1.本发明涉及保护渣技术领域，具体而言，涉及含硬硼钙石的连铸保护渣及其应用。
背景技术：
2.连铸保护渣添加的含硼原料通常是硼砂，但硼砂的结晶水含量占比过高，其在保护渣造粒塔中，由水溶液变成固态颗粒过程中失水爆裂成粉现象严重，粉尘多，故加入量受到限制。
3.随着“国六”排放标准陆续实施，对汽车行业节能减排和车身轻量化提出更高要求，汽车要实现轻量化必然需要研发轻量化材料，集成高强钢、铝合金等多种轻质材料是未来汽车用材的发展方向。兼具超高强度、高成型性能和低密度的新一代高强钢，是全球钢铁企业重要的研发方向。
4.鞍钢股份成功生产的轻质双相钢各项指标均达到设计要求，其伸长率明显优于传统的980mpa级双相钢，同时密度减轻5％。轻质双相钢的全球首发,代表鞍钢在高强轻质汽车钢开发上达到领先水平。
5.然而，现有的连铸结晶器保护渣在鞍钢用于生产此类钢种时，在生产过程中结晶器专家系统频繁发生报警问题，连铸坯纵裂、横向凹陷率高达60％，无法满足生产需要，急需开发一种能满足该钢种生产所需要的保护渣。
6.鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
7.本发明的目的在于提供含硬硼钙石的连铸保护渣和含硬硼钙石的连铸保护渣在高强度轻质双相钢连铸中的应用。
8.本发明是这样实现的：
9.第一方面，本发明提供一种含硬硼钙石的连铸保护渣，原料包括硬硼钙石，所述原料中硬硼钙石的质量分数为1-25％。
10.在可选的实施方式中，所述原料中硬硼钙石的质量分数为8-20％。
11.在可选的实施方式中，按重量份数计，所述保护渣的原料包括11-16份的萤石、2-5份的进口炭黑、3-6份的土状石墨、58-65份的硅灰石、5-9份的方解石、0.5-3份的轻烧镁砂、1-4份的铝矾土、1-4份的碳酸锂、8-20份的硬硼钙石和1-3份的聚乙烯醇。
12.在可选的实施方式中，所述保护渣包括如下重量百分比的化学成分：cao 35.0～39.0wt％、sio
2 29.5～33.5wt％、al2o
3 3～5wt％、fe2o
3 0.3～1.5wt％、mgo 1.5～3wt％、na2o 0～0.5wt％、f 5～8.5wt％、li2o 0.8～1.5wt％、b2o
3 4～10wt％、c 3～6wt％和不可避免的杂质。
13.在可选的实施方式中，所述保护渣包括如下重量百分比的化学成分：cao 36.0～39.0wt％、sio
2 30.5～33.0wt％、al2o
3 3～4wt％、fe2o
3 0.3～0.7wt％、mgo 1.5～2wt％、na2o 0～0.3wt％、f 5～6.5wt％、li2o 1.0～1.5wt％、b2o
3 5～8wt％、c 3～5wt％和不可
避免的杂质。
14.在可选的实施方式中，二元碱度为1.13-1.18。
15.在可选的实施方式中，熔化温度为1100-1130℃。
16.在可选的实施方式中，1300℃下的粘度为0.11-0.14pa
·
s。
17.在可选的实施方式中，析晶率小于1％。
18.第二方面，本发明提供一种前述实施方式任意一项所述的含硬硼钙石的连铸保护渣在高强度轻质双相钢连铸中的应用。
19.本发明具有以下有益效果：
20.本技术采用硬硼钙石代替硼砂，硬硼钙石在保护渣中相对可以加入更多的量，以避免加硼砂多会造成保护渣爆裂、粉尘过多容易造成粉尘污染现象的产生。另外，硬硼钙石加入量多，使保护渣中含b2o3量大，b2o3能有效降低保护渣的熔点，细化保护渣膜，保护渣的粘度降低，充填流动性好，润滑性好，最主要的是它可以代替部分价格昂贵的材料，比如碳酸锂，在保证保护渣性能的前提下，使保护渣成本降低。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
