一種板狀剛玉質引流砂及其製備方法
2023-04-30 03:04:51
一種板狀剛玉質引流砂及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種板狀剛玉質引流砂及其製備方法，所述板狀剛玉質引流砂的原料重量份組成為：板狀剛玉砂83～95；鎂砂0.5～10；石墨0.2～5；高溫燒結劑1～5；低溫促燒劑0.2～2。所述板狀剛玉砂的粒徑為0.15～2mm。所述鎂砂的粒徑為0.088～1mm。所述石墨的粒徑≤0.088mm。所述高溫燒結劑為金屬矽、碳化硼、金屬鋁中的至少一種。所述低溫促燒劑為硼砂或硼酸。本發明提供的板狀剛玉質引流砂中不含氧化鉻和SiO2，對鋼水以及環境都不會產生汙染，同時能夠實現較高的鋼包水口自然開澆率。
【專利說明】一種板狀剛玉質引流砂及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及耐火材料領域，具體涉及一種板狀剛玉質引流砂及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 引流砂是鋼包底部的水口填充材料，在連鑄工藝中開始進行澆注時，將鋼包底部 的滑板打開，水口內未燒結的引流砂在自身重力的作用下，經上水口、滑板和下水口流出， 引流砂的燒結層也會在鋼水的靜壓力以及自身重力的作用下破裂並滑落，整個過程稱為鋼 包的自動開燒。
[0003] 引流砂和滑動水口的配合，代替了傳統工藝中的陶瓷塞棒，能夠實現自動開澆，提 高鋼水的質量，引流砂的填充通常是在鋼包熱修處理的過程中完成，具體操作為：在清潔完 水口座磚以及上水口內部殘留的鋼渣後，關閉滑板，採用導管直接灌裝或者人工投包的方 法將引流砂注入到上水口和水口座磚內，在水口座磚腔體上方形成凸起的饅頭狀，並在饅 頭狀的外表面形成一層輕微燒結層。
[0004] 在鋼包轉爐接鋼的過程中，引流砂饅頭狀的外表面與高溫鋼水直接接觸，快速形 成一層燒結層，該燒結層不能夠防止鋼水進入水口座磚和上水口形成冷鋼，同時，還可以有 效地防止引流砂在鋼包精煉的過程中被湍流捲入到鋼水中，造成鋼水汙染。
[0005] 引流砂的自動開澆是引流砂自身性能的重要指標，如果引流砂不能實現自動開 澆，則需要通過氧槍燒開，輔以引流，這將導致相當數量的鋼水敞開澆注，造成二次氧化，影 響鋼水質量，增加澆注成本。
[0006] 在滑板打開之後，未燒結的引流砂在自身重力作用下迅速從水口流出，此時引流 砂燒結層受力包括向下的鋼水靜壓力和燒結層自身的重力，以及向上的內部支撐力，如果 向下的鋼水靜壓力和燒結層自身的重力大於向上的內部支撐力，則引流砂燒結層完全自動 破裂，實現自動開澆，否則，鋼包不能實現自動開澆。
[0007] 現有技術中，引流砂通常有以下四類：
[0008] A、鉻質引流砂，以鉻鐵砂、石英砂為主原料，添加碳質結合劑混合烘乾製成。
[0009] 鉻質引流砂的開澆率高，但是，所含氧化鉻會對鋼水及環境產生汙染，Si02也對鋼 水造成汙染。
[0010] B、鎂橄欖石質引流砂，將鎂橄欖石與添加劑等原料混合烘乾製成。
[0011] 鎂橄欖石質引流砂的價格便宜，但是連鑄自動開澆率低，且引流砂中的矽和鎂也 可能汙染鋼水，特別不適應於對矽、鎂限制較嚴格的高品位鋼冶煉。
