一种提高钢包自开率的铬质引流砂及其生产工艺

摘要

本发明公开了一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂60～75份、海砂6～10份、高铝矿10～13份、内蒙砂3～6份、钾长石2～5份、配碳剂8～13份，其中所述配碳剂中包括碳黑1.8～3.5份、高品位碳粉3.0～4.5份、超细石墨3.2～5.0份。并在混料时先加入部分铬砂，然后加入除铬砂外的其它几种材料,初步搅拌，然后再加剩余铬质材料，搅拌至均匀，结合严格把控的搅拌时间，使得搅拌出来的成品染色效果好，更均匀，有利于使用时钢包自开，钢包自开率达到99.8%以上，条件控制好情况下完全可以达到100%，吹氧引流次数少、连铸工艺顺行并能确保较高钢水质量，炼钢成本低。

说明书

技术领域

本发明属于金属冶炼辅料技术领域，特别是一种提高钢包自开率的铬质引流砂及其生产工艺。

背景技术

钢包引流砂加入钢包下水口位置，用于避免钢水在钢包下水口位置凝固，造成钢包不能自开。目前，国内普遍使用的是铬质、硅质或镁质等引流砂，硅质引流砂以石英砂为基料，配以长石低熔物作为促进烧结剂，但石英砂中的二氧化硅会降低中间包覆盖剂的碱度和侵蚀碱性包衬，给中间包碱性冶金环境带来不利的影响；镁质引流砂以镁橄榄石和镁砂为主要原料，成弱碱性，有利于中间包碱性环境的形成，但其烧结性能难于控制；铬质引流砂引流效果好，但是烧结层不稳定，容易出现渗钢，当钢水渗透到引流砂中就形成钢砂混合层，很难实现自开，严重的甚至无法用氧气枪烧开，引发断浇事故；另外，无论是硅质引流砂或镁质引流砂，其对连铸钢包自动开浇率低下，一般为85 ～ 90%，很难满足高温或长时间精炼条件下自动导流的需要。如国内使用较多的铬质引流砂在2h时间内，能够满足钢包自开要求，钢包在线超过2h，钢包自开率大幅度降低，不能自开的钢包需要下水口烧氧，才能使钢水在下水口流出。烧氧不仅会使钢水氧化，恶化钢水质量，同时引流砂烧结严重的钢包，烧氧不开会导致生产中断事故，而给企业带来了巨大的经济损失。专利号201110061808.7的中国发明专利公开了一种钢包用铬质引流砂及其制备方法，其技术方案是:先将50～70wt%的铬矿砂和20～40wt%的石英砂加入搅拌机中，搅拌2～3分钟;再将5～10wt%的钾长石加入该搅拌机中，搅拌5～10分钟；然后将1～2wt%的鳞片石墨加入该搅拌机中，搅拌10～15分钟;最后将搅拌均匀的四种物料从该搅拌机中倒出，在180～220℃条件下烘烤30～40min，即得钢包用铬质引流砂。利用上述技术方案制备的钢包用铬质引流砂为了使得拌料均匀采取的措施繁琐，工序繁杂，且易出现粉尘污染,造成资源浪费，成本提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高钢包自开率的铬质引流砂及其生产工艺，该产品及工艺能有效地提高钢包自开率、大大减轻工人劳动强度、减少吹氧引流次数、提高钢水质量并确保连铸工艺顺行。在大生产钢时，通过使用此产品钢包自开率可达99.8%及其以上，从而达到吹氧引流次数少、连铸工艺优化、钢水质量高、炼钢成本低的目的。

一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂60～75份、海砂6～10份、高铝矿10～13份、内蒙砂 3～6份、钾长石2～5份、配碳剂8～13份，其中所述配碳剂中包括碳黑1.8～3.5份、高品位碳粉3.0～4.5份、超细石墨3.2～5.0份。

