CN103042187B

CN103042187B - 一种高钛合金焊丝钢连铸用保护渣及其制备方法

Info

Publication number: CN103042187B
Application number: CN201210559849.3A
Authority: CN
Inventors: 李桂荣; 王宏明
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103042187A

Abstract

本发明属于钢铁冶炼连铸生产技术领域，特别涉及到一种用于高钛合金焊丝用钢连铸的结晶器保护渣及其制备方法，所述组分按照重量百分比计算为：CaO？30-50%，SiO₂？40-60%，B₂O₃？2-5%，Li₂O？2-5%，CaC₂？2-10%，不可避免的杂质？0-2%，杂质中S≤0.03%，P≤0.03%。本发明的保护渣具有较低的熔化温度，碱度低具有玻璃渣的润滑及防氧化效果好的特征，特别是防钢的氧化和吸气效果好，特别适用于高钛合金焊丝用钢的连铸使用，可有效防止高钛合金钢中Ti等合金元素的氧化，并且能有效防止Ti氧化后生产氧化钛对保护渣性能及使用效果恶化的影响，防止结晶器内保护渣结壳，明显改善润滑效果和提高铸坯质量。

Description

一种高钛合金焊丝钢连铸用保护渣及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼连铸生产技术领域，特别涉及到一种用于高钛合金焊丝用钢连铸的结晶器保护渣及其制备方法。

背景技术

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；对于高钛合金焊丝用钢一般要求Ti的控制范围为0.10-0.25%，焊接时熔滴细化，电弧稳定，飞溅减小，焊接性能好；但是，这种高钛合金焊丝用钢在连铸时对保护渣有特别要求，钢中含钛量高，而钛又是易氧化的强脱氧剂，浇注过程Ti极易氧化形成TiO₂等高熔点的物质，造成保护渣变性，使保护渣的粘度、熔点急剧升高，保护渣结晶性能恶化，易变成絮状或结块，富集在铸坯表面，铸坯易产生夹渣、粘渣、结疤和渣坑，铸坯表面质量差，造成后期废品率高、清除成本高，现有技术中的保护渣基本上都采用碳质材料作还原剂，但在连铸温度下，碳不能优先于Ti氧化，因此，保护渣中的碳不能减少和控制高钛合金钢中Ti的氧化，另外，现有保护渣碱度高，熔化性能稳定区间窄，一旦有Ti氧化，则容易造成保护渣的玻璃性能消失，润滑效果和防氧化效果急剧降低或消失，因此有待开发一种渣熔化性能稳定、润滑效果好特别是具有强还原性能控制Ti氧化的连铸结晶器用保护渣。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高钛合金焊丝用钢连铸的结晶器保护渣，该保护渣具有比现有技术保护渣更强的防氧化效果，另外，该保护渣碱度低，即使有Ti元素氧化生成的氧化钛进入渣中，也能够保持渣的玻璃性能和较低的熔化温度，以保证润滑和保护效果，克服目前高钛合金焊丝用钢连铸保护渣存在的问题。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：

一种用于高钛合金焊丝用钢连铸的结晶器保护渣，其特征在于所述组分按照重量百分比计算为：CaO30-50%，SiO₂40-60%，B₂O₃2-5%，Li₂O2-5%，CaC₂2-10%，不可避免的杂质0-2%，杂质中S≤0.03%，P≤0.03%。

本发明的制备方法如下：将CaO、SiO₂、B₂O₃和Li₂O在150-200℃下充分干燥脱水后按重量分数称量配料，磨细后过100目筛（粒度小于0.149mm），然后混匀，在1300℃下预熔30分钟，熔渣经自然冷却后破碎，然后再磨粉，过200目筛（粒度小于0.074mm），最后利用喷雾干燥塔造粒的方法制成颗粒状半成品，然后配入CaC₂后充分混匀后得到成品渣。

本发明中各主要成分的作用和配加比例确定根据如下：

1）CaO：CaO作为本发明的主要基料成分，以优质石灰作为原料，CaO起到吸收Al₂O₃等钢中氧化物的作用，本发明的二元碱度CaO/SiO₂确定在0.5-1.25范围，根据需要调整渣的玻璃性和结晶性能，CaO的含量范围确定在30-50%（质量分数）范围内。

2）SiO₂：在CaO基渣系中，SiO₂作为主要的保护渣玻璃化组元，是决定保护渣熔化温度、粘度、铺展性、流动性等性能的重要成分，本发明的保护渣的二元碱度CaO/SiO₂确定在0.5-1.25范围，根据需要调整渣的玻璃性和结晶性能，SiO₂的含量范围确定在40-60%（质量分数）范围内。

3）B₂O₃：本发明中加入B₂O₃的主要目的是降低保护渣的熔化温度，提高保护渣的玻璃性能，可以改善渣的流动性、改善润滑效果和吸收夹杂能力，B₂O₃的合适的添加范围在2-5%（质量分数）范围内。

4）Li₂O：本发明中加入Li₂O的主要目的提高保护渣的析晶性能即结晶能力，同时降低保护渣的熔化温度和粘度，改善高温的液态保护渣的流动性、改善润滑效果和吸收夹杂能力，Li₂O的合适的添加范围在2-5%（质量分数）范围内。

