CN113927025B - 一种高锰高铝钢用铬质钢包引流砂及制备、使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种高锰高铝钢用铬质钢包引流砂及制备、使用方法，除了有效控制成本外，也提高了高锰高铝钢浇注过程钢包自动开浇率。包引流砂是将氧化铝颗粒、铬铁矿颗粒和石英砂颗粒，三种颗粒按比例混合均匀填充于水口；各成分质量百分比为：Cr2O3 30～40％、Al2O3 25～35％、SiO2 5～10％、Fe2O3 15～25％、MgO 5～10％、H2O 0～0.1％。本发明提高高锰高铝钢的钢包自动开浇率，氧化铝颗粒化学性质稳定，几乎不与高锰高铝钢发生反应。加入少量石英砂颗粒，可使引流砂快速烧结，形成厚度适中的烧结层，改善高锰高铝钢的钢包自动开浇率。新型铬质引流砂提高钢包自动开浇率，减少人工烧氧，提高高锰高铝钢生产效率以及产品质量。新型引流砂提高自动开浇率，减少烧氧引流，避免钢液二次氧化，提高高锰高铝钢的产品质量。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种高锰高铝钢用铬质钢包引流砂、制备及使用方法。
背景技术
近年来，高锰高铝钢为各大钢铁企业研究开发的重要钢种之一。高锰高铝钢强度高，强塑积高，密度低，且塑性、韧性、加工硬化性能和冲击安全性能优秀。这些优势使得其在海洋工程和军工领域的应用前景良好。此外，在汽车制造领域，高锰高铝钢可以满足汽车轻量化、环境友好和安全性的要求。因此，此类钢种的高效化生产备受关注。高锰高铝钢中的锰元素和铝元素的含量相对较高，一般w(Mn)>5％，w(Al)>1％。
引流砂为填充于钢包座砖水口的一种耐火材料，主要作用为填充钢包水口以隔离钢液与滑板，且在钢包开浇时起引流作用。在钢包盛装钢液前，将引流砂填充于钢包座砖水口中；钢液装入后，与钢液接触的引流砂表面由于高温作用形成烧结层，烧结层可以阻止钢液向下渗透，保护滑板。在开浇时，滑板开启，滑板侧的未烧结引流砂流出，烧结层由于钢液的重力作用破裂，钢液顺利流出。这个过程为钢包自动开浇。如果钢包不能自动开浇，需要人工烧氧将烧结层熔化，烧氧过程会导致钢包中的钢液严重二次氧化，可能需要进行退包精炼处理。这一过程不仅影响产品质量也会严重影响生产效率，若后续钢包等待停留时间过长还可能会导致钢液冷却，发生冻包事故。因此，提升钢包的自动开浇率对生产效率和产品质量的提高具有重要的意义。
研究发现，铬质引流砂的烧结机理为铬铁矿相与石英相发生反应生成液相；锆质引流砂烧结机理为硅酸锆分解为ZrO2与SiO2，并发生反应生成液相。钢液中的锰元素与铝元素会参与引流砂烧结反应，加重引流砂的烧结，进而影响钢包自动开浇率。实验结果表明当钢液中锰和铝含量较高时，锆质引流砂与铬质引流砂反应后均形成较厚的烧结层，导致高锰高铝钢的自开率低，严重影响其产品质量。
氧化铝作为一种常用耐火材料，化学稳定性好。相比于铬铁矿与硅酸锆，其与高锰高铝钢的反应较弱。基于此，可向引流砂中加入一定量的氧化铝，抑制高锰高铝钢与引流砂的烧结反应，防止引流砂的过度烧结，从而提高高锰高铝钢的自动开浇率。氧化铝价格相对较高，大量的使用不仅提高成本，同时也会导致引流砂不易形成烧结层。为此，本发明提供一种新型高锰高铝钢用引流砂，既可改善高锰高铝钢的自动开浇率，又可以有效控制成本。
发明内容
本发明提供了一种高锰高铝钢用铬质钢包引流砂及制备、使用方法，除了有效控制成本外，也提高了高锰高铝钢浇注过程钢包自动开浇率。
本发明采用的技术方案如下：
一种高锰高铝钢用铬质钢包引流砂，各成分质量百分比为：Cr2O3 30～40％、Al2O325～35％、SiO2 5～10％、Fe2O3 15～25％、MgO 5～10％、H2O 0～0.1％。
上述高锰高铝钢用铬质钢包引流砂，按如下方法制备：
(1)氧化铝颗粒、铬铁矿颗粒和石英砂颗粒，三种颗粒按比例混合均匀，填充于水口。