22.本技术所提到的高强度轻质双相钢拉速1-1.15m/min，其主要成分如下表：
23.元素csimnal控制范围wt％0.16-0.171.2-1.51.9-2.10.02-0.05
24.从上述成分看，首先是该钢种成分中硅含量较高，高于常规碳钢0.4％以内的范围，连铸坯壳的热阻较高，初生连铸坯坯壳会非常薄，这也是连铸过程中常引发结晶器专家系统报警的根源，其次是钢水中的锰含量过高，高于常规1.6％以内范围，说明坯壳强度非常高，液态渣如果流动性差就会导致保护渣在坯壳与铜板之间通道内充填能力弱，渣膜厚度不均、易产生消耗不均匀现象，这是导致纵裂纹产生的原因；另外，如果保护渣的渣膜如果润滑不良，又容易导致铸坯与结晶器之间的摩擦力增大，从而又会中增加板坯横裂倾向。
25.发明人研究钢种特性及连铸工艺条件，有针对性的设计了保护渣性能指标及成分。
26.本技术实施例提供一种含硬硼钙石的连铸保护渣，原料包括硬硼钙石，所述原料中硬硼钙石的质量分数为1-25％。
27.本技术采用硬硼钙石代替硼砂，硬硼钙石在保护渣中相对可以加入更多的量，以避免加硼砂多会造成保护渣爆裂、粉尘过多容易造成粉尘污染现象的产生。另外，硬硼钙石加入量多，使保护渣中含b2o3量大，b2o3能有效降低保护渣的熔点，细化保护渣膜，保护渣的粘度降低，充填流动性好，润滑性好，最主要的是它可以代替部分价格昂贵的材料，比如碳酸锂，在保证保护渣性能的前提下，使保护渣成本降低。
28.在本技术的一些可选实施方式中，所述原料中硬硼钙石的质量分数为8-20％。
29.在本技术的一些可选实施方式中，按重量份数计，所述保护渣的原料包括11-16份
的萤石、2-5份的进口炭黑、3-6份的土状石墨、58-65份的硅灰石、5-9份的方解石、0.5-3份的轻烧镁砂、1-4份的铝矾土、1-4份的碳酸锂、8-20份的硬硼钙石和1-3份的聚乙烯醇。
30.高强钢生产过程中由于坯壳与铜板缝隙较小，为形成均匀初生坯壳，最忌讳渣条产生影响液渣流入均匀性，因此，需运用复合配碳技术，确保保护渣熔化的三层结构，同时为保证保护渣快速熔化，配碳不宜太高，必须引用颗粒更小的进口炭黑，保证其骨架作用，控制熔化速度。
31.为保证保护渣颗粒强度，需用到粘合剂，但为保证润滑效果又不能选择羧甲基纤维素钠、糊精等含na元素的粘合剂，因此本方案特选用聚乙烯醇作粘合剂。
32.在本技术的一些可选实施方式中，所述保护渣包括如下重量百分比的化学成分：cao 35.0～39.0wt％、sio
2 29.5～33.5wt％、al2o
3 3～5wt％、fe2o
3 0.3～1.5wt％、mgo 1.5～3wt％、na2o 0～0.5wt％、f 5～8.5wt％、li2o 0.8～1.5wt％、b2o
3 4～10wt％、c 3～6wt％和不可避免的杂质。
33.需要特别说明的是，为保证保护渣具有良好的润滑效果，在保护渣的成分设计中尽量避免引入na元素，na元素与氧化钙在一起，容易形成黄长石，黄长石容易结晶，对润滑效果起负面影响，故保护渣中尽量不引入na元素。本实施例设计碳酸锂与硬硼钙石搭配使用，尽量减少其他含钠原料的使用，减少保护渣中钠离子的引入。
34.在本技术的一些可选实施方式中，所述保护渣包括如下重量百分比的化学成分：cao 36.0～39.0wt％、sio
2 30.5～33.0wt％、al2o
3 3～4wt％、fe2o
3 0.3～0.7wt％、mgo 1.5～2wt％、na2o 0～0.3wt％、f 5～6.5wt％、li2o 1.0～1.5wt％、b2o
3 5～8wt％、c 3～5wt％和不可避免的杂质。
35.在本技术的一些可选实施方式中，二元碱度为1.13-1.18。
