1.本发明属于高锰钢连铸生产技术领域，具体涉及一种适用于高锰钢连铸生产高自开率的引流砂及使用方法。


背景技术：

2.在连铸生产过程中，自动开浇率的高低是实现大包保护浇注的限制性环节之一。连铸大包若不能自动开浇则操作工必须将长水口取下用烧氧引流待钢流冲开水口(敞开浇注)将钢流关小，再上大包长水口，开大钢流进行浇注。根据日常生产统计数据可知，引流开浇比自动开浇单炉平均浇注时间增加3分钟以上，与此同时，敞开浇注时钢液大量二次氧化形成的非金属夹杂对于钢质也将有非常不利的影响。高锰钢由于其具有高强度、加工硬化性、耐磨性及抗冲击安全性等普通钢种不具有的特性，在工程机械、汽车零部件、油气储罐等方面具有越来越广泛的应用。而在连铸生产高锰钢过程中，由于mn含量较高导致的连铸开浇或换包时频繁出现引流，这已成为影响其连铸生产效率及钢液洁净度的重要因素。连铸使用常规引流砂主要包括硅质和铬质引流砂，分别主要以sio2和cr2o3为主要成分，同时还有一定含量的mgo、fe2o3。研究表明，高锰钢中的mn与常规引流砂中的铬铁矿相和石英相反应，会引起引流砂的严重烧结，随矿相间烧结程度的加重以及烧结层的不断增厚，发生引流的几率大幅度增加，进而影响高锰钢的顺利浇注。例如中国专利文献cn103708842a公开的一种铬镁锆质引流砂及其制备方法，该专利主要强调了引入锆的作用及具体制备方法，但是抗烧结性太好的情况下，与钢水接触部分的引流砂易被钢水渗入，并会冷却形成钢砂结块物，开浇过程出现反溅的几率及钢包滑板机构烧损的情况会猛增。再如中国专利文献cn103506614a公开的高锰钢专用引流剂，该专利中提及引流砂与普通铬质引流砂较类似，虽然成本较低，但是实际使用过程中铬质引流砂对于高锰钢的引流效果并不理想，特别是对盛钢时间较长的过真空高锰钢适用性不强。再如中国专利文献cn111906290a公开的一种高锰高铝钢专用引流砂及使用方法：该方法主要引入了氧化铝，其实氧化铝质在使用含量上有一定限制要求，该成分在炭黑存在条件下加入量不宜过多，否则其与炭黑之间的体积缩减的反应过程，会削弱铬铁二次尖晶石形成带来的的体积膨胀效应，所以只引入氧化铝的情况下总体无法达到锆质和铬质搭配使用的效果。再如中国专利文献cn113105253a，专利中提及的试制引流砂y1y2y3应用钢种主要包括碳素钢，铬钼合金钢，轴承钢等，但若使用在高锰钢上的话，由于其sio2含量高达27-37％，很容易与钢种的mn及fe相反应，且三氧化铝含量仅为1-8％，无法有效起到阻隔含硅相与铁相的烧结反应，尤其是钢包盛钢时间较长条件下，易产生严重的过厚且强度较高的烧结层，钢水无法在静压力作用下冲破烧结层，从而导致烧氧引流；此外，该专利中含有24-40％的zro2，不仅将大大增加引流砂的制造成本，而且会降低引流砂的抗热震稳定性，使得冷却条件下引流砂开裂后的粒度配比达不到初始预期的最佳搭配值，进而对于自开引流效果的稳定性产生不利影响。


