CN115650740A - 一种高品质钢包用镁质引流砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高品质钢包用镁质引流砂及其制备方法，所述制备方法是将62‑73wt％镁橄榄石、7‑14wt％镁砂、8‑17wt％石英砂、5‑10wt％钙长石和3‑6wt％添加剂，按照比例通过机械搅拌装置混合均匀，得到混合料，将混合料于150‑180℃条件下保温3‑6小时，制得高品质钢包用镁质引流砂，所述添加剂为磷酸锆、磷酸铈、磷酸二氢铝和磷酸镁中的一种或多种。本发明制备工艺简单、生产成本低、对于环境友好；通过本发明制备方法制备获得的引流砂具有流动性好、耐火度高、高温烧结性能好和自开率高的特点，从而使得钢水的洁净度更高，有助于进一步提高高品质钢材的质量。
Description
技术领域
本发明涉及镁质引流砂技术领域，尤其是一种高品质钢包用镁质引流砂及其制备方法。
背景技术
随着钢铁行业的发展，对连铸技术和钢包自动引流率提出更高的要求。高品质钢作为特殊品种钢材在冶炼过程的盛钢时间较其他钢种长，同时对材质含碳量也提出更高要求。钢包用引流砂的质量直接影响着钢包的自动开浇率(简称自开率)，同时对钢材的质量影响较大，对于引流砂的烧结层厚度也有更高要求。引流砂的组成成分、颗粒形状和尺寸分布，以及其组分在不同温度下的烧结性、流动性和热膨胀性能等都会对钢包的自开率产生影响。引流砂烧结层过厚会导致钢液静压力无法破碎烧结层；抗钢液渗透性差则会导致钢液渗入引流砂使其大量烧结堵塞水口。因此，理想的引流砂应具备热膨胀系数低、耐火度高、流动性好的性能。
在现有相关技术的研究中引流砂主要以锆质引流砂、铬质引流砂、硅质引流砂和镁质引流砂为主。由于高品质钢的冶炼提高了盛钢时间，硅质引流砂中的石英砂在高温下相变会导致体积膨胀，使得引流砂流动性降低，同时易形成较厚的烧结层使得钢包不易开浇影响使用效果，使用过程中还会将SiO2带入钢水中形成夹杂，中和中间包的碱性环境，减少渣线等中间包受钢区部位耐火材料的使用寿命；锆质引流砂和铬质引流砂由于熔点高、保温时间长、难以形成烧结层，存在难烧结的问题，同时铬质引流砂使用后易产生对环境和人体造成危害的Cr6+，铬矿砂和锆英石价格昂贵，难以满足大规模炼钢生产对于成本控制的要求；镁质引流砂中Al2O3含量的减少，可以减少钢坯在从中间包拉到结晶器的过程中间包水口内壁结瘤的现象，在中间包高拉速的状态下可以保持稳定的结晶器内钢水流场，提高钢坯质量，同时有利于在中间包形成碱性的冶金环境，通过吸附去除钢水中的夹杂物达到净化钢材的目的。镁质引流砂还具有热膨胀系数小、热导率低、不易水化等特点，较锆质和铬质引流砂具有明显的成本优势，但是存在难以烧结的问题。
中国专利CN1509827A公开了“钢包用碱性引流砂及其制备方法”，该专利的技术方案主要是选取镁橄榄石砂、镁砂、石英砂、铬矿砂、钾长石和石墨作为引流砂原料，其中仍然存在会导致环境污染和人体危害的铬铁矿。另据文献《一种新型碱性钢包引流砂的开发研究》记载，公开的技术方案是使用镁砂、方解石、钾长石、白刚玉和石墨作为引流砂的原料。镁砂存在热膨胀系数大的缺点，在使用过程中容易开裂，会导致钢水渗入凝固影响自开率，石墨则会由于引流砂落入中间包中导致碳含量的增加，影响钢材质量，同时钾长石难以提高引流砂的碱性，从而不能实现进一步净化钢水和提供保护的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高品质钢包用镁质引流砂及其制备方法，其工艺简单、生产成本低、对于环境友好，引流砂具有流动性好、耐火度高、高温烧结性能好和自开率高的特点，从而使得钢水的洁净度更高。
本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：
一种高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，所述制备方法是将62-73wt％的镁橄榄石、7-14wt％的镁砂、8-17wt％的石英砂、5-10wt％的钙长石和3-6wt％的添加剂按照比例通过机械搅拌混合均匀得混合料，将混合料于150-180℃条件下保温3-6小时，制得高品质钢包用镁质引流砂。