36.本实施例中降低了二元碱度，碱度降低后渣膜析出的晶体减少，玻璃体增多，可以起到润滑铸坯的作用，同时降低碱度后，利于坯壳传热，连铸初生坯壳形成更快，避免结晶器专家系统报警问题；但是考虑此钢种易发生纵裂缺陷，碱度设计太低，铸坯容易产生纵裂缺陷，而碱度过高，固态渣膜厚度增加易引发报警问题，经过实验室分析，将碱度设计为1.13-1.18最合理。
37.在本技术的一些可选实施方式中，熔化温度为1100-1130℃。
38.本实施例中降低了熔点，为提升保护渣快速熔化能力，提高吨钢保护渣消耗量，避免结晶器专家系统报警，需设计较低的熔点。为保证较低熔点，在保护渣中加入氧化锂和硬硼钙石。常规降低熔点的措施是，引入工业纯碱、naf2、冰晶石等材料降低熔点，但是这些材料中都含有na元素，保护渣熔化后在结晶过程中易生产霞石、钙铝黄长石等高熔点物质，恶化保护渣的润滑效果，引发结晶器专家系统报警。而氧化锂具有很好的降低熔点的作用，同时可以改善渣膜形态，细化晶粒，液态保护渣在冷却过程中可形成较细小而均匀的晶体，提升保护渣均匀控制传热能力，从而避免连铸过程中发生报警问题及纵裂纹缺陷，但碳酸锂价格过高，若保护渣大量引用，必然造成成本过高，产品失去市场竞争优势；硬硼钙石属矿石材料，不同于硼砂，硼砂的熔点低，但在造粒塔的高温环境下易产生白球，选用硬硼钙石氧化硼的有效收得率高，且氧化硼具有比氧化锂更好的降熔点作用，此外，硬硼钙石较硼砂和碳酸锂更具有价格优势。因此，设计碳酸锂与硬硼钙石搭配使用，控制保护渣成分中包含0.8～1.5wt％的li2o及4～10wt％的b2o3，保证熔点在1100-1130℃范围内。
39.在本技术的一些可选实施方式中，1300℃下的粘度为0.11-0.14pa
·
s。
40.本实施例中降低了粘度，该钢种连铸坯壳强度高，坯壳与铜板之间缝隙较小，因此坯壳受到铜板的摩擦力较大，需要提升保护渣的润滑能力。考虑连铸坯拉坯速度只有1-1.15m/min，粘度又不能太低，若太低，液渣消耗太快，在形成固态渣膜过程中易引起不均匀现象，更容易引起纵裂纹及横裂纹缺陷，因此，粘度设计为0.11-0.14pa
·
s。
41.在本技术的一些可选实施方式中，析晶率小于1％。
42.本技术还有实施例提供一种前述实施方式任意一项所述的含硬硼钙石的连铸保护渣在高强度轻质双相钢连铸中的应用。
43.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
44.实施例一：
45.一种高强度轻质双相钢用连铸保护渣包括：萤石粉、进口炭黑、土状石墨粉、硅灰石粉、方解石粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、碳酸锂、硬硼钙石粉，聚乙烯醇，其重量百分比分别是13％、2％、5％、55％、6％、1％、3％、3％、10％、2％。
46.一种高强度轻质双相钢用连铸保护渣，各成分的组成及准确含量分别是：cao：37.2％，sio2：31.7％，al2o3：3.5％，fe2o3：0.6％，mgo：1.9％，na2o：0.0％，f：5.8％，li2o：1.2％，b2o3:5％,c：5％，二元碱度(cao/sio2质量百分比)1.17，熔点：1110℃，1300℃下粘度0.12pa
·
s，析晶率：0％。
47.试验在鞍钢进行，首先在最后两炉试验，然后最后半浇次试验，最后整个浇次试验，试验保护渣型号a，试验浇铸钢种为dp980，断面230*1250，拉速1.1m/min。分3个浇次进行。试验过程中，a型连铸保护渣在结晶器内具有良好的铺展性和流动性，总渣层为50-70mm，液渣厚度10-13mm，能较好的隔绝钢液和粉渣层，结晶器表面火焰适中，渣耗量适中平均在0.5-0.55kg/t，确保良好润滑效果，试验过程中渣条较小，结晶器无报警情况发生，试验铸坯表面光滑无缺陷产生，达到试验目的。
48.实施例二：
