技术领域
[0001] 本发明涉及保护渣技术领域,具体地说,涉及一种2520耐热不锈钢专用保护渣及其制备工艺。
相关背景技术
[0002] 2520耐热不锈钢专用保护渣是一种专门设计用于2520耐热不锈钢生产过程中的材料,特别是在连铸和焊接等高温作业中使用的特殊保护渣;这种保护渣的主要目的是为了提高铸坯的质量、延长耐材的使用寿命、减少生产成本,并且改善工作环境。
[0003] 然而,2520耐热不锈钢专用保护渣其主要成分为约25%的铬和20%的镍,这些成分赋予了钢材优异的高温性能,包括抗氧化性和抗蠕变性;高含量的铬和镍会对冶炼过程中使用的保护渣造成一定的挑战,如渣流动性下降以及脱氧和脱硫效果减弱等问题,鉴于此,提出一种2520耐热不锈钢专用保护渣及其制备工艺。
具体实施方式
[0016] 下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0017] 本发明的2520耐热不锈钢专用保护渣,包括以下组分:氧化钙30‑40重量份、氧化铝15‑20重量份、氧化锆粉体8‑12重量份、二氧化硅5‑10重量份、氧化锰10‑15重量份、二氧化钛3‑5重量份、氟化钙3‑5重量份、稳定剂8‑10重量份和稀土元素氧化物3‑5重量份;稀土元素氧化物为氧化铈与氧化镧的混合物,且氧化铈与氧化镧混合质量比为2:1。
[0018] 其中,氧化锆粉体的具体制备步骤为:将氯化锆和硝酸钇溶解在水中;调节溶液的pH值至7.0‑7.8范围内,使锆和钇的盐同时沉淀;在360‑480rpm的搅拌速度下加入14‑16M的氨水,使锆和钇的盐沉淀出来;将沉淀物过滤并洗涤,并用去离子水反复洗涤,直至洗液中无氯离子和硝酸根离子残留;将沉淀物在60‑100°C的干燥箱中干燥,以去除水分;将干燥后的沉淀物在500‑800°C的马弗炉中煅烧
2‑4小时,以去除有机物并形成氧化锆粉末;再次在1400‑1600°C的高温炉中烧结2‑4小时,以形成致密的氧化锆粉体,具体的,氧化锆粉体是由氧化锆和氧化钇组成的四方氧化锆多晶粉末。
[0019] 实施例1:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙35重量份、氧化铝15重量份、氧化锆粉体8重量份、二氧化硅8重量份、氧化锰13重量份、二氧化钛3重量份、氟化钙3重量份、稳定剂8重量份和稀土元素氧化物3重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.36mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为20:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的80%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为1.25:1。
[0020] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的氧化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的10%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持
60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.12M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.18:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成二氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为9μm的氧化铝层和沉积厚度为4μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0021] 实施例2:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙35重量份、氧化铝15重量份、氧化锆粉体10重量份、二氧化硅8重量份、氧化锰13重量份、二氧化钛3重量份、氟化钙3重量份、稳定剂8重量份和稀土元素氧化物3重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.36mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为20:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的80%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为1.25:
1。
[0022] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的氧化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的10%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持
