超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料及其制备方法与流程

本发明属于炼钢，具体涉及一种超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料及其制备方法。

背景技术：

1、超高强度耐久型桥梁缆索是斜拉索-悬索桥梁的主要承重构件。20世纪以来，国内外桥梁建设向跨海、跨江、跨越大湾区以及跨越高山峡谷的方向发展，悬索桥和斜拉桥的跨度越来越大，对桥梁缆索用钢的强度性能要求不断提高。因桥梁缆索钢丝用盘条生产技术要求很高，生产难度极大，2012年之前，国内1860mpa级桥梁缆索用镀锌钢丝盘条原料完全依靠从国外进口。2016年国内外大跨度桥梁建设所需的1960mpa级及以上强度级别的桥梁缆索用钢盘条在世界尚属空白，国际上无一家钢铁企业可成功批量稳定生产。为顺应大跨度桥梁发展趋势，抢占高端桥梁缆索用钢产品领域，国内外钢铁企业竞相追逐，引领世界超高强度桥梁缆索用钢发展新潮流。国内钢铁企业自主研发1960mpa、2000mpa、2060mpa、2100mpa级别及以上超高强度桥梁主缆钢丝用钢盘条已迫在眉睫。

2、青岛特钢通过自主创新、突破一系列工艺设备变革和技术创新，不断成功实现了1960mpa、2000mpa、2060mpa、2100mpa级别及以上超高强度级别桥梁缆索用钢工业化生产，成为世界大跨度桥梁超高强度缆索用钢开发的引领者和开拓者。桥梁缆索用钢材通常采用高强度合金钢制造，钢的碳含量在1.0％左右，属于高碳系列钢种，且钢种含有较高含量的si、cr、v等合金元素，是一种高强度、高精度、高性能的特殊钢材，其品质对于桥梁结构的安全和可靠性具有非常重要的作用。桥梁缆索钢长时间恶劣的服役环境，要求材料本身具有高疲劳寿命，主要体现在材料纯净度要求高，钢中残余有害元素含量要求极低，必须进行严格的成分控制，满足材料高均质性、高表面质量和高纯净度要求。因此，在超高强度缆索钢的连铸生产工艺中，必须做专用连铸结晶器保护渣，这样才能真正实现保护渣的冶金性能，保证铸坯表面、皮下及内部质量良好，为钢厂生产出高质量的产品提供技术支撑。

技术实现思路

1、为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料，由如下重量百分含量的原料制成：

4、预熔料28-36％、硅灰石10-17％、碳酸锂3-6％、轻烧白碱8-12％、萤石粉10-14％、氟化钠3-6％、玻璃粉6-9％、碳黑3-5％、鳞片石墨10-13％和木质素磺酸钙1-3％。

5、优选地，所述预熔料的化学成分及其重量百分含量为：sio240-43％、cao25-30％、al2o32-6.2％、k2o+na2o 7-12％、f-3-9％、mgo 5-10％，余量为微量元素。

6、优选地，所述预熔料的碱度为0.58-0.75。

7、优选地，所述超高强度缆索钢专用连铸结晶器功能保护材料的化学成分及其重量百分含量为：sio232.8-36.1％，cao 22.2-26.3％，al2o31.9-2.8％，fe2o31.8-2.5％，mgo1.5-3.7％，f-6.0-8.5％，k2o+na2o 7-10％，li2o 1.2-2.4％，游离碳14-16％，余量为微量元素。

8、优选地，所述超高强度缆索钢专用连铸结晶器功能保护材料的碱度为0.65-0.79，半球点950-990℃，1300℃下粘度0.24-0.28pa·s。

9、一种上述超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料的制备方法，包括以下步骤：

10、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，喷雾造粒温度为400-600℃，得到中空颗粒状保护渣。