其中，氧化铝颗粒各成分质量百分比为：Al2O3 95～99.5％、SiO2 0.3～5％、H2O不超过0.1％；氧化铝的粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占50～80％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占10～20％，粒径在0.8～1.0.mm范围的颗粒占不超过10％。
铬铁矿颗粒各成分质量百分比：Cr2O3 40～50％、Al2O3 8～15％、SiO2 0.5～1.5％、Fe2O3 25～35％、MgO 6～15％、H2O 0～0.1％；铬铁矿粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占30～70％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占10～40％，粒径在0.8～1.0mm范围的颗粒占5～20％。
石英砂颗粒成分质量百分比为：SiO2 95～99.9％、H2O 0～0.1％；石英砂的粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占20～40％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占40～60％，粒径在0.8～1.0mm范围的颗粒占0～20％。
(2)将上述铬铁矿砂、石英砂和氧化铝颗粒按照铬铁矿砂70％～80％；氧化铝颗粒20～25％；石英砂5～10％的比例混合，搅拌5～10min，将混合好的物料放入回转式加热炉中进行烘烤，在200～240℃下烘烤20～30min；
上述的高锰高铝钢用铬质钢包引流砂的使用方法，包括如下步骤：
步骤1，将钢包水口清理干净；
步骤2，将铬铁矿砂、石英砂、氧化铝颗粒按上述比例充分混合，形成新型铬质引流砂；
步骤3，添加新型铬质引流砂；将钢包置于引流砂加装平台下方，将引流砂加装导管下移对准钢包水口座砖，通过导管向钢包水口座砖中加入混合引流砂；
步骤4，准备承接钢水，进行精炼操作。
进一步地，上述步骤1，将钢包水口清理具体为，在钢包完成一个炉次的使用之后，通过烧氧的方式清洗下水口、滑板和上水口；吹氧管与水口对中，平行推进，清洗水口内的冷钢和残渣。
本发明的有益效果是：
提高高锰高铝钢的钢包自动开浇率。与传统铬质引流砂相比，氧化铝颗粒化学性质稳定，几乎不与高锰高铝钢发生反应。加入少量的石英砂颗粒，可以使引流砂快速烧结，形成厚度适中的烧结层，改善高锰高铝钢的钢包自动开浇率。
提高高锰高铝钢的生产效率。新型铬质引流砂能提高钢包自动开浇率，减少人工烧氧，使生产顺行，提高高锰高铝钢生产效率。
提高高锰高铝钢产品质量。新型引流砂提高自动开浇率，减少了烧氧引流，也避免钢液二次氧化，提高了高锰高铝钢的产品质量。
有效控制成本。本发明的高锰高铝钢专用引流砂的主体仍然是价格相对较低的铬铁矿砂，氧化铝颗粒的添加量仅为20-25％，可以使成本有效控制。
具体实施方式
实施例1
本实施例应用于120吨钢包，生产20Mn23AlV的工艺流程。
在钢包完成一个炉次的使用之后，通过烧氧的方式清洗下水口、滑板和上水口；吹氧管与水口对中，平行推进，清洗水口内的冷钢和残渣，时间在3min左右。将水口清洗干净的钢包吊运至钢包车上，把钢包通过钢包车运送到引流砂加装平台，关闭滑动水口，通过引流砂加装导管，将新型铬质引流砂添加到钢包水口座砖中，所述新型铬质引流砂，Cr2O3＝40％，Al2O3＝25％，SiO2＝10％，Fe2O3＝20％，MgO＝5％。其中铬铁矿颗粒成分约为：Cr2O346％、Al2O3 12％、SiO2 0.9％、Fe2O3 28％、MgO 13％、H2O 0.1％；氧化铝颗粒成分约为：Al2O3 99.5％、SiO2 0.3％、H2O 0.1％；石英砂颗粒成分约为：SiO2 96％、H2O 0.1％。粒度上：氧化铝颗粒的粒径为0.2～1.0mm，其中粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占80％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占20％；铬铁矿砂颗粒的粒径为0.2～1.0mm，其中粒径在0.2～0.5mm范围内的颗粒占70％，粒径在0.5～1.0mm范围内的颗粒占30％；石英砂颗粒的粒径为0.2～1.0mm，其中粒径在0.2～0.5范围内颗粒占30％，粒径在0.5～0.8mm范围内颗粒占50％，粒径在0.8～1.0mm范围内颗粒占20％。引流砂加装完毕以后，等待承接钢水。钢液注入钢包之后钢液与引流砂上表面接触，形成一定厚度的烧结层。当滑板开启准备浇铸时，下层没有烧结的引流砂向下流出，钢液的静压力将上层的烧结层压破，钢水顺利流出，完成自动开浇过程。