进一步，一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂68份、海砂8份、高铝矿12份、内蒙砂4份、钾长石4份、配碳剂11份，所述配碳剂包括碳黑2.5份、高品位碳粉4.0份、超细石墨4.5份。

进一步，一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂68份、海砂8份、高铝矿12份、内蒙砂4份、钾长石4份、配碳剂11份，所述配碳剂包括碳黑2.0份、高品位碳粉4.3份、超细石墨4.8份。

进一步，一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂69份、海砂7份、高铝矿11份、内蒙砂3份、钾长石3份、配碳剂10份，所述配碳剂包括碳黑2.2份、高品位碳粉3.5份、超细石墨4.3份。

进一步，一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂72份、海砂9份、高铝矿11份、内蒙砂5份、钾长石5份、配碳剂12份，所述配碳剂包括碳黑3.2份、高品位碳粉4.3份、超细石墨4.5份。

进一步，所述铬砂中的Cr2O3的质量百分比含量为46～51%。

进一步，所述铬砂中粒径≥0.23mm的成分占铬砂总重量的72%。

进一步，所述海砂粒径为0.5～1.0㎜。

上述提高钢包自开率的铬质引流砂的制备工艺，包括以下步骤，

a.将各种合格的原材料：铬砂、海砂、高铝矿、内蒙砂、钾长石筛分至规定的粒级，配碳剂按要求预配置，然后将各种原材料按所述比例进行计量，将计量好的各种原材料放在指定的位置；

b.先将三分之一至二分之一的铬砂倒入斗提中，在铬砂表面挖若干坑，然后计量准确的海砂、高铝矿、内蒙砂、钾长石4种材料全部撒入铬砂表面的坑内，按每做1000kg上述引流砂混合料加入4—6kg水的比例将水倒在这4种材料的上面；

c.在水相对少的地方挖一个合适的坑，然后将计量好的配碳剂倒入坑内、覆盖，将斗提内的混合料提进搅拌机内净搅拌8～12min；

d.将剩余的铬砂通过斗提也提入搅拌机内二次混合搅拌5～10min；

e.将热风炉炉温升至555℃，启动斗提将搅拌均匀的料提入干燥塔，同时干燥塔侧面的抽风机启动，将产生的粉尘抽出，防止引流砂粉尘大，干燥后的成品从干燥塔底部流出，将砂温降至合适温度后包装入库。

经研究发现要保证钢包自开，引流砂必须具备以下几个性能：自然流动性好、烧结层厚度适中、抗钢水渗透能力强、热膨胀性小等。这样当钢包水口滑板打开后，钢水静压力能迅速冲破烧结层，达到自然引流的目的。针对此在设计不锈钢引流砂时主要从以下几方面进行试验：

原材料粒级配比：原材料颗粒大小及不同粒级所占的比例对引流砂的烧结层厚度有很大影响，细颗粒比例大，烧结层过厚；反之，粗颗粒比例大，烧结层较薄，填充不密实。所以原材料的粒级配比要合理，80目以下的比例要小一些，约占12～25%，（20～80）目占65～80%，20目以上占15～20%。这样堆积密度好，流动性好，烧结层适宜，引流砂的自开率高。

助熔剂加入：为了更好地控制烧结层厚度、膨胀性能，采用固定含量的高铝矿，实现对烧结层厚度的精确控制，防止渗钢，烧结层厚度为6mm～8mm；并加入适量的钾长石，降低引流砂的熔点，更有利于快速形成烧结层，防止钢液渗入。

润滑剂加入：为了使引流砂在开浇时更易自开，引入了所述配碳剂，所述配碳剂包括碳黑1.8～2.8%、高品位碳粉3.0～4.5%、超细石墨4.0～5.0%，所述配碳剂中超细石墨是要求其粒度达到微米级的石墨粉粒，主要为了提高引流砂的弥散度，保证比面积较大；所述高品位碳粉是侧重纯度较高的石墨，控制引流砂中增碳剂的杂货含量；所述碳黑均衡配碳以降低成本，并实现了良好的润滑剂作用。

