CN107245545B - 一种无缝纯钙包芯线的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无缝纯钙包芯线的生产方法，属于合金包芯线技术领域。本发明的生产方法，包括以下步骤：将金属钙棒加热后通过挤压机挤压成型为直径8.7‑12.9mm的金属钙丝；将挤压后的金属钙丝导入真空涂层处理槽，使钙丝表面均匀涂覆有纳米陶瓷涂料；将涂覆有纳米陶瓷涂料的钙丝导入固化处理器，通过热风装置对其进行固化处理；待金属钙丝表面涂层固化后，经过导向轮将其导入定径机进行定径处理，然后将钙丝表面多余涂料切削掉，并复卷制成直径为9‑13mm的无缝纯钙包芯线。采用本发明的技术方案能够有效保证所得包芯线对钢水的处理效果，所得包芯线产品的废品率较低，且其生产系统结构简单，生产效率高，成本低，便于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于包芯线技术领域，更具体地说，涉及一种无缝纯钙包芯线的生产方法。
背景技术
随着炼钢技术的进步，特别是钢水精炼技术的发展，生产高纯净、高品质、高档次钢已成为可能。低碳铝镇静钢及一些对纯净度要求极高的钢种，主要是采用LF-VD或RH炉对钢水进行精炼处理，采用喂线方式对钢水中夹杂物进行变形处理，从而进一步提高钢水纯净度，改善钢水可浇性。目前，钢厂广泛使用的合金线主要为铁钙线、硅钙线、实芯纯钙线和铝钙线。
传统的包芯线是以芯粉或线为主，外层包覆钢带。但上述包芯线都是通过包芯线轧制机组将钢带包覆后，通过轧轮将钢带折边、锁边、锁压紧而成，无法实现外层钢带的无缝密封，在高温、潮湿环境下，长时间贮存，内层芯粉中的钙很容易氧化失效或使钙含量品位下降，从而影响使用效果。且在使用过程中，如果外层钢带质量不好，存在质量缺陷，在喂线过程还很容易发生断线，影响生产节奏和喂线处理效果。同时，现有的包芯线，由于外层钢带厚度较薄，只有0.35-0.4mm，喂线时芯线外层钢带容易变软，达不到钢水临界深度，部分金属钙在反应前就以钙蒸汽的形式跑掉了，造成钙的收得率只有10-25％；喂线过程由于反应激烈，容易造成钢水喷溅，使传统的包芯线的使用受到限制，不利于钢厂降成本。
近两年，钢厂开始尝试从国外引进无缝纯钙线生产技术，现有无缝纯钙线生产系统的结构示意图如图1所示，钙棒1经加热装置2加热后通过挤压机3挤压成型形成钙丝4，钙丝4 与存料仓6内的带钢5一起进入包线机组7，将带钢5包覆于钙丝4表面，然后通过高频或激光焊机8对带钢5进行焊接，并将焊接后的包芯线置于热处理炉9进行热处理，最后经复卷机10复卷形成成品包芯线11。现有无缝纯钙线通常采用厚度0.9-1.0mm的钢带包覆金属钙丝，包覆后钢带之间采用高频或激光焊接，从而能够完全做到外层钢带无缝包覆，包芯线在高温、潮湿环境等极端条件下使用时，其内芯钙丝不容易与空气接触造成钙氧化失效或钙品位降低的问题。同时在使用过程中，无缝线刚性更好，能够穿透渣层喂入钢水临界深度，避免钙过早烧损和气化损耗，钢水喷溅小，钙的收得率在30％以上。
如，中国专利申请号为201210005971.6的申请案公开了一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线及其制备方法，该申请案的包芯线由外层钢管、中间涂层和内芯三部分组成，通过外层无缝钢管的设置提高了对内芯包覆的密封性，有利于减少钙的氧化失效；而通过中间涂层的设置则降低了金属钙的蒸气压和气化速度，有利于增加无缝实心金属钙包芯线插于钢液的深度，并减少钢液的沸腾。
但无缝纯钙线在国内生产技术仍处于摸索阶段，设备一次性投资大，生产技术要求高，工艺复杂，包芯线包覆机组与高频、激光焊接速度不匹配，高频、激光焊接频率、温度等参数控制要求极高，从而导致成品质量合格率较低，废品率高达35-40％，产量低，生产成本居高不下。加上采用钢带厚度约0.9-1.0mm，生产的包芯线表面硬度大，钢厂喂线机喂线过程线易打滑喂不进，从而影响生产，与实芯纯钙线成本相比，优势较小，难以在钢厂推广使用。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有有缝及无缝纯钙包芯线生产工艺存在的不足，提供了一种无缝纯钙包芯线的生产方法，采用本发明的技术方案能够有效保证所得包芯线对钢水的处理效果，所得包芯线产品的废品率较低，且其生产系统结构简单，生产效率高，成本低，便于推广使用。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其步骤如下：
