CN103708842B

CN103708842B - 一种铬镁锆质引流砂及其制备方法

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Publication number: CN103708842B
Application number: CN201310680637.5A
Authority: CN
Inventors: 葛垠
Original assignee: NANYANG MINGXINSI DIOR TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: NANYANG MINGXINSI DIOR TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN103708842A

Abstract

本发明公开了一种铬镁锆质引流砂，所含的成分按质量百份比计：Cr₂O₃36±3%、MgO14±2%、Al₂O₃16±2%、SiO₂11±2%、Fe₂O₃16±2%、ZrO₂4±2％、H₂O＜0.5％，其余为C，引流砂的粒度为0.15-2mm的颗粒占总砂的96%。本发明铬镁锆质引流砂引进了锆质材料，作为一种覆膜材料配入，让耐高温氧化锆把其它材料完全复膜，在引流砂粒的表面包裹一层氧化锆粉，从而提高引流砂耐火度，由于其耐火度高，热稳定性好，抗烧结能力强，达到提高开浇率的目的。

Description

一种铬镁锆质引流砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种组合物，具体是用不同材料和配比组合物。

背景技术

我国上世纪八十年代主要以硅质引流砂为主，九十年代引进镁质材料发展成为硅镁质引流砂，随着国内炼钢技术水平的不断发展，我国自2002年后从日本引进了铬质引流砂，逐步演变到国产化。但是随着国民经济的不断发展，高技术含量特殊钢铁制品不断研发和需求量扩大，铬质引流砂已不能满足特种钢的使用要求，迫切需要一种适应高铝、高锰、低碳、高合金化的钢种的自动开浇率高的引流砂产品。

在冶炼高锰、低碳、高铝、高合金化钢种时，由于低碳造成钢水温度高，氧含量高，加入金属铝量大，至使冶炼工艺时间长，钢液反应激烈，而钢水中的酸铝含量高时，极易与引流砂中的Gr₂O₃、SiO₂成份发生还原反应，导致引流砂的耐火度下降，烧结严重，而高合金化钢种特别Mn、Ni、Mo、Ti等重金属元素，比重大，加入比例高，熔化及合金化反应时间长，在钢水中分布均匀性差，均会导致精炼时间超长，而目前国内使用的铬质引流砂中的Fe₂O₃含量高，氧化铁成分在高温环境下是一种熔剂，使引流砂抗高温烧结性能降低，往往导致在一般钢种中使用开浇达98%以上，而在上述钢种中使用时的开浇率不足40%，钢包不自开时必需进行烧氧处理，不仅影响炼钢工艺的正常进行，而且严重危害钢材品质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有铬质引流砂的缺陷，提高了引流砂抗高温、抗烧结性能，大幅度提高引流砂自开率，从而减少点氧引流，提高钢材品质。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种铬镁锆质引流砂，所含的成分按质量百份比计：Cr₂O₃36±3%、MgO14±2%、Al₂O₃16±2%、SiO₂11±2%、Fe₂O₃16±2%、ZrO₂4±2％、H2O＜0.5％，其余为C，引流砂的粒度为0.15-2mm的颗粒占总砂的96%。

作为优选方案，上述铬镁锆质引流砂，按重量配比铬砂70%、镁砂7%、氧化铝球7%、氧化锆粉5%、石英海砂11%、半补强碳黑0.4%。产品所含的化学成分为：Cr₂O₃35.42%、MgO12.31%、Al₂O₃16.79%、SiO₂9.9%、Fe₂O₃17.27%、ZrO₂4.85％、H₂O＜0.5％，其余为C。

进一步的工艺，制备该引硫砂的主要材料采用铬砂、镁砂、石英砂、氧化铝球、钾长石为基料，采用高纯氧化锆粉作为覆膜材料，采用天然气半补强碳黑作为隔离兼覆膜材料，经搅拌、均化、高温烘干，筛分而成。

所述铬砂采用黑色晶体状颗粒，其中，Cr₂O₃46.5±1%，MgO8±0.5%，Al₂O₃16±1%，Fe₂O₃25±1%，SiO₂＜1%，H₂O＜0.5%，铬砂中90%以上的颗粒粒度大于60目；

