本发明涉及冶金耐火材料
技术领域：
，具体涉及一种颗粒引流剂的制备方法。
背景技术：
：随着连铸技术的发展和广泛应用，钢包已经采用滑动水口和引流剂代替了原来的陶瓷塞棒。随着人们对钢水质量要求的不断提高，钢包自动开浇倍受关注。若不能自动开浇，则要采用氧枪烧开的办法辅助引流，这将导致相当数量的钢水敞开浇注，造成二次氧化，影响钢水质量，增加浇钢成本，同时还会威胁设备和操作人员的安全。在影响钢包自开率的众多因素中，引流剂的成分偏析对开浇率的影响尤为显著。这是由于目前市面上销售的铬质引流剂（如CN105541358A）、镁质引流剂（CN104261844A）和硅质引流剂（CN106116603A）的制作工艺均是将所需要的矿砂（如铬矿砂、石英砂、镁砂）颗粒通过颗粒级配后，再配入少量碳质材料混合均匀后制成。然而，由于铬矿砂（非纯净物，熔点约为1900~2050℃，密度4~4.8g/cm3）、镁砂（非纯净物，熔点1800~2400℃，密度3~3.4g/cm3）和石英砂（非纯净物，熔点1670~1710℃，密度2.2~2.6g/cm3）等物理性能差别较大，理论上颗粒级配混合均匀的引流剂可以通过不同矿砂的耐火度差别来控制合适的烧结层厚度，但由于不同矿砂颗粒密度差别较大，颗粒级配过程难以混合均匀，需要较长时间的混合，这大大降低了生产效率。此外，即使混合均匀的引流剂，运输过程中密度小的石英砂颗粒和密度大的铬矿砂颗粒仍然可能会产生成分偏析现象。如果发生成分偏析，在后续使用过程中添加在钢包中的是富含石英砂的引流剂，则势必导致耐火度降低，烧结层过厚而引起自开浇失败；如果是富含铬铁矿的引流剂则势必导耐火度增加，转炉出钢温度不能使水口座砖内的引流剂快速烧结，由于钢水旋流作用，引流剂被冲走，钢水进入水口内冷凝，也会导致钢包自动开浇率降低。因此，如何改进现用的引流剂制作工艺，避免由于成分偏析而导致的引流剂质量问题是提高钢水自开率的关键。公开号为CN104261844A的专利文献公开了一种钢包用镁质引流砂的制备方法，（1）将氧化镁与粘土混合，或者将氧化镁、镁橄榄石与粘土混合，制成混合物料；（2）将混合物料磨细至粒度在500目以下；（3）采用圆盘造粒机造粒；（4）用回转窑进行烧结，烧结温度为1350~1500℃，烧结时间为40~200min。通过细磨、圆盘造粒和高温烧成的方法，获得颗粒圆度在0.96~0.99，体积密度在3.25~3.32g/cm3，颗粒直径在0.2~1.2mm的镁质引流砂；具有上述特点的引流砂，不但流动性好，而且堆积密实，易于烧结。该制备方法所用原料氧化镁和镁橄榄石由于自身特性易于磨细，但这对于粒度调节比较困难的铬矿砂、锆英砂等则难以实现，无疑加大了制备难度，而且难以保证成分的均一性和稳定性；同时该制备方法需采用高温烧结，能耗偏高。公开号为CN105903918A的专利文献公开了一种硅碳质引流剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将石英砂和碳化硅按配加入到搅拌机内搅拌2~10分钟，混均；（2）将液态的粘合剂喷淋加入搅拌机内，搅拌2~10分钟，使前两种粒状物料表面充分湿润；（3）将磷片石墨粉加入搅拌机内，搅拌5~15分钟，使其充分覆膜在粒状物料表面后，烘干；（4）烘干温度小于等于500℃，烘干至产品中水分含量小于等于0.1%（w/w）后，将产品进行计量包装入库。该制备方法将石英砂覆膜后，可代替铬矿砂的使用效果，传热系数低，防止钢液渗透性好，对钢液无污染，有效降低了产品生产成本。碳化硅经磷片石墨覆膜后圆角系数大，比重适中，流动性能好，可有效提高产品耐火度，降低引流剂的烧结层厚度，磷片石墨与高温无机粘合剂的结合可充分覆膜在粒状物料的表面。该制备方法直接以粒度范围为0.3~0.6mm（30~50目）的石英砂和碳化硅进行混合，然后喷入液态粘合剂，再将粒度325目的鳞片石墨粉加入搅拌，烘干制得引流剂，其一、原生粒状石英砂采购成本高，增加了原料成本；其二、虽然经粘合剂处理后，粒度为325目的鳞片石墨粉容易粘附在粒度为0.3~0.6mm的石英砂和碳化硅材料表面，但是仍难以保证化学成分的均一性，因为石英砂粒径大，粒与粒之间成分及含量的偏差客观上也就越大，这将导致即使是同一批次的引流剂，化学成分及含量偏差也会增大，使得引流剂在生产运输和使用过程中易发生偏析，降低引流剂开浇效果的稳定性。