步骤一、通过加热装置对金属钙棒进行加热，然后通过挤压机将加热后的钙棒挤压成直径为8.7-12.9mm的金属钙丝；
步骤二、将挤压后的金属钙丝导入真空涂层处理槽，使钙丝表面均匀涂覆有纳米陶瓷涂料；
步骤三、将涂覆有纳米陶瓷涂料的钙丝导入固化处理器，通过热风装置对其进行固化处理；
步骤四、待金属钙丝表面涂层固化后，经过导向轮将其导入定径机进行定径处理，然后将钙丝表面多余涂料切削掉，并复卷制成直径为9-13mm的无缝纯钙包芯线，包芯线表面涂层厚度为0.15-0.25mm。
更进一步的，所述步骤一中采用加热装置将金属钙棒加热至200-400℃。
更进一步的，所述真空涂层处理槽内的纳米陶瓷涂料是以SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉为基本填料，辅加部分纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，以无水乙醇和丙酮作为溶剂，聚丙烯酰胺作为稠化剂制成的。
更进一步的，所述纳米陶瓷涂料中SiO2、Al2O3和TiO的重量分别占陶瓷粉总重量的百分比为40-60％、25-35％和15-25％，纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂的添加量分别为陶瓷粉总重的20-25％、5-10％和10-15％。
更进一步的，所述无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺的添加量分别占涂料总重的25-30％、 5-15％和0.1-0.5％。
更进一步的，所述纳米陶瓷涂料制备的具体过程为：将SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉经过高速搅拌器搅拌30-45分钟后，导入温度为100-150℃的反应釜，边搅拌边加入纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，搅拌20-25分钟后，加入无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺继续搅拌10-15分钟，制成非牛顿纳米陶瓷液体涂层。
更进一步的，所述纳米陶瓷涂料中陶瓷粉的粒度为800-1000目，且所得非牛顿纳米陶瓷液体涂层的pH值为7-9，粘度为0.25-0.45Pas。
更进一步的，包芯线生产过程中，采用液位传感器对真空涂层处理槽内的液位进行实时监测，当其液位低于设定值时，通过储液装置和进液管道向真空涂层处理槽内补给纳米陶瓷涂料。
更进一步的，所述步骤二中将挤压后的金属钙丝以25-30m/分钟的速率导入真空涂层处理槽，并控制真空涂层处理槽内的温度为120-150℃，将纳米陶瓷涂料填装到真空涂层处理槽之前对真空涂层处理槽进行抽真空处理，真空度控制在0.5-0.65Pa。
更进一步的，所述步骤三中热风温度控制在65-85℃；所述步骤四中定径机的刀具采用硬质合金制成，定径孔直径(Ф(9-13)mm±0.5mm)与待生产包芯线的直径相对应，刀具孔径可根据生产的合金包芯线经要求更换。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，通过在钙丝表面直接涂覆一层均匀纳米陶瓷涂料，从而能够有效防止钙的氧化失效、过早烧损和气化损耗，有利于提高钢水中钙的收得率。同时，采用本发明的方法无需在钙丝表面包覆钢带，省略了现有的钢带包覆及后续焊接、热处理工序，工艺操作简单，有效克服了现有有缝及无缝包芯线生产工艺存在的生产效率低，产品质量合格率低，生产技术要求高，生产成本高，生产所得合金包芯线难以满足钢厂喂线设备生产工艺要求的不足，大大提高了包芯线生产的生产效率，降低了所得产品的废品率和生产成本，并能有效保证钢水精炼效果。
(2)本发明的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，通过对纳米陶瓷涂料的组分及其配比进行优化设计，从而使该涂料具有较高的软化温度和熔点(熔点1450-1500℃，钢带熔化温度只有1250-1350℃)，因此喂入高温钢水中时芯线不过早变软，防止喂线达不到钢水临界深度或熔化过早造成钙气化损耗，或钙反应激烈使钢水喷溅过大的现象发生。由于金属钙丝表面涂层熔化后形成的液态硅酸盐比重远远小于钢水比重，会迅速上浮在钢水表面形成液态渣层，因此对钢水无污染。
