CN102153358B - 炼钢提钒转炉用挡渣镖浇注料、挡渣镖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢铁企业炼钢提钒转炉生产过程中所用的挡渣镖，特别涉及挡渣镖的生产配方及主要原料自制浇注料的配比。本发明提供了一种使用效果好、成本低的挡渣镖生产配方。本发明挡渣镖，包括镖体和镖杆，镖体是由浇注材料在模具振动成型，镖杆是由钢筋置入镖杆模具，加入浇注材料振动成型，其特征在于：所述浇注材料是由本发明自制的挡渣镖用浇注料40～46份∶粘结剂2～5份∶压重材料50～55份加入水后搅拌均匀后所得。在炼钢及提钒转炉生产过程中在出钢水前，将挡渣镖投放至钢包中，利用钢水、钢渣及挡渣镖之间的体积密度差，用挡渣镖挡住钢渣，流出较纯净的钢水。在保证产品质量、达到产品标准的同时降低了生产成本。

Description

炼钢提钒转炉用挡渣镖浇注料、挡渣镖及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁企业炼钢提钒转炉生产过程中所用的挡渣镖，特别涉及制备挡渣镖用的浇注料，属于炼钢提钒技术领域。

背景技术

在转炉炼钢冶炼过程中，炉内必将产生大量熔融状态的钢渣，由于钢渣的流动性较好，其化学成份也颇为复杂，在出钢过程中很容易随钢水流入钢包中，不仅给后道工序带来许多不利影响，而且钢渣中含有的硫、磷元素及各种氧化物，会对钢产品的内在和表面质量造成极大的影响。因此，在钢水冶炼完毕出钢时，必须严格控制下渣量。

少渣或挡渣出钢是生产纯净钢的必要手段之一。其目的是有利于准确控制钢水成分，有效地减少钢水回磷，提高合金元素吸收率，减少合金消耗。有利于降低钢中夹杂物含量，提高钢包精炼效果。还有利于降低对钢包耐火材料蚀损。同时，也提高了转炉出钢口的寿命。目前，炉外精炼要求钢包渣层厚度小于50mm，吨钢渣量小于3kg/t。

传统的挡渣工艺，是采用投放挡渣球挡渣出钢。挡渣球通常采用铁丝吊挂伸入炉内，在高温下铁丝熔断，使球落入炉内，或者采用简单机械让挡渣球在溜槽内滑动，抛入炉内。由于挡渣球通常是以随波逐流的方式到达出钢口，而往往由于钢渣粘性大，挡渣球不能到达出钢口，或者不能有效地在钢水将流尽时堵住出钢口，这时情况对于大中型转炉，由于人工抛球或简单机械的使球在流动的情况下，尤为严重，挡渣球挡渣出钢通常有效率低于70％。由于挡渣球挡渣出钢的低效率，国内一些厂家也试从改进挡渣球的形状等方面入手，提高挡渣效果。但由于挡渣工艺、挡渣设备、挡渣工艺材料的一体化解决方案的问题，始终效果不尽人意。90年代中期，国际上开始研制一种挡渣塞出钢的新工艺。挡渣塞为一类似半球状并带有一直径较小的导向棒的耐材制品。在转炉出钢后期将挡渣塞导向棒部分在炉内插入出钢口，半球部分悬浮于钢水与渣液界面上，当钢水流尽时，半球挡渣塞堵住出钢口，从而防止渣流流入钢水包。采用挡渣塞出钢，挡渣塞命中率98％以上，挡渣有效率可提高到96％以上，这项新的工艺显著地降低了钢水中硫磷的含量，提高了产品的质量，同时意味着降低了能耗，减少钢水的温度损失，增加了操作的安全性。值得提出的是，挡渣塞出钢工艺，既解决了工艺材料问题，又解决了设备问题。挡渣塞与挡渣球相比，质量轻，这意味着有重要的经济意义。以梅山钢铁公司炼钢厂为例：150吨转炉其所采用的挡渣塞质量仅为挡渣球重量的60％。

挡渣镖挡渣工艺是最新的挡渣工艺。挡渣镖投放装置将挡渣镖导向杆从炉口内插入出钢口，挡渣镖的密度介于钢水和炉渣之间，钢水即将流尽时，悬浮在钢水和炉渣界面上的挡渣镖半球堵住出钢口，阻止渣液进入钢水包内。而挡渣镖锥体上剖出的沟槽可在堵住渣液的同时，允许残钢液流过出钢口，从而最大限度地保证钢水出尽。

