CN112479728B - 无铬环保型引流剂用助熔剂、引流剂和制备方法 - Google Patents

无铬环保型引流剂用助熔剂、引流剂和制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于冶金耐火材料技术领域，具体涉及一种无铬环保型引流剂用助熔剂、引流剂和制备方法，所述的助熔剂的化学成分及其重量百分含量为：CaO 32~45 wt%，SiO2 30~40 wt%，Al2O3 5~12 wt%，MgO 5~10 wt%，Na2O 2~10 wt%，K2O 1~8 wt%，原料选取硅灰石、蛭石、纯碱、珍珠岩、方镁石、钙长石、钠长石和钾长石中的若干种，所得助熔剂性能稳定，而且骨架高熔点材料中使用人工合成的原料如尖晶石、镁砂和刚玉，性能也比较稳定，进一步增加了引流剂的稳定性，在使用过程中，开浇率稳定在99.5%以上。

Description

无铬环保型引流剂用助熔剂、引流剂和制备方法
技术领域
本发明属于冶金耐火材料技术领域，具体涉及一种无铬环保型引流剂用助熔剂、引流剂和制备方法。
背景技术
钢包引流剂是重要的冶金辅助材料，目前常用的钢包引流剂是铬质引流剂，铬质引流剂中的铬矿砂能够提高其耐火度，但是铬矿砂的传热系数较高，易造成水口内烧结层过厚，而且铬矿砂中的铬离子会与钢水中的脱氧剂Al或Si反应，引起钢水中的铬含量增加，影响钢水的洁净度，使用过后废弃的铬质引流剂在堆放过程，铬离子会溶出，易生成有毒的Cr6+，对环境造成危害；而且铬质引流剂所采用的原料铬矿砂的密度在4.5~4.8g/cm3左右，其他矿物密度在2.5~3.5 g/cm3左右，二者密度差别较大，颗粒级配过程难以混合均匀，需要较长时间的混合，这大大降低了生产效率。另外，引流砂常用的长石类助熔剂是天然矿物，原料来源和产地对使用结果影响比较大，性能不稳定，进一步限制了铬质引流剂的使用范围。
公开号为CN104493150A的中国发明专利申请公开了一种铝硅质引流剂及其制备方法，属于炼钢行业用不定型耐火材料领域。该发明的技术方案是：一种铝硅质引流剂，是由粒度为0.5-1.2mm的陶珠砂、粒度为0.3-0.9mm的沙漠石英砂、粒度75 um的磷片石墨和粘合剂制成，先将陶珠砂和沙漠石英砂烘干，然后加入磷片石墨和粘合剂，在筒式搅拌机中搅拌制成。该发明的铝硅质引流剂可有效提高产品开浇率，使产品开浇率达到98%以上，同时大幅降低产品成本，有效减少废气及灰尘排放，清洁环保，适应目前钢铁行业对产品质量、价格及钢水洁净度的要求。但是，该专利硅质引流剂的主要原料沙漠石英砂为天然原料，成分以及性能波动比较大，影响开浇率。
公告号为CN105903918B的中国发明专利公开了一种硅碳质引流剂及其制备方法，涉及冶金领域，由以下重量份的原料组成：粒度为0.3-0.6mm的石英砂 60-80份，粒度325目并且通过率为97%的磷片石墨粉1-10份，粒度为0.3-0.6mm的碳化硅 10-28份，粘合剂1-5份，硅碳质引流剂的制备步骤包括干搅拌、湿搅拌及其烘干。该发明所制备的硅碳质引流剂所用的各种原料，均对环境钢液无污染，在钢液冶炼过程中不会引入杂质，保证了精品钢的钢液纯净度，满足了市场精品的使用和清洁生产的要求。采用该发明制备的引流剂在高温下性能稳定，流动性好，导热系数低，抗渗透性好，提高了钢包的自开率。在不降低产品性能的前提下，低价材料代替高档材料，降低了成本。但是，该专利石英砂的耐火度约为1600℃，目前出钢温度要求比较高，过多的石英砂很难满足需求，另外石英砂属于天然原料，成分波动比较大，不利于开浇率稳定。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种无铬环保型引流剂用助熔剂、引流剂和制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无铬环保型引流剂用助熔剂，所述的助熔剂的化学成分及其重量百分含量为：CaO 32~45 wt%，SiO2 30~40 wt%，Al2O3 5~12 wt%，MgO 5~10 wt%，Na2O 2~10 wt%，K2O 1~8 wt%。
优选地，所述的助熔剂原料选取硅灰石、蛭石、纯碱、珍珠岩、方镁石、钙长石、钠长石和钾长石中的若干种。
优选地，所述的助熔剂的化学成分及其重量百分含量为：CaO 35~38 wt%，SiO2 33~36 wt%，Al2O3 7~12 wt%，MgO 5~8.8 wt%，Na2O 6~8 wt%，K2O 4~5 wt%。