(3)本发明的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，所述纳米陶瓷涂料的pH值为7-9，粘度为0.25-0.45Pas，即形成非牛顿液体涂料，由于随非牛顿液体的外加剪切力增大，其液体粘度也非线性大幅增大，因此当增加导入非牛顿纳米液体涂层的金属钙丝速度时，涂层粘度也会随之非线性大幅增大，本发明通过有效控制金属钙丝的导入速度，从而一方面能够有效保证对金属钙丝表面的均匀涂覆，另一方面又能够保证所得钙丝表面涂层涂覆的厚度。
(4)本发明的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，采用本发明的方法能够有效提高包芯线的拉伸强度、抗折弯次数，其表面涂层不易开裂、脱落；同时生产所得包芯线相对于现有有缝和无缝包芯线具有更好的耐磨性和抗氧化性。
(5)本发明的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，与传统的有缝和无缝纯钙包芯线生产工艺相比生产成本低、工艺简单、生产效率高、产品质量优良，芯线使用过程具有比钢带拉伸强度、抗折弯次数更高的特点，且使用过程不卡线、断线，使用效果好，钙在钢水中收得率高，因此本发明生产所得包芯线在钢水精炼钙处理领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为现有无缝纯钙线生产系统的结构示意图；
图2为本发明的无缝纯钙包芯线生产系统的结构示意图；
图3为本发明的真空涂层处理槽的结构示意图；
图4为本发明的无缝纯钙包芯线的结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、钙棒；2、加热装置；3、挤压机；4、钙丝；5、带钢；6、存料仓；7、包线机组；8、高频或激光焊机；9、热处理炉；10、复卷机；11、成品包芯线；12、真空涂层处理槽；13、热风装置；14、固化处理器；15、定径机；16、内芯钙丝；17、纳米陶瓷涂层；18、进液管道；19、储液装置。
具体实施方式
本发明的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其具体步骤如下：
步骤一、启动如图2所示的包芯线生产系统(包括依次设置的热装置2、挤压机3、真空涂层处理槽12、固化处理器14、定径机15和复卷机)，通过加热装置2将金属钙棒1加热至200-400℃，然后通过挤压机3将加热后的钙棒挤压成直径为8.7-12.9mm的金属钙丝4。所述金属钙棒成份中，Ca≧99.5％，杂质含量少，加热后挤压热塑性好，从而不易出现裂纹、断裂现象。
步骤二、将挤压后的金属钙丝4以25-30m/分钟的速率导入真空涂层处理槽12，并控制真空涂层处理槽12内的温度为120-150℃，使钙丝4表面均匀涂覆有纳米陶瓷涂料。
所述纳米陶瓷涂料是以SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉为基本填料，辅加部分纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，以无水乙醇和丙酮作为溶剂，聚丙烯酰胺作为稠化剂制成的。其中，所述纳米陶瓷涂料中陶瓷粉的粒度为800-1000目，SiO2、Al2O3和TiO的重量分别占陶瓷粉总重量的百分比为40-60％、25-35％和15-25％，纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂的添加量分别为陶瓷粉总重的20-25％、5-10％和10-15％；所述无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺的添加量分别占涂料总重的25-30％、5-15％和0.1-0.5％。上述纳米陶瓷涂料制备的具体过程为：将SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉经过高速搅拌器搅拌30-45分钟后，导入温度为100-150℃的反应釜，边搅拌边加入纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，搅拌20-25分钟后，加入无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺继续搅拌10-15分钟，即得到本发明的非牛顿纳米陶瓷液体涂层，涂层的pH值为7-9，粘度为0.25-0.45Pas。
