鋼包用鹼性引流砂及其製備方法
2023-06-04 15:02:51 1
專利名稱：鋼包用鹼性引流砂及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種煉鋼行業在鋼水包澆鋼時用的引流砂及其製備方法，特別針對全連鑄條件下，冶煉特殊品種鋼及潔淨鋼所需要的鹼性環境，既要達到鋼包水口順利自澆，穩定連鑄機操作工藝，提高連澆率，實現全保護澆注，又要保證其不能汙染鋼水，促進形成有利於去除吸附鋼中夾雜的鹼性條件。
背景技術：
通過調研近年國內外鋼包用引流砂使用情況，普遍採用的引流劑基料為石英砂，SiO2含量在93％以上，控制燒結速度的添加劑主要為提供低熔點鹼性物R2O(K2O+Na2O)，長石，焦炭粒，炭黑。只有少數電爐鋼廠在生產特殊鋼時用的引流砂基料為鉻礦砂，雖能實現鋼包水口順利開澆，有利於形成鹼性環境，但其價格昂貴，是酸性石英質引流砂的3.5-20倍，難以適應大規模煉鋼生產成本要求。
隨著現代科學技術的發展，對鋼質量的要求越來越高，潔淨鋼(Cleansteel)的概念應運而生，成為鋼鐵界爭相研究及生產、適應市場需求的目標控制。潔淨鋼的涵意應當包含以下五個方面(1)鋼中雜質含量低；(2)鋼中的夾雜物細小；(3)鋼中的夾雜物分布均勻；(4)不出現偶然的大顆粒夾雜物；(5)夾雜物性質按照鋼種中夾雜物分為四類(1)A類硫化物；(2)B類AL2O3類；(3)C類矽酸鹽類，(4)D類鈣鋁酸鹽類。具有代表性鋼種主要有軸承鋼，齒輪鋼，彈簧鋼，管線鋼(無縫鋼管與焊管)薄板(主要是汽車薄板LF鋼)，硬線，胎簾線等。而鋼中的矽鋁酸鹽類的夾雜物則與耐火材料的選用密切相關。
鋼包到中間包是鋼水極易汙染的過程，選用合適的引流砂，使鋼包水口完全自動開澆，則實現嚴密的保護澆鑄，基本上杜絕由於鋼液與空氣接觸造成的二次氧化；選用合適的引流砂，最大限度地減少非金屬雜質，避免因其酸性汙染鋼水並破壞中間包冶金效果。
隨中間包冶金技術發展，目前已普遍採用鎂鈣質、鎂質料噴塗料或乾式料內襯技術，並配以高鹼度覆蓋劑，形成鹼性環境，與鋼水中夾雜物形成C2S，C3S，M2S等，達到去除吸附夾雜的目的。而採用酸性石英引流砂，以50噸容量的中間包核算，在連澆10爐鋼水時，帶入中間包的石英質引流砂則達到600-800Kg，以石英質引流砂中SiO2含量在93％來計算，帶入中間包的SiO2量可達558-744Kg，既給鋼水帶來大量Si質夾雜，又中和了中間包的鹼性環境，加速包襯渣線部位的侵蝕，進而破壞了中間包冶金效果。
發明內容
作為本發明的目的，就是能夠使鋼包水口自動開澆的同時，為中間包去除吸附鋼中夾雜所需的鹼性環境創造有利條件。
本發明所提供和製備的鋼包用鹼性引流砂，包括精製各顆粒級配的煅燒鎂橄欖石砂、石英砂、鎂砂、鉻礦砂、長石和石墨，其鹼金屬化合物含量大於非金屬化合物之和。
其中精製煅燒鎂橄欖石砂的重量份數配比為55-70％；煅燒鎂橄欖石砂中的MgO含量在38-55％之間，SiO2含量在30-50％之間，水分小於0.5％；其中所述的精製煅燒鎂橄欖石砂的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中精製鎂砂的重量份數配比為5-10％；鎂砂中的MgO含量在65-85％之間，水分小於0.5％；其中所述的鎂砂的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中精製石英砂的重量份數配比為5-15％；石英砂中的SiO2含量在80-93％之間，水分小於0.5％；其中所述的石英砂的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中精製鉻礦砂的重量份數配比為3-15％；鉻礦砂中的Cr2O3含量應在40-55％之間，水分小於0.5％；其中所述的鉻礦砂的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中長石的重量份數配比為3-8％；長石的化學成份是SiO240-60％，AL2O310-30％，CaO10-25％，K2O16％，Na2O10％，水分小於0.5％。其中所述的長石的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中石墨的重量份數配比為0.2-1％；石墨碳含量大於65％，為石墨細粉，水分小於0.5％。