一种上述的无铬环保型引流剂用助熔剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照助熔剂成分范围，称取合适重量的助熔剂的各原料，混合均匀，得到粉料；
S2：将粘结剂添加到S1所述粉料中，混合均匀；
S3：将步骤S2所得粉料进行挤压造粒，制成粒径为3-50mm颗粒，将所得颗粒干燥固化，烧结之后破碎筛分成的粒径为0.3~1.5mm的小颗粒，获得助熔剂。
优选地，步骤S2所述的粘结剂为水玻璃、硅溶胶、铝溶胶和铝酸钙水泥中至少一种。
优选地，步骤S3所述的烧结温度为1000~1300℃。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：所述的助熔剂5~20份，骨料80~95份，碳质材料1~5份。
优选地，所述的骨料为尖晶石、刚玉和镁砂中至少一种，所述的骨料的粒径为0.3~1.2mm。
优选地，所述的碳质材料为石墨和/或炭黑。
优选地，所述的引流剂的制备方法包括以下步骤：将助熔剂和骨料混合，高速搅拌5~15min，最后加入碳质材料，继续高速搅拌5~15min，即可得到引流剂。
本发明的积极有益效果：
1. 本发明按照CaO 32~45 wt%，SiO2 30~40 wt%，Al2O3 5~12 wt%，MgO 5~10 wt%，Na2O 2~10 wt%，K2O 1~8 wt%的成分范围，采用相应重量的硅灰石、蛭石、纯碱、珍珠岩、方镁石、钙长石、钠长石和钾长石中的若干种作为助熔剂原料，通过天然原料合理搭配后，控制合适的成分，与粘结剂混合均匀，进行挤压造粒，制成粒径3-50mm的颗粒，再将所得颗粒干燥固化，在1000~1300℃条件下烧结之后破碎筛分成粒度为0.3~1.5mm的小颗粒，可以精确控制助熔剂的熔化温度，合成特定熔点的助熔剂，助熔剂性能稳定，而且骨架高熔点材料中使用人工合成的原料尖晶石、镁砂和刚玉中至少一种，性能也比较稳定，进一步增加了引流剂的稳定性，所得引流剂的耐火度精度可以控制在±10℃之内的范围，性能稳定，避免了使用天然原料受来源和产地不同所带来的成分波动。本发明引流剂在使用过程中，开浇率稳定，稳定在99.5%以上。
2. 本发明引流剂中骨架高熔点材料以及助熔剂原料均为无铬环保型材料，所得无铬环保型引流砂中无含铬原料，避免了含铬原料使用带来的环境污染问题；而且不使用铬矿砂，各原料密度接近，避免了过大的密度差别，原料之间容易混合均匀，提高了生产效率。另外，本发明助熔剂可根据需要调控合适的熔化温度，可调控性更大，能够满足不同钢种对开浇过程引流剂耐火度的不同需求，应用范围广泛。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见表1。
所述的助熔剂原料为硅灰石、蛭石、纯碱和钾长石，粒径为10-100目。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：助熔剂5份，骨料95份，碳质材料1份。
所述的骨料为尖晶石，粒径为0.3~1.2mm。
所述的碳质材料为石墨和炭黑，两者重量比为1:1。
上述无铬环保型引流剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照助熔剂成分范围，称取合适重量的助熔剂的各原料，混合均匀，得到粉料；
S2：将粘结剂添加到S1所述粉料中，混合均匀；
S3：将步骤S2所得粉料进行挤压造粒，制成粒径为3-50mm颗粒，将所得颗粒干燥固化，1250℃烧结之后破碎筛分成的粒径为0.3~1.5mm的小颗粒，获得助熔剂；
S4：将助熔剂和骨料混合，高速搅拌10min，最后加入碳质材料，继续高速搅拌10in，即可得到引流剂。
步骤S2所述的粘结剂为水玻璃和铝溶胶，两者重量比为1:1。
实施例2
一种无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见表1。
所述的助熔剂原料为硅灰石、蛭石、钠长石和钾长石，粒径为10-100目。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：助熔剂6份，骨料94份，碳质材料4份。
所述的骨料为尖晶石和镁砂，两者重量比为1:1，所述的骨料的粒径为0.3~1.2mm。
所述的碳质材料为石墨。