挡渣镖由镖头和镖杆组成，镖杆部分采用国标的Φ12或Φ14螺纹钢筋外包裹镁质浇注料，镖体部分采用钢渣颗粒，混合镁质浇注料制备成挡渣镖。利用钢渣及镁质耐材混合搅拌后，振动成型。投放挡渣镖时使用挡渣车夹住钢筋出头部分进行投放。

其中所述镁质浇注料主要是烧结镁砂或镁铬粉。从技术角度，可纯粹使用烧结镁砂作为耐火材料。但是由于烧结镁砂颗粒过细，不利于粘接成型，因此对颗粒的粒度有一定要求。每100份耐火材料中，200目以下细粉颗粒约占40份，1～3mm颗粒55份，3～5mm颗粒5份。且由于原材料价格的不断上涨，原用生产配方成本较高，无法满足生产经营的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是保持挡渣镖使用效果的同时，降低挡渣镖的成本。

本发明的技术方案：

首先本发明提供挡渣镖用浇注料，

1、挡渣镖用浇注料，其特征在于由以下重量配比的组分组成：

A组分：镁质耐火材料31～33份；

B组分：回收的耐火材料32～34份；

C组分：烧结镁砂30～32份；

其中，所述镁质耐火材料为打结料或干式振动料，所述回收的耐火材料为挡墙砂或废镁铬砂。

为降低成本，打结料、干式振动料、镁铬砂、挡墙砂均可为回收的二次资源。

其中，上述A组分中，所述的打结料为炼钢转炉钢包内用的烧结打结料，属于镁质耐火材料；所述干式振动料是指不加水或液体结合剂用振动方法成型的不定形耐火材料，主要成分是烧结镁砂与水玻璃。

所述打结料或干式振动料的粒度为1～5mm，其中，每100重量份打结料或干式振动料中，0～1mm的粒度为0～5份、1～5mm的粒度为90～100份、大于5mm的粒度为0～5份。

B组分中，所述废镁铬粉粒度≤0.088mm。所述挡墙砂是回收的炼钢转炉用耐火墙破碎至粒度为0～5mm，其中，每100重量份挡墙砂中，0～1mm的粒度为0～5份、1～3mm的粒度为30～40份、3～5mm的粒度为50～60份、大于5mm的粒度为0～5份。

由于挡墙砂或废镁铬砂为回收利用的二次资源，由于已利用过一次，且挡墙砂成分中含有的CaO等其他组分较高，价格较廉价，仅能作为添加成分，使用量每100重量份浇注料中不超过34份。

C组分中，所述烧结镁砂粒度为≤0.088mm。

上述方案优选的是：挡渣镖用浇注料由以下重量配比的组分组成：打结料31～33份、挡墙砂32～34份、烧结镁砂30～32份。

本发明挡渣镖用浇注料的制备方法，包括以下步骤：

a、破碎：将挡墙板使用破碎机破碎成颗粒状，粒度范围为0-5mm，

b、筛分：将各种耐火材料进行筛分，筛分成不同粒度的组分：

其中，每100重量份挡墙砂中，0～1mm的粒度为0～5份、1～3mm的粒度为30～40份、3～5mm的粒度为50～60份、大于5mm的粒度为0～5份。

每100重量份打结料或干式振动料中，0-1mm的粒度为0～5份、1～5mm的粒度为90～100份、大于5mm的粒度为0～5份。

c、搅拌：将A组分(打结料或干式振动料)31～33份；回收的耐火材料(挡墙砂或废镁铬砂)32～34份；烧结镁砂30～32份按配方进行称重混合后送入搅拌机搅拌均匀。

其次，本发明提供采用上述浇注料制备的挡渣镖。所述挡渣镖，包括镖体和镖杆，镖体是由浇注材料在模具振动成型，镖杆是由钢筋置入镖杆模具，加入浇注材料振动成型，其特征在于：所述浇注材料是由本发明挡渣镖用浇注料40～46份、粘结剂2～5份和压重材料50～55份(比如精铁粉、筛下铁)加入水后搅拌均匀后所得。

另外还有挡渣镖的镖杆中的钢筋。钢筋主要作为夹装材料固定在挡渣镖中心，每根钢筋的重量为1.5kg，成品总重48～49kg。钢筋所占的份数为3份。钢筋主要起夹装作用，能保证在夹装起挡渣镖时不弯曲、不断裂即可。