[0012] C、矽質引流砂，由海砂或者石英砂、鉀長石及添加劑混合烘乾製成。
[0013] 雖然矽砂的熔點為1680?1700°C，但矽質引流砂在1200°C會發生相變，由此引起 較大的體積膨脹，導致填砂與水口內壁的附著力增加，嚴重影響引流砂的流動性，不利於開 澆時引流砂的自由下落。
[0014] 矽質引流砂雖然價格便宜，但是開澆率較低，且矽含量太高，會對鋼水產生汙染， 不適合高品位精煉鋼種的需要。
[0015] D、鋯質引流砂，以鋯英石為主要原料，加入少量的碳粉混合烘乾而成。
[0016] 鋯英石中矽酸鋯的含量不低於97%，耐火度高於1800°C，鋯英石具有比重大、抗 鋼水侵蝕滲透能力強以及穩定性強等優良性能，是做鋼包引流砂的理想原料，但是價格昂 貴，在實際生產過程中基本沒有使用。
[0017] 因此，需要提供一種自動開澆率高、無汙染、低能耗且成本低廉的引流砂，以滿足 實際生產的需要。
【發明內容】
[0018] 本發明提供了一種板狀剛玉質引流砂及其製備方法，板狀剛玉質引流砂中完全不 含氧化鉻和Si0 2，對鋼水以及環境都不會產生汙染，尤其適合於連鑄生產，能夠提供冶煉特 殊品種鋼以及潔淨鋼所需要的有利於去除鋼吸附中雜質的中性環境，並同時實現很高的鋼 包水口自然開澆率。
[0019] 一種板狀剛玉質引流砂，所述板狀剛玉質引流砂的原料重量份組成為：
[0020] 板狀剛玉砂83?95; 鎂砂 0.5?10; 石墨 0.2?5; 高溫燒結劑1?5; 低溫促燒劑0.2?2。
[0021] 引流砂的主要原料為礦物質，不同礦物質的耐火度、抗鋼水侵蝕滲透性都存在 顯著差別，這些差別都會影響鋼包的自動開澆率，採用普通的高鋁質原料，如高鋁礬土 (A1 203%的質量百分數一般在85%左右，最1?可以達到92% )等，由於自身的雜質含量較 高，與鋼水、鋼渣接觸時容易產生過燒結現象，影響引流砂的自動開澆率。
[0022] 本發明採用板狀剛玉砂為主要原料，得到的引流砂具有較高自動開澆率，所採用 的板狀剛玉砂的各指標範圍為：A1 203的質量百分數彡98. 5%，體積密度彡3. 50g/cm3,水份 < 0· 5%。
[0023] 引流砂的自動開澆率與引流砂的流動性、引流砂在不同溫度下的燒結性能、引流 砂的耐火度以及引流砂的抗鋼水侵蝕滲透性能等因素都有關係。
[0024] 引流砂通常填充在鋼包水口和水口座磚內，引流砂表面的燒結層與高溫鋼水直接 接觸，鋼水進行精煉處理時，精煉溫度越來越高，精煉時間越來越長，對引流砂的燒結層的 耐火度要求很高，否則不能夠很好地抵禦高溫鋼水的侵蝕。
[0025] 本發明提供的引流砂以板狀剛玉為主要原料，板狀剛玉燒結層儘管能夠滿足耐火 度的要求，但是在抗鋼水侵蝕滲透性以及燒結性等方面還需要輔以必要的添加劑。
[0026] 引流砂用於鋼包中接觸高溫鋼水後，需要在短時間內迅速形成燒結層，該燒結層 能夠有效抵禦鋼水的滲透，因此，引流砂的起始燒結溫度不能過高，本發明在板狀剛玉質引 流砂中加入適量的低溫促燒劑，能夠保證引流砂在使用過程中快速的形成表面燒結層，滿 足迅速燒結的需求。
[0027] 為了達到良好的促燒效果，優選地，所述低溫促燒劑為硼砂或硼酸。