作为本发明的优选技术方案，所述镁橄榄石的粒径大于0.2mm小于1mm；所述镁橄榄石的化学成分含量为MgO≥50％，SiO2≤38％，Fe2O3≤7％。
作为本发明的优选技术方案，所述镁砂的粒径大于0.2mm小于1mm；所述镁砂的化学成分含量为MgO≥98％。
作为本发明的优选技术方案，所述石英砂的粒径大于0.2mm小于1mm；所述石英砂的化学成分含量为SiO2≥98％。
作为本发明的优选技术方案，所述钙长石的粒径大于0.2mm小于1mm；所述钙长石的化学成分含量为Al2O3≥35％，SiO2≤45％，CaO≤20％。
作为本发明的优选技术方案，所述添加剂为磷酸锆、磷酸铈、磷酸二氢铝和磷酸镁中的一种或多种，其粒径小于0.1mm。
一种高品质钢包用镁质引流砂，所述镁质引流砂是上述任一项所述制备方法制备获得的钢包用镁质引流砂。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明添加钙长石在高温下形成液相促进引流砂的烧结，改善镁质引流砂难烧结的问题，同时由于添加钙长石中的Ca2+较添加钾长石中的K+有更高的价态，可以提高引流砂的碱性，营造更优良的碱性环境，通过吸附去除钢水中的夹杂物达到净化钢水的目的，同时延长渣线等中间包受钢区部位的耐火材料使用寿命。
2、本发明首次在钢包用引流砂中添加磷酸锆、磷酸铈、磷酸二氢铝和磷酸镁，磷酸锆和磷酸铈在常温下呈现片状结构，能作为润滑剂显著提高引流砂的流动性能，并能替代石墨作为润滑剂，减少碳掉入中间包引流砂中并带入钢液的影响，起到降低钢液中的碳含量的作用，碳含量的减少有助于提高纯净钢、超低碳钢的品质。磷酸锆、磷酸铈、磷酸镁和磷酸二氢铝在高温下还可以与镁砂反应生成低熔点相，进一步改善镁质引流砂的高温烧结性能，抑制钢液的渗入。
3、磷酸锆、磷酸铈、磷酸镁和磷酸二氢铝较石墨和基材具有较低的热导率，可以降低热量从熔融层到烧结层的传导，使得引流砂熔融层保持厚度均匀，并降低引流砂中间烧结层的厚度，使得引流砂具有较好的自开率。
4、本发明以镁橄榄石为主要原料，取代了铬铁矿和减少锆英石的加入量，较锆质和铬质引流砂具有明显的经济效益和环境保护效果，同时还能达到自开率高的使用效果。
综上所述，本发明制备工艺简单、生产成本低、对于环境友好；通过本发明制备方法制备获得的引流砂具有流动性好、耐火度高、高温烧结性能好和自开率高的特点，从而使得钢水的洁净度更高，有助于进一步提高高品质钢材的质量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
一种高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，所述制备方法是将62-73wt％的镁橄榄石、7-14wt％的镁砂、8-17wt％的石英砂、5-10wt％的钙长石和1-3wt％的添加剂加入按照比例通过机械搅拌混合均匀得混合料，将混合料于150-180℃条件下保温3-6小时，制得钢包用镁质引流砂。
本实施例中，所述添加剂为磷酸锆、磷酸铈、磷酸二氢铝和磷酸镁中的一种，其粒径小于0.1mm。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述镁橄榄石的粒径大于0.2mm小于1mm；所述镁橄榄石化学成分含量为MgO≥50％，SiO2≤38％，Fe2O3≤7％。所述镁砂的粒径大于0.2mm小于1mm；所述镁砂的化学成分含量为MgO≥98％。所述石英砂的粒径大于0.2mm小于1mm；所述石英砂的化学成分含量为SiO2≥98％。所述钙长石的粒径大于0.2mm小于1mm；所述钙长石的化学成分含量为Al2O3≥35％，SiO2≤45％，CaO≤20％。
实施例一
一种高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，所述制备方法是：
将73wt％的镁橄榄石、8wt％的镁砂、7wt％的石英砂、6wt％的钙长石和3wt％的添加剂加入按照比例通过机械搅拌混合均匀得混合料，将混合料于150℃条件下保温3小时，制得高品质钢包用镁质引流砂。
所述添加剂为磷酸锆，其粒径小于0.1mm。
实施例二