5）CaC₂：在本发明中加入CaC₂的主要目的是替代传统的碳质材料，具有强还原性，可以控制连铸结晶器内为还原气氛，在有氧存在的情况下，CaC₂可以优先于Ti氧化，从而减少和控制了高钛合金钢中钛元素的氧化；CaC₂的合适的添加范围在2-10%（质量分数）范围内。

本发明的主要物化性能指标见表1：

与现有技术相比较，采用本发明的优点如下：

①本发明以CaC₂替代保护渣中的碳质材料，CaC₂的还原性比各种碳材料都强，可以控制连铸结晶器内为还原气氛，在有氧存在的情况下，CaC₂可以优先于Ti氧化，从而减少和控制了高钛合金钢中钛元素的氧化。

②本发明的保护渣具有碱度低，熔点低的优点，即使容纳吸收5%的TiO₂后的结晶温度仍然较低，这样可以保证在高温下的玻璃渣状态，起到润滑和防止钢氧化的效果。

③本发明的保护渣的熔点低、粘度低，在高钛合金焊丝用钢连铸结晶器内使用，克服了保护渣润滑、防氧化效果不理想导致的Ti氧化，避免了保护渣结壳、结鱼导致的铸坯表面质量恶化的问题；因此，本发明适用于高钛合金钢的连铸使用。

④本发明的保护渣不含有毒有害成分，不含易挥发腐蚀设备的成分，该保护渣能延长设备使用寿命，降低成本，具有推广价值。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述；实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。

实施实例1

以石灰（CaO）、硅石（SiO₂）、硼酐（B₂O₃）、氧化锂（Li₂O）、电石（CaC₂）为原料，石灰、硅石、硼酐、氧化锂要在200℃下充分烘干脱水，研磨成细粉后称量配料，在1300℃下预熔，冷却后在磨机内磨至过200目筛（粒度小于0.074mm），在喷雾造粒塔内制成空心颗粒，即保护渣的半成品，将电石粉破碎过筛至100目，按质量分数配入后既获得成品保护渣，保护渣的粒度范围在0.1-0.4mm。

所制备的保护渣进行成分分析结果如下（质量百分数）：

CaO44%，SiO₂48%，B₂O₃3%，Li₂O2%，CaC₂2%，余量为杂质，其中S0.02%，P0.02%。

本实施例的主要物化性能指标见表2。

实施实例2

所制备的保护渣进行成分分析结果如下（质量百分数）：

CaO50%，SiO₂40%，B₂O₃2%，Li₂O2%，CaC₂5%，余量为杂质，其中S0.02%，P0.02%。

本实施例的主要物化性能指标见表2。

实施实例3

所制备的保护渣进行成分分析结果如下（质量百分数）：

CaO35%，SiO₂50%，B₂O₃1%，Li₂O3%，CaC₂10%，，余量为杂质，其中S0.02%，P0.02%。

本实施例的主要物化性能指标见表2。

实施实例4

所制备的保护渣进行成分分析结果如下（质量百分数）：

CaO42%，SiO₂40%，B₂O₃6%，Li₂O4%，CaC₂7%，余量为杂质，其中S0.02%，P0.02%。

本实施例的主要物化性能指标见表2。

表1本发明的主要物性指标

表2实施例结果——物化性能指标

从实施例结果可以看出：本发明的保护渣的组成指标及物化性能指标均满足要求，在浇铸钛含量为0.10-0.25%的高钛合金钢连铸机上使用证明，保护渣的吨钢消耗量稳定控制在0.49-0.56kg/t的水平，满足润滑要求，铸坯表面保护渣层均匀，结晶器内无渣圈，铸坯无夹渣，无拉漏，与现有技术的保护渣相比，最大优势在于控制了合金钢中钛在结晶器内的氧化，稳定了钛含量，同时，即使有微量钛进入保护渣，也不会使保护渣的熔点、粘度急剧升高，保护渣的结晶性能稳定，不会出现结鱼、结壳，坯壳表面保持好的玻璃状态，证明保护渣的润滑效果良好、连铸坯的表面质量大幅度改善，采用传统保护渣浇铸高钛合金钢时铸坯表面出现的夹渣、结疤、渣坑等现象消失，铸坯合格率由80%提高到95%以上，因此具有推广价值。

Claims

1.一种用于高钛合金焊丝用钢连铸的结晶器保护渣，其特征在于结晶器保护渣的组分按照重量百分比计算为：CaO30-50%，SiO₂40-60%，B₂O₃2-5%，Li₂O2-5%，CaC₂2-10%，不可避免的杂质0-2%，杂质中S≤0.03%，P≤0.03%;

所述的一种用于高钛合金焊丝用钢连铸的结晶器保护渣的制备方法如下：

将CaO、SiO₂、B₂O₃和Li₂O在150-200℃下充分干燥脱水后按重量分数称量配料，磨细后过100目筛，然后混匀，在1300℃下预熔30分钟，熔渣经自然冷却后破碎，然后再磨粉，过200目筛，最后利用喷雾干燥塔造粒的方法制成颗粒状半成品，然后配入CaC₂后充分混匀后得到成品渣。