生产工艺上：生产工艺对原材料的混合均匀性有直接影响，每种原材料的加入顺序不同、加入水量不合适、搅拌时间不合适等都可造成最终产品使用时引流率高。经过我们反复试验发现：加入原材料时应先加入部分铬砂，然后加入除铬砂外的其它几种材料,然后再加铬质材料；加水量为每1000kg引流砂加水量在4.5kg时最为合适;搅拌时间为加入其它材料先搅拌10min，加入铬砂后再搅拌6min，这样搅拌出来的成品染色效果好,更均匀，更有利于使用时钢包自开。

经过前面的分析，确定不锈钢用引流砂的主要理化指标如下表：Cr2O3 25～36%，SiO2 15～25%，MgO 5～10%，Al2O3 5～10%，H2O≤0.5%，粒径0.5～3.0㎜，安息角27～30度，使用温度≥1750℃烧结情况好。

本发明的试验品选择在青山金汇、联众、西南不锈等钢厂进行试验，首先在青山金汇钢厂试验，经试用以及大生产性推广，钢包自开率达到99.8%以上，部分生产批次达到100%，工人的劳动强度大大减轻，同时避免了由于引流而导致钢水纯净度变差的现象，提高了钢水质量，使钢厂的连铸工艺更加顺行。本发明采取了上述技术方案，与现有技术相比具有以下优越性：

1、流动性好，开浇率高、开浇率稳定；

2、耐火度高，抗烧结能力强，防渗透能力强；

3、单炉使用量少，降低成本；

4、使用简便，不用二次烘烤，可直接使用；

5、光滑度高，引流效果好，在很大程度上提高了引流砂的自动开浇率。

本发明所述提高钢包自开率的铬质引流砂，经过发明人多年大胆尝试，勇于创新，创造性的把配碳剂含量选用为引流砂总量中的8～13份，一改传统的润滑剂都是少量使用的现状，所述配碳剂包括精心选配的碳黑、高品位碳粉以及超细石墨，所述配碳剂中超细石墨是要求其粒度达到微米级的石墨粉粒，主要为了提高引流砂的弥散度，保证比面积较大；所述高品位碳粉是侧重纯度较高的石墨，控制引流砂中增碳剂的杂货含量；所述碳黑均衡配碳以降低成本，综合配碳不仅实现了良好的润滑剂作用，还极大的提高了钢包自开率高，另外本发明在生产工艺上认真研究了原材料的混合均匀性、每种原材料的加入顺序、以及搅拌时间等参数的影响，所以在混料时先加入部分铬砂，然后加入除铬砂外的其它几种材料,初步搅拌，然后再加剩余铬质材料，搅拌至均匀，结合严格把控的搅拌时间，使得搅拌出来的成品染色效果好，更均匀，有利于使用时钢包自开，钢包自开率达到99.8%以上，条件控制较好情况下完全可以达到100%，具有吹氧引流次数少、劳动强度小、钢水质量高并确保连铸工艺顺行，降低钢厂总体炼钢成本低的优点，便于推广使用。

 

具体实施方式

本发明的提高钢包自开率的铬质引流砂，其各组分物质在下列重量份范围内均能收到较好的效果：

实施例一

一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂60份、海砂6份、高铝矿10份、内蒙砂3份、钾长石2份、配碳剂8份，所述配碳剂包括碳黑1.8份、高品位碳粉3.0份、超细石墨3.2份。

