CN105777158B - 一种炼钢中间包用硅质干式料及制备方法和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炼钢中间包用硅质干式料及制备方法和施工方法,这种硅质干式料以硅砂颗粒、硅砂细粉和硅砂微粉、树脂、粘土为原料,加入促烧剂,硅砂、树脂、粘土、促烧剂重量份数为:硅砂70‑78份,树脂5‑10份,粘土10‑20份,促烧剂4‑8份,搅拌均匀后装袋即可,在施工现场采用振动方法成形,进行烘烤等工艺。本发明具有保温性能优良,节能环保,工艺简单易控制、生产能耗低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢中间包用干式料,尤其涉及一种生产成本更低,保温效果更优良、节能环保的硅质干式料及制备方法和施工方法。
背景技术
众所周知,炼钢要脱p、s,而脱去这两种元素需要碱性氧化物,也就是说在转炉里要造碱性渣,通常用石灰造渣、而且氧枪喷出的氧气把钢水氧化后形成的氧化物FeO也是碱性氧化物,所以不能使用酸性炉衬,否则这些酸性氧化物会和炉衬反应,不仅会把炉子迅速侵蚀坏,而且还会降低碱性渣的脱p、s效果,所以在炼钢的过程中要使用碱性耐材。
目前,炼钢所用的中间包工作衬干式料为镁质干式料,镁质干式料具有较好的耐侵蚀、抗热震等优异的性能,但镁质干式料主要使用原料镁砂:采用烧结菱镁矿或电熔菱镁矿的方法制取,烧结和冶炼成本很高;并且镁砂体积密度较高(一般为3.2g/cm3),因此导热系数较高,在炼钢过程中需要较高的钢水温度、烘烤中间包约800℃来弥补热量损失,从而浪费了宝贵的资源。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足,提供一种保温性能优良,节能环保,工艺简单易控制、生产能耗低,能够应用于炼钢中间包工作衬硅质干式料及制备方法和施工方法。
本发明所采用的技术方案是:以硅砂颗粒、硅砂细粉和硅砂微粉、树脂、粘土为原料,加入促烧剂,搅拌均匀后装袋即可,在施工现场采用振动方法成形,进行烘烤等工艺。
本发明中包括硅砂、树脂、粘土、促烧剂,重量份数为:硅砂70-78份,树脂5-10份,粘土10-20份,促烧剂4-8份。
其中硅砂是使用自然开采不需煅烧的硅石(石英砂)做为原料。
其中所述的硅砂具有不同的粒度等级,其粒度分布在0.1μm-10μm,0-0.044mm、0.044mm-0.074mm、0.074mm-1mm、1mm-3mm、3mm-5mm中的两个或两个以上的粒度区间。
其中所述的促烧剂为硼酸、硼砂、三聚磷酸钠中的一种或几种的混合,粒度在0.1μm-0.044mm的区间。
本发明的制备方法为:
步骤一、制备硅砂,使用自然开采不需煅烧的硅石(石英砂)做为原料,用粉碎设备把天然硅石进行粉碎和研磨;
步骤二、混料及搅拌,按硅砂、树脂、粘土、促烧剂重量份数为:硅砂70-78份,树脂5-10份,粘土10-20份,促烧剂4-8份,把配比好的原料放入砂浆搅拌机,进行搅拌5-10分钟,搅拌均匀后装袋密封。
本发明的施工方法为:
中间包干式工作层的施工工艺流程为:包底施工→胎模安装→包壁振动施工→小火烘烤→冷却→脱模→大火烘烤→使用。
当永久层的温度达到施工要求后,先安放座砖,然后将一定量的硅质干式料倒入包底,用振动板振动平整、密实,以保证包底厚度在80-100mm;包底施工完毕后,安装胎模,调整胎模与永久层的距离在60-80mm,在胎模与永久层之间的空隙内加满硅质干式料,开启振动器振动,然后边加料边振动直到工作层密实并与包沿平齐;然后用小火对胎模进行烘烤,热处理为煤气烘烤,温度控制在200~250℃,烘烤1h左右;然后自然冷却或风冷,当胎模温度降至80℃以下时脱模;使用前烘烤一般在开浇前的120min,一般小火烘烤60min烘烤至约200-300℃,然后中火30min烘烤至500℃;使用前总烘烤时间控制在90min范围内。
