CN104926331A - 一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：以40～60wt%的碳酸钙颗粒、15~30wt%的刚玉颗粒和1~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒为骨料，以10~15wt%的铝酸一钙细粉、4~10wt%的二铝酸钙细粉和4~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与基质之和0.04~0.10wt%的有机纤维和0.08~0.15wt%的聚羧酸分散减水剂为外加剂。按上述含量将结合剂和基质混碾均匀，再加入骨料混碾，得到混合料。然后加入占所述骨料与基质之和4~6wt%的水，混匀，成型，养护，脱模，干燥，在1200~1700℃下保温0.5~6小时，制得连铸中间包用可再生陶瓷过滤器。本发明具有除杂粒径范围广、效率高、不易堵塞、耐冲刷和寿命长的特点。

Description

一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法

技术领域

本发明属于连铸耐火材料技术领域。具体涉及一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法。

背景技术

随着人们对钢的质量要求日益提高，开发了各种钢包精炼技术，其目的就是提高洁净度，但浇到中间包后又可能再污染。因此，中间包不仅是一个简单的钢水过渡容器，而是一个重要的连续的冶金反应器，为此提出了中间包冶金的概念，受到了人们的普遍重视。

为生产高纯净度钢，在连铸生产过程中，尤其在中间包采用挡墙加坝、吹氩、陶瓷过滤器等措施，可大幅度降低钢中非金属夹杂，其中陶瓷过滤器是一个重要的手段。当钢水流经过滤器时，一方面可直接捕获夹杂物，另一方面可以改善中间包内钢水的流动状态，同样达到坝、堰等整流装置的效果，从而促使夹杂物上浮。陶瓷过滤器一般设置在中间包里，具有提高钢水洁净度、减少水口结瘤、避免水口堵塞、保证连铸顺利进行、改善钢坯质量和降低生产成本等优点。目前，过滤器主要有CaO质、ZrO₂质、Al₂O₃质和SiC质等，其结构有泡沫式、环状叠加式和网格式等。其中，除CaO质以外的过滤器主要依赖物理吸附作用，如气孔率高达90%、孔径为015～5mm的Al₂O₃质和ZrO₂质泡沫式钢水过滤器，可以过滤钢水中的氧化夹杂物、渣和气体，能将铸坯中的非金属夹杂物含量减少20%左右；而CaO质钢水过滤器，如新日铁公司釜山厂中间包采用后，钢水中非金属夹杂物含量降低了1/3～2/3，显著提高了钢水洁净度。我国从80年代中期开始研制钢水过滤器，取得了良好的使用效果，使用寿命能与中间包其它耐火材料同步。

目前，钢的薄板制品要求高的深冲性，轮胎钢帘线要求高的深拉性，高碳钢要求高的抗疲劳性，影响这些产品性能的主要原因是钢中的Al₂O₃夹杂，制作陶瓷过滤器的最佳材质是CaO。但是CaO易水化，给制作和使用此种过滤器带来困难。同时，陶瓷过滤器使用后由于已经吸附了大量夹杂物而失效，无法再次利用。

发明内容

本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种除杂粒径范围广、效率高、使用方便、不易堵塞、强度高、耐冲刷和使用寿命长的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：以40～60wt%的碳酸钙颗粒、15~30wt%的刚玉颗粒和1~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒为骨料，以10~15wt%的铝酸一钙细粉、4~10wt%的二铝酸钙细粉和4~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与基质之和0.04~0.10wt%的有机纤维和0.08~0.15wt%的聚羧酸分散减水剂为外加剂。按上述含量将所述结合剂和所述基质混碾均匀，再加入骨料混碾，得到混合料。然后向混合料中加入占所述骨料与基质之和4~6wt%的水，搅拌均匀，浇注振动成型，室温条件下养护12~48小时，脱模。最后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1200~1700℃条件下保温0.5~6小时，制得连铸中间包用可再生陶瓷过滤器。

本发明制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器，使用后的再生方法是：将使用后的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器浸泡在石灰浆体中，抽真空至2500Pa以下，保持10~20分钟，取出后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1400~1600℃条件下保温0.5~6小时，制得再生连铸中间包用陶瓷过滤器。

所述碳酸钙颗粒的CaCO₃含量>99wt%，粒径为5～0.088mm。

所述刚玉颗粒的Al₂O₃含量>99wt%，粒径为3～0.088mm。

所述预熔七铝酸十二钙颗粒的粒径为1～0.088mm。

所述铝酸一钙细粉的CaAl₂O₄含量>94wt%，粒径D₅₀ <25μm。

所述二铝酸钙细粉的粒径D₅₀ <10μm。

所述预熔七铝酸十二钙细粉的粒径<0.088mm。

所述石灰浆体的石灰与水的质量比为(0.2～0.8 )︰1。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

（1）本发明在使用过程中，刚玉颗粒向熔融的七铝酸十二钙中扩散，随后达到过饱和而析出六铝酸钙，形成具有高强度的高温陶瓷结合结构；同时少部分刚玉颗粒被包裹在六铝酸钙内部，不会因钢液冲刷而轻易进入钢液，抗侵蚀性能和抗热震性能优异，能在高温流动钢水中长时间服役而不坍塌。

