.5％；
余量为烧失；
所述下层覆盖剂包括如下重量百分比的原料：
SiO2 15％-25％；
MgO 3％-8％；
CaO 48％-68％；
Fe2O3 2％-10％；
0<Al2O3≤1％；
0<C(全)≤1％；
0<TiO2≤0.2％；
余量为烧失。
现有钢水冶炼所用的覆盖剂通常以良好的保温性能、防止钢水二次氧化、吸附夹杂等为开发目标，主要还是面向纯净钢，且专门应用于硅钢冶炼的覆盖剂少之又少，而高牌号取向硅钢及无取向硅钢钛含量对性能影响显著，由此，本发明实施例重点研究如何减少钛源带入，及避免钛源通过反应进入钢液，以保证钢液内钛含量极低值控制。本发明实施例对覆盖剂钛含量及硅钢钛含量控制做出研究，同时稳定控制了连铸过程中的铝损和增N。
本发明实施例严格控制覆盖剂中TiO2含量，选用不含TiO2组分物料进行制备，保证上层覆盖剂TiO2≤0.5％，下层覆盖剂TiO2≤0.2％，最大程度减少Ti源。
例如，所述CaO可选自硅灰石、铝酸钙、生石灰和白云石，所述Al2O3可选自铝酸钙和铝矾石，所述MgO可选自镁砂和白云石，所述Fe2O3可选自菱铁矿和赤铁矿，所述C(全)可选自硅灰石和蛭石，所述TiO2可选自硅灰石和蛭石等的原料带入。
所述覆盖剂的制备方法包括：按上述各组分的物料按重量配比混匀，粉碎至平均粒度为1-10mm即可；或将各物料先粉碎至平均粒度为1-10mm，然后按重量配比混匀即得。
如图1所示，本发明实施例用于硅钢的低钛双层覆盖剂的使用方法，所述方法包括如下步骤：
1)在中间包钢水重量达到正常浇铸重量的1/8-1/4时，加入35-55kg下层覆盖剂到钢水液面；在中间包钢水重量达到正常浇铸重量的1/3-2/3时，加入60-80kg下层覆盖剂到钢水液面；
2)在中间包钢水达正常浇铸重量时，中间包钢水液面稳定后，继续添加80-100kg下层覆盖剂到钢水中；
3)待下层覆盖剂在钢水液面铺展均匀后加入上层覆盖剂。
使用时，要确保覆盖剂在中间包内铺展均匀。在浇注过程中需不断检查中间包钢液面覆盖情况，及时补加上层保温剂，应杜绝钢液面裸露或见红。钢水连浇时，如果中间包钢水裸露或翻开，可以适当补加下层覆盖剂后，再加入适量的上层覆盖剂。如果连浇时钢水没有裸露，可以不加下层覆盖剂，直接补加上层覆盖剂。
为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之用于硅钢的低钛双层覆盖剂及其使用方法。
实施例1
本发明实施例1高牌号硅钢专用低钛双层覆盖剂，包括上层覆盖剂和下层覆盖剂，其中上层覆盖剂的化学组分及重量百分比为：SiO2 45％，MgO 5％，CaO 6％，Fe2O3 4％，Al2O3 22％，C(全)0.4％，TiO2≤0.2％，余量为烧失；下层覆盖剂化学组成及其重量百分比为：SiO2 16％，MgO 5％，CaO 56％，Fe2O3 4％，Al2O3 0.6％，C(全)0.4％，TiO2 0.12％，余量为烧失。
本发明实施例1用于硅钢的低钛双层覆盖剂的使用方法，所述方法包括如下步骤：
1)在中包钢水重量1/6时开始加入下层覆盖剂，分别在两边的测温取样孔内各加入25kg下层覆盖剂，塞棒孔内各加入20kg袋下层覆盖剂；中包钢水量2/3时，在大包套管孔内加入70kg下层覆盖剂。
2)中间包钢水达正常浇铸重量时，中包钢水液面稳定后，添加90kg下层覆盖剂。
3)待下层覆盖剂在钢水液面铺展均匀后加入上层覆盖剂。要确保覆盖剂在中包内铺展均匀。在浇注过程中需不断检查中间包钢液面覆盖情况，及时补加上层保温剂，应杜绝钢液面裸露或见红。
4)钢水连浇时，如果中间包钢水裸露或翻开，可以适当补加下层覆盖剂(25kg)后，再加入适量的上层覆盖剂。如果连浇时钢水没有裸露，可以不加下层覆盖剂，直接补加上层覆盖剂。
本发明实施例1中所述硅钢为高牌号取向硅钢。
实施例2
本发明实施例2高牌号硅钢专用低钛双层覆盖剂，包括上层覆盖剂和下层覆盖剂，其中上层覆盖剂的化学组分及重量百分比为：SiO2 53％，MgO 7％，CaO 7％，Fe2O3 4％，Al2O3 30％，C(全)0.7％，TiO2 0.34％，余量为烧失；下层覆盖剂化学组成及其重量百分比为：SiO2 21％，MgO 6％，CaO 61％，Fe2O3 7％，Al2O3 0.6％，C(全)0.6％，TiO2 0.08％，余量为烧失。