鋼包用鹼性引流砂的製備方是將所述精製煅燒鎂橄欖石砂、石英砂、鎂砂、鉻礦砂、長石和石墨進行破碎、加工、篩選獲得所述各種粒級，按所述重量配比依次加入混合器中，攪拌均勻而得。
工作中發現要想提高引流劑質量、提高自澆率，必須要弄清引流劑影響自澆的因素，才能有的放矢進行攻關。經分析，要保證自澆，引流劑必須具備以下幾個綜合性能自然流動性好、熱膨脹係數小、抗鋼水滲透能力強、燒結層薄、軟熔層厚等。引流劑具備以上幾個綜合性能，當鋼包滑動水口打開後，燒結層馬上被鋼水擠壓破，上水口及座磚中的引流填料就能自然地落入中間包，形成自由開孔，即形成自澆。
經對幾種鹼性原料試驗對比，最後確定使用以優質煅燒鎂橄欖石(2MgO.SiO2)作為基料比較理想。因為鎂橄欖石比重大、熔點高，可達1890℃，從常溫到熔點無晶型變化，晶體穩定，是引流劑抵抗鋼水滲透比較理想的主要原料。
如果燒結層過厚、過硬，在鋼包滑動水口打開時，引流劑不能被鋼水靜壓力作用下衝破，達不到自然引流的效果。這就需要合理控制燒結層厚度，為達到燒結層薄，主要從兩個方面對比試驗1.加入外加劑。為了更好控制燒結性，加入了一定量的鎂砂和鉻礦砂，其加入能控制燒燒結層厚度；加入了一定量的石英砂降低了燒結強度，但需要控制其量，以防止鋼水滲透、填料上浮；加入一定量的石墨作為潤滑劑，增加其流動性。同時，因鎂橄欖石膨脹係數小，有利於自澆。
2.顆粒大小級配。原料顆粒大小對引流劑的燒結能力有直接影響，細顆粒大於粗顆粒的影響，所以顆粒級配要精確合理，中顆粒與粗顆粒比要大，這樣堆積密度好，容易流動。從而，使其燒結性能差，以便形成較薄的燒結層。
引流劑軟熔層適度，有利於鋼水衝破自開。所以，在選用合理顆粒級配的同時，為達到鹼性引流劑在使用中能使軟熔層增加，加入了一定量的鹼性添加劑，從而保證了軟熔層厚度，有利於鋼水衝破自開。
引流填料在化學成份和礦相組成穩定之後，理化性能與顆粒大小和級配有很大關係。它不僅影響流動性，還影響燒結性和鋼水滲透性。所以在不同的顆粒範圍和級配下，對引流填料做了冷態流動測試。通過對不同原料、不同級配測試，分別確定了最佳顆粒範圍、堆積密度、顆粒形狀，最關鍵是加入適量的潤滑劑，從而使引流劑有很好的自然流動性能，以充分發揮填料的流動性。
具體實施例方式
精製煅燒鎂橄欖石砂其MgO含量42％，SiO2含量在45％，水分0.3％；重量份數配比為60％；其粒度級配0.5-3.0mm為20％，1.0-3.0mm為20％，0.5-2.0mm為35％，0.5-2.5mm為25％。
精製鎂砂其MgO含量81％，水分0.3％；重量份數配比為8％；其粒度級配0.5-3.0mm為25％，1.0-3.0mm為30％，0.5-2.0mm為25％，0.5-2.5mm為20％。
精製石英砂其SiO2含量91％，水分0.3％；重量份數配比為14％；其粒度級配0.5-3.0mm為25％，1.0-3.0mm為35％，0.5-2.0mm為15％，0.5-2.5mm為25％。
精製鉻礦砂其Cr2O3含量48％，水分0.3％；重量份數配比為11％；其粒度級配0.5-3.0mm為15％，1.0-3.0mm為20％，0.5-2.0mm為35％，0.5-2.5mm為30％。
長石其化學成份SiO241％，AL2O315％，CaO15％，K2O16％，Na2O10％，水分0.2％；重量份數配比6％；其粒度級配0.5-3.0mm為30％，0.5-2.0mm為30％，0.5-2.5mm為20％，1.0-3.0mm為20％。
石墨其化學成份C70％，水分0.2％；重量份數配比1％；為320目細粉。
先將煅燒鎂橄欖石砂加入攪拌混合器中，攪拌10分鐘，之後，加入石英砂，攪拌15分鐘；加入鎂砂，攪拌20分鐘；加入鉻礦砂，攪拌25分鐘；加入長石，攪拌30分鐘；加入石墨，攪拌5分鐘。