技术实现要素：有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种颗粒引流剂的制备工艺，以解决传统引流剂易发生成分偏析问题，提高引流剂的成分均匀性、自动开浇率以及自开稳定性。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的铬矿砂、石英砂、刚玉、锆英砂和镁砂中的一种或两种以上的组合物作为原料，按照引流剂组成，称取相应重量的上述原料混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料进行挤压造粒，制成颗粒，将所得颗粒干燥固化，得颗粒引流剂。优选地，所述颗粒引流剂的制备方法，还包括如下步骤：在步骤S3所得干燥固化后的颗粒中加入粒度＜1000目的碳质材料，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后烘干，即制得颗粒引流剂。优选地，步骤S3中所述颗粒的粒径为0.3~1.5mm。优选地，步骤S3中所述干燥固化的温度为400~500℃。优选地，所述碳质材料为石墨和炭黑中的一种或两种的组合物。优选地，所述引流剂为铬质引流剂、硅质引流剂、锆质引流剂或镁质引流剂。优选地，所述引流剂由如下重量份的原料制成：铬矿砂0~80重量份、石英砂15~95重量份、刚玉0~20重量份、锆英砂0~50重量份、镁砂0~30重量份、石墨0~1重量份、炭黑0~1重量份、结合剂1~10重量份。优选地，所述结合剂为无机高温结合剂。优选地，所述无机高温结合剂为铝酸钙水泥结合剂、水玻璃结合剂、磷酸铝结合剂或ρ-Al2O3结合剂。优选地，所述引流剂的化学成分含量按质量百分比为：Cr2O3：0%~37%，SiO2：15%~90%，Al2O3：5%~30%，MgO：0%~33%，ZrO2：0%~33%，Fe2O3：0%~23%，C：0%~1%，余量为杂质。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明颗粒引流剂的制备方法，首先采用粒径≤100目的原料，该原料可以选用铬矿砂、石英砂、刚玉、锆英砂和镁砂中的一种或两种以上的组合物，以使原料之间混合更均匀，同时利于后续挤压造粒；其次，加入粘合剂混合均匀，该粘合剂优选无机高温粘合剂，此种粘合剂结合强度高，在高温条件下仍能有效起到粘结作用；接着，进行挤压造粒，所得颗粒密度较高，机械强度大；最后将所得颗粒干燥固化后，加入粒度＜1000目的碳质材料进行混合，同时喷入雾化水，使碳质材料充分均匀地附着包裹在颗粒表面，烘干制成颗粒引流剂。本发明颗粒引流剂的制备方法着眼于单个颗粒自身的化学成分均匀性，为更好地实现引流剂整体化学成分的均匀性奠定了基础，由微观到宏观的整体把握，即通过粉状原料制粒，粉料更易混合均匀，使得引流剂的成分均匀性和稳定性有了实质性的保障；而且粉料制粒所用的细粉状铬矿砂和石英砂等的价格是目前所用原生粒状铬矿砂和石英砂等价格的1/3，可以有效降低原料的成本，并为常规引流剂原料的下脚料提供了一种很好的处理方法，通过上述各步骤的协同配合，使得制备的颗粒引流砂成分均匀、稳定，含量偏差保证在±0.5%范围以内，较传统生产方法所得引流剂化学成分的含量偏差±5.0%具有显著的改进，从而避免生产运输及使用过程中成分偏析现象的发生；颗粒引流剂粒度均一、稳定，粒度大小可根据需要进行控制，可调控性更大；使用过程中，开浇效果稳定，自动开浇率稳定在99.5%以上。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。实施例1一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的铬矿砂78重量份、石英砂16重量份，混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将5重量份的水玻璃结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料使用挤压造粒机进行挤压造粒，制成粒径为0.8mm的颗粒，将所得颗粒在450℃的条件下干燥固化；步骤S4：在所述干燥固化后的颗粒中加入1重量份粒度＜1000目的炭黑，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后烘干，即制得颗粒引流剂。