一种P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法技术

本发明专利技术属于冶金材料技术领域，具体涉及一种P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法。所述保护渣化学成分及其重量百分比为：SiO2 26.0～35.0%、CaO 27.0～37.0%、Li2O 0.4～1.2%、Al2O3 ≤6.0%、Na2O 7～13%、F‑ 4～8%、MgO≤4.0%、Fe2O3≤1.0%、C固 5～9%和挥发分8～12%。本发明专利技术所述保护渣不仅能在低温浇铸时满足结晶器润滑，而且使渣膜具备充分析晶改善结晶器传热，减少P91钢大圆坯表面纵裂纹的产生，改善铸坯质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金材料
，具体涉及一种P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法。
技术介绍
过去蒸汽管道热段的管材均选用P22管材，属于珠光体耐热钢，最高工作温度为580～590℃。最大的缺点是高温持久强度低，蒸汽管道壁厚过大，不仅增加制造上的困难，而且也给设计、安装和运行带来不便。P91钢种是在原9Cr-1Mo钢基础上加进V、Nb、N等强化元素以提高钢材强度，增加Cr、Si等元素可使金属在高温运行时生成的氧化膜致密而牢固，提高钢材的抗氧化性，形成一种马氏体耐热钢，其最高使用温度为650℃。由于进一步降低P91钢中有害元素（S、P）含量，使P91钢的室温屈服极限是P22钢的2倍，抗拉强度比P22钢高41%，是一种优于P22钢的高温、高压管材，P91钢在650℃以下时，所有温度的许用应力均比P22钢高，在管道设计中，P91钢代替P22钢具有重要意义。P91钢采用连铸结晶器铸造，由于P91钢碳含量（0.08-0.12%）为包晶范围钢，在结晶器内初生坯壳体积收缩量较大，而且很不均匀，铸坯很容易产生纵裂纹，而且P91钢中Cr、Mo、V、Nb合金含量较高，钢的液相线温度较低（1509℃），不但加剧纵裂纹敏感性同时由于浇铸温度较低也增加了粘结漏钢的危险。因此，采用合理的连铸工艺，提高铸坯表面质量和保证浇铸顺行是生产P91大圆坯的关键环节。而研究开发与P91大圆坯相适应的连铸结晶器保护渣是减少P91大圆坯表面纵裂纹和确保连铸顺行的核心技术之一。保护渣不仅可以保证连铸工艺稳定顺行，而且还能提高铸坯的表面和皮下质量，具体是：a.绝热保温，减少钢液热损失，抑制结晶器内出现搭桥和结壳（冷钢），提高弯月面温度，维持渣道畅通；b.隔绝空气，防止钢液二次氧化，主要靠液渣层来实现，利用功能保护材料所形成的三层结构对氧、氮进行隔绝，使钢水以及钢水中合金元素免于二次氧化和氮的吸收，保证钢水洁净；c.润滑铸坯，减少铸坯粘结，液渣流入缝隙形成液态渣膜，随着结晶器的上下振动，润滑通道，便于结晶器脱模，用功能保护材料的消耗量来判定润滑性能的好坏；d.改善结晶器传热，液渣流入缝隙然后结晶形成固态渣膜，以阻止凝固坯壳传到铜管上的热量，以控制热流，达到理想效果，进而减少铸坯表面缺陷（裂纹等）；e.吸收非金属夹杂物，熔渣可以通化钢渣界面上浮的夹杂物，保证熔渣熔化的均匀性和稳定性，减少功能保护材料变性。中国专利CN102527956B公开了一种P91钢连铸圆管坯及其生产工艺，该工艺包括：1）将钢水注入中间包（3）内，控制钢水过热度；2）结晶器（4）钢液面上加保护渣（13），钢水凝固成有液心（19）的坯壳（20），3）采用单向旋转磁场搅拌凝固前沿，采用行波磁场对铸坯液心施加推力，采用双向交替旋转磁场搅拌凝固末端（17）；4)将坯壳拉入弧形导向段（18）形成初始圆坯，二冷区分三段对初始圆坯进行冷却；5）经过冷却后的铸坯采用8辊连续矫直；以及6）火焰切割成定尺铸坯并经过缓冷得到连铸圆管坯。所述保护渣（13）的主要化学成分的质量含量为：所述保护渣（13）的主要化学成分的质量含量为：SiO229～31%，CaO25～27%，Al2O35～8%，C16～18%和Na2O/K2O与Li2O的质量含量总和为6～9%。但是，该专利保护渣二元碱度低，传热快，不能达到浇铸时铸坯缓冷的目的；Al2O3含量高，粘度高，熔渣流动性不好；C含量高，保护渣熔化速度慢，熔渣层偏薄，润滑不充分，增加了粘结漏钢的危险。中国专利CN102039386B公开了一种连铸用结晶器保护渣以及低合金钢板坯连铸的方法，所述保护渣含有CaO、SiO2、Al2O3、Na2O、F-、Li2O和C，以所述保护渣的总重量为基准，CaO的含量为28-38重量%，SiO2的含量为28-38重量%，Al2O3的含量为2-8重量%，Na2O的含量为5-10重量%，F-的含量为4-10重量%，Li2O的含量为0.8-1.5重量%，C的含量为3-8重量%，且所述保护渣的碱度为0.95-1.05，1300℃下的粘度为0.22-0.32Pa·s，熔点为1060-1120℃，粘温曲线转折温度为900-1100℃。