传统包芯线通常是以芯粉或芯线为主，采用包芯线轧制机组在外层包覆钢带，并通过轧轮对钢带进行折边、锁边、锁压紧处理，但采用该种包芯线对钢水进行精炼处理时，钙的收得率相对较低，芯线在喂线过程中易发生断线现象，且其喂线深度较浅。随着包芯线技术的发展，无缝包芯线已成为目前国内外研究者的研究热点。现有技术中通常是对芯线表面包覆的钢带进行焊接，从而得到无缝包芯线，采用该种生产工艺在一定程度上能够提高钢水中钙的收得率，减少钙的氧化损耗和气化损失，并增大其喂线深度。但包芯线的质量受包覆工艺、焊接质量及后续热处理工艺的影响较大，钢水中钙的收得率仍有待进一步提高。此外，上述有缝及无缝包芯线的生产均无法避免地要在芯线或芯粉外层包覆钢带，钢带包覆缺陷的存在极易导致废品产生，所得产品的废品率相对较高，从而易造成较大的经济损失。
发明人一直致力于包芯线生产工艺的改进研究，其通过大量实验意外发现，通过采用本发明的生产方法，即通过在内芯钙丝16表面均匀涂覆一层纳米陶瓷涂层17，以替代传统机械轧制钢带包覆金属钙丝制成的合金包芯线和传统机械轧制钢带包覆，采用高频、激光焊接钢带之间缝隙制成的无缝合金包芯线，从而可以保证内芯钙丝16的完全、致密、均匀无缝密封，有效减少钙的氧化损耗及气化损失，使钢水中钙的收得率得到显著提高。此外，本发明无需在内芯钙丝16外层包覆钢带即能满足包芯线的使用要求，其生产工艺简单，避免了钢带包覆对包芯线质量及使用性能的影响，从而显著降低了所得产品的废品率，有利于节约成本。本发明直接以纳米陶瓷涂层17对内芯钙丝16进行包覆，所得包芯线的耐磨性、抗氧化性好，且其拉伸强度高达500MPa，抗折弯次数达到1000次以上，从而能够显著增大包芯线的喂线深度，喂线过程不卡线、断线，使用效果好，钙在钢水中的收得率高。
发明人还通过大量实验对纳米陶瓷涂层的组分及配比进行优化设计，使该涂层具有较高的软化温度和熔点(熔点1450-1500℃，钢带熔化温度只有1250-1350℃)，因此喂入高温钢水中时芯线不过早变软，防止喂线达不到钢水临界深度或熔化过早造成钙气化损耗，或钙反应激烈使钢水喷溅过大的现象发生。由于金属钙丝表面涂层熔化后形成的液态硅酸盐比重远远小于钢水比重，会迅速上浮在钢水表面形成液态渣层，因此对钢水无污染。此外，通过对陶瓷粉的粒度及纳米陶瓷涂层17的涂覆厚度(0.15-0.25mm)进行有效控制，从而可以进一步保证所得包芯线产品的抗拉强度、抗折弯次数等性能，且涂层与钙丝的结合牢固，表面涂层不易发生开裂、脱落现象，所得包芯线相对于现有有缝和无缝包芯线具有更好的耐磨性和抗氧化性。
由于随非牛顿液体的外加剪切力增大，其液体粘度也非线性大幅增大，因此当增加导入非牛顿纳米液体涂层的金属钙丝速度时，涂层粘度也会随之非线性大幅增大，本发明通过有效控制金属钙丝的导入速度，从而一方面能够有效保证对金属钙丝表面的均匀涂覆，另一方面又能够保证所得钙丝表面涂层的有效涂覆厚度。
结合图3，本发明中真空涂层处理槽12通过进液管道18与储液装置19相连，所述真空涂层处理槽12内设有液位计，进液管道18上设有进液泵和控制阀，且液位计、进液泵和控制阀均与控制系统相连。将制备好的纳米陶瓷涂料置于储液装置19内，通过进液管道18将涂料输送至真空涂层处理槽12，且输送之前对真空涂层处理槽12进行抽真空处理，真空度控制在0.5-0.65Pa。同时包芯线生产过程中，采用液位传感器对真空涂层处理槽12内的液位进行实时监测，当其液位低于设定值时，通过储液装置19和进液管道18向真空涂层处理槽 12内及时补给纳米陶瓷涂料，从而有利于保证钙丝表面涂料涂覆的均匀性及致密涂覆。
步骤三、将涂覆有纳米陶瓷涂料的钙丝4导入固化处理器14，通过热风装置13对其进行固化处理，热风温度控制在65-85℃，从而能够提高内芯钙丝16表面涂料的固化效率和固化效果。
步骤四、待金属钙丝4表面涂层固化后，经过导向轮将其导入定径机15进行定径处理，然后将钙丝4表面多余涂料切削掉，并经复卷机复卷得到本发明的无缝纯钙成品包芯线11，如图4所示，该包芯线由内芯钙丝16及均匀涂覆在内芯钙丝16表面的纳米陶瓷涂层17组成，其中包芯线的直径为9-13mm，内芯钙丝16的直径为8.7-12.9mm。上述定径机15的刀具采用硬质合金制成，定径孔直径与待生产包芯线的直径相对应。
采用本发明的生产方法对包芯线进行生产时，大大简化了现有有缝和无缝纯钙包芯线的生产工艺，对应的生产系统相对于现有包芯线生产系统省去了复杂的机械轧制包线机组和高频、激光焊接、钢带焊接后毛刺抛光、热处理、焊接后复卷精整等设备，生产工艺简单，能够有效避免钢带包覆及其后续处理工艺对包芯线质量的影响，大大降低了所得包芯线产品的废品率，提高了包芯线的生产效率和贮存期。