所述镁砂采用黄白色晶体颗粒，其中，MgO＞98.5%，SiO₂＜1.0%，H₂O＜1.0%，粒度在0.5-1.2mm之间；

所述氧化铝球中的Al₂O₃＞75%；

所述钾长石中氧化钾含量为8-12%，钾长石的玻璃化温度区域宽，为800-1250℃；

所述高纯氧化锆粉呈微四方晶形或微四方锥柱形，比重为4.6-4.71g/cm³，莫氏硬度为7-8级，熔点为2390-2420℃，其中ZrO₂的含量为96-98%；

所述天然气半补强碳黑的单分子半径在30nm以内，燃点为868℃，固定碳含量大于95﹪以上。

本发明铬镁锆质引流砂

本发明的有益效果：

本发明铬镁锆质引流砂引进了锆质材料，作为一种覆膜材料配入，让耐高温氧化锆把其它材料完全复膜，在引流砂粒的表面包裹一层氧化锆粉，从而提高引流砂耐火度。由于其耐火度高，热稳定性好，抗烧结能力强，达到提高开浇率的目的。天然气半补强碳黑作为隔离骨架的同时将其作为引流砂产品的覆膜材料，能均匀地把各种材料表面均匀包裹一层碳质材料，接触高温钢水部分碳质材料迅速烧失掉，在引流砂表面形成约4-5mm烧结层，而烧结层下面的砂质材料由于碳的存在而不会烧结，从而达到提高引流砂自开率的目的。本发明铬镁锆质引流砂有耐火度大于1850℃，自开率提高到99﹪以上。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明铬镁锆质引流砂检测报告。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一、原材料的准备

1、铬矿砂：采用南非AS公司铬矿砂，它是正方体晶体结构，它具有颗粒均匀、比重大、流动性好、耐火度高（大于1880℃）、烧结温度低、熔化温度高的特点，我们从原材料选购、粒度筛分、铬铁比、圆角系数、纯净度等各方面对铬矿砂进行全面处理后，方可作为配制铬镁锆质引流砂的主要原材料。

铬矿砂采购理化指标

项目

Cr₂O₃%

MgO%

Al₂O₃%

Fe₂O₃%

SiO₂%

粒度（目）

H₂O%

外观

指标

46.5±1

8±0.5

16±1

25±1

＜1

＞60目＞90%

＜0.5

黑色晶体

2、镁砂：氧化镁含量大于98.5%，采用电熔一级镁砂制品，它具有氧化镁含量高、耐火度高、热稳定性好，线膨胀系数小，用制砂机制粒后，再通过筛分，作为抗高温抗烧结辅助材料。另外它在高温状态下呈微收缩状态，而钾长石、高纯石英砂在高温状态下呈膨胀状态，从而解决引流砂高温热稳定性。

镁砂采购理化指标

项目	MgO%	SiO₂%	H₂O%	粒度（mm）	外观
						指标	＞98.5	＜1.0	＜1.0	0.5-1.2	黄白色晶体颗粒

3、氧化铝球：氧化铝球常作为石油开采工艺中压裂支撑剂使用，Al₂O₃＞75%，由高铝矾土作为原料，经电弧熔化后，用高压压缩空气喷吹而形成的圆球状颗粒，它同样具有圆角系数小、流动性好、耐高温，在引流砂短流程炼钢工艺过程作为主要材料配入产品中，但是由于钢包上水口一般是铝碳质材料压制而成，配入氧化铝球比例高时，与水口中的氧化铝材料亲和性好，易粘连在水口壁上，造成水口及座砖清理困难，故在高档引流砂中配入比例一般不超过8%。