所述铬砂中的Cr2O3的质量百分含量为46～51%。

所述铬砂中粒径≥0.23mm的成分占铬砂总重量的72%。

所述海砂粒径为0.5～1.0㎜。

上述提高钢包自开率的铬质引流砂的制备工艺，包括以下步骤，

a.将各种合格的原材料：铬砂、海砂、高铝矿、内蒙砂、钾长石筛分至规定的粒级，配碳剂按要求预配置，然后将各种原材料按所述比例进行计量，将计量好的各种原材料放在指定的位置；

b.先将三分之一至二分之一的铬砂倒入斗提中，在铬砂表面挖若干坑，然后计量准确的海砂、高铝矿、内蒙砂、钾长石4种材料全部撒入铬砂表面的坑内，按每做1000kg上述引流砂混合料加入4.5kg水的比例将水倒在这4种材料的上面；

c.在水相对少的地方挖一个合适的坑，然后将计量好的配碳剂倒入坑内、覆盖，将斗提内的混合料提进搅拌机内净搅拌10min；

d.将剩余的铬砂通过斗提也提入搅拌机内二次混合搅拌6min；

e.将热风炉炉温升至555℃，启动斗提将搅拌均匀的料提入干燥塔，同时干燥塔侧面的抽风机启动，将产生的粉尘抽出，防止引流砂粉尘大，干燥后的成品从干燥塔底部流出，将砂温降至合适温度后包装入库。

所述的各种原材市场上均有售，其中配碳剂内部按照比例预先配置备用，根据产品不同设计不同型号专用配碳剂，经过部分厂区试用自动开包率99.8%。

实施例二

一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂75份、海砂10份、高铝矿13份、内蒙砂6份、钾长石5份、配碳剂13份，所述配碳剂包括碳黑3.5份、高品位碳粉4.5份、超细石墨5.0份，所述铬砂中的Cr2O3的质量百分含量为46～51%，所述铬砂中粒径≥0.23mm的成分占铬砂总重量的72%，所述海砂粒径为0.5～1.0㎜。

本发明采取的生产工艺如实施例一，其中步骤c中搅拌时间为11min；步骤c中搅拌时间为7min，经过部分厂区试用自动开包率99.82%。

实施例三

一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂68份、海砂8份、高铝矿12份、内蒙砂4份、钾长石4份、配碳剂11份，所述配碳剂包括碳黑2.5份、高品位碳粉4.0份、超细石墨4.5份。

所述铬砂中的Cr2O3的质量百分含量为46～51%。

所述铬砂中粒径≥0.23mm的成分占铬砂总重量的72%。

所述海砂粒径为0.5～1.0㎜。

本发明采取的生产工艺如实施例一，其中步骤c中搅拌时间为10min；步骤c中搅拌时间为8min，经过部分厂区试用自动开包率99.95%。

实施例四

一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂68份、海砂8份、高铝矿12份、内蒙砂4份、钾长石4份、配碳剂11份，所述配碳剂包括碳黑2.0份、高品位碳粉4.3份、超细石墨4.8份，所述铬砂中的Cr2O3的质量百分含量为46～51%，所述铬砂中粒径≥0.23mm的成分占铬砂总重量的72%，所述海砂粒径为0.5～1.0㎜。

本发明采取的生产工艺如实施例一，经过部分厂区试用自动开包率99.98%。

实施例五

一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂69份、海砂7份、高铝矿11份、内蒙砂3份、钾长石3份、配碳剂10份，所述配碳剂包括碳黑2.2份、高品位碳粉3.5份、超细石墨4.3份，所述铬砂中的Cr2O3的质量百分含量为46～51%，所述铬砂中粒径≥0.23mm的成分占铬砂总重量的72%，所述海砂粒径为0.5～1.0㎜。

本发明采取的生产工艺如实施例一，经过部分厂区试用自动开包率100%。

实施例六

一种提高钢包自开率的铬质引流砂，是由下列重量份的物质组成：铬砂72份、海砂9份、高铝矿11份、内蒙砂5份、钾长石5份、配碳剂12份，所述配碳剂包括碳黑3.2份、高品位碳粉4.3份、超细石墨4.5份，所述铬砂中的Cr2O3的质量百分含量为46～51%，所述铬砂中粒径≥0.23mm的成分占铬砂总重量的72%，所述海砂粒径为0.5～1.0㎜。

本发明采取的生产工艺如实施例一，经过部分厂区试用自动开包率99.99%。