上述无铬环保型引流剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照助熔剂成分范围，称取合适重量的助熔剂的各原料，混合均匀，得到粉料；
S2：将粘结剂添加到S1所述粉料中，混合均匀；
S3：将步骤S2所得粉料进行挤压造粒，制成粒径为3-50mm颗粒，将所得颗粒干燥固化，1300℃烧结之后破碎筛分成的粒径为0.3~1.5mm的小颗粒，获得助熔剂；
S4：将助熔剂和骨料混合，高速搅拌5min，最后加入碳质材料，继续高速搅拌10in，即可得到引流剂。
步骤S2所述的粘结剂为硅溶胶。
实施例3
一种无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见表1。
所述的助熔剂原料为蛭石、方镁石、钙长石、钠长石和钾长石，粒径为10-100目。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：助熔剂8份，骨料92份，碳质材料3份。
所述的骨料为尖晶石，粒径为0.3~1.2mm。
所述的碳质材料为炭黑。
上述无铬环保型引流剂的制备方法见实施例1，其中步骤S2所述的粘结剂为水玻璃。
实施例4
一种无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见表1。
所述的助熔剂原料为硅灰石、蛭石、纯碱、珍珠岩、方镁石、钙长石、钠长石和钾长石，粒径为10-100目。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：助熔剂10份，骨料90份，碳质材料2份。
所述的骨料为尖晶石、刚玉和镁砂，三者重量比为1:1:1，粒径为0.3~1.2mm。
所述的碳质材料为石墨和炭黑，两者重量比为1:1。
上述无铬环保型引流剂的制备方法见实施例1，其中步骤S2所述的粘结剂为铝溶胶。
实施例5
一种无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见表1。
所述的助熔剂原料为硅灰石、蛭石、纯碱、珍珠岩、方镁石和钾长石，粒径为10-100目。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：助熔剂12份，骨料88份，碳质材料2份。
所述的骨料为尖晶石、刚玉和镁砂，三者重量比为1:1:1，粒径为0.3~1.2mm。
所述的碳质材料为石墨和炭黑，两者重量比为1:1。
上述无铬环保型引流剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照助熔剂成分范围，称取合适重量的助熔剂的各原料，混合均匀，得到粉料；
S2：将粘结剂添加到S1所述粉料中，混合均匀；
S3：将步骤S2所得粉料进行挤压造粒，制成粒径为3-50mm颗粒，将所得颗粒干燥固化，1000℃烧结之后破碎筛分成的粒径为0.3~1.5mm的小颗粒，获得助熔剂；
S4：将助熔剂和骨料混合，高速搅拌15min，最后加入碳质材料，继续高速搅拌10in，即可得到引流剂。
步骤S2所述的粘结剂为铝溶胶。
实施例6
一种无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见表1。
所述的助熔剂原料为蛭石、纯碱、珍珠岩、钙长石和钾长石，粒径为10-100目。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：助熔剂15份，骨料85份，碳质材料5份。
所述的骨料为镁砂，粒径为0.3~1.2mm。
所述的碳质材料为石墨和炭黑，两者重量比为1:1。
上述无铬环保型引流剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照助熔剂成分范围，称取合适重量的助熔剂的各原料，混合均匀，得到粉料；
S2：将粘结剂添加到S1所述粉料中，混合均匀；
S3：将步骤S2所得粉料进行挤压造粒，制成粒径为3-50mm颗粒，将所得颗粒干燥固化，1200℃烧结之后破碎筛分成的粒径为0.3~1.5mm的小颗粒，获得助熔剂；
S4：将助熔剂和骨料混合，高速搅拌10min，最后加入碳质材料，继续高速搅拌15in，即可得到引流剂。
步骤S2所述的粘结剂为硅溶胶和铝酸钙水泥，两者重量比为1:1。
实施例7
