CN112321305B

CN112321305B - 一种精炼钢包用多气泡透气元件

Info

Publication number: CN112321305B
Application number: CN202011227154.6A
Authority: CN
Inventors: 陈晓林
Original assignee: Yingkou Sitong High Temperature New Material Technology Co ltd
Current assignee: Yingkou Sitong High Temperature New Material Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2040-11-06
Also published as: CN112321305A

Abstract

本发明涉及一种精炼钢包用多气泡透气元件。本发明的一种多气泡透气元件，以氧化铝颗粒、莫来石颗粒和尖晶石作为主原料，添加纳米氧化铝微粉、氧化锆细粉和稀土氧化物细粉，采用高岭土和木质素磺酸盐为结合剂，经1400‑1500℃烧成制得。产品具有良好的透气性能并在单位时间内可产生更多的气泡数量，可更好的去除钢水中的非金属夹杂物，净化钢水，提高钢水质量。是在冶炼优质的精品钢中最优选的功能型材料。在精炼钢包中使用本发明的多气泡透气原件，精炼时间可由原来的平均45分钟降低到平均30分钟，透气率均达到100％，精品钢合格率可由原来的平均90％提高到98％，可大幅度提高了钢包运转效率。经济效益显著提升。

Description

一种精炼钢包用多气泡透气元件

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种精炼钢包用多气泡透气元件及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，炉外精炼技术在现代钢铁生产中已成为不可缺少的重要环节，在增加钢材品种，改善钢材质量等方面，日益显示出其优越性。炉外精炼采用底吹氩技术，能均匀钢水成分和温度，促进钢水精炼的物理化学反应。透气元件是底吹氩工艺中最重要的功能元件，它的使用性能对底吹氩工艺的顺利实施，保证炉外精炼工艺的可靠性、安全性和钢水质量至关重要。随着洁净钢和高品质钢需求的不断增长，炉外精炼比例增大，时间延长，钢包透气元件所承受的工作负荷加大，使用条件日趋苛刻。在保证良好的透气性能的同时还需要透气元件产生尽可能多的气泡数量，以便更好的去除钢水中的非金属夹杂物，净化钢水，提高钢水质量。也就是说在单位时间内透气元件产生的气泡越多，在相同的精炼时间内钢水中的非金属夹杂去除效果越好，越有利于提高钢水质量，从而冶炼出优质的精品钢。

目前，现有的钢包透气元件每小时所能产生的气泡量在2-5万个之间，不同工艺、不同厂家生产的产品有所不同。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种精炼钢包用多气泡透气元件，该透气元件在单位时间可产生更多的气泡数量，可大幅度提高钢材质量，对冶炼更高端的精品钢工艺的提升具有重要作用和意义。

本发明的目的之二是提供一种精炼钢包用多气泡透气元件的制备方法。

本发明的目的之三是提供精炼钢包用多气泡透气元件在精炼钢包中的应用。

本发明采用的技术方案是：一种精炼钢包用多气泡透气元件，由混合剂加水混合制成。

所述混合剂按重量百分比组成如下：

水的加入量为混合剂重量的2～3％。

进一步的，上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，所述球状氧化铝颗粒和椭圆状氧化铝颗粒，Al₂O₃的含量≥98％，体积密度≥3.55g/cm³，颗粒度≤2mm，闭口气孔率10～20％，孔径3～10μm。

进一步的，上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，所述莫来石颗粒，SiO₂的含量20～26％，Al₂O₃的含量72～79％，杂质含量≤1％，颗粒度≤0.5mm。

进一步的，上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，所述尖晶石微粉，MgO的含量20～26％，Al₂O₃的含量72～79％，杂质含量≤1％，中位径D50为5～20μm。

进一步的，上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，所述高岭土，Al₂O₃的含量≥55％，SiO₂的含量40～45％，杂质含量≤2％，颗粒度≤0.044mm。

进一步的，上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，所述纳米氧化铝微粉，Al₂O₃的含量≥98％，中位径D50为0.5～2μm。