实施例2
本实施例应用于150吨钢包，生产X35Mn18的工艺流程。
在钢包使用一个炉次之后，对钢包进行维护，将水口清洗干净的钢包吊运至钢包车上，把钢包通过钢包车运送到引流砂加装平台，关闭滑动水口，通过引流砂加装导管，将新型铬质引流砂添加到钢包水口座砖中，所述新型铬质引流砂，Cr2O3＝35％，Al2O3＝25％，SiO2＝10％，Fe2O3＝20％，MgO＝10％。其中铬铁矿颗粒成分约为：Cr2O3 48％、Al2O3 10％、SiO2 1.0％、Fe2O3 30％、MgO 11％、H2O 0.1％；氧化铝颗粒成分约为：Al2O3 97.5％、SiO21.2％、H2O 0.1％；石英砂颗粒成分约为：SiO2 98％、H2O 0.1％。粒度上：氧化铝颗粒的粒径为0.2～1.0mm，其中粒径在0.2～0.8mm范围的颗粒占90％，粒径在0.8～1.0mm范围的颗粒占10％；铬铁矿砂颗粒的粒径为0.2～1.0mm，其中粒径在0.2～0.5mm范围内的颗粒占60％，粒径在0.5～0.8mm范围内的颗粒占20％，粒径在0.8～1.0mm范围内的颗粒占20％；石英砂颗粒的粒径为0.2～1.0mm，其中粒径在0.2～0.5mm范围内颗粒占30％，粒径在0.5～0.8mm范围内颗粒占50％，粒径在0.8～1.0mm范围内颗粒占20％。引流砂加装完毕以后，等待承接钢水。钢水注入钢包之后钢液与引流砂上表面新型铬质引流砂接触，形成一定厚度的烧结层。当滑板开启准备浇铸时，下层没有烧结的引流砂向下流出，钢液的静压力将上层的烧结层压破，钢水顺利流出，完成自动开浇过程。
实施例3
本实施例应用于100吨钢包，生产X120Mn12的工艺流程。
在钢包使用一个炉次之后，对钢包进行维护，将水口清洗干净的钢包吊运至钢包车上，把钢包通过钢包车运送到引流砂加装平台，关闭滑动水口，通过引流砂加装导管，将新型铬质引流砂添加到钢包水口座砖中，使水口座砖顶部的引流砂呈球冠状。所述铬质引流砂，Cr2O3＝38％，Al2O3＝30％，SiO2＝8％，Fe2O3＝16％，MgO＝6％。其中铬铁矿颗粒成分约为：Cr2O3 50％、Al2O3 10％、SiO2 1.0％、Fe2O3 30％、MgO 10％、H2O 0.1％；氧化铝颗粒成分约为：Al2O3 98％、SiO2 1.5％、H2O 0.1％；石英砂颗粒成分约为：SiO2 99％、H2O 0.1％。粒度上：氧化铝颗粒的粒径为0.2～1.0mm，其中粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占70％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占20％，粒径在0.8～1.0mm范围的颗粒占10％；铬铁矿砂颗粒的粒径为0.2～1.0mm，其中粒径在0.2～0.8mm范围内的颗粒占80％，粒径在0.8～1.0mm范围内的颗粒占20％；石英砂颗粒的粒径为0.5～1.0mm，其中粒径在0.5～0.8mm范围内颗粒占40％，粒径在0.8～1.0mm范围内颗粒占60％。引流砂加装完毕以后，等待承接钢水。钢水注入钢包之后钢液与引流砂上表面的新型铬质引流砂接触，形成一定厚度的烧结层。当滑板开启准备浇铸时，下层没有烧结的引流砂向下流出，钢液的静压力将上层的烧结层压破，钢水顺利流出，完成自动开浇过程。
Claims (6)
1.一种高锰高铝钢用铬质钢包引流砂，其特征在于：各成分质量百分比为：Cr2O3 30％～40％、Al2O3 25％～35％、SiO2 5％～10％、Fe2O3 15％～25％、MgO 5％～10％、H2O 0～0.1％；