60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.12M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.18:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成二氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为9μm的氧化铝层和沉积厚度为4μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0023] 实施例3:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙35重量份、氧化铝15重量份、氧化锆粉体12重量份、二氧化硅8重量份、氧化锰13重量份、二氧化钛3重量份、氟化钙3重量份、稳定剂8重量份和稀土元素氧化物3重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.36mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为20:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的80%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为1.25:
1。
[0024] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的氧化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的10%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持
60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.12M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.18:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成二氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为9μm的氧化铝层和沉积厚度为4μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0025] 实施例4:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙35重量份、氧化铝15重量份、氧化锆粉体10重量份、二氧化硅8重量份、氧化锰13重量份、二氧化钛3重量份、氟化钙3重量份、稳定剂10重量份和稀土元素氧化物3重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.36mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为20:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的80%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为
1.25:1。
[0026] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的氧化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的10%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持
60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.12M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.18:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成二氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为9μm的氧化铝层和沉积厚度为4μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0027] 实施例5:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙35重量份、氧化铝15重量份、氧化锆粉体10重量份、二氧化硅8重量份、氧化锰13重量份、二氧化钛3重量份、氟化钙3重量份、稳定剂11重量份和稀土元素氧化物3重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.36mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为20:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的80%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为
1.25:1。
[0028] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的氧化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的10%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持