进一步的，上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，所述氧化锆细粉，ZrO₂的含量≥90％，颗粒度≤0.044mm。

进一步的，上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，所述稀土氧化物细粉是，Y₂O₃的含量≥95％，颗粒度≤0.044mm。

进一步的，上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，所述的木质素磺酸盐，木质素含量50～65％，PH值4～6，颗粒度≤0.088mm。

一种精炼钢包用多气泡透气元件的制备方法，包括如下步骤：

1)按照上述的一种精炼钢包用多气泡透气元件的配比，备料；

2)先将尖晶石微粉、高岭土、纳米氧化铝微粉、氧化锆细粉、稀土氧化物细粉和木质素磺酸盐在预混机内混合3～5分钟，得预混粉，备用；

3)将球状氧化铝颗粒和椭圆状氧化铝颗粒和莫来石颗粒放入混料机，然后加入步骤2)得到的预混粉，干混1～3分钟，再加混合剂总重量2～3％的水，均匀混合3～8分钟，得可塑料；

4)将步骤3)得到的可塑料加入密闭容器内困料24小时，得可成型原料；

5)将步骤4)得到的可成型原料投入模具中，用液压机压制成型，得试样；

6)将步骤5)得到的试样在100～200℃条件下烘干24小时，得坯体；

7)将步骤6)得到的坯体在1400～1500℃条件下烧成24～48小时，得成品精炼钢包用多气泡透气元件。

本发明，采用的球状氧化铝颗粒粒度小于2mm，主晶相刚玉相，晶体尺寸＞80μm，晶内大量封闭气孔，闭口气孔率10～20％，孔径3～10μm，具有熔点高，抗侵蚀性强，热震稳定性优良等特点。采用的椭圆状氧化铝颗粒粒度小于2mm，主晶相刚玉相，晶体尺寸＞80μm，晶内大量封闭气孔，闭口气孔率10～20％，孔径3～10μm，具有熔点高，抗侵蚀性强，热震稳定性优良等特点。采用的莫来石颗粒粒度小于0.5mm，主晶相莫来石相，具有熔点高，热震稳定性优良等特点。采用的尖晶石微粉粒度小于20μm，主晶相尖晶石相，具有熔点高，抗侵蚀性强，热震稳定性优良等特点。采用的高岭土粒度小于44μm，主晶相高岭石相，具有良好的可塑性，热震稳定性优良等特点。采用的纳米氧化铝微粉粒度小于2μm，主晶相刚玉相，具有很高的烧结活性，优良的填充性能，熔点高等特点。采用的氧化锆细粉中的ZrO₂含量的重量百分比≥90wt％，主晶相为单斜氧化锆和立方氧化锆，具有熔点高，抗侵蚀性强，良好的韧性，热震稳定性优良等特点。颗粒度≤0.044mm。采用的稀土氧化物细粉，主化学成分为Y₂O₃，含量大于95％，粒度≤0.044mm，在高温烧结过程中可以抑制刚玉、尖晶石等晶相异常长大，形成均匀致密的微晶结构，优化产品的使用性能。采用的木质素磺酸盐，木质素含量50-65wt％，PH值4-6，颗粒度≤0.088mm。

本发明的有益效果是：本发明的一种多气泡透气元件，以氧化铝颗粒、莫来石颗粒和尖晶石作为主原料，添加纳米氧化铝微粉、氧化锆细粉和稀土氧化物细粉，采用高岭土和木质素磺酸盐为结合剂，经1400～1500℃烧成制得。产品具有良好的透气性能并在单位时间内可产生更多的气泡数量，可更好的去除钢水中的非金属夹杂物，净化钢水，提高钢水质量。是冶炼优质的精品钢所必须的功能型材料。

本发明提供的多气泡透气元件每小时气泡量在8～10万之间(气泡数量通过水模试验估算)。通过钢厂的实际使用也验证了这个结果，使用本发明的多气泡透气原件冶炼出的钢水各项杂质指标均远低于原产品，使浇注出的钢坯质量提升了一个档次，大幅度提高了使钢厂的经济效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