该实施例所得铬质引流剂的化学成分含量按质量百分比为：Cr2O3：36.08%、SiO2：16.37%、MgO：6.24%、Al2O3：12.48%、Fe2O3：21.84%、C：0.98%，余量为杂质。用此方案生产的铬质引流剂在迁安某钢厂使用，钢包容量210T，水口内径90mm，钢种为低合金高强钢系列钢种，精炼方式为LF-RH，待钢时间2.5~3.5小时，共计使用287炉，自开286炉，自开率均为99.7%以上，能够满足现场生产需求。实施例2一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的电熔镁砂25重量份、石英砂68重量份，混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将6重量份的ρ-Al2O3结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料使用挤压造粒机进行挤压造粒，制成粒径为1mm的颗粒，将所得颗粒在420℃的条件下干燥固化；步骤S4：在所述干燥固化后的颗粒中加入1重量份粒度＜1000目的石墨，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后烘干，即制得颗粒引流剂。该实施例所得镁质引流剂的化学成分含量按质量百分比为：MgO：24.5%、SiO2：64.6%、C：0.95%，余量为杂质。此方案生产的镁质引流剂在武钢某钢厂使用，钢包容量60T，水口内径45mm，钢种为重轨钢，精炼方式为LF-RH，待钢时间为3~4小时，共计使用176炉，自开176炉，自开率100%，能够满足现场生产需求。实施例3一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的石英砂86重量份、刚玉5重量份，混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将8.5重量份的ρ-Al2O3结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料使用挤压造粒机进行挤压造粒，制成粒径为1mm的颗粒，将所得颗粒在465℃的条件下干燥固化；步骤S4：在所述干燥固化后的颗粒中加入0.5重量份粒度＜1000目的石墨，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后烘干，即制得颗粒引流剂。该实施例所得硅质引流剂的化学成分含量按质量百分比为：SiO2：81.9%、Al2O3：4.9%、C：0.46%，余量为杂质。此方案硅质引流剂在邯郸某钢厂使用，钢包容量80T，水口内径45mm，钢种为普碳钢、螺纹钢系列钢种，钢液处理方式为CAS、LF，待钢时间0.5~1小时，共计使用273炉，自开273炉，自开率100%，能够满足现场生产需求。实施例4一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的锆英砂40重量份、石英砂45重量份、刚玉6重量份，混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将8重量份的ρ-Al2O3结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料使用挤压造粒机进行挤压造粒，制成粒径为1.2mm的颗粒，将所得颗粒在400℃的条件下干燥固化；步骤S4：在所述干燥固化后的颗粒中加入1重量份粒度＜1000目的炭黑，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后烘干，即制得颗粒引流剂。该实施例所得锆质引流剂的化学成分含量按质量百分比为：ZrO2：26.8%，SiO2：55.55%、Al2O3：5.88%、C：0.98%，余量为杂质。用此方案生产的锆质引流剂在太钢某分厂使用，钢包容量80T，水口内径50mm，钢种为高牌号不锈钢、高合金系列钢种，精炼方式为LF-VOD，待钢时间4~5小时，共计使用314炉，自开314炉，自开率为100%，比其它厂家生产的引流剂的自开率提高15%以上，完全可以满足钢厂使用需求。