60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.12M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.18:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成二氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为9μm的氧化铝层和沉积厚度为4μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0029] 实施例6:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙35重量份、氧化铝15重量份、氧化锆粉体10重量份、二氧化硅8重量份、氧化锰13重量份、二氧化钛3重量份、氟化钙3重量份、稳定剂12重量份和稀土元素氧化物3重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.36mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为20:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的80%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为
1.25:1。
[0030] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的氧化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的10%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持
60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.12M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.18:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为9μm的氧化铝层和沉积厚度为4μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0031] 实施例7:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙35重量份、氧化铝15重量份、氧化锆粉体12重量份、二氧化硅8重量份、氧化锰13重量份、二氧化钛3重量份、氟化钙3重量份、稳定剂10重量份和稀土元素氧化物3重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.36mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为25:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的80%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为
1.25:1。
[0032] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的10%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.12M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.18:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成二氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为9μm的氧化铝层和沉积厚度为4μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0033] 实施例8:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙35重量份、氧化铝15重量份、氧化锆粉体12重量份、二氧化硅8重量份、氧化锰13重量份、二氧化钛3重量份、氟化钙3重量份、稳定剂10重量份和稀土元素氧化物3重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.25mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为25:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的88%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为
1.30:1。
[0034] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的氧化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的15%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持