4、钾长石粒：钾长石砂中的氧化钾含量8-12%左右，由于钾长石的玻璃化温度区域宽（800-1250℃），也就是说在800-1250℃范围内均呈现玻璃相状态，只不过在低温时粘度大一些，在高温时粘度小一些。在引流砂配比工艺中引入该材料的原理是引流砂加入钢包时，温度在800℃左右，形成的砂丘表面可形成薄的均匀的一层玻璃态物质，把砂丘包裹起来，防止出钢过程中钢流将砂带走，随着盛钢时间的延长，该玻璃相态会逐渐加厚，在钢包LF工艺、VD工艺过程中稳定砂丘，防止砂丘被冲散或漂移，更重要的是高锰钢、低碳钢冶炼温度高，钢水比重大，渗透性强，形成稳定的砂丘的同时，在砂丘的表面形成一层软熔层，防止高温钢水向砂丘内渗透，结成冷钢，导致钢水静压力冲不破该烧结层，造成自流失败。

5、稳定氧化锆：稳定氧化锆是一种以锆的氧化物为主要组份的矿物质，它呈微四方晶系，或微四方锥柱形，比重4.6-4.71g/cm3,莫氏硬度7-8级，熔点为2390-2420℃，稳定氧化锆含ZrO₂为96-98%,细度为-400目通过率大于98%，它具有熔点高，热导率低，线膨胀系数小，耐热震性好，稳定性好，高温下不与CaO、SiO₂、C、Al、Mn、Ti、Gr、V等反应，抗渣蚀能力强，不粘钢水，因此作为高级耐火材料被广泛应用.在引流砂产品中引进该材料配比一般在4-6%。在生产引流砂时我们把它作为一种覆膜材料配入，让耐高温氧化锆把其它材料完全复膜，从而提高引流砂耐火度。

6、天然气半补强碳黑：该材料由天然气在绝氧高温环境下结晶而成，单分子半径在30nm以内，具有很强的分散性、较好的折盖力，燃点868℃，作为隔离骨架作用被广泛地使用在冶金产品中，作为引流砂产品的覆膜材料，能均匀地把各种材料表面均匀包裹一层碳质材料，接触钢水部分迅速烧失掉，形成约4-5mm烧结层，而烧结层下面的砂质材料由于碳的存在而不会烧结，从而达到提高引流砂自开率的目的。

二、生产工艺

采用连续性的流水作业模式，烘干温度均匀一致，炉膛温度控制在700-750℃，排风温度150-165℃，能够充分烘干砂粒表面水份及结晶水份，采用链条炉自动供热，超大排风设备，形成的水汽迅速排出，而且高温热风由出料口附近送入，从烘干塔顶部排出，这样确保引流砂低水份，经测试检验出塔水份控制在0.08%，包装水份不超过0.1%，从而提高引流砂的流动性，减少引流砂深度烧结倾向。

生产工艺流程如下：

1）原材料检验

严格按照引流砂的原材料检验方法分析出数据，质检科依据标准进行判定；

2）入库

按照质检科的判定仓库标明产地、数量、日期、规格等标示，堆垛整齐、规范并登记入库台帐；

3）领料

按照技术科下达的配方通知书要求严格检查使用的材料是否符合配方要求，由仓库保管指认材料，配料员识别材料，配料工开包检查材料，生产过程中对不符合配方要求的原材料拒绝使用；

4）现场清理

清理场地、设备、检查热风炉、烘干塔、搅拌机、输送机、三轮车、磅称、拉车、铁锨及分料使用的包装等是否有异物；

5）配料

各种材料隔离存放挂牌标示，认准材料，计量准确；

6）搅拌

严格控制材料的加入顺序，搅拌时间及水加入量；

7）烘干

保持砂质均匀下料，保证热风炉温度、干燥塔及排风温度的稳定，确保下塔水份低于0.1%以下；

8）筛分

保证筛网完好，确保砂的粒度；

9）转运

转运工具及场地清理干净、干燥，到达堆料现场应倒堆搅拌2遍后摊平10－20cm，并标示产品型号；

10）包装

检查包装品印刷质量及规格、型号、名称色泽等标示是否齐全，搅拌一遍均匀后包装，前包后清，后清产品洒在未包装产品上面，计量准确，扎口规范，外包装干净整洁，标示清楚完整；