[0028] 本發明還在引流砂中加入高溫燒結劑，用以調節板狀剛玉砂的熔點，通常來說，如 果引流砂的熔點過低，在高溫鋼水長時間的作用下，會導致燒結層過厚，強度過大，在連鑄 開澆時，鋼水靜壓力不能衝破燒結層，導致鋼包不能自動開澆；如果引流砂的熔點過高，弓丨 流砂不能夠快速燒結，會被鋼水衝刷走，鋼水進入水口冷凝，也會導致鋼包的自動開澆率降 低。
[0029] 為了配合板狀剛玉砂達到理想的燒結性能，優選地，所述高溫燒結劑為金屬矽、碳 化硼、金屬鋁中的至少一種。
[0030] 為了進一步增加鋼水的抗侵蝕性能，在引流砂中加入少量的鎂砂，鎂砂能夠與板 狀剛玉在高溫條件下生成尖晶石相，從而產生輕微的體積膨脹，使引流砂與水口座磚更好 地貼合，進一步增加引流砂對鋼水的抗滲透性能。
[0031] 在引流砂中加入適量的石墨，由於石墨與鋼水不潤溼，位於引流砂表面的石墨也 能夠起到良好的抗鋼水侵蝕的效果，而且，石墨能夠避免各原料之間的直接接觸，起到一定 的隔離作用，與高溫燒結劑配合使用，使燒結層具有理想的厚度。但是，石墨的用量不易過 多，否則，不能適用於低碳鋼的冶煉需要。
[0032] 引流砂的粒度組成也將直接影響燒結性能和抗鋼水滲透性能，引流砂的粒度過 細，容易導致高溫下的燒結層過後，降低鋼包的自動開澆率；引流砂的粒度過粗，不能很好 地阻礙鋼水的浸透，鋼水會進入水口內與引流砂形成高強度的鋼砂混凝體，澆鋼時，鋼水靜 壓力不能將其衝破，導致鋼包的自動開澆率降低。
[0033] 因此，本發明對各組分的顆粒進行了合理配置，使引流砂具有良好的流動性，優選 的，所述板狀剛玉砂的粒徑為0.15?2mm。所述鎂砂的粒徑為0.088?1mm。所述石墨的 粒徑彡0.088mm。所述高溫燒結劑的粒徑彡1mm。所述低溫促燒劑的粒徑彡1mm。
[0034] 所述板狀剛玉砂的粒度級配為2?1mm 15?30wt%，1?0· 15mm70?85wt%，本 發明中所述粒度級配中的百分數是指重量百分數，例如：2?1mm 30wt%是指：若板狀剛玉 砂的重量為100kg，則2?1mm粒度的板狀剛玉砂為30kg。
[0035] 本發明中的粒徑如無特殊註明，均指數均粒徑。
[0036] 本發明中所採用的石墨為鱗片狀石墨，其中的C的質量百分數彡95. 00%。
[0037] 本發明中所採用的鎂砂為電熔鎂砂，其中MgO的質量百分數> 96. 00%。
[0038] 引流砂中的水分含量直接影響引流砂的燒結層性能和顯氣孔率大小，如果引流砂 中的水分含量較高，在轉爐出鋼時，高溫的鋼水會促使引流砂內部的水分蒸發，阻礙引流砂 燒結層的形成，致使引流砂堆積表面層的流失，使鋼水滲透到引流砂的內部，並進一步導致 引流砂的燒結層增厚、顯氣孔率增加，鋼包的自動開澆率降低，因此，需要嚴格控制引流砂 中的水分含量。
[0039] 因此，引流砂砂中的各原料的水分質量百分含量均< 0. 5%，並在使用前進一步進 行烘烤乾燥處理，確保引流砂中的水分含量在〇. 5 %以內。
[0040] 對所述的板狀剛玉質引流砂的原料重量份組成進一步進行優選，以提高引流砂的 性能，優選地，所述板狀剛玉質引流砂的原料重量份組成為：
[0041] 板狀剛玉砂88?95; 鎂砂 0.5-5； 石墨 0.2?3;
[0042] 高溫燒結劑1?3 低溫促燒劑0.2?1。