60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.15M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.28:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成二氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为9μm的氧化铝层和沉积厚度为6μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0035] 实施例9:一种2520耐热不锈钢专用保护渣的制备工艺,的具体制备工艺如下:根据保护渣配方中的各组分含量要求,分别称取以下质量百分比的原料组分氧化钙40重量份、氧化铝20重量份、氧化锆粉体12重量份、二氧化硅10重量份、氧化锰15重量份、二氧化钛5重量份、氟化钙5重量份、稳定剂10重量份和稀土元素氧化物5重量份,并将上述各组份原料混合均匀;将混合好的原料投入高温炉中熔融,使其形成流动性的熔渣;将熔融状态的保护渣倒入模具中,冷却并使其固化成型;将固化的保护渣块破碎成粒度为0.25mm的渣粒,并通过筛网进行筛分,得到成品保护渣颗粒;其中,氧化锆粉体由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到,氯化锆和硝酸钇的摩尔比为25:1;稳定剂由氧化铝和二氧化硅在氧化镁表面沉积得到,且氧化镁占稳定剂重量份的88%;氧化铝和二氧化硅的摩尔比为
1.30:1。
[0036] 进一步的,所述稳定剂的制备步骤具体为:S1.1、使用去离子水和乙醇对氧化镁颗粒进行多次洗涤,去除表面污染物,然后在
90°C的烘箱中干燥;
S1.2、将硝酸铝溶解在乙醇溶剂中,加入柠檬酸配制得到浓度为0.25M的氧化铝前驱体溶液,柠檬酸的添加量为硝酸铝摩尔数的15%;将氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持
60分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在600°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成氧化铝涂层;
S1.3、将正硅酸乙酯溶解在乙醇溶剂中,加入15M的氨水配制得到浓度为0.15M的二氧化硅前驱体溶液,氨水与正硅酸乙酯溶解的摩尔比为0.28:1;将已沉积氧化铝层的氧化镁颗粒浸入前驱体溶液中,保持40分钟;取出氧化镁颗粒,用去离子水冲洗,去除多余的前驱体溶液;在800°C的马弗炉中热处理3小时,使前驱体分解并形成二氧化硅涂层;通过先后得到沉积厚度为10μm的氧化铝层和沉积厚度为6μm的二氧化硅层,形成具有多层复合涂层的稳定剂。
[0037] 对比例1:采用实施例8的方法,直接使用氧化锆作为制备2520耐热不锈钢专用保护渣的组分,未采用由氯化锆和硝酸钇通过共沉淀法制备得到的氧化锆粉体。
[0038] 对比例2:采用实施例8的方法,直接去掉制备2520耐热不锈钢专用保护渣的组分中的氧化锆。
[0039] 对比例3:采用实施例8的方法,稳定剂未通过氧化铝和二氧化硅对氧化镁进行表面沉积处理,直接使用氧化镁作为稳定剂。
[0040] 通过在2520耐热不锈钢制备过程中加入通过氧化锆粉体和稳定剂制备的2520耐热不锈钢专用保护渣,以及通过2520耐热不锈钢专用保护渣得到的2520耐热不锈钢的性能指标检验项目与检验标准如下:在实验室条件下模拟实际生产环境,测量炉衬材料在一定时间内的重量损失,计算侵蚀速率:
通过测量炉衬材料在一定时间内的重量损失来计算侵蚀速率,进而判断保护渣的抗侵蚀性,评估保护渣的抗侵蚀性能;选择一段通过2520耐热不锈钢专用保护渣得到的
2520耐热不锈钢试样作为炉衬材料,尺寸为10mm×10mm×100mm,使用精密天平称量试样的初始重量 ,记录下来,将试样表面打磨平整,清洗干净,去除表面杂质;将试样放入高温炉中,温度设定为1400‑1500°C,模拟连铸过程中的高温环境;在试样表面均匀覆盖一层保护渣,厚度约为1‑2mm,记录试验开始时间 ;保持高温条件下的试验时间为1小时,记录试验结束时间 ;试验结束后,将试样自然冷却至室温,使用精密天平称量试样在试验后的重量 ;计算试样在试验前后的重量损失 ,计算侵蚀速率 , ,其
中, ;如果侵蚀速率 小于0.5mg/h,则认为保护渣具有良好的抗侵蚀性;通过上述方法,可以准确评估保护渣在高温条件下的抗侵蚀性能。
[0041] 熔渣的流动性是评估保护渣性能的重要指标之一,特别是在连铸过程中,良好的流动性可以确保保护渣均匀覆盖钢水面,减少钢水的二次氧化,提高连铸过程的稳定性和最终产品的质量,则2520耐热不锈钢专用保护渣的性能指标检验项目与检验标准如下:取一定量的保护渣样品,确保样品均匀,将样品加热至所需的测试温度,通常在
1200‑1400°C之间;将样品放入黏度计中,记录不同温度下的黏度值;熔渣的黏度应在适当范围内,通常在1000‑2000mPa·s之间可以确保熔渣具有良好的流动性和覆盖性;通过评估熔渣的流动性,确保其在连铸过程中能够有效覆盖钢水面,减少钢水的二次氧化,提高连铸过程的稳定性和最终产品的质量。
[0042] 参照GB/T 24529:中国国家标准委员会制定的保护渣吸附性能测试标准,对熔渣吸附能力进行测试,在连铸过程中,良好的吸附能力可以有效去除钢水中的非金属夹杂物和有害元素,提高钢水的纯净度和最终产品的质量,熔渣吸附能力的方法和标准具体为:取保护渣样品和含有非金属夹杂物的钢水样品;将钢水样品放入高温炉中,设定温度为1400‑1500°C,模拟连铸过程中的高温环境;通过保护渣注入装置将保护渣均匀加入到钢水样品中,在不同的时间点取样,分离保护渣和钢水,观察保护渣表面的夹杂物,检测夹杂物的种类和数量,比较吸附前后钢水中夹杂物的含量来计算去除率;其中,夹杂物的去除率应达到
90%以上,确保在连铸过程中保护渣能够持续有效地吸附夹杂物。
[0043] 通过上述实施例1‑9和对比例1‑3的2520耐热不锈钢专用保护渣,制备得到的2520耐热不锈钢的性能数据如表1所示:表1 实施例1‑9和对比例1‑3的2520耐热不锈钢的性能数据
[0044] 以上数据,充分地显示了实施例1‑9相比于对比例1‑3,具体如下:通过实施例1‑3可以看出:在2520耐热不锈钢专用保护渣中其他组分不变,氧化锆粉体重量份不断增加时,保护渣的侵蚀速率显著降低,且熔渣黏度不断降低,夹杂物的去除率不断增加。
