专利名称：钢包用碱性引流砂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种炼钢行业在钢水包浇钢时用的引流砂及其制备方法，特别针对全连铸条件下，冶炼特殊品种钢及洁净钢所需要的碱性环境，既要达到钢包水口顺利自浇，稳定连铸机操作工艺，提高连浇率，实现全保护浇注，又要保证其不能污染钢水，促进形成有利于去除吸附钢中夹杂的碱性条件。
背景技术：
通过调研近年国内外钢包用引流砂使用情况，普遍采用的引流剂基料为石英砂，SiO2含量在93％以上，控制烧结速度的添加剂主要为提供低熔点碱性物R2O(K2O+Na2O)，长石，焦炭粒，炭黑。只有少数电炉钢厂在生产特殊钢时用的引流砂基料为铬矿砂，虽能实现钢包水口顺利开浇，有利于形成碱性环境，但其价格昂贵，是酸性石英质引流砂的3.5-20倍，难以适应大规模炼钢生产成本要求。
随着现代科学技术的发展，对钢质量的要求越来越高，洁净钢(Cleansteel)的概念应运而生，成为钢铁界争相研究及生产、适应市场需求的目标控制。洁净钢的涵意应当包含以下五个方面(1)钢中杂质含量低；(2)钢中的夹杂物细小；(3)钢中的夹杂物分布均匀；(4)不出现偶然的大颗粒夹杂物；(5)夹杂物性质按照钢种中夹杂物分为四类(1)A类硫化物；(2)B类AL2O3类；(3)C类硅酸盐类，(4)D类钙铝酸盐类。具有代表性钢种主要有轴承钢，齿轮钢，弹簧钢，管线钢(无缝钢管与焊管)薄板(主要是汽车薄板LF钢)，硬线，胎帘线等。而钢中的硅铝酸盐类的夹杂物则与耐火材料的选用密切相关。
钢包到中间包是钢水极易污染的过程，选用合适的引流砂，使钢包水口完全自动开浇，则实现严密的保护浇铸，基本上杜绝由于钢液与空气接触造成的二次氧化；选用合适的引流砂，最大限度地减少非金属杂质，避免因其酸性污染钢水并破坏中间包冶金效果。
随中间包冶金技术发展，目前已普遍采用镁钙质、镁质料喷涂料或干式料内衬技术，并配以高碱度覆盖剂，形成碱性环境，与钢水中夹杂物形成C2S，C3S，M2S等，达到去除吸附夹杂的目的。而采用酸性石英引流砂，以50吨容量的中间包核算，在连浇10炉钢水时，带入中间包的石英质引流砂则达到600-800Kg，以石英质引流砂中SiO2含量在93％来计算，带入中间包的SiO2量可达558-744Kg，既给钢水带来大量Si质夹杂，又中和了中间包的碱性环境，加速包衬渣线部位的侵蚀，进而破坏了中间包冶金效果。
发明内容
作为本发明的目的，就是能够使钢包水口自动开浇的同时，为中间包去除吸附钢中夹杂所需的碱性环境创造有利条件。
本发明所提供和制备的钢包用碱性引流砂，包括精制各颗粒级配的煅烧镁橄榄石砂、石英砂、镁砂、铬矿砂、长石和石墨，其碱金属化合物含量大于非金属化合物之和。
其中精制煅烧镁橄榄石砂的重量份数配比为55-70％；煅烧镁橄榄石砂中的MgO含量在38-55％之间，SiO2含量在30-50％之间，水分小于0.5％；其中所述的精制煅烧镁橄榄石砂的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中精制镁砂的重量份数配比为5-10％；镁砂中的MgO含量在65-85％之间，水分小于0.5％；其中所述的镁砂的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中精制石英砂的重量份数配比为5-15％；石英砂中的SiO2含量在80-93％之间，水分小于0.5％；其中所述的石英砂的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中精制铬矿砂的重量份数配比为3-15％；铬矿砂中的Cr2O3含量应在40-55％之间，水分小于0.5％；其中所述的铬矿砂的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中长石的重量份数配比为3-8％；长石的化学成份是SiO240-60％，AL2O310-30％，CaO10-25％，K2O16％，Na2O10％，水分小于0.5％。其中所述的长石的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