为进一步了解本发明的内容，现结合具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图2所示，本实施例的一种无缝纯钙包芯线的生产系统，包括加热装置2、挤压机3、真空涂层处理槽12和固化处理器14，其中，加热装置2、挤压机3、真空涂层处理槽12和固化处理器14依次设置。如图3所示，上述真空涂层处理槽12通过进液管道18与储液装置 19相连，所述真空涂层处理槽12内设有液位计，进液管道18上设有进液泵和控制阀，且液位计、进液泵和控制阀均与控制系统相连。所述固化处理器14的出口端还依次设有定径机 15和复卷机，所述固化处理器14的侧方还设有热风装置13。
上述真空涂层处理槽12内填装有待涂覆纳米陶瓷涂料，该涂料以SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉为基本填料，辅加部分纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，其中，陶瓷粉的粒度为900目，SiO2、Al2O3和TiO分别占陶瓷粉总重的百分比为60％、25％、15％，纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂的添加量分别为陶瓷粉总重的22％、7％和15％。上述纳米陶瓷涂层 17的涂料中还添加有无水乙醇和丙酮作为溶剂，添加有聚丙烯酰胺作为稠化剂，无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺的添加量分别占涂料总重(干重)的30％、10％和0.3％。上述涂料的pH 值为7，粘度为0.25Pas。
采用本实施例的无缝纯钙包芯线的生产系统对包芯线进行生产，其具体步骤如下：
步骤一、通过加热装置2将金属钙棒1加热至200℃，然后通过挤压机3将加热后的钙棒挤压成直径为12.85mm的金属钙丝4。
步骤二、将挤压后的金属钙丝4以28m/分钟的速率导入真空涂层处理槽12，并控制真空涂层处理槽12内的温度为120℃，使钙丝4表面均匀涂覆有纳米陶瓷涂料。所述纳米陶瓷涂料制备的具体过程为：将SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉经过高速搅拌器搅拌41分钟后，导入温度为150℃的反应釜，边搅拌边加入纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，搅拌20分钟后，加入无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺继续搅拌10分钟，即得到本实施例的非牛顿纳米陶瓷液体涂层。
本实施例中将制备好的纳米陶瓷涂料置于储液装置19内，通过进液管道18将涂料输送至真空涂层处理槽12，且输送之前对真空涂层处理槽12进行抽真空处理，真空度控制在 0.65Pa。同时包芯线生产过程中，采用液位传感器对真空涂层处理槽12内的液位进行实时监测，当其液位低于设定值时，通过储液装置19和进液管道18向真空涂层处理槽12内及时补给纳米陶瓷涂料。
步骤三、将涂覆有纳米陶瓷涂料的钙丝4导入固化处理器14，通过热风装置13对其进行固化处理，热风温度控制在65℃，从而能够提高内芯钙丝16表面涂料的固化效率和固化效果。
步骤四、待金属钙丝4表面涂层固化后，经过导向轮将其导入定径机15进行定径处理，然后将钙丝4表面多余涂料切削掉，并经复卷机复卷即制成直径为13mm，内芯钙丝16直径为12.85mm的无缝纯钙成品包芯线11；上述定径机15的刀具采用硬质合金制成，定径孔直径与待生产包芯线的直径相对应。
在生产SpHC时，在LF钢包炉精炼出站前，在120t钢包按喂线速度100-120m/分钟均匀喂入本实施例的无缝纯钙包线150-180m，喂线过程无卡线、断线，基本无喷溅，钢水中金属钙在30-45PPm，钙收得率稳定在35％左右。
实施例2