所述高锰高铝钢用铬质钢包引流砂的制备方法如下：将铬铁矿砂、氧化铝颗粒和石英砂按照铬铁矿砂70％～80％；氧化铝颗粒20％～25％；石英砂5％～10％的比例混合，搅拌5～10min，将混合好的物料放入回转式加热炉中进行烘烤，在200～240℃下烘烤20～30min。
2.根据权利要求1所述高锰高铝钢用铬质钢包引流砂，其特征在于：
所述的氧化铝颗粒各成分质量百分比为：Al2O3 95％～99.5％、SiO2 0.3％～5％、H2O不超过0.1％；氧化铝的粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占50％～80％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占10％～20％，粒径在0.8～1.0mm范围的颗粒占不超过10％。
3.权利要求1或2所述高锰高铝钢用铬质钢包引流砂，其特征在于：
所述的铬铁矿砂 颗粒各成分质量百分比：Cr2O3 40％～50％、Al2O3 8％～15％、SiO20.5％～1.5％、Fe2O3 25％～35％、MgO 6％～15％、H2O 0～0.1％；铬铁矿砂 粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占30％～70％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占10％～40％，粒径在0.8～1.0mm范围的颗粒占5％～20％。
4.权利要求1或2所述高锰高铝钢用铬质钢包引流砂，其特征在于：
所述的石英砂颗粒成分质量百分比为：SiO2 95％～99.9％、H2O 0～0.1％；石英砂的粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占20％～40％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占40％～60％，粒径在0.8～1.0mm范围的颗粒占0～20％。
5.权利要求3所述高锰高铝钢用铬质钢包引流砂，其特征在于：
所述的石英砂颗粒成分质量百分比为：SiO2 95％～99.9％、H2O 0～0.1％；石英砂的粒径在0.2～0.5mm范围的颗粒占20％～40％，粒径在0.5～0.8mm范围的颗粒占40％～60％，粒径在0.8～1.0mm范围的颗粒占0～20％。
6.权利要求1所述高锰高铝钢用铬质钢包引流砂的使用方法，其特征在于：
步骤1，将钢包水口清理干净；
步骤2，将铬铁矿砂、石英砂、氧化铝颗粒按上述比例充分混合，形成新型铬质引流砂；
步骤3，添加新型铬质引流砂；将钢包置于引流砂加装平台下方，将引流砂加装导管下移对准钢包水口座砖，通过导管向钢包水口座砖中加入混合引流砂；
步骤4，准备承接钢水，进行精炼操作；
上述步骤1，将钢包水口清理具体为，在钢包完成一个炉次的使用之后，通过烧氧的方式清洗下水口、滑板和上水口；吹氧管与水口对中，平行推进，清洗水口内的冷钢和残渣。
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Application publication date: 20220114 Assignee: HENAN TONGYU METALLURGY MATERIALS GROUP Co.,Ltd. Assignor: Northeastern University Contract record no.: X2024210000070 Denomination of invention: A chrome ladle drainage sand for high manganese and high aluminum steel, and its preparation and usage method Granted publication date: 20230117 License type: Common License Record date: 20241015 |