（2）本发明在使用过程中，能够再次原位生成具有较高活性的铝酸一钙和二铝酸钙，二者适度搭配组成的材料基质，首先能大量物理吸附钢液中的Al₂O₃夹杂，而后在液相存在的条件下，通过快速扩散和化学反应大量吸收上述Al₂O₃夹杂，直至最终均形成六铝酸钙，除杂容量大、粒径范围宽。

（3）本发明所制备的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器，使用后可将其于真空条件下在石灰浆体中浸泡，干燥，在1400~1600℃条件下保温0.5~6小时，制得再生连铸中间包用陶瓷过滤器，能够二次使用。

本发明所制备的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器在连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了32~47%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>12炉次；使用后的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器经再生处理后获得的再生连铸中间包用陶瓷过滤器在连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了25~34%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>8炉次。

因此，本发明所制备的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器具有除杂粒径范围广、效率高、使用方便、不易堵塞、强度高、耐冲刷、使用寿命长和可再生的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和外加剂的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述碳酸钙颗粒的CaCO₃含量>99wt%，粒径为5～0.088mm。

所述刚玉颗粒的Al₂O₃含量>99wt%，粒径为3～0.088mm。

所述预熔七铝酸十二钙颗粒的粒径为1～0.088mm。

所述铝酸一钙细粉的CaAl₂O₄含量>94wt%，粒径D₅₀ <25μm。

所述二铝酸钙细粉的粒径D₅₀ <10μm。

所述预熔七铝酸十二钙细粉的粒径<0.088mm。

所述石灰浆体的石灰与水的质量比为(0.2～0.8 )︰1。

实施例1

一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法。以40～45wt%的碳酸钙颗粒、26~30wt%的刚玉颗粒和3~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒为骨料，以10~13wt%的铝酸一钙细粉、6~10wt%的二铝酸钙细粉和5~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与基质之和0.04~0.10wt%的有机纤维和0.08~0.15wt%的聚羧酸分散减水剂为外加剂。按上述含量将所述结合剂和所述基质混碾均匀，再加入骨料混碾，得到混合料。然后向混合料中加入占所述骨料与基质之和4~6wt%的水，搅拌均匀，浇注振动成型，室温条件下养护12~48小时，脱模。最后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1200~1700℃条件下保温0.5~6小时，制得连铸中间包用可再生陶瓷过滤器。

本实施例所制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器在钢液温度为1540℃的两流板坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了32~36%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>18炉次。

本实施例制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器，使用后的再生方法是：将使用后的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器浸泡在石灰浆体中，抽真空至2500Pa以下，保持10~20分钟，取出后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1400~1600℃条件下保温0.5~6小时，制得再生连铸中间包用陶瓷过滤器。所述使用后是指，在使用过程中按照要求不能再继续使用（下同）。

本实施例所制得的再生连铸中间包用陶瓷过滤器在钢液温度为1540℃的两流板坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了25~28%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>15炉次。

实施例2

一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法。以45～50wt%的碳酸钙颗粒、22~26wt%的刚玉颗粒和3~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒为骨料，以10~13wt%的铝酸一钙细粉、6~10wt%的二铝酸钙细粉和5~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与基质之和0.04~0.10wt%的有机纤维和0.08~0.15wt%的聚羧酸分散减水剂为外加剂。按上述含量将所述结合剂和所述基质混碾均匀，再加入骨料混碾，得到混合料。然后向混合料中加入占所述骨料与基质之和4~6wt%的水，搅拌均匀，浇注振动成型，室温条件下养护12~48小时，脱模。最后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1200~1700℃条件下保温0.5~6小时，制得连铸中间包用可再生陶瓷过滤器。

本实施例所制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器在钢液温度为1555℃的四流小方坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了43~45%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>30炉次。

本实施例制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器，使用后的再生方法同实施例1。

本实施例所制得的再生连铸中间包用陶瓷过滤器在钢液温度为1555℃的四流小方坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了29~33%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>25炉次。

实施例3

一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法。以50～55wt%的碳酸钙颗粒、18~22wt%的刚玉颗粒和1~3wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒为骨料，以12~15wt%的铝酸一钙细粉、4~7wt%的二铝酸钙细粉和4~5wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与基质之和0.04~0.10wt%的有机纤维和0.08~0.15wt%的聚羧酸分散减水剂为外加剂。按上述含量将所述结合剂和所述基质混碾均匀，再加入骨料混碾，得到混合料。然后向混合料中加入占所述骨料与基质之和4~6wt%的水，搅拌均匀，浇注振动成型，室温条件下养护12~48小时，脱模。最后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1200~1700℃条件下保温0.5~6小时，制得连铸中间包用可再生陶瓷过滤器。

本实施例所制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器在钢液温度为1550℃的两流异形坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了34~38%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>12炉次。