本发明所述的筛下铁是回收炼钢产生的钢渣，经过破碎、磨制、过滤(除去杂质)等工序制作而成的铁质颗粒，颗粒度要求不大于5mm，体积密度不小于6.8g/cm3。

所述粘接剂为粒度≤180目的硅尘粉。

另外，配加一定量的六偏磷酸钠，使得产品的耐压强度得到改善。六偏磷酸钠的用量为0.3-0.8份，大约是浇注料总重量的0.3～0.8％(即：外加0.3～0.8％的六偏磷酸钠)。

本发明还提供了制备上述挡渣镖的方法，其特征在于由以下步骤完成：

a、按照下列重量配比的组分称取原料：

A组分：镁质耐火材料31～33份；所述镁质耐火材料为打结料或干式振动料；

B组分：回收的耐火材料32～34份；所述回收的耐火材料为挡墙砂或废镁铬砂；

C组分：烧结镁砂30～32份；

b、破碎、筛分：将各原料破碎、筛分：

其中，每100重量份挡墙砂中，0～1mm的粒度为0～5份、1～3mm的粒度为30～40份、3～5mm的粒度为50～60份、大于5mm的粒度为0～5份；

每100重量份打结料或干式振动料中，0～1mm的粒度为0-5份、1～5mm的粒度为90～100份、大于5mm的粒度为0～5份。

c、搅拌：将A组分、B组分和C组分混合均匀得到挡渣镖用浇注料；

d、将挡渣镖用浇注料40～46份∶粘结剂2～5份∶压重材料50～55份混合并加入水后搅拌均匀得到浇注材料；加水量按固体物料总重量的6～9％加入；

所述粘接剂选用粒度≤180目的硅尘粉，硅尘粉的主要化学成分是SiO₂。

e、镖体制作：将浇注材料装入镖体模具，振动成型；

f、镖杆制作：将钢筋置入镖杆模具中放好，装入搅拌好的浇注材料，振动成型；

g、晾干：将镖体和镖杆晾干后200℃下烘烤12～24小时冷却即得。

为了进一步改善挡渣镖的耐压强度，d步骤中还加入0.3～0.8份的六偏磷酸钠。

上述制备挡渣镖的方法优选的方案是：

a、按照下列重量配比的组分称取原料：

A组分：打结料31～33份；

B组分：挡墙砂32～34份；

C组分：烧结镁砂30～32份；

b、破碎、筛分；

c、搅拌：将A组分、B组分和C组分混合均匀得到挡渣镖用浇注料(大约5-10分钟)；

d、将挡渣镖用浇注料40～46份∶硅尘粉3份∶六偏磷酸钠0.5份∶压重材料50～55份混合并加入水后搅拌均匀得到浇注材料；其中，加水量按固体物料总重量的6～9％加入；

e、镖体制作：将浇注材料装入镖体模具，振动成型；(振动3～5分钟)

f、镖杆制作：将钢筋置入镖杆模具中放好，装入搅拌好的浇注材料，振动成型；

g、烘烤：将镖体和镖杆晾干(大约需晾干1～2天)后180-220℃烘烤12～24小时；

将镖杆及镖体置于成品架上空冷至室温。

使用时，将镖杆插入镖体中心的孔中即可进行夹装作业。

本发明中的自制浇注料采用多种镁质耐火材料混合加入的方式，既解决了烧结镁砂颗粒过细，不利于粘接成型的问题、又保证了产品的耐火度(≥1680℃)；同时本发明在保证产品质量、达到产品标准的同时可降低生产成本；产品既可保证挡渣，还可确保钢水出尽，又能达到准确对位、良好挡渣的效果。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例1～6本发明浇注料的制备

a、按照表1(重量配比)的配方称取原料：

b、破碎、筛分：将各原料破碎、筛分：

其中，每100重量份挡墙砂中，0～1mm的粒度为0～5份、1～3mm的粒度为30～40份、3～5mm的粒度为50～60份、大于5mm的粒度为0～5份；

每100重量份打结料或干式振动料中，0～1mm的粒度为0-5份、1～5mm的粒度为90～100份、大于5mm的粒度为0～5份。

c、搅拌：将各组分混合均匀得到挡渣镖用浇注料。

表1自制浇注料配方(重量配比)