实施例5一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的铬矿砂66重量份、石英砂20重量份、电熔镁砂8重量份，混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将6重量份的磷酸铝结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料使用挤压造粒机进行挤压造粒，制成粒径为1mm的颗粒，将所得颗粒在500℃的条件下干燥固化，制成无碳引流剂。该实施例所得无碳引流剂的化学成分含量按质量百分比为：Cr2O3：30.53%、SiO2：19.99%、MgO：13.12%、Al2O3：10.56%、Fe2O3：18.48%，余量为杂质。用此方案生产的无碳引流剂在柳州某钢厂使用，钢包容量150T，水口内径60mm，钢种为超低碳钢、无取向硅钢系列钢种，精炼方式为RH，待钢时间1.5~2.5小时，共计使用214炉，自开213炉，自开率为99.5%，能够满足现场生产需求。实施例6一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的铬矿砂40重量份、石英砂46重量份、刚玉7重量份，混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将6重量份的铝酸钙水泥结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料使用挤压造粒机进行挤压造粒，制成粒径为0.5mm的颗粒，将所得颗粒在480℃的条件下干燥固化；步骤S4：在所述干燥固化后的颗粒中加入1重量份粒度＜1000目的石墨，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后烘干，即制得颗粒引流剂。该实施例所得铬质引流剂的化学成分含量按质量百分比为：Cr2O3：19.68%、SiO2：47.13%、MgO：3.40%、Al2O3：13.67%、Fe2O3：11.91%、C：0.95%，余量为杂质。用此方案生产的铬质引流剂在邢台某钢厂使用，钢包容量80T，水口内径45mm，钢种为冷墩钢系列钢种，精炼方式为LF、LF-RH，待钢时间1.5~3小时，共计使用186炉，自开186炉，自开率100%，能够满足现场生产需求。实施例7一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的电熔镁砂25重量份、刚玉18重量份、石英砂48重量份，混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将8.3重量份的ρ-Al2O3结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料使用挤压造粒机进行挤压造粒，制成粒径为1.5mm的颗粒，将所得颗粒在435℃的条件下干燥固化；步骤S4：在所述干燥固化后的颗粒中加入0.7重量份粒度＜1000目的石墨，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后烘干，即制得颗粒引流剂。该实施例所得镁铝质引流剂的化学成分含量按质量百分比为：MgO：24.5%、Al2O3：17.64%、SiO2：45.6%、C：0.95%，余量为杂质。用此方案生产的铝镁质引流剂在石家庄某钢厂电炉上(主要用于填充电炉出钢口)，使用202炉，自开202炉，自开率达到100%，完全满足钢厂使用需求。实施例8一种颗粒引流剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：选取粒度≤100目的锆英砂20重量份、石英砂57重量份、刚玉12重量份，混合均匀，得到细粉料；步骤S2：将10重量份的ρ-Al2O3结合剂添加到所述细粉料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得物料使用挤压造粒机进行挤压造粒，制成粒径为0.3mm的颗粒，将所得颗粒在450℃的条件下干燥固化；步骤S4：在所述干燥固化后的颗粒中加入0.2重量份粒度＜1000目的炭黑和0.8重量份粒度＜1000目的石墨，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后烘干，即制得颗粒引流剂。