49.一种高强度轻质双相钢用连铸保护渣包括：萤石粉、进口炭黑、土状石墨粉、硅灰石粉、方解石粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、碳酸锂、硬硼钙石粉，聚乙烯醇，其重量百分比分别是14％、2.5％、3.5％、52％、5％、1.5％、3％、2％、15％、1.5％。
50.一种高强度轻质双相钢用连铸保护渣，各成分的组成及准确含量分别是：cao：36.9％，sio2：32.1％，al2o3：3.5％，fe2o3：0.5％，mgo：1.6％，na2o：0.2％，f：6.2％，li2o：0.9％，b2o3:7.5％,c：4％，二元碱度(cao/sio2质量百分比)1.15，熔点：1125℃，1300℃下粘度0.11pa
·
s，析晶率：0％。
51.试验在国内某厂进行试验，首先在最后两炉试验，然后最后半浇次试验，最后整个浇次试验，试验保护渣型号b，试验浇铸钢种为dp980，断面230*1300，拉速1.1m/min。分3个浇次进行。试验过程中，b型连铸保护渣在结晶器内具有良好的铺展性和流动性，总渣层为50-70mm，液渣厚度9-12mm，能较好的隔绝钢液和粉渣层，结晶器表面火焰适中，渣耗量适中平均在0.55-0.6kg/t，确保良好润滑效果，试验过程中渣条较小，结晶器无报警情况发生，试验铸坯表面光滑无缺陷产生，达到试验目的。
52.对比实施例一：
53.一种高强度轻质双相钢用连铸保护渣包括：萤石粉、进口炭黑、土状石墨粉、硅灰
石粉、纯碱、方解石粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、碳酸锂、硬硼钙石粉，聚乙烯醇，其重量百分比分别是14％、2％、4％、51％、4％、8％、1％、3％、3％、8％、2％。
54.一种高强度轻质双相钢用连铸保护渣，各成分的组成及准确含量分别是：cao：38.1％，sio2：29.3％，al2o3：3.5％，fe2o3：0.6％，mgo：1.9％，na2o：2.4％，f：6.2％，li2o：1.2％，b2o3:4％,c：5％，二元碱度(cao/sio2质量百分比)1.3，熔点：1140℃，1300℃下粘度0.13pa
·
s，析晶率：30％。
55.试验在鞍钢进行，首先在最后四炉试验，试验保护渣型号c，试验浇铸钢种为dp980，断面230*1250，拉速1.0m/min。试验过程中，c型连铸保护渣在结晶器内具有良好的铺展性和流动性，总渣层为50-70mm，液渣厚度8-11mm，能较好的隔绝钢液和粉渣层，结晶器表面火焰适中，渣耗量适中平均在0.5-0.53kg/t，确保良好润滑效果，试验过程中渣条生成较快，产生3此报警事故，试验铸坯表面因报警拉速降为0.1m/min而产生粘结型振痕，试验效果较a/b差，主要原因是因为加有纯碱、液渣膜中黄长石增加，碱度和析晶率高导致渣条生产较快。
56.对比实施例二：
57.一种高强度轻质双相钢用连铸保护渣包括：萤石粉、进口炭黑、土状石墨粉、硅灰石粉、方解石粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、碳酸锂、硬硼钙石粉，聚乙烯醇，其重量百分比分别是15％、3％、3％、42％、2％、2％、3％、4％、18％、3％。
58.一种高强度轻质双相钢用连铸保护渣，各成分的组成及准确含量分别是：cao：36.1％，sio2：33.8％，al2o3：3.9％，fe2o3：0.7％，mgo：2.6％，na2o：0.0％，f：6.5％，li2o：1.9％，b2o3:9％,c：4.5％，二元碱度(cao/sio2质量百分比)1.07，熔点：1070℃，1300℃下粘度0.09pa
·
s，析晶率：0％。