11、本发明的积极有益效果：

12、本发明超高强调缆索钢属于高碳系列钢种，且钢种含有较高含量的si、cr、v等合金元素，其浇铸温度很低，因此，本发明在选择熔剂时，配入碱金属碳酸盐碳酸锂和轻烧白碱，利用结晶器内钢液的放热量，使碳酸盐吸热分解，降低保护渣的熔化速度和熔化温度，同时碳酸锂的加入有效降低保护渣的熔点并提高保护渣液渣的稳定性。本发明以预熔料作为基料，搭配同样经过高温熔融的玻璃粉，保证了在低中包温度浇铸条件下的熔化的均匀性。本发明以矿质材料硅灰石作为辅助基料，为保护渣提供sio2和cao，配合预熔料和玻璃粉来调整二元碱度。本发明在保护渣基料中配入萤石粉和氟化钠，氟化物的加入促使si-o四面体网络结构受到破坏，链的变形阻力因断口增多而减小，粘温曲线由1300℃条件下降温过程中趋势平缓，渣膜析晶凝固缓慢，渣膜润滑过程中摩擦力较低，既减少由于摩擦力偏大造成的坯壳擦痕和渣沟问题，又减少浇铸过程产生润滑不良导致的粘结漏钢现象。本发明在保护渣基料中配入碳黑和鳞片石墨碳质材料，适量的碳黑配合鳞片石墨，足够的碳含量以提高结晶器内弯月面保温效果，同时控制保护渣熔化速度。本发明粘结剂选用木质素磺酸钙，木质素磺酸钙先于碳质材料燃烧并放出气体，减少了碳质材料的消耗，同时木质素磺酸钙燃烧后的残渣和碳质材料共同防止基料形成烧结块和产生渣条，可以控制保护渣的熔化速度，保持熔渣层厚度稳定，改善铸坯质量。本发明各种原料合用，所得功能保护材料二元碱度0.65-0.79，二元碱度合适，具有良好的润滑效果，而且控制了保护渣析晶率增加渣膜热阻，达到铸坯缓冷效果，减少裂纹产生；半球点950-990℃，半球点合适，半球点低于结晶器下口处坯壳的表面温度，提高液渣层厚度，改善结晶器内的润滑效果；1300℃下粘度0.24-0.28pa·s，粘度较低，使结晶器铸坯凝固坯壳表面的渣膜处于粘性流动性状态，减小摩擦力，防止铸坯表面擦痕和渣沟的产生，改善铸坯质量。本发明所得功能保护材料不仅能满足超高强度缆索钢的低浇铸温度下的结晶器润滑功能，而且保证熔渣有较好的稳定性，液渣均匀流入，铸坯质量较好，能够满足用户的需求。

技术特征：

1.一种超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，由如下重量百分含量的原料制成：

2.根据权利要求1所述的超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，所述预熔料的化学成分及其重量百分含量为：sio240-43％、cao25-30％、al2o32-6.2％、k2o+na2o 7-12％、f-3-9％、mgo 5-10％，余量为微量元素。

3.根据权利要求2所述的超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，所述预熔料的碱度为0.58-0.75。

4.根据权利要求3所述的超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，所述超高强度缆索钢专用连铸结晶器功能保护材料的化学成分及其重量百分含量为：sio232.8-36.1％，cao 22.2-26.3％，al2o31.9-2.8％，fe2o31.8-2.5％，mgo 1.5-3.7％，f-6.0-8.5％，k2o+na2o 7-10％，li2o 1.2-2.4％，游离碳14-16％，余量为微量元素。

5.根据权利要求1-4任一项所述的超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料，其特征在于，所述超高强度缆索钢专用连铸结晶器功能保护材料的碱度为0.65-0.79，半球点950-990℃，1300℃下粘度0.24-0.28pa·s。

6.一种权利要求1-5任一项所述的超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种超高强度缆索钢用连铸结晶器功能保护材料及其制备方法。所述功能保护材料由如下重量百分含量的原料制成：预熔料28‑36％、硅灰石10‑17％、碳酸锂3‑6％、轻烧白碱8‑12％、萤石粉10‑14％、氟化钠3‑6％、玻璃粉6‑9％、碳黑3‑5％、鳞片石墨10‑13％和木质素磺酸钙1‑3％。本发明所得功能保护材料不仅能满足超高强度缆索钢的低浇铸温度下的结晶器润滑功能，而且保证熔渣有较好的稳定性，液渣均匀流入，铸坯质量较好，能够满足用户的需求。技术研发人员：江波,李宜展,李伟锋,张鹏受保护的技术使用者：河南省西保冶材集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4