[0045] 其中,氧化锆粉体中氧化锆能够提高渣的耐火度和热稳定性,有助于保护渣线免受侵蚀,氧化锆粉体具有良好的高温稳定性,即使在极端高温条件下也能保持其物理化学性能不变,确保保护渣在整个铸造过程中的有效性和稳定性,氧化锆粉体由氧化锆和氧化钇构成,氧化钇掺杂可以稳定氧化锆的四方相,在高温下也能保持其结构稳定,对于2520耐热不锈钢专用保护渣而言,使其具有优秀的断裂韧性和热稳定性。
[0046] 由于氧化锆粉体具有很好的耐腐蚀性,还可以有效防止熔融金属与模具材料之间的化学反应,减少污染,提高铸件的纯净度和表面质量。
[0047] 同时,氧化锆粉体可以在铸坯与结晶器之间形成一层均匀的润滑膜,减少摩擦,降低拉拔阻力,有助于铸坯的顺利脱模,同时减少铸坯表面的划痕和裂纹等缺陷。
[0048] 进一步的,分别将实施例2、实施例4‑6对比可以看出:在2520耐热不锈钢专用保护渣中其他组分不变,稳定剂重量份不断增加时,保护渣的侵蚀速率不断降低,且熔渣黏度显著降低,夹杂物的去除率不断增加。
[0049] 其中,氧化铝和二氧化硅可以改变熔渣的组成,使其变得更加流动,因为氧化铝和二氧化硅可以形成低熔点的液态相,降低熔渣的整体熔点,从而提高流动性;连铸过程中,适量的氧化铝和二氧化硅可以形成一层均匀且稳定的保护渣膜,有助于熔渣在铸坯与结晶器之间均匀分布,减少摩擦,提高铸坯的表面质量和尺寸精度,优化连铸过程中的熔渣分布和铸坯质量。
[0050] 同时,氧化铝和二氧化硅涂层具有良好的吸附性能,可以有效吸附熔融金属中的非金属夹杂物,如氧化物、硫化物等,从而提高熔融金属的纯净度;涂层可以改变熔渣的密度和黏度,有助于夹杂物在熔渣中的上浮,使其更容易从熔融金属中分离出来,减少夹杂物在铸件中的残留量;通过高效去除夹杂物,涂层可以提高最终产品的冶金质量,减少内部缺陷,提高材料的力学性能和耐腐蚀性。
[0051] 具体的,稳定剂中的氧化铝层和二氧化硅层还可以显著提高氧化锆粉体的化学稳定性和耐高温性能,减少熔融金属、熔渣及炉气对氧化锆粉体的侵蚀,涂层的高化学稳定性和耐高温性能显著提高了氧化锆粉体的抗侵蚀能力;氧化铝层和二氧化硅层能够在高温下形成致密的保护层,有效阻挡侵蚀介质的渗透;且复合涂层的存在可以减少氧化锆粉体的热震损伤,提高其在高温循环中的使用寿命。
[0052] 通过实施例6和实施例7对比可以看出:随着氧化锆粉体中氯化锆和硝酸钇的摩尔比的增加,保护渣的各项性能均由不同程度的增加。
[0053] 钇的添加可以通过形成固溶体来稳定氧化锆的立方或四方晶型,避免在加热和冷却过程中发生有害的相变;钇稳定的氧化锆具有较好的化学稳定性,能够抵抗钢液中各种成分的侵蚀作用,有助于提高保护渣的耐久性和稳定性,且适当的钇含量可以改善氧化锆粉体的流动性,对于保护渣在高温下的流动性和覆盖性能至关重要,确保了其能够有效隔离空气,防止钢液氧化;氯化锆和硝酸钇的摩尔比增加,直接影响到氧化锆粉体的这些性能,进而影响整个保护渣的功能表现。
[0054] 进一步的,通过实施例7‑9对比可以看出:随着氧化铝层和二氧化硅层的沉积厚度不断增加,保护渣的各项性能均由不同程度的增加。
[0055] 较厚的氧化铝层可以提供更好的耐蚀性,因为它具有较高的化学稳定性和耐酸碱性。
[0056] 二氧化硅层可以提供额外的耐蚀性,特别是对碱性环境的耐受性。较厚的二氧化硅层可以进一步提高耐蚀性;由于二氧化硅具有较低的熔点和黏度,增加二氧化硅层厚度可以进一步提高流动性。
[0057] 根据上述测试实验可知,将实施例8作为最优实施例;通过实施例8与对比例1‑2对比可以看出:氧化锆对于保护渣的各项性能均具有显著的影响,且氧化锆粉体中硝酸钇的存在可以控制氧化锆颗粒的生长速度,有助于获得更均匀、更细小的颗粒尺寸。细小均匀的颗粒有利于提高材料的烧结性能和最终产品的性能;
钇离子可以进入氧化锆晶格中,形成固溶体,稳定氧化锆的立方相或四方相。未经稳定的氧化锆在高温下会发生从单斜相到四方相再到立方相的转变,而在冷却过程中又会逆向转变,这种转变伴随着体积的变化,可能导致材料开裂或性能下降。钇的添加可以抑制这种相变,提高氧化锆材料的高温稳定性;钇稳定的氧化锆具有更好的化学稳定性,能够抵抗高温下其他化学物质的侵蚀,如钢液中的氧化物和其他杂质,这在某些特定的应用中非常重要,例如作为耐火材料或高温结构材料。
[0058] 通过实施例8与对比例3可以看出:在去除稳定剂中的氧化铝和二氧化硅涂层后,保护渣的熔渣黏度显著增加,由此,可以进一步证明,氧化铝和二氧化硅可以形成低熔点的液态相,降低熔渣的整体熔点,从而提高流动性。
[0059] 综上所述,在氧化镁表面沉积一层氧化铝和二氧化硅复合涂层,在氧化镁表面形成一层致密的物理屏障,有效阻挡熔渣中的有害成分对氧化镁的侵蚀,显著提高氧化镁的耐腐蚀性;同时,涂层的选择性和渗透性允许氧化镁在需要时仍然能够与熔渣中的成分(如硫)反应,保持其在脱硫和去除杂质等方面的活性;氧化铝和二氧化硅具有较高的熔点和良好的热稳定性,复合涂层显著提高了氧化镁在高温下的稳定性,防止其分解或变质,复合防护改性氧化镁提高了熔渣的耐蚀性、热稳定性和流动性,优化了熔渣的整体性能。
[0060] 进一步的,氧化铝和二氧化硅涂层可以在氧化镁和氧化锆粉体之间形成一层物理隔离层,减少两者之间的直接接触,同时,可有效阻挡熔渣中的有害成分对氧化镁的侵蚀,提高氧化镁的耐腐蚀性,还可以减少氧化镁与氧化锆粉体之间的界面反应,防止生成不希望的化合物,保持保护渣的纯净度和均匀性;氧化铝和二氧化硅复合涂层和氧化锆粉体共同作用,确保氧化镁和氧化锆粉体在高温下仍能保持活性,有效参与脱硫和去除杂质的过程。
[0061] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。