如图2所示，本实施例的一种无缝纯钙包芯线的生产系统，其结构基本同实施例2，其区别在于：所述真空涂层处理槽12内所填装纳米陶瓷涂料中陶瓷粉的粒度为1000目，SiO2、 Al2O3和TiO分别占陶瓷粉总重的百分比为53％、30％、17％，纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂的添加量分别为陶瓷粉总重的25％、10％和13％。无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺的添加量分别占涂料总重(干重)的28％、15％和0.5％，该涂料的pH值为8，粘度为0.45Pas。
采用本实施例的无缝纯钙包芯线的生产系统对包芯线进行生产，其具体步骤如下：
步骤一、通过加热装置2将金属钙棒1加热至350℃，然后通过挤压机3将加热后的钙棒挤压成直径为10.8mm的金属钙丝4。
步骤二、将挤压后的金属钙丝4以25m/分钟的速率导入真空涂层处理槽12，并控制真空涂层处理槽12内的温度为135℃，使钙丝4表面均匀涂覆有纳米陶瓷涂料。所述纳米陶瓷涂料制备的具体过程为：将SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉经过高速搅拌器搅拌45分钟后，导入温度为122℃的反应釜，边搅拌边加入纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，搅拌23分钟后，加入无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺继续搅拌12分钟，即制成本实施例的非牛顿纳米陶瓷液体涂层。
本实施例中将制备好的纳米陶瓷涂料置于储液装置19内，通过进液管道18将涂料输送至真空涂层处理槽12，且输送之前对真空涂层处理槽12进行抽真空处理，真空度控制在 0.58Pa。同时包芯线生产过程中，采用液位传感器对真空涂层处理槽12内的液位进行实时监测，当其液位低于设定值时，通过储液装置19和进液管道18向真空涂层处理槽12内及时补给纳米陶瓷涂料。
步骤三、将涂覆有纳米陶瓷涂料的钙丝4导入固化处理器14，通过热风装置13对其进行固化处理，热风温度控制在73℃，从而能够提高内芯钙丝16表面涂料的固化效率和固化效果。
步骤四、待金属钙丝4表面涂层固化后，经过导向轮将其导入定径机15进行定径处理，然后将钙丝4表面多余涂料切削掉，并复卷制成直径为11mm的无缝纯钙成品包芯线11；上述定径机15的刀具采用硬质合金制成，定径孔直径与待生产包芯线的直径相对应。
在生产IF汽车板时，在LF钢包炉精炼出站前，在300t钢包按喂线速度100-120m/分钟均匀喂入本实施例的无缝纯钙包线200-250m，喂线过程无卡线、断线，基本无喷溅，钢水中金属钙在40-50PPm，钙收得率稳定在45％以上。
实施例3
如图2所示，本实施例的一种无缝纯钙包芯线的生产系统，其结构基本同实施例2，其区别在于：所述真空涂层处理槽12内所填装纳米陶瓷涂料中陶瓷粉的粒度为800目，SiO2、 Al2O3和TiO分别占陶瓷粉总重的百分比为50％、30％、20％，纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂的添加量分别为陶瓷粉总重的24％、8％和11％。无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺的添加量分别占涂料总重(干重)的27％、13％和0.4％，该涂料的pH值为8，粘度为0.30Pas。
采用本实施例的无缝纯钙包芯线的生产系统对包芯线进行生产，其具体步骤如下：
步骤一、通过加热装置2将金属钙棒1加热至400℃，然后通过挤压机3将加热后的钙棒挤压成直径为11.85mm的金属钙丝4。
步骤二、将挤压后的金属钙丝4以30m/分钟的速率导入真空涂层处理槽12，并控制真空涂层处理槽12内的温度为150℃，使钙丝4表面均匀涂覆有纳米陶瓷涂料。所述纳米陶瓷涂料制备的具体过程为：将SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉经过高速搅拌器搅拌30分钟后，导入温度为100℃的反应釜，边搅拌边加入纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，搅拌25分钟后，加入无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺继续搅拌15分钟，即制成本实施例的非牛顿纳米陶瓷液体涂层。
本实施例中将制备好的纳米陶瓷涂料置于储液装置19内，通过进液管道18将涂料输送至真空涂层处理槽12，且输送之前对真空涂层处理槽12进行抽真空处理，真空度控制在 0.5Pa。同时包芯线生产过程中，采用液位传感器对真空涂层处理槽12内的液位进行实时监测，当其液位低于设定值时，通过储液装置19和进液管道18向真空涂层处理槽12内及时补给纳米陶瓷涂料。