鹼性引硫砂製備廠房密封，室內條件，溫度20℃，溼度30％。
攪拌混合器為密閉式，容積為1m3，其出料口距接料位1.0米淨空間；攪拌混合器中出料後的餘料在器內的高度在10-30mm。
由攪拌混合器出料口接料使用帶有0.5mm厚塑料襯的編織袋，5Kg/袋。
將接料後的編織袋，採用電阻熱熔封口，確保嚴密。
將封口後的袋裝成品貯藏在乾燥間中存放，出廠時，成品水分≤0.5％。
每次連續生產量不小於3噸。
乾燥間每次貯藏量不超過12噸。
本發明提供和製備的鋼包用鹼性引流劑，經多次試驗及在北京首鋼股份有限公司第二煉鋼廠大型鋼包上兩年時間的生產使用，達到了鋼水順利自澆，提高鑄機連澆率，實現全保護澆鑄，促進中間包冶金效果，提高鋼水質量，適應環保新形勢的綜合要求。
權利要求
1.一種鋼包用鹼性引流砂，其特徵在於包括精製各顆粒級配的煅燒鎂橄欖石砂、石英砂、鎂砂、鉻礦砂、長石和石墨，所述引流砂的鹼金屬化合物含量大於非金屬化合物之和。
2.如權利要求1所述鋼包用鹼性引流砂，其特徵在於所述的精製煅燒鎂橄欖石砂，其重量份數配比為55-70％；煅燒鎂橄欖石砂中的MgO含量在38-55％之間，SiO2含量在30-50％之間，水分小於0.5％；其中所述的精製煅燒鎂橄欖石砂的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
3.如權利要求1所述鋼包用鹼性引流砂，其特徵在於所述的精製鎂砂，其重量份數配比為5-10％；鎂砂中的MgO含量在65-85％之間，水分小於0.5％；其中所述的鎂砂的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
4.如權利要求1所述鋼包用鹼性引流砂，其特徵在於所述的精製石英砂，其重量份數配比為5-15％；石英砂中的SiO2含量在80-93％之間，水分小於0.5％；其中所述的石英砂的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
5.如權利要求1所述鋼包用鹼性引流砂，其特徵在於所述的精製鉻礦砂，其重量份數配比為3-15％；鉻礦砂中的Cr2O3含量應在40-55％之間，水分小於0.5％；其中所述的鉻礦砂的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
6.如權利要求1所述鋼包用鹼性引流砂，其特徵在於所述的長石，其重量份數配比為3-8％；長石的化學成份是SiO240-60％，AL2O310-30％，CaO10-25％，K2O16％，Na2O10％，水分小於0.5％。其中所述的長石的粒度包含以下幾種0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
7.如權利要求1所述鋼包用鹼性引流砂，其特徵在於所述的石墨，其重量份數配比為0.2-1％；石墨碳含量大於65％，為石墨細粉，水分小於0.5％。
8.一種鋼包用鹼性引流砂的製備方法，其特徵在於將所述精製煅燒鎂橄欖石砂、石英砂、鎂砂、鉻礦砂、長石和石墨進行破碎、加工、篩選獲得所述各種粒級，按所述重量配比依次加入混合器中，攪拌均勻而得。
全文摘要
本發明為一種煉鋼行業鋼水包澆鋼時使用的鹼性引流劑，特別針對全連鑄條件下，冶煉特殊品種鋼及潔淨鋼所需要的利於去除鋼吸附中夾雜的鹼性環境，既要達到鋼包水口順利自然開澆，穩定連鑄機操作工藝，又要保證其不能汙染鋼水，促進形成有利於去除吸附鋼中夾雜的鹼性環境。本發明所提供和製備的鋼包用鹼性引流砂，包括精製各顆粒級配的煅燒鎂橄欖石砂、石英砂、鎂砂、長石和石墨。
文檔編號B22D41/14GK1509827SQ02158570
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月26日 優先權日2002年12月26日
發明者劉建輝, 樊捷, 蘇樹紅, 聶作祿, 王建偉, 郭大軍, 劉啟江, 靳偉, 周鳳鳴, 潘桂春 申請人:首鋼總公司, 北京市捷龍耐火材料廠