原料名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							打结料	31	32	32	31	33	33
废镁铬砂	-	34	-	-	34	-
							挡墙板	34	-	34	34	-	32
烧结镁砂	32	31	31	32	30	32

本事实例使用的烧结镁砂是90烧结镁砂(MgO含量不小于90％)

试验例1-14本发明挡渣镖的制备

炼钢提钒转炉挡渣镖重量设计为48kg，以下实施例为筛下铁、自制浇注料两种原料混配而成。采用实施例1-6制备的浇注料制备挡渣镖，制备方法如下：

d、将挡渣镖用浇注料40～46份∶粘结剂2～5份∶压重材料50～55份混合投入搅拌机，并加入水后搅拌均匀得到浇注材料；加水量按固体物料总重量的6～9％加入；

所述粘接剂选用粒度≤180目的硅尘粉，硅尘粉的主要化学成分是SiO₂。

e、镖体制作：将步骤d所得的浇注材料装入镖体模具，装上振动平台，振动3～5分钟，成型且致密；

f、镖杆制作：将钢筋置入镖杆模具中放好，装入步骤d所得的浇注材料，振动成型；

g、晾干、烘烤：将镖体及镖杆放置在晾干场晾2天；晾干后装入烘干炉在200℃下烘干12小时；将镖杆及镖体置于成品架上空冷至室温。

使用时，将镖杆插入镖体中心的孔中即可进行夹装作业。

将实施例1～6制备的自制浇注料与筛下铁两种原料分别按表2的配方混合，加水(加水量按8％)搅拌均匀后，使用振动平台进行加压振动操作，脱模后外形完好，晾干送入烘干炉烘干，镖体无碎裂。

效果验证：

a)使用实施例1浇注料配方生产的炼钢挡渣镖强度不高，在运输及投放过程中部分挡渣镖镖体局部有小块掉落或碎裂，投放试验中有5％的挡渣镖熔化速度快。

b)使用实施例2浇注料配方生产的炼钢镖强度，运输及投放过程中挡渣镖的碎裂明显减少，且挡渣效果好，有效挡渣时间达到2min40s，镖体未熔解。说明配加了六偏磷酸钠以后对增强了粘结能力，强度有所提升。但由于配加的废镁铬砂每年仅有20余吨，供应量不足，无法保证产量，且与其它废旧耐材相比，镁铬砂的价格相对较高。

c)使用实施例3浇注料配方生产的炼钢镖强度，因采用挡墙板替代了镁铬砂，且六偏磷酸钠的配加比例相比实施例2增加了0.3％，增强了粘结性能。使用该配方生产的炼钢挡渣镖，体积密度较高，同时满足炼钢镖对强度的要求。转炉内钢水出尽后，挡渣镖的镖体完整。且成本较低。

本发明挡渣镖配制方法挡渣效果良好，有效挡渣时间超过2min30s，有的达到2min50s，转炉内钢水出尽后，挡渣镖的镖体完整。同样的挡渣效果，为降低重量可选用较轻的挡渣镖。

采用表1实施例3配方和表2配比2(试验例3)，经攀钢钒炼钢提钒转炉的批量投放使用，与原用挡渣镖相比，每个挡渣镖降低成本19.4元/个，全年生产36000个挡渣镖，可成本69.8万元/年。

效果验证结果具体见表2。

表2

另外，钢筋重量1.5kg/个。

注：根据炼钢厂钢包出水速度，钢水从钢包内全部流出的时间约为2min30s至2min50秒，所以客户要求挡渣镖能在2min30s内挡住钢渣不熔化即满足要求。

Claims (9)

1.炼钢提钒转炉挡渣镖用浇注料，其特征在于由以下重量配比的组分组成：

A组分：镁质耐火材料31～33份；

B组分：回收的耐火材料32～34份；

C组分：烧结镁砂30～32份；

其中，所述镁质耐火材料为打结料或干式振动料；所述的打结料为炼钢转炉钢包内用的烧结打结料，属于镁质耐火材料；所述干式振动料是指不加水或液体结合剂用振动方法成型的不定形耐火材料，主要成分是烧结镁砂与水玻璃；

所述回收的耐火材料为挡墙砂或废镁铬砂；

其中，A组分中，所述打结料或干式振动料的粒度为1～5mm，其中，每100重量份打结料或干式振动料中，0～1mm的粒度为0-5份、1～5mm的粒度为90～100份、大于5mm的粒度为0～5份；