其中石墨的重量份数配比为0.2-1％；石墨碳含量大于65％，为石墨细粉，水分小于0.5％。
钢包用碱性引流砂的制备方是将所述精制煅烧镁橄榄石砂、石英砂、镁砂、铬矿砂、长石和石墨进行破碎、加工、筛选获得所述各种粒级，按所述重量配比依次加入混合器中，搅拌均匀而得。
工作中发现要想提高引流剂质量、提高自浇率，必须要弄清引流剂影响自浇的因素，才能有的放矢进行攻关。经分析，要保证自浇，引流剂必须具备以下几个综合性能自然流动性好、热膨胀系数小、抗钢水渗透能力强、烧结层薄、软熔层厚等。引流剂具备以上几个综合性能，当钢包滑动水口打开后，烧结层马上被钢水挤压破，上水口及座砖中的引流填料就能自然地落入中间包，形成自由开孔，即形成自浇。
经对几种碱性原料试验对比，最后确定使用以优质煅烧镁橄榄石(2MgO.SiO2)作为基料比较理想。因为镁橄榄石比重大、熔点高，可达1890℃，从常温到熔点无晶型变化，晶体稳定，是引流剂抵抗钢水渗透比较理想的主要原料。
如果烧结层过厚、过硬，在钢包滑动水口打开时，引流剂不能被钢水静压力作用下冲破，达不到自然引流的效果。这就需要合理控制烧结层厚度，为达到烧结层薄，主要从两个方面对比试验1.加入外加剂。为了更好控制烧结性，加入了一定量的镁砂和铬矿砂，其加入能控制烧烧结层厚度；加入了一定量的石英砂降低了烧结强度，但需要控制其量，以防止钢水渗透、填料上浮；加入一定量的石墨作为润滑剂，增加其流动性。同时，因镁橄榄石膨胀系数小，有利于自浇。
2.颗粒大小级配。原料颗粒大小对引流剂的烧结能力有直接影响，细颗粒大于粗颗粒的影响，所以颗粒级配要精确合理，中颗粒与粗颗粒比要大，这样堆积密度好，容易流动。从而，使其烧结性能差，以便形成较薄的烧结层。
引流剂软熔层适度，有利于钢水冲破自开。所以，在选用合理颗粒级配的同时，为达到碱性引流剂在使用中能使软熔层增加，加入了一定量的碱性添加剂，从而保证了软熔层厚度，有利于钢水冲破自开。
引流填料在化学成份和矿相组成稳定之后，理化性能与颗粒大小和级配有很大关系。它不仅影响流动性，还影响烧结性和钢水渗透性。所以在不同的颗粒范围和级配下，对引流填料做了冷态流动测试。通过对不同原料、不同级配测试，分别确定了最佳颗粒范围、堆积密度、颗粒形状，最关键是加入适量的润滑剂，从而使引流剂有很好的自然流动性能，以充分发挥填料的流动性。
具体实施例方式
精制煅烧镁橄榄石砂其MgO含量42％，SiO2含量在45％，水分0.3％；重量份数配比为60％；其粒度级配0.5-3.0mm为20％，1.0-3.0mm为20％，0.5-2.0mm为35％，0.5-2.5mm为25％。
精制镁砂其MgO含量81％，水分0.3％；重量份数配比为8％；其粒度级配0.5-3.0mm为25％，1.0-3.0mm为30％，0.5-2.0mm为25％，0.5-2.5mm为20％。
精制石英砂其SiO2含量91％，水分0.3％；重量份数配比为14％；其粒度级配0.5-3.0mm为25％，1.0-3.0mm为35％，0.5-2.0mm为15％，0.5-2.5mm为25％。
精制铬矿砂其Cr2O3含量48％，水分0.3％；重量份数配比为11％；其粒度级配0.5-3.0mm为15％，1.0-3.0mm为20％，0.5-2.0mm为35％，0.5-2.5mm为30％。
长石其化学成份SiO241％，AL2O315％，CaO15％，K2O16％，Na2O10％，水分0.2％；重量份数配比6％；其粒度级配0.5-3.0mm为30％，0.5-2.0mm为30％，0.5-2.5mm为20％，1.0-3.0mm为20％。
石墨其化学成份C70％，水分0.2％；重量份数配比1％；为320目细粉。
先将煅烧镁橄榄石砂加入搅拌混合器中，搅拌10分钟，之后，加入石英砂，搅拌15分钟；加入镁砂，搅拌20分钟；加入铬矿砂，搅拌25分钟；加入长石，搅拌30分钟；加入石墨，搅拌5分钟。