一种精炼钢包用多气泡透气元件，由混合剂加水混合制成；

所述混合剂按重量百分比组成如下：

将上述混合剂组分合计为100％，外加混合剂总重量水2～3％，在混炼机中混合均匀，经困料后液压机成型。

优选的，所述的球状和椭圆状氧化铝颗粒，Al₂O₃的含量≥98wt％，体积密度≥3.55g/cm³，颗粒度≤2mm，闭口气孔率10～20％，孔径3～10μm。

优选的，所述的莫来石颗粒，SiO₂的含量20～26wt％，Al₂O₃的含量72～79wt％，杂质含量的重量百分比≤1％，颗粒度≤0.5mm。

优选的，所述的高岭土，Al₂O₃的含量≥55wt％，SiO₂的含量40～45wt％，杂质含量的重量百分比≤2％，颗粒度≤0.044mm。

优选的，所述的尖晶石微粉中，MgO的含量20～26wt％，Al₂O₃的含量72～79wt％，杂质含量的重量百分比≤1％，中位径D50为5～20μm。

优选的，所述的纳米氧化铝微粉，Al₂O₃的含量≥98wt％，中位径D50为0.5～2μm。

优选的，所述的稀土氧化物细粉，Y₂O₃的含量≥95wt％，颗粒度≤0.044mm。

优选的，所述的氧化锆细粉，ZrO₂的含量≥90wt％，颗粒度≤0.044mm。

优选的，所述的木质素磺酸盐，木质素含量50～-65wt％，PH值4～6，颗粒度≤0.088mm。

上述的一种精炼钢包用多气泡透气原件的制备方法，包括如下步骤：

1)按上述的配比备料；

3)将球状和椭圆状氧化铝颗粒和莫来石颗粒放入混料机，然后加入步骤2)得到的预混粉，干混1～3分钟，再加2～3％的饮用水均匀混合3～8分钟，得可塑料；

5)将步骤4)得到的原料投入模具中，用液压机压制成型，得试样；

7)将步骤6)得到的试样在1400～1500℃条件下烧成24～48小时，制得一种精炼钢包用多气泡透气原件。

实施例1-6

(一)精炼钢包用多气泡透气元件各原料的组成如表1

表1

(二)精炼钢包用多气泡透气元件的配方如表2

表2

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

球形氧化铝颗粒

35％

40％

45％

50％

55％

60％

椭圆形氧化铝颗粒

20％

19％

18％

17％

16％

15％

莫来石颗粒

25％

23％

21％

18％

15％

11％

尖晶石微粉

6％

5％

4.5％

4％

3.5％

3％

高岭土

1％

1.5％

2％

2.5％

3％

4.5％

纳米氧化铝微粉

7％

6.5％

5.5％

5％

4.5％

4％

氧化锆细粉

2.5％

1.8％

1.1％

0.9％

0.7％

0.5％

稀土氧化物细粉

1％

0.9％

0.8％

0.7％

0.6％

0.5％

木质素磺酸盐

2.5％

2.3％

2.1％

1.9％

1.7％

1.5％

(三)精炼钢包用多气泡透气元件的具体制备方法中的参数如表3

表3

(四)精炼钢包用多气泡透气元件的性能

对实施例1-6制备的产品，进行显气孔率、体积密度(GB/T2997-2000)、常温耐压强度(GB/T5072-2008)、热震稳定性(YB/T 376.1.2-1995)四项常规性能指标检测，结果如表4。

表4

实施例7

圆形和椭圆形氧化铝颗粒对产品性能的影响

(一)各原料的组成如表1中实施例1的组成，实验配方如表5

表5

(二)具体制备方法中的参数如表6

表6

(三)实际应用例

将实施例1、对比例1和对比例2制备的产品分别应用在江苏沙钢集团二炼钢5#、19#、28#120吨精炼钢包炉上使用，三个钢包在同时间段同时使用，结果如表7。

表7

由表7可见，采用本发明实施例1制备的透气元件，结果均优于单独使用圆形颗粒的对比例1和只使用普通颗粒的对比例2，三项指标对比结果为：

平均透气率：实施例1(100％)＞对比例1(98.3％)＞对比例2(94.7％)；

平均精炼时间：实施例1(29.7min)＜对比例1(36.7min)＜对比例2(46.7min)