一种高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，所述制备方法是：
将62wt％的镁橄榄石、10wt％的镁砂、17wt％的石英砂、7wt％的钙长石和4wt％的添加剂加入按照比例通过机械搅拌混合均匀得混合料，将混合料于170℃条件下保温5小时，制得高品质钢包用镁质引流砂。
所述添加剂为磷酸锆和磷酸二氢铝，粒径小于0.1mm。
实施例三
一种高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，所述制备方法是：
将65wt％的镁橄榄石、7wt％的镁砂、12wt％的石英砂、10wt％的钙长石和6wt％的添加剂加入按照比例通过机械搅拌混合均匀得混合料，将混合料于180℃条件下保温6小时，制得高品质钢包用镁质引流砂。
所述添加剂为磷酸二氢铝、磷酸铈和磷酸锆，粒径小于0.1mm。
实施例四
一种高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，所述制备方法是：
将69wt％的镁橄榄石、14wt％的镁砂、8wt％的石英砂、5wt％的钙长石和3wt％的添加剂加入按照比例通过机械搅拌混合均匀得混合料，将混合料于170℃条件下保温4小时，制得高品质钢包用镁质引流砂。
所述添加剂为磷酸二氢铝、磷酸锆、磷酸铈和磷酸镁，粒径小于0.1mm。
将本发明上述实施方式制备的钢包用镁质引流砂进行自动开浇率检测，同时对市售的镁质引流砂进行对比检测，两者的结果如下表1所示。
表1
根据上表分析，本发明制备工艺简单、生产成本低、对于环境友好；通过本发明制备方法制备获得的引流砂具有流动性好、耐火度高、高温烧结性能好和自开率高的特点，从而使得钢水的洁净度更高，有助于进一步提高高品质钢材的质量。
上述实施例仅限于说明本发明的构思和技术特征，其目的在于让本领域的技术人员了解发明的技术方案和实施方式，并不能据此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明技术方案所作的等同替换或等效变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，其特征在于：所述制备方法是将62-73wt％的镁橄榄石、7-14wt％的镁砂、8-17wt％的石英砂、5-10wt％的钙长石和3-6wt％的添加剂，按照比例通过机械搅拌装置混合均匀，得到混合料，将混合料于150-180℃条件下保温3-6小时，制得高品质钢包用镁质引流砂。
2.根据权利要求1所述的高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，其特征在于：所述镁橄榄石的粒径大于0.2mm小于1mm；所述镁橄榄石的化学成分含量为MgO≥50％，SiO2≤38％，Fe2O3≤7％。
3.根据权利要求1所述的高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，其特征在于：所述镁砂的粒径大于0.2mm小于1mm；所述镁砂的化学成分含量为MgO≥98％。
4.根据权利要求1所述的高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，其特征在于：所述石英砂的粒径大于0.2mm小于1mm；所述石英砂的化学成分含量为SiO2≥98％。
5.根据权利要求1所述的高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，其特征在于：所述钙长石的粒径大于0.2mm小于1mm；所述钙长石的化学成分含量为Al2O3≥35％，SiO2≤45％，CaO≤20％。
6.根据权利要求1所述的高品质钢包用镁质引流砂的制备方法，其特征在于：所述添加剂为磷酸锆、磷酸铈、磷酸二氢铝和磷酸镁中的一种或多种，其粒径小于0.1mm。
7.一种高品质钢包用镁质引流砂，其特征在于所述镁质引流砂是根据权利要求1至6任一项所述制备方法制备获得的钢包用镁质引流砂。
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