该实施例所得锆质引流剂的化学成分含量按质量百分比为：ZrO2：13.2%，SiO2：62.5%、Al2O3：11.65%、C：0.96%，余量为杂质。用此方案生产的锆质引流剂在河南许昌某钢厂使用，钢包容量50T，水口内径50mm，钢种为高牌号201、304不锈钢，精炼方式为LF-VOD，待钢时间2.5~3.5小时，共计使用286炉，自开285炉，自开率为99.7%，比其它厂家生产的引流剂的自开率提高10%以上，完全可以满足钢厂使用需求。对比例1本对比例1所描述的颗粒引流剂的制备方法，与实施例2的区别在于：步骤S1：选取粒度30~50目的电熔镁砂25重量份、石英砂68重量份，混合均匀，得到混合料；步骤S2：将6重量份的ρ-Al2O3结合剂添加到所述混合料中，混合均匀；步骤S3：将步骤S2所得混合料中加入1重量份粒度为500目的石墨，混合均匀，混合的过程中喷入雾化水，使所述碳质材料均匀附着在颗粒表面，最后500℃烘干，即制得颗粒引流剂。此方案生产的镁质引流剂在武钢某钢厂使用，钢包容量60T，水口内径45mm，钢种为重轨钢，精炼方式为LF-RH，待钢时间为2~2.5小时，共计使用176炉，自开152炉，自开率86.4%，基本满足现场生产需求。对比例1与实施例2相比较，对比例1引流剂的待钢时间减少1~1.5小时，使用相同炉数的情况下，自开总炉数减少24炉，自开率下降13.6%。对比例2本对比例2所描述的颗粒引流剂的制备方法，与实施例5的区别在于：步骤S1：选取铬矿砂66重量份、石英砂20重量份、电熔镁砂8重量份，混合均匀，得到混合料；步骤S2：将混合物料磨细至粒度在500目以下，制成混合粉体；步骤S3：将6重量份的磷酸铝结合剂添加到所述混合粉体中，混合均匀；步骤S4：将步骤S3所得混合粉体圆盘造粒机进行造粒，制成粒径为1mm的颗粒，将所得颗粒在500℃的条件下干燥固化，制成无碳引流剂。用此方案生产的无碳引流剂在柳州某钢厂使用，钢包容量150T，水口内径60mm，钢种为超低碳钢、无取向硅钢系列钢种，精炼方式为RH，待钢时间1~1.8小时，共计使用214炉，自开194炉，自开率为90.7%。对比例2与实施例5相比较，对比例2引流剂的待钢时间减少0.5~0.7小时，使用相同炉数的情况下，自开总炉数减少19炉，自开率下降8.8%。对实施例2与对比例1所得颗粒引流剂，分别随机选取同一批次制备的5个样品，测定成分及其含量，计算每一成分的含量波动范围，结果如下表所示：序号SiO2MgOC实施例2±0.41%±0.25%±0.04%对比例1±4.67%±2.34%±0.28%上表结果显示，本发明实施例2制备的颗粒引流剂中每一种成分的含量波动范围均在±0.50%之内，同一批次引流剂成分均匀性好。对比例1采用30~50目的原料，省略挤压造粒步骤，所得颗粒引流剂中相应每一种成分的含量波动范围在5.0%以内，同一种成分的含量波动范围是实施例2的将近10倍。对比例2将原料磨细后，进行圆盘造粒，较本发明实施例5制成粒度为1mm颗粒的效率降低，圆盘造粒由于采用滚动粘附制粒方式，效率低下，且所得颗粒强度较差，在运输和钢厂现场使用过程中颗粒粉化严重，粉化率达到6.0%以上，粉化导致引流剂流动性变差，影响自开率，使自开率下降8.8%，且粉尘污染较重。与之相比，本申请实施例5制备方法生产效率高，所得引流剂颗粒均匀，强度适宜，使用过程中不易粉化，无粉尘产生，能够控制粉化率在0.5%以下，自开率则稳定在99.5%以上，较对比例2制备方法具有显著的进步性。上述数据及使用对比表明，本发明颗粒引流剂制备方法更有利于获得成分均匀的引流剂，为达到稳定且高效地自动开浇奠定了基础，同时也获得了更加环保的颗粒引流剂，为引流剂运输及使用环境的改善奠定了良好的基础。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页1 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