碱性引硫砂制备厂房密封，室内条件，温度20℃，湿度30％。
搅拌混合器为密闭式，容积为1m3，其出料口距接料位1.0米净空间；搅拌混合器中出料后的余料在器内的高度在10-30mm。
由搅拌混合器出料口接料使用带有0.5mm厚塑料衬的编织袋，5Kg/袋。
将接料后的编织袋，采用电阻热熔封口，确保严密。
将封口后的袋装成品贮藏在干燥间中存放，出厂时，成品水分≤0.5％。
每次连续生产量不小于3吨。
干燥间每次贮藏量不超过12吨。
本发明提供和制备的钢包用碱性引流剂，经多次试验及在北京首钢股份有限公司第二炼钢厂大型钢包上两年时间的生产使用，达到了钢水顺利自浇，提高铸机连浇率，实现全保护浇铸，促进中间包冶金效果，提高钢水质量，适应环保新形势的综合要求。
权利要求
1.一种钢包用碱性引流砂，其特征在于包括精制各颗粒级配的煅烧镁橄榄石砂、石英砂、镁砂、铬矿砂、长石和石墨，所述引流砂的碱金属化合物含量大于非金属化合物之和。
2.如权利要求1所述钢包用碱性引流砂，其特征在于所述的精制煅烧镁橄榄石砂，其重量份数配比为55-70％；煅烧镁橄榄石砂中的MgO含量在38-55％之间，SiO2含量在30-50％之间，水分小于0.5％；其中所述的精制煅烧镁橄榄石砂的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
3.如权利要求1所述钢包用碱性引流砂，其特征在于所述的精制镁砂，其重量份数配比为5-10％；镁砂中的MgO含量在65-85％之间，水分小于0.5％；其中所述的镁砂的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
4.如权利要求1所述钢包用碱性引流砂，其特征在于所述的精制石英砂，其重量份数配比为5-15％；石英砂中的SiO2含量在80-93％之间，水分小于0.5％；其中所述的石英砂的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
5.如权利要求1所述钢包用碱性引流砂，其特征在于所述的精制铬矿砂，其重量份数配比为3-15％；铬矿砂中的Cr2O3含量应在40-55％之间，水分小于0.5％；其中所述的铬矿砂的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
6.如权利要求1所述钢包用碱性引流砂，其特征在于所述的长石，其重量份数配比为3-8％；长石的化学成份是SiO240-60％，AL2O310-30％，CaO10-25％，K2O16％，Na2O10％，水分小于0.5％。其中所述的长石的粒度包含以下几种0.5-3.0mm，1.0-3.0mm，0.5-2.0mm，0.5-2.5mm。
7.如权利要求1所述钢包用碱性引流砂，其特征在于所述的石墨，其重量份数配比为0.2-1％；石墨碳含量大于65％，为石墨细粉，水分小于0.5％。
8.一种钢包用碱性引流砂的制备方法，其特征在于将所述精制煅烧镁橄榄石砂、石英砂、镁砂、铬矿砂、长石和石墨进行破碎、加工、筛选获得所述各种粒级，按所述重量配比依次加入混合器中，搅拌均匀而得。
全文摘要
本发明为一种炼钢行业钢水包浇钢时使用的碱性引流剂，特别针对全连铸条件下，冶炼特殊品种钢及洁净钢所需要的利于去除钢吸附中夹杂的碱性环境，既要达到钢包水口顺利自然开浇，稳定连铸机操作工艺，又要保证其不能污染钢水，促进形成有利于去除吸附钢中夹杂的碱性环境。本发明所提供和制备的钢包用碱性引流砂，包括精制各颗粒级配的煅烧镁橄榄石砂、石英砂、镁砂、长石和石墨。
文档编号B22D41/14GK1509827SQ02158570
公开日2004年7月7日 申请日期2002年12月26日 优先权日2002年12月26日
发明者刘建辉, 樊捷, 苏树红, 聂作禄, 王建伟, 郭大军, 刘启江, 靳伟, 周凤鸣, 潘桂春 申请人:首钢总公司, 北京市捷龙耐火材料厂