本发明实施例2用于硅钢的低钛双层覆盖剂的使用方法，所述方法包括如下步骤：
1)在中包钢水重量1/8时开始加入下层覆盖剂，分别在两边的测温取样孔内各加入20kg下层覆盖剂，塞棒孔内各加入15kg袋下层覆盖剂；中包钢水量1/3时，在大包套管孔内加入60kg下层覆盖剂。
2)中间包钢水达正常浇铸重量时，中包钢水液面稳定后，添加80kg下层覆盖剂。
3)待下层覆盖剂在钢水液面铺展均匀后加入上层覆盖剂。要确保覆盖剂在中包内铺展均匀。在浇注过程中需不断检查中间包钢液面覆盖情况，及时补加上层保温剂，应杜绝钢液面裸露或见红。
4)钢水连浇时，如果中间包钢水裸露或翻开，可以适当补加下层覆盖剂(20kg)后，再加入适量的上层覆盖剂。如果连浇时钢水没有裸露，可以不加下层覆盖剂，直接补加上层覆盖剂。
本发明实施例2中所述硅钢为高牌号无取向硅钢。
实施例3
本发明实施例3高牌号硅钢专用低钛双层覆盖剂，包括上层覆盖剂和下层覆盖剂，其中上层覆盖剂的化学组分及重量百分比为：SiO2 58％，MgO 8％，CaO 8％，Fe2O3 5％，Al2O3 36％，C(全)0.8％，TiO2 0.4％，余量为烧失；下层覆盖剂化学组成及其重量百分比为：SiO2 23％，MgO 6％，CaO 62％，Fe2O3 7％，Al2O3 0.8％，C(全)0.4％，TiO2 0.18％，余量为烧失。
本发明实施例3用于硅钢的低钛双层覆盖剂的使用方法，所述方法包括如下步骤：
1)在中包钢水重量1/4时开始加入下层覆盖剂，分别在两边的测温取样孔内各加入30kg下层覆盖剂，塞棒孔内各加入25kg袋下层覆盖剂；中包钢水量2/3时，在大包套管孔内加入80kg下层覆盖剂。
2)中间包钢水达正常浇铸重量时，中包钢水液面稳定后，添加100kg下层覆盖剂。
3)待下层覆盖剂在钢水液面铺展均匀后加入上层覆盖剂。要确保覆盖剂在中包内铺展均匀。在浇注过程中需不断检查中间包钢液面覆盖情况，及时补加上层保温剂，应杜绝钢液面裸露或见红。
4)钢水连浇时，如果中间包钢水裸露或翻开，可以适当补加下层覆盖剂(30kg)后，再加入适量的上层覆盖剂。如果连浇时钢水没有裸露，可以不加下层覆盖剂，直接补加上层覆盖剂。
本发明实施例3中所述硅钢为高牌号无取向硅钢。
对比例
某普通双层覆盖剂，包括上层覆盖剂和下层覆盖剂，其中上层覆盖剂的化学组分及重量百分比为：为：SiO2 44％，MgO 14％，CaO 0.4％，Fe2O3 12％，Al2O3 13％，TiO21.5％，余量为烧失；下层覆盖剂化学组分及重量百分比为：SiO2 50％，MgO 2％，CaO 31％，Fe2O3 0.5％，Al2O3 3％，TiO2 1.5％，余量为烧失。
本发明实施例1-3及对比例对钢水中钛含量的影响见下表1：
表1
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
(1)本发明找到了覆盖剂中TiO2的含量与硅钢成品钛的对应关系，并首次将覆盖剂中TiO2的含量纳入精确控制；并严格控制覆盖剂中TiO2含量，保证了上层覆盖剂TiO2≤0.5％，下层覆盖剂TiO2≤0.2％，最大程度减少Ti源，同时本发明采取双层分别设计成分组成的模式，即保障了下层覆盖剂的快速融化与吸附夹杂物的能力，又保障了上层覆盖剂均匀覆盖起到保温防止增N的效果。
(2)本发明与钢水接触的下层覆盖剂采取高碱度设计，以降低熔渣中TiO2活度，降低渣金间钛还原反应的热力学条件。
(3)本发明适当提高了下层覆盖剂中MgO、Fe2O3含量，有利于吸附钢水中上浮的TiO2，并与之反应生成复杂氧化物，进一步降低熔渣中TiO2活度。
(4)本发明减少Al2O3的带入量，以提高渣、钢间钛的分配比，有利于钢种Ti向渣中TiO2的转化。
(5)本发明摸索出成熟的分批分步骤的加入方法，保证了覆盖剂的有效融化和均匀覆盖。
(6)经实际应用证实，采用本发明覆盖剂生产的高牌号硅钢，成品钛含量相对下降2-3ppm，成品磁性能显著提升。
(7)本发明能够稳定控制连铸过程中的铝损和增N。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。