技术实现要素：

3.为解决高锰钢连铸过程引流频发的问题，本发明提供一种适用于高锰钢连铸生产高自开率的引流砂及使用方法，进而实现高锰钢连铸生产过程自开率的大幅度提升。
4.为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：一种适用于高锰钢连铸生产高自开率的引流砂，其质量组分中sio2＜25％，fe2o3＜15％，cr2o3＞32％，10％＜al2o3＜18％，zro2＞8％，0.3≤炭黑≤1.0％，h2o≤0.3％；
5.引流砂粒度为：0.25mm-1.2mm占比大于95％，小于0.25mm粒度的占比在2％以内，1.2-1.5mm的粒度占比在3％以内。
6.一方面控制引流砂中石英sio2含量(＜25％)及导致cr2o3低熔点化的fe2o3含量(＜15％)，提高cr2o3含量(＞32％)，同时引入一定含量的al2o3(10％＜al2o3＜18％)及zro2(＞8％)均匀分布于铬铁矿相和石英相之间防止大范围厚烧结层的形成，并增强引流砂整体的耐火度；与此同时，加入些许炭黑(0.3～1.0％)，与cr2o3及fe2o3的熔融物反应形成二次尖晶石产生适量体积膨胀，更利于自开率的提高，加入的炭黑还可以作为润滑剂提高引流砂整体的流动性；需要特别注意的是，在加入炭黑条件下，al2o3的加入量不宜过多，否则其与炭黑之间的体积缩减的反应过程，会削弱铬铁二次尖晶石形成带来的的体积膨胀效应；
7.粒度分布方面，小颗粒由于较大比表面积，更易于形成烧结层，而过多大颗粒的则不利于引流砂堆砌成流动性良好的理想馒头状。
8.考虑到与钢水接触层应适当形成一定厚度的烧结层来防止钢液对于引流砂的渗透，以免产生大范围的钢砂混合，该种情况同样不利于自开率的普遍提升，且有烧损大包引流滑板机构的风险，本技术还提供了上述引流砂的应用方法，包括在表层灌输普通铬质引流砂，形成烧结层，近表层和中层采用上述适用于高锰钢连铸生产高自开率的引流砂，下层灌输普通铬质引流砂；普通铬质引流砂的质量组分中sio2＜35％，cr2o3＞20％，fe2o3，h2o≤0.5％。本技术将普通铬质引流砂与本技术的高锰钢用引流砂进行创新性分层协同使用，最终形成即可防止钢液渗透又不影响自开且使用成本较为经济的三层式引流砂结构。
9.进一步的，表层普通铬质引流砂占全部引流砂质量的8～15％，下层普通铬质引流砂占全部引流砂质量的50～65％。
10.与现有技术相比，本技术针对普通引流砂在高锰钢连铸生产过程中出现的自开率明显偏低的问题，通过成分设计调整及粒度控制范围的优化，发明了一种新型高锰钢连铸专用引流砂，大大降低了高锰钢连铸生产过程中引流现象的发生几率，实现其连铸高效生产的同时，也有利于提高钢质的洁净度及稳定性。此外，还通过使用方法上的合理改进，进一步降低了钢液渗透的发生几率及专用引流砂的使用成本，从而最终在对现有大包工装机构及灌砂装置不做任何改动的条件下，且确保使用安全性的条件下，实现了高锰钢连铸自开率有效而又经济的提升。
具体实施方式
11.本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
12.本发明下面结合实施例作进一步详述：
13.实施例1采用专用引流砂和普通引流砂三层式协同使用(自开率高，安全、经济)
14.专用引流砂成分及粒度：sio212.3％,fe2o
3 9.8％,cr2o335.7％,mgo 9.8％，al2o316.4％,zro
2 10.4％,c(炭黑)0.7％,h2o 0.2％,0.25mm-1.2mm占比为96.7％，≤0.25mm粒度的占比为1.2％，1.2-1.5mm的粒度占比为2.1％。
15.普通铬质引流砂：sio233.4％,fe2o
3 18.6％,cr2o322.6％，mgo 6.5,h2o 0.6％，≤0.25mm粒度的占比为5.6％，粒度0.25-1.2mm占比为87.6％，1.2-1.5mm的粒度占比为5.1％，＞1.5mm的粒度占比为1.7％。
16.生产高锰钢灌砂时，先加入总量60％的普通铬质引流砂，再加入30％的高锰钢专用引流砂，最后加入10％的普通铬质引流砂，自开率为99.7％，钢砂混合物出现几率为0.12％，未发现有钢包滑板机构的烧损情况。
17.对比例1普通铬质引流砂(自开率低)
18.普通铬质引流砂成分及粒度：sio232.7％,fe2o
3 19.2％,cr2o322.8％，mgo 6.1,h2o0.5％，≤0.25mm粒度的占比为5.2％，粒度0.25-1.2mm占比为89.2％，1.2-1.5mm的粒度占比为4.2％，＞1.5mm的粒度占比为1.4％。
19.生产高锰钢灌砂时，全部采用普通铬质引流砂，自开率为87.6％，钢砂混合物出现几率为0.11％，出现钢包滑板机构烧损的几率为0.2％。
20.对比例2纯新型引流砂(自开率稍高，烧机构，成本高)
21.专用引流砂成分及粒度：sio212.1％,fe2o
3 9.6％,cr2o335.9％,mgo 9.2％，al2o316.5％,zro
2 11.2％,c(炭黑)0.6％,h2o 0.1％,0.25mm-1.2mm占比为97.4％，≤0.25mm粒度的占比为1.1％，1.2-1.5mm的粒度占比为1.5％。
22.生产高锰钢灌砂时，全部采用高锰钢专用引流砂，自开率为93.2％，钢砂混合物出现几率为5.6％，出现钢包滑板机构烧损的几率为2.9％。
23.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。