一种无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见表1。
所述的助熔剂原料为硅灰石、纯碱、方镁石、钙长石和钾长石，粒径为10-100目。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：助熔剂17份，骨料83份，碳质材料3份。
所述的骨料为尖晶石和刚玉，两者重量比为1:1，粒径为0.3~1.2mm。
所述的碳质材料为石墨。
上述无铬环保型引流剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照助熔剂成分范围，称取合适重量的助熔剂的各原料，混合均匀，得到粉料；
S2：将粘结剂添加到S1所述粉料中，混合均匀；
S3：将步骤S2所得粉料进行挤压造粒，制成粒径为3-50mm颗粒，将所得颗粒干燥固化，1100℃烧结之后破碎筛分成的粒径为0.3~1.5mm的小颗粒，获得助熔剂；
S4：将助熔剂和骨料混合，高速搅拌10min，最后加入碳质材料，继续高速搅拌5in，即可得到引流剂。
步骤S2所述的粘结剂为铝酸钙水泥。
实施例8
一种无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见表1。
所述的助熔剂原料为蛭石、钙长石、钠长石和钾长石，粒径为10-100目。
一种无铬环保型引流剂，由如下重量份数的原料制成：助熔剂20份，骨料80份，碳质材料2份。
所述的骨料为刚玉，粒径为0.3~1.2mm。
所述的碳质材料为炭黑。
上述无铬环保型引流剂的制备方法见实施例1，其中步骤S2所述的粘结剂为铝溶胶。
本发明实施例1-8所得的无铬环保型引流剂用助熔剂的化学成分及其重量百分含量见下表1。
表1 助熔剂的化学成分及其重量百分含量
Figure 285870DEST_PATH_IMAGE001
由表1可知，本发明所得助熔剂密度为2.7-3.3g/cm3，熔点为1070-1277℃，性能稳定，进一步用于引流剂的制备，所制备的引流剂在钢厂实际使用过程中，开浇率稳定，均稳定在99.5%以上。

Claims (7)

1.一种无铬环保型引流剂用助熔剂，其特征在于，所述的助熔剂的化学成分及其重量百分含量为：CaO 32～45wt％，SiO2 30～40wt％，Al2O35～12wt％，MgO5～10wt％，Na2O 2～10wt％，K2O 1～8wt％；
所述的助熔剂原料选取硅灰石、蛭石、纯碱、珍珠岩、方镁石、钙长石、钠长石和钾长石中的若干种。
2.根据权利要求1所述的无铬环保型引流剂用助熔剂，其特征在于，所述的助熔剂的化学成分及其重量百分含量为：CaO 35～38wt％，SiO2 33～36wt％，Al2O37～12wt％，MgO5～8.8wt％，Na2O 6～8wt％，K2O 4～5wt％。
3.一种权利要求1或者2所述的无铬环保型引流剂用助熔剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按照助熔剂成分范围，称取合适重量的助熔剂的各原料，混合均匀，得到粉料；
S2：将粘结剂添加到S1所述粉料中，混合均匀；
S3：将步骤S2所得粉料进行挤压造粒，制成粒径为3-50mm颗粒，将所得颗粒干燥固化，烧结之后破碎筛分成的粒径为0.3～1.5mm的小颗粒，获得助熔剂。
4.根据权利要求3所述的无铬环保型引流剂用助熔剂的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的粘结剂为水玻璃、硅溶胶、铝溶胶和铝酸钙水泥中至少一种。
5.根据权利要求3所述的无铬环保型引流剂用助熔剂的制备方法，其特征在于，步骤S3所述的烧结温度为1000～1300℃。
6.一种无铬环保型引流剂，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：权利要求1或者2所述的助熔剂5～20份，骨料80～95份，碳质材料1～5份；
所述的骨料为尖晶石、刚玉和镁砂中至少一种，所述的骨料的粒径为0.3～1.2mm；
所述的碳质材料为石墨和/或炭黑。
7.根据权利要求6所述的无铬环保型引流剂，其特征在于，所述的引流剂的制备方法包括以下步骤：将助熔剂和骨料混合，高速搅拌5～15min，最后加入碳质材料，继续高速搅拌5～15min，即可得到引流剂。
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