其中保证包底厚度在80-100mm,调整胎模与永久层的距离在60-80mm,这样的厚度才可以保证工作衬的良好保温性和耐侵蚀性能。
其中用小火对胎模进行烘烤,热处理为煤气烘烤,温度控制在200~250℃,烘烤1h左右,可以使脱模更快,更顺利。
其中使用前烘烤一般在开浇前的120min,一般小火烘烤60min烘烤至约200-300℃,然后中火30min烘烤至500℃;本发明只需烘烤至500℃就可满足浇钢温度的要求,镁质干式料则需要800℃,因此可节约300℃温度所需要的煤气,同时为紧张的生产流程节约了时间。
其中使用前总烘烤时间宜控制在90min范围内,目的是以避免升温过快导致的裂纹产生。
其中在施工工艺中分阶段、分不同温度分别进行烘烤和施工操作,再加上中间包倒入钢水后钢水的高温(钢水的温度在1510-1570℃),这些因素最重要的目的,是为了硅质干式料在现场施工的温度和操作下,以及钢水的高温下形成了陶瓷烧结层,这种陶瓷烧结层可显著提高工作衬结构强度,以及耐侵蚀、耐冲刷性能。
本发明的原理在于:用硅砂颗粒、细粉和微粉做为主要原料,加上硅砂、树脂和粘土的合理配比,利用树脂高温后的残碳形成残碳网状结构,由于这些硅砂微粉的部分粒度达到了超微粉级,这些微粉不仅粘附在残碳网状结构表面上,形成牢固的骨架作用,显著提高工作衬的强度;促烧剂的粒度在0.1μm-0.044mm的区间,促烧剂的粒度也达到了微粉级,促烧剂可充分渗入原料的缝隙中和残碳网状结构中,并在随后的硅质干式料现场施工的温度和操作下使硅砂和粘土形成6-10mm左右的陶瓷烧结层,陶瓷烧结层可显著提高工作衬结构强度,耐侵蚀耐、冲刷性能;另外更是有一些硅砂超微小粉粒渗入陶瓷烧结层的空隙中,起到二次防护的作用,从而提高足够强度和耐侵蚀性能。
众所周知,炼钢要脱p、s,而脱去这两种元素需要碱性氧化物,也就是说在转炉里要造碱性渣,通常用石灰造渣、而且氧枪喷出的氧气把钢水氧化后形成的氧化物FeO也是碱性氧化物,所以不能使用酸性炉衬,否则这些酸性氧化物会和炉衬反应,不仅会把炉子迅速侵蚀坏,而且还会降低碱性渣的脱p、s效果,所以在炼钢的过程中要使用碱性耐材,因此,多年来,在中间包中也延续使用碱性耐材-镁质干式料,而本发明创新地在中间包中使用了酸性耐材-硅质干式料,是因为本发明的硅砂、树脂、粘土和促烧剂的合理配比,这些组分的粒度配比,以及制备方法、现场的施工方法操作和温度,使硅砂、树脂和粘土完全反应,形成陶瓷烧结层,不产生任何酸性氧化物,从而不会影响后期造碱性渣,本发明通过注入中间包分流拉钢坯通过对钢坯晶相分析,证明了本发明的硅质干式料不影响钢水的洁净度。
另外,本发明是通过使用自然开采不需煅烧的硅石(石英砂)做为主要原料,由于硅砂生产不需煅烧环节,节能环保,成本低廉;而镁质干式料的镁砂的成本要大大高于硅砂。
本发明的保温性能优异,由于天然硅石中的SiO2是呈α-石英而存在,α-石英在加热过程中会发生晶型转化,而晶型转化会产生体积膨胀,硅砂的体积密度只有2.2g/cm3,而镁砂体积密度为3.2g/cm3,正是这种天然硅石性能使中间包的保温性能大幅增加,可显著降低热损失,使烘烤温度更低,降低劳动强度,从而可以节约大量能源,使炼钢企业的生产成本大幅降低。
另外,硅砂的体积密度只有2.2g/cm3,而镁砂体积密度为3.2g/cm3,体积密度远远低于镁质干式料,制作相同体积的干式料工作衬节约原料,不同大小的中间包工作衬可节约原料0.5-1.5吨。
具体实施方式
以下实施例详细说明了本发明。
实施例1:
将硅砂70份,树脂6份,粘土17份,促烧剂7份。其中3-5mm的硅砂22份,1-3mm的硅砂颗粒20份,0.074-1mm的硅砂颗粒10份,0.044mm-0.074mm的硅砂9份,0-0.044mm的硅砂6份,0.1μm-10μm的硅砂3份。
实施例2:
将硅砂75份,树脂5份,粘土15份,促烧剂5份。其中3-5mm的硅砂24份,1-3mm的硅砂颗粒24份,0.074-1mm的硅砂颗粒6份,0.044mm-0.074mm的硅砂8份,0.1μm-10μm的硅砂13份。