步骤三、将涂覆有纳米陶瓷涂料的钙丝4导入固化处理器14，通过热风装置13对其进行固化处理，热风温度控制在85℃，从而能够提高内芯钙丝16表面涂料的固化效率和固化效果。
步骤四、待金属钙丝4表面涂层固化后，经过导向轮将其导入定径机15进行定径处理，然后将钙丝4表面多余涂料切削掉，并复卷制成直径为12mm的无缝纯钙成品包芯线11；上述定径机15的刀具采用硬质合金制成，定径孔直径与待生产包芯线的直径相对应。
在生产SPCC时，在LF钢包炉精炼出站前，在150t钢包按喂线速度100-120m/分钟均匀喂入本实施例的无缝纯钙包线180-200m，喂线过程无卡线、断线，基本无喷溅，钢水中金属钙在35-45PPm，钙收得率稳定在38-42％。
实施例4
本实施例的一种无缝纯钙包芯线的生产系统，其结构基本同实施例2，其区别在于：所述真空涂层处理槽12内所填装纳米陶瓷涂料中陶瓷粉的粒度为800目，SiO2、Al2O3和TiO 分别占陶瓷粉总重的百分比为40％、35％、25％，纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂的添加量分别为陶瓷粉总重的20％、5％和10％。上述纳米陶瓷涂层17的涂料中还添加有无水乙醇和丙酮作为溶剂，添加有聚丙烯酰胺作为稠化剂，无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺的添加量分别占涂料总重(干重)的25％、5％和0.1％，该涂料的pH值为9，粘度为0.32Pas。
采用本实施例的无缝纯钙包芯线的生产系统对包芯线进行生产，其具体步骤如下：
步骤一、通过加热装置2将金属钙棒1加热至380℃，然后通过挤压机3将加热后的钙棒挤压成直径为8.75mm的金属钙丝4。
步骤二、将挤压后的金属钙丝4以32m/分钟的速率导入真空涂层处理槽12，并控制真空涂层处理槽12内的温度为148℃，使钙丝4表面均匀涂覆有纳米陶瓷涂料。所述纳米陶瓷涂料制备的具体过程为：将SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉经过高速搅拌器搅拌30分钟后，导入温度为105℃的反应釜，边搅拌边加入纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，搅拌23分钟后，加入无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺继续搅拌15分钟，即制成本实施例的非牛顿纳米陶瓷液体涂层。
本实施例中将制备好的纳米陶瓷涂料置于储液装置19内，通过进液管道18将涂料输送至真空涂层处理槽12，且输送之前对真空涂层处理槽12进行抽真空处理，真空度控制在 0.5Pa。同时包芯线生产过程中，采用液位传感器对真空涂层处理槽12内的液位进行实时监测，当其液位低于设定值时，通过储液装置19和进液管道18向真空涂层处理槽12内及时补给纳米陶瓷涂料。
步骤三、将涂覆有纳米陶瓷涂料的钙丝4导入固化处理器14，通过热风装置13对其进行固化处理，热风温度控制在80℃，从而能够提高内芯钙丝16表面涂料的固化效率和固化效果。
步骤四、待金属钙丝4表面涂层固化后，经过导向轮将其导入定径机15进行定径处理，然后将钙丝4表面多余涂料切削掉，并复卷制成直径为9mm的无缝纯钙成品包芯线11。
综上所述，采用本发明的生产工艺对包芯线进行生产，与传统的有缝和无缝纯钙包芯线生产工艺相比生产成本低、工艺简单、生产效率高、产品质量优良，芯线使用过程具有比钢带拉伸强度、抗折弯次数更高的特点，且芯线表面纳米钝化涂层的包裹密实性强，芯线韧性好，使用过程不卡线、断线，使用效果好，钙在钢水中收得率高，因此生产所得包芯线在钢水精炼钙处理领域具有广阔的应用前景。同时，本发明生产所得无缝纯钙包芯线采用对钢水污染小的硅酸盐陶瓷相组成，在高温钢水中软化温度比钢带高，在钢水中穿透能力强，在钢水精炼处理喂线时，可将芯线喂入钙的临界深度以下，芯线外层纳米钝化涂层，可不受天气条件(温度高、空气湿度大)影响，造成钙丝氧化、水化，使用效果降低的问题。此外，本发明有效克服了现有包芯线生产质量易受钢带包覆、焊接及后续热处理等工序影响的不足，大大降低了所得产品的废品率，且钙丝表面涂层的涂覆均匀、致密，与钙丝结合牢固，从而提高了所得包芯线的质量及使用效果。具体的，本发明包芯线生产速度可达到30m/分钟，生产效率远高于有缝和无缝纯钙包芯线生产，产品质量合格率高达98％以上，产品贮存期高达一年以上不影响使用效果；钙在钢水中的收得率可达到传统生产方法生产的无缝纯钙线 30-50％水平。