11）入库

轻拿轻放，堆放规范整齐，与保护渣产品隔离存放。

12）运输

三层防水措施。

三、产品的理化指标：

项目

Cr₂O₃％

MgO％

Al₂O₃％

SiO₂％

Fe₂O₃％

ZrO₂％

H₂O％

耐火度℃

粒度mm

指标

36±3

14±2

16±2

11±2

16±2

4±2

＜0.5

＞1850

0.15-2＞95%

四、产品的分析方法

1、三氧化二铬的测定采用YB/T191.2-2001《滴定法测定三氧化二铬含量》。

2、粒度的测定采用YB/T188-2001《连铸保护渣粒度分布试验方法》。

3、水份的测定采用YB/T191.1-2001《铬矿石化学分析方法重量法测定水分含量》

4、二氧化硅的测定按YB/T191.3-2001《连铸保护渣化学分析方法-高氯酸脱水重量测定二氧化硅含量》。

5、三氧化二铝的测定按YB/T190.2-2001《连铸保护渣化学分析方法-EDTA滴定法测定氧化铝含量》。

6、氧化钙、氧化镁的测定按YB/T191.5-2001《连铸保护渣化学分析方法-EGTA滴定法测定氧化钙和氧化镁含量》。

7、固定碳的测定按GB/T20123-2006/ISO15350：2000《钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法》。

8、氧化锆测定按FCLYSKYYGYSJK0002《EDTA滴定法测定二氧化锆含量》。

9、全铁的测定方法按YB/T191.4-2001《铬矿石化学分析方法重铬酸钾滴定法测定全铁含量》。

10、熔点、熔速的测定按YB/T190《中华人民共和国黑色冶金行业标准---连铸保护渣熔化温度试验方法》。

五、产品的使用方法：

1、最好使用管道加入

2、引流砂数量应根据水口及水口座砖情况加入，在水口座砖上方应形成半球状砂丘。

3、吨钢耗量，应根据冶炼工艺不同，大于100吨钢包，吨钢耗量0.25-0.4kg；小于100吨钢包，吨钢耗量0.7-0.9kg。

六、包装、运输、贮存

1、包装

⑴小袋采用内膜袋扎封口，外塑料编织袋机制缝口。

⑵吨包内胶外编，标识齐全。

⑶用户有特殊要求的另行规定。

2、运输、贮存

⑴火汽运均采用篷车，严禁雨淋和潮湿。

⑵产品贮存在通风干燥库房内，严禁吸潮，产品贮存期不得超过180天。

⑶运输和贮存时要轻拿轻放，严禁损坏包装品。

⑷堆高吨袋不超过3个。

七、产品成分

铬镁锆质引流砂，所含的成分按质量百份比计：Cr₂O₃35.42%、MgO12.31%、Al₂O₃16.79%、SiO₂9.9%、Fe₂O₃17.27%、ZrO₂4.85％、H₂O＜0.5％，其余为C。检测报告见附图1。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铬镁锆质引流砂，其特征在于：所含的成分按质量百分比计：Cr₂O₃36±3%、MgO14±2%、Al₂O₃16±2%、SiO₂11±2%、Fe₂O₃16±2%、ZrO₂4±2％、H₂O＜0.5％，其余为C，引流砂的粒度为0.15-2mm的颗粒占总砂的96%，

其中，制备所述引流砂时，采用高纯氧化锆粉作为覆膜材料，采用天然气半补强碳黑作为隔离兼覆膜材料，所述天然气半补强碳黑是由天然气在绝氧高温环境下制备而成；所述高纯氧化锆粉中ZrO₂的含量为96-98%。

2.根据权利要求1所述的铬镁锆质引流砂，其特征在于：所含的成分按质量百份比计：Cr₂O₃35.42%、MgO12.31%、Al₂O₃16.79%、SiO₂9.9%、Fe₂O₃17.27%、ZrO₂4.85％、H₂O＜0.5％，其余为C。

3.根据权利要求1或2所述的铬镁锆质引流砂的制备方法，其特征在于：采用连续性的流水作业模式，其中，在烘干工序中，烘干温度均匀一致，炉膛温度控制在700-750℃，排风温度150-165℃，充分烘干砂粒表面水份及结晶水份。