本实施例制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器，使用后的再生方法同实施例1。

本实施例所制得的再生连铸中间包用陶瓷过滤器在钢液温度为1550℃的两流异形坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了27~30%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>8炉次。

实施例4

一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器及其制备方法。以55～60wt%的碳酸钙颗粒、15~18wt%的刚玉颗粒和1~3wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒为骨料，以12~15wt%的铝酸一钙细粉、4~7wt%的二铝酸钙细粉和4~5wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与基质之和0.04~0.10wt%的有机纤维和0.08~0.15wt%的聚羧酸分散减水剂为外加剂。按上述含量将所述结合剂和所述基质混碾均匀，再加入骨料混碾，得到混合料。然后向混合料中加入占所述骨料与基质之和4~6wt%的水，搅拌均匀，浇注振动成型，室温条件下养护12~48小时，脱模。最后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1200~1700℃条件下保温0.5~6小时，制得连铸中间包用可再生陶瓷过滤器。

本实施例所制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器在钢液温度为1545℃的两流薄板坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了44~47%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>20炉次。

本实施例制得的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器，使用后的再生方法同实施例1。

本实施例所制得的再生连铸中间包用陶瓷过滤器在钢液温度为1545℃的两流薄板坯连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了31~34%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>18炉次。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

（1）本具体实施方式在使用过程中，刚玉颗粒向熔融的七铝酸十二钙中扩散，随后达到过饱和而析出六铝酸钙，形成具有高强度的高温陶瓷结合结构；同时少部分刚玉颗粒被包裹在六铝酸钙内部，不会因钢液冲刷而轻易进入钢液，抗侵蚀性能和抗热震性能优异，能在高温流动钢水中长时间服役而不坍塌。

（2）本具体实施方式在使用过程中，能够再次原位生成具有较高活性的铝酸一钙和二铝酸钙，二者适度搭配组成的材料基质，首先能大量物理吸附钢液中的Al₂O₃夹杂，而后在液相存在的条件下，通过快速扩散和化学反应大量吸收上述Al₂O₃夹杂，直至最终均形成六铝酸钙，除杂容量大、粒径范围宽。

（3）本具体实施方式所制备的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器，使用后可将其于真空条件下在石灰浆体中浸泡，干燥，在1400~1600℃条件下保温0.5~6小时，制得再生连铸中间包用陶瓷过滤器，能够二次使用。

本具体实施方式所制备的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器在连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了32~47%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>12炉次；用后的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器经再生处理后获得的再生连铸中间包用陶瓷过滤器在连铸中间包中使用，钢中非金属夹杂物含量降低了25~34%，显著提高了钢水洁净度，使用寿命与连铸中间包同步>8炉次。

因此，本具体实施方式所制备的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器具有除杂粒径范围广、效率高、使用方便、不易堵塞、强度高、耐冲刷、使用寿命长和可再生的特点。

Claims (9)

1.一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于以40～60wt%的碳酸钙颗粒、15~30wt%的刚玉颗粒和1~5wt%的预熔七铝酸十二钙颗粒为骨料，以10~15wt%的铝酸一钙细粉、4~10wt%的二铝酸钙细粉和4~6wt%的预熔七铝酸十二钙细粉为基质，以占所述骨料与基质之和0.04~0.10wt%的有机纤维和0.08~0.15wt%的聚羧酸分散减水剂为外加剂；按上述含量将所述结合剂和所述基质混碾均匀，再加入骨料混碾，得到混合料；然后向混合料中加入占所述骨料与基质之和4~6wt%的水，搅拌均匀，浇注振动成型，室温条件下养护12~48小时，脱模；最后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1200~1700℃条件下保温0.5~6小时，制得连铸中间包用可再生陶瓷过滤器；

将使用后的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器浸泡在石灰浆体中，抽真空至2500Pa以下，保持10~20分钟，取出后在110~200℃条件下干燥12~36小时，在1400~1600℃条件下保温0.5~6小时，制得再生连铸中间包用陶瓷过滤器。

2.根据权利要求1所述的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述碳酸钙颗粒的CaCO₃含量>99wt%，粒径为5～0.088mm。

3.根据权利要求1所述的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述刚玉颗粒的Al₂O₃含量>99wt%，粒径为3～0.088mm。

4.根据权利要求1所述的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述预熔七铝酸十二钙颗粒的粒径为1～0.088mm。

5.根据权利要求l所述的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述铝酸一钙细粉的CaAl₂O₄含量>94wt%，粒径D₅₀ <25μm。

6.根据权利要求l所述的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述二铝酸钙细粉的粒径D₅₀ <10μm。

7.根据权利要求l所述的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述预熔七铝酸十二钙细粉的粒径<0.088mm。

8.根据权利要求l所述的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于所述石灰浆体的石灰与水的质量比为(0.2～0.8 )︰1。

9.一种连铸中间包用可再生陶瓷过滤器，其特征在于所述连铸中间包用可再生陶瓷过滤器是根据权利要求1～8项中任一项所述的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器的制备方法所制备的连铸中间包用可再生陶瓷过滤器。