59.试验在鞍钢进行，在最后四炉试验，试验保护渣型号e，试验浇铸钢种为dp980，断面230*1250，拉速1.15m/min。试验过程中，e型连铸保护渣在结晶器内具有良好的铺展性和流动性，总渣层为50-70mm，液渣厚度6-8mm，液渣层偏薄，结晶器表面火焰较大，渣耗量适中平均在0.55-0.6kg/t，消耗量偏大，试验过程中渣条较少，结晶器未发生报警情况，然而经过铸坯检查，铸坯表面不光滑，振痕较深，纵裂纹和横裂纹率高达10％，试验效果不太理想，主要原因是加入li2o和b2o3较多，造成熔点和粘度偏低，液渣消耗量量大。
60.对比实施例三
61.按照国外保护渣成分设计保护渣，其保护渣成分包括：萤石粉、进口炭黑、纯碱、土状石墨粉、硅灰石粉、方解石粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、羧甲基纤维素钠，其重量百分比分别是15％、2％、7％、4％、53％、13％、1％、3％、2％。
62.各成分的组成及准确含量分别是：cao：39.5％，sio2：28.3％，al2o3：4.3％，fe2o3：0.6％，mgo：1.7％，na2o：4.5％，f：6.7％，c：5％，二元碱度(cao/sio2质量百分比)1.38，熔点：1150℃，1300℃下粘度0.10pa
·
s，析晶率：100％。
63.试验在鞍钢进行，在最后四炉试验，试验保护渣型号e，试验浇铸钢种为dp980，断面230*1250，拉速1.1m/min。试验过程中，e型连铸保护渣在结晶器内具有良好的铺展性和流动性，总渣层为50-70mm，液渣厚度12-15mm，结晶器表面火焰适中，渣耗量适中平均在0.38-0.44kg/t，确保良好润滑效果，试验过程中渣条生成较快，结晶器内频繁发生报警，试验铸坯表面因报警拉速降为0.1m/min而产生粘结型振痕，试验效果较差。主要原因是碱度
高，渣条生成快，液渣不能通过结晶器与铜板缝隙消耗，析晶率高、造成润滑不良。
64.对比实施例四
65.对比实施例设计连铸保护渣包括：萤石粉、进口炭黑、土状石墨粉、硅灰石粉、方解石粉、轻烧镁砂粉、铝矾土粉、碳酸锂、硬硼钙石粉，聚乙烯醇，其重量百分比分别是12％、3％、3％、64.5％、6％、3％、4％、1.5％、2％、1％。
66.各成分的组成及准确含量分别是：cao：36.9％，sio2：33.6％，al2o3：4.2％，fe2o3：0.7％，mgo：2.1％，na2o：0.0％，f：5.5％，li2o：0.5％，b2o3:2％,c：4.5％，二元碱度(cao/sio2质量百分比)1.1，熔点：1140℃，1300℃下粘度0.13pa
·
s，析晶率：40％。
67.试验在鞍钢进行，在最后四炉试验，试验保护渣型号f，试验浇铸钢种为dp980，断面230*1250，拉速1.0m/min。试验过程中，f型连铸保护渣在结晶器内具有良好的铺展性和流动性，总渣层为50-70mm，液渣厚度12-15mm，能较好的隔绝钢液和粉渣层，结晶器表面火焰适中，渣耗量适中平均在0.42-0.50kg/t，试验过程中渣条较大，结晶器专家系统发生报警，纵列率高达30％，试验效果较差。
68.由此可以看出，本技术实施例所提供的高强度轻质双相钢用连铸保护渣较对比例中的高强度轻质双相钢用连铸保护渣各项性能均更佳，说明本技术实施例提供的高强度轻质双相钢用连铸保护渣能够有效保证高强度轻质双相钢浇铸工艺顺行及防止裂纹缺陷。
69.综上，本技术提供的高强度轻质双相钢用连铸保护渣应用于高强度轻质双相钢连铸，能有效解决高强度轻质双相钢目前在连铸生产过程中出现的由于钢种初生坯壳薄、坯壳强度高，坯壳与铜板摩擦力大导致的纵裂及横裂缺陷。
70.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。