精品钢合格率：实施例1(98.1％)＞对比例1(94.2％)＞对比例2(89.8)。

实施例8实际应用例

将实施例1-实施例6制备的精炼钢包用多气泡透气元件分别应用在江苏沙钢集团二炼钢15#、9#、18#、26#、36#、39#120吨精炼钢包炉上使用，结果如表9。

表9

由表9可见，采用本发明的精炼钢包用多气泡透气元件，精炼时间由原来的平均45分钟降低到平均30分钟，透气率均达到100％，精品钢合格率由原来的平均90％提高到98％，同时大幅度提高了钢包运转效率。经济效益显著提升。

Claims

1.一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述精炼钢包用多气泡透气元件由混合剂加水混合制成；

所述混合剂按重量百分比组成如下：

球状氧化铝颗粒颗粒度≤2mm 35～60 %，

椭圆状氧化铝颗粒颗粒度≤2mm 15～20 %，

莫来石颗粒颗粒度≤0.5mm 11～25 %，

尖晶石微粉中位径D50为5～20μm 3～6 %，

高岭土颗粒度≤0.044mm 1～4.5 %，

纳米氧化铝微粉中位径D50为0.5～2μm 4～7 %，

氧化锆细粉颗粒度≤0.044mm 0.5～2.5 %，

稀土氧化物细粉颗粒度≤0.044mm 0.5～1 %，

木质素磺酸盐颗粒度≤0.088mm 1.5～2.5 %；

水的加入量为混合剂重量的2～3%。

2.根据权利要求1所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述球状氧化铝颗粒和椭圆状氧化铝颗粒，Al₂O₃的含量≥98%，体积密度≥3.55g/cm³，闭口气孔率10～20%，孔径3～10μm。

3.根据权利要求1所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述莫来石颗粒，SiO₂的含量20～26%，Al₂O₃的含量72～79 %，杂质含量≤1%。

4.根据权利要求1所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述尖晶石微粉，MgO的含量20～26 %，Al₂O₃的含量72～79 %，杂质含量≤1%。

5.根据权利要求1所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述高岭土，Al₂O₃的含量≥55 %，SiO₂的含量40～45 %，杂质含量≤2%。

6.根据权利要求1所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述纳米氧化铝微粉，Al₂O₃的含量≥98 %。

7.根据权利要求1所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述氧化锆细粉，ZrO₂的含量≥90 %。

8.根据权利要求1所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述稀土氧化物细粉，Y₂O₃的含量≥95 %。

9.根据权利要求1所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件，其特征在于，所述的木质素磺酸盐，木质素含量50～65 %，pH值4～6。

10.权利要求1-9任意一项所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）按照权利要求1-9任意一项所述的一种精炼钢包用多气泡透气元件的配比，备料；

2）先将尖晶石微粉、高岭土、纳米氧化铝微粉、氧化锆细粉、稀土氧化物细粉和木质素磺酸盐在预混机内混合3～5分钟，得预混粉，备用；

3）将球状氧化铝颗粒和椭圆状氧化铝颗粒和莫来石颗粒放入混料机，然后加入步骤2）得到的预混粉，干混1～3分钟，再加混合剂总重量2～3%的水，均匀混合3～8分钟，得可塑料；

4）将步骤3）得到的可塑料加入密闭容器内困料24小时，得可成型原料；

5）将步骤4）得到的可成型原料投入模具中，用液压机压制成型，得试样；

6）将步骤5）得到的试样在100～200℃条件下烘干24小时，得坯体；

7）将步骤6）得到的坯体在1400～1500℃条件下烧成24～48小时，得成品精炼钢包用多气泡透气元件。