[0043] 進一步優選，所述板狀剛玉質引流砂的原料重量份組成為：
[0044] 板狀剛玉砂90?95; 鎂砂 0.5-5； 石墨 0.2?2.5; 高溫燒結劑1?2; 低溫促燒劑0.2?1。
[0045] 更進一步優選，所述板狀剛玉質引流砂的原料重量份組成為：
[0046] 板狀剛玉砂95; 鎂砂 0.5-5； 石墨 0.2?2.5; 高溫燒結劑1?2; 低溫促燒劑0.2?1。
[0047] 本發明還提供了一種所述的板狀剛玉質引流砂的製備方法，將板狀剛玉質引流砂 的各原料按重量份組成混合均勻，在150?200°C溫度下烘烤3?5h，得到所述的板狀剛玉 質引流砂。
[0048] 本發明提供的板狀剛玉質引流砂中不含氧化鉻和Si02，對鋼水以及環境都不會產 生汙染，同時能夠實現較高的鋼包水口自然開澆率。
【具體實施方式】
[0049] 實施例1?8
[0050] 各實施例的原料配比見表1，板狀剛玉砂中A1203的質量百分數彡98. 5%，體 積密度彡3. 50g/cm3 ;鱗片石墨中碳的質量百分數彡95. 00% ;鎂砂中MgO的質量百分數 > 96. 00%，各原料的水分含量均小於0. 5 %。
[0051] 按照表1中的重量份組成將各原料在攪拌機中幹混5?lOmin後置於烘乾窯中， 在180°C條件下，烘烤3?5小時，乾燥冷卻，得到板狀剛玉引流砂，板狀剛玉引流砂中的水 分含量< 〇. 5%。
[0052] 實際生產中，採用5公斤密封塑料襯紡織袋包裝，貯藏於乾燥倉庫中，出廠使用 時，檢驗成品水分含量，確保水分含量不高於〇. 5%。
[0053] 表 1
[0054]
【權利要求】
1. 一種板狀剛玉質引流砂，其特徵在於，所述板狀剛玉質引流砂的原料重量份組成 為： 板狀剛玉砂83?95; 鎂砂 0.5?10; 石墨 0.2?5; 高溫燒結劑1?5; 低溫促燒劑0.2?2。
2. 如權利要求1所述的板狀剛玉質引流砂，其特徵在於，所述板狀剛玉砂的粒徑為 0· 15 ?2mm〇
3. 如權利要求1所述的板狀剛玉質引流砂，其特徵在於，所述鎂砂的粒徑為0. 088? lmm〇
4. 如權利要求1所述的板狀剛玉質引流砂，其特徵在於，所述石墨的粒徑< 0. 088mm。
5. 如權利要求1所述的板狀剛玉質引流砂，其特徵在於，所述高溫燒結劑為金屬矽、碳 化硼、金屬鋁中的至少一種。
6. 如權利要求1所述的板狀剛玉質引流砂，其特徵在於，所述低溫促燒劑為硼砂或硼 酸。
7. 如權利要求1?6任一所述的板狀剛玉質引流砂，其特徵在於，所述板狀剛玉質引流 砂的原料重量份組成為： 板狀剛玉砂88?95; 鎂砂 0.5-5； 石墨 0.2?3; 高溫燒結劑1?3; 低溫促燒劑0.2?1。
8. -種如權利要求1?7任一所述的板狀剛玉質引流砂的製備方法，其特徵在於，將板 狀剛玉質引流砂的各原料按重量份組成混合均勻，在150?200°C溫度下烘烤3?5h，得到 所述的板狀剛玉質引流砂。
【文檔編號】C04B35/66GK104193353SQ201410380216
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2014年8月4日
【發明者】沈明科, 方義能, 方斌祥, 吳斌, 薛軍柱 申請人:浙江自立股份有限公司