B组分中所述废镁铬粉粒度≤0.088mm；所述挡墙砂是回收的炼钢转炉用耐火墙破碎至粒度为5mm以下，其中每100重量份挡墙砂中，0～1mm的粒度为0～5份、1～3mm的粒度为30～40份、3～5mm的粒度为50-60份、大于5mm的粒度为0-5份；

C组分中，所述烧结镁砂粒度为≤0.088mm。

2.根据权利要求1所述的挡渣镖用浇注料，其特征在于：所述打结料或干式振动料为回收的打结料或干式振动料。

3.根据权利要求1所述的挡渣镖用浇注料，其特征在于：它是由以下重量配比的组分组成：打结料31～33份、挡墙砂32～34份、烧结镁砂30～32份。

4.炼钢提钒转炉用挡渣镖，包括镖体和镖杆，镖体是由浇注材料在模具振动成型，镖杆是由钢筋置入镖杆模具，加入浇注材料振动成型，其特征在于：所述浇注材料是由权利要求1～4任一项所述的挡渣镖用浇注料、粘结剂和压重材料加入水后搅拌均匀后所得，

其中，所述的挡渣镖用浇注料、粘结剂和压重材料的重量配比为：挡渣镖用浇注料40～46份︰粘结剂2～5份︰压重材料50～55份；

其中，所述粘结剂为粒度≤180目的硅尘粉。

5.根据权利要求4所述的挡渣镖，其特征在于：所述压重材料为精铁粉或筛下铁。

6.根据权利要求4所述的挡渣镖，其特征在于：所述粘结剂中还配加挡渣镖用浇注料总重量的0.3～0.8%六偏磷酸钠。

7.炼钢提钒转炉用挡渣镖的制备方法，其特征在于由以下步骤完成：

a、按照下列重量配比的组分称取原料：

A组分：镁质耐火材料31～33份；所述镁质耐火材料为打结料或干式振动料；

B组分：回收的耐火材料32～34份；所述回收的耐火材料为挡墙砂或废镁铬砂；

C组分：烧结镁砂30～32份；

b、破碎、筛分：将各原料破碎、筛分：

其中，每100重量份挡墙砂中，0～1mm的粒度为0～5份、1～3mm的粒度为30～40份、3～5mm的粒度为50-60份、大于5mm的粒度为0-5份；废镁铬粉粒度≤0.088mm；

每100重量份打结料或干式振动料中，0～1mm的粒度为0-5份、1～5mm的粒度为90-100份、大于5mm的粒度为0～5份。

c、搅拌：将A组分、B组分和C组分混合均匀得到挡渣镖用浇注料；

d、将挡渣镖用浇注料40～46份︰粘结剂2～5份︰压重材料50～55份混合并加入水后搅拌均匀得到浇注材料；加水量按固体物料总重量的6～9%加入；

e、镖体制作：将浇注材料装入镖体模具，振动成型；

f、镖杆制作：将钢筋置入镖杆模具中放好，装入搅拌好的浇注材料，振动成型；

g、晾干：将镖体和镖杆晾干后180～220℃下烘烤12～24小时冷却即得；

其中，所述粘结剂为粒度≤180目的硅尘粉。

8.根据权利要求7所述的挡渣镖的制备方法，其特征在于：d步骤还加入0.3～0.8份的六偏磷酸钠。

9.根据权利要求8所述的挡渣镖的制备方法，其特征在于由以下步骤完成：

a、按照下列重量配比的组分称取原料：

A组分：打结料31～33份；

B组分：挡墙砂32～34份；

C组分：烧结镁砂30～32份；

b、破碎、筛分；

c、搅拌：将A组分、B组分和C组分混合均匀得到挡渣镖用浇注料；

d、将挡渣镖用浇注料40～46份︰硅尘粉3份︰六偏磷酸钠0.5份︰压重材料50～55份混合并加入水后搅拌均匀得到浇注材料；其中，加水量按固体物料总重量的6～9%加入；

e、镖体制作：将浇注材料装入镖体模具，振动成型；

f、镖杆制作：将钢筋置入镖杆模具中放好，装入搅拌好的浇注材料，振动成型；

g、烘烤：将镖体和镖杆晾干后200℃下烘烤12～24小时冷却即得。