但是，该专利保护渣二元碱度低，不能达到浇铸时铸坯缓冷的目的，由于浇铸时铸坯冷却过快，坯壳收缩量过大，很容易产生纵裂纹，而且粘度值高，也导致熔渣流动性不好，流入不均匀。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣，所述保护渣化学成分及其重量百分比为：SiO226.0～35.0%、CaO27.0～37.0%、Li2O0.4～1.2%、Al2O3≤6.0%、Na2O7～13%、F-4～8%、MgO≤4.0%、Fe2O3≤1.0%、C固5～9%和挥发分8～12%。优选地，所述保护渣二元碱度（CaO/SiO2）为1.05～1.21，熔点1070～1130℃，1300℃下粘度值为0.10～0.26Pa·s，粘温曲线转折温度950～1130℃。优选地，所述保护渣包括以下重量百分比的原料制成：预熔料33～53%、硅灰石4.0～14.0%、碳酸钠10%～14%、萤石12～19%、高铝土2～5%、氟化钠2～4%、碳酸锂1～3%、碳黑2～4%、石墨4～8%和粘结剂2～4%。优选地，所述预熔料包括以下重量百分比的原料制成：SiO230.0～38.0%、CaO36.0～45.0%、Al2O33.0～5.0%、Na2O6.0～10.0%、MgO3.0～5.0%、Fe2O30～1.5%、F-4～8%和C固0.4～0.7%。优选地，所述预熔料的二元碱度为1.18～1.35。一种上述保护渣的制备方法，包括以下步骤：将各原材料粉碎至200～400目的细粉，然后加入清水，使制浆浓度57～63%，然后球磨，球磨时间≥50min，接着喷雾造粒，得到中空颗粒状保护渣。优选地，所述喷雾造粒温度为400～600℃。优选地，所述保护渣颗粒直径为0.15～1.0mm。优选地，所述保护渣水分含量≤0.30%。本专利技术的积极有益效果：1.本专利技术中SiO2：是保护渣的主要组成部分，属于酸性氧化物物质，是调节保护渣酸碱度的主要物质，SiO2的增加可增加保护渣的玻璃性，降低保护渣析晶性能，对保护渣的润滑效果有利。本专利技术SiO2重量百分含量26～35%。CaO：属于碱性氧化物物质，是调节保护渣酸碱度的主要物质。CaO熔点2600℃；Ca+的离子半径1.06×10-8cm。它和析晶温度有关，属于网络外体氧化物。因此，提高保护渣中CaO的含量，可明显降低渣的粘度，并吸收钢中氧化物夹杂物，尤其是Al2O3和TiO2。高碱度保护渣可提高溶解、吸收钢中夹杂物的速度。但碱性渣的粘度随温度变化较大，对保护渣的润滑效果不利。本专利技术CaO重量百分含量27～37%。Li2O：随着Li2O重量百分含量的增加，保护渣的熔化速度提高，并降低保护渣熔渣在冷凝过程中的析晶温度和粘度转折温度，提高了保护渣的传热稳定性和均匀性，因此，本专利技术Li2O0.4～1.2%，保护渣凝固温度低，提高液态渣膜厚度。Al2O3：属于两性氧化物，对保护渣的粘度、结晶倾向影响比较大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述保护渣化学成分及其重量百分比为：SiO2 26.0～35.0%、CaO 27.0～37.0%、Li2O 0.4～1.2%、Al2O3 ≤6.0%、Na2O 7～13%、F‑ 4～8%、MgO≤4.0%、Fe2O3≤1.0%、C固 5～9%和挥发分8～12%。

【技术特征摘要】
1.一种P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述保护渣化学成分及其重量百分比为：SiO226.0～35.0%、CaO27.0～37.0%、Li2O0.4～1.2%、Al2O3≤6.0%、Na2O7～13%、F-4～8%、MgO≤4.0%、Fe2O3≤1.0%、C固5～9%和挥发分8～12%。2.根据权利要求1所述的P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述保护渣二元碱度为1.05～1.21，熔点1070～1130℃，1300℃下粘度值为0.10～0.26Pa·s，粘温曲线转折温度950～1130℃。3.根据权利要求1所述的P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述保护渣包括以下重量百分比的原料制成：预熔料33～53%、硅灰石4.0～14.0%、碳酸钠10～14%、萤石12～19%、高铝土2～5%、氟化钠2～4%、碳酸锂1～3%、碳黑2～4%、石墨4～8%和粘结剂2～4%。4.根据权利要求3所述的P91蒸汽管道钢用连铸结晶器保护渣，其特征在于，所述预熔料包括以下重量百分比的原...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟锋，李书成，李保军，方卉，宋志刚，
申请(专利权)人：河南省西保冶材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41