Claims (9)
1.一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于，其步骤如下：
步骤一、通过加热装置(2)对金属钙棒(1)进行加热，然后通过挤压机(3)将加热后的钙棒挤压成直径为8.7-12.9mm的金属钙丝(4)；
步骤二、将挤压后的金属钙丝(4)以25-30m/分钟的速率导入真空涂层处理槽(12)，并控制真空涂层处理槽(12)内的温度为120-150℃，将纳米陶瓷涂料填装到真空涂层处理槽(12)之前对真空涂层处理槽(12)进行抽真空处理，真空度控制在0.5-0.65Pa，从而使钙丝(4)表面均匀涂覆有纳米陶瓷涂料；
步骤三、将涂覆有纳米陶瓷涂料的钙丝(4)导入固化处理器(14)，通过热风装置(13)对其进行固化处理；
步骤四、待金属钙丝(4)表面涂层固化后，采用定径机(15)进行定径处理，将钙丝(4)表面多余涂料切削掉，并复卷制成直径为9-13mm的无缝纯钙包芯线，包芯线表面涂层厚度为0.15-0.25mm。
2.根据权利要求1所述的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于：所述步骤一中采用加热装置(2)将金属钙棒(1)加热至200-400℃。
3.根据权利要求1所述的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于：所述真空涂层处理槽(12)内的纳米陶瓷涂料是以SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉为基本填料，辅加部分纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，以无水乙醇和丙酮作为溶剂，聚丙烯酰胺作为稠化剂制成的。
4.根据权利要求3所述的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于：所述纳米陶瓷涂料中SiO2、Al2O3和TiO的重量分别占陶瓷粉总重量的百分比为40-60％、25-35％和15-25％，纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂的添加量分别为陶瓷粉总重的20-25％、5-10％和10-15％。
5.根据权利要求4所述的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于：所述无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺的添加量分别占涂料总重的25-30％、5-15％和0.1-0.5％。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于：所述纳米陶瓷涂料制备的具体过程为：将SiO2、Al2O3和TiO陶瓷粉经过高速搅拌器搅拌30-45分钟后，导入温度为100-150℃的反应釜，边搅拌边加入纳米硅溶胶、纳米Al2O3和改性硅树脂，搅拌20-25分钟后，加入无水乙醇、丙酮和聚丙烯酰胺继续搅拌10-15分钟，制成非牛顿纳米陶瓷液体涂层。
7.根据权利要求6所述的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于：所述纳米陶瓷涂料中陶瓷粉的粒度为800-1000目，且所得非牛顿纳米陶瓷液体涂层的pH值为7-9，粘度为0.25-0.45Pa· s。
8.根据权利要求7所述的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于：包芯线生产过程中，采用液位传感器对真空涂层处理槽(12)内的液位进行实时监测，当其液位低于设定值时，通过储液装置(19)和进液管道(18)向真空涂层处理槽(12)内补给纳米陶瓷涂料。
9.根据权利要求8所述的一种无缝纯钙包芯线的生产方法，其特征在于：所述步骤三中热风温度控制在65-85℃；所述步骤四中定径机(15)的刀具采用硬质合金制成，定径孔直径与待生产包芯线的直径相对应。
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