实施例3:
将硅砂78份,树脂6份,粘土11份,促烧剂5份。其中3-5mm的硅砂26份,1-3mm的硅砂颗粒25份,0.074-1mm的硅砂颗粒16份,0.044mm-0.074mm的硅砂4份,0-0.044mm的硅砂7份。
实施例4:
将硅砂80份,树脂5份,粘土10份,促烧剂5份。其中3-5mm的硅砂21份,1-3mm的硅砂颗粒23份,0.074-1mm的硅砂颗粒13份,0.044mm-0.074mm的硅砂12份,0-0.044mm的硅砂6份,0.1μm-10μm的硅砂5份。
实施例1-4的制备工艺为:
本发明的制备方法为:
步骤一、制备硅砂,使用自然开采不需煅烧的硅石(石英砂)做为原料,用粉碎设备把天然硅石进行粉碎和研磨;
步骤二、混料及搅拌,按硅砂、树脂、粘土、促烧剂重量份数为:硅砂70-78份,树脂5-10份,粘土10-20份,促烧剂4-8份,把配比好的原料放入砂浆搅拌机,进行搅拌5-10分钟,搅拌均匀后装袋。
本发明的施工方法为:
中间包干式工作层的施工工艺流程为:包底施工→胎模安装→包壁振动施工→小火烘烤→冷却→脱模→大火烘烤→使用。
当永久层的温度达到施工要求后,先安放座砖,然后将一定量的硅质干式料倒入包底,用振动板振动平整、密实,以保证包底厚度在80-100mm;包底施工完毕后,安装胎模,调整胎模与永久层的距离在60-80mm,在胎模与永久层之间的空隙内加满硅质干式料,开启振动器振动,然后边加料边振动直到工作层密实并与包沿平齐;然后用小火对胎模进行烘烤,热处理为煤气烘烤,温度控制在200~250℃,烘烤1h左右;然后自然冷却或风冷,当胎模温度降至80℃以下时脱模;使用前烘烤一般在开浇前的120min,一般小火烘烤60min烘烤至约200-300℃,然后中火30min烘烤至500℃;使用前总烘烤时间控制在90min范围内。
Claims (2)
1.一种炼钢中间包用硅质干式料,其特征在于:包括硅砂、树脂、粘土、促烧剂,重量份数为:硅砂70-78份,树脂5-10份,粘土10-20份,促烧剂4-8份;硅砂粒度分布在0.1μm—10μm,0—0.044 mm 、0.044mm—0.074mm 中的两个或两个以上的粒度区间;促烧剂为硼酸、硼砂、三聚磷酸钠中的一种或几种的混合,粒度在0.1μm-0.044mm的区间;一种炼钢中间包用硅质干式料的施工方法为:当永久层的温度达到施工要求后 ,先安放座砖 ,然后将硅质干式料倒入包底 ,用振动板振动平整、密实 ,以保证包底厚度在80-100mm;包底施工完毕后,安装胎模 ,调整胎模与永久层的距离在60-80mm ,在胎模与永久层之间的空隙内加满硅质干式料 ,开启振动器振动 ,然后边加料边振动直到工作层密实并与包沿平齐;然后用小火对胎模进行烘烤 , 热处理为煤气烘烤,温度控制在 200~250℃ ,烘烤 1 h左右;然后自然冷却或风冷 ,当胎模温度降至 80 ℃以下时脱模;使用前烘烤一般在开浇前的 120min,一般小火烘烤 60 min烘烤至约200-300℃,然后中火30min烘烤至 500 ℃;使用前总烘烤时间控制在90min范围内。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢中间包用硅质干式料,其特征在于:硅砂是使用自然开采不需煅烧的硅石做为原料。
3. 根据权利要求1所述的一种炼钢中间包用硅质干式料的制备方法,其特征在于:步骤一、制备硅砂,使用自然开采不需煅烧的硅石做为原料,用粉碎设备把天然硅石进行粉碎和研磨;步骤二、混料及搅拌,按硅砂、树脂、粘土、促烧剂重量份数为:硅砂70-78份,树脂5-10份,粘土10-20份,促烧剂4-8份,把配比好的原料放入砂浆搅拌机,进行搅拌5-10分钟,搅拌均匀后装袋密封。
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