CN117383889A - 一种挡渣锥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，提出了一种挡渣锥及其制备方法，原料包括以下重量份的组分：白刚玉40‑50份、铁砂40‑60份、莫来石粉20‑30份、高铝水泥10‑20份、促凝剂5‑10份；促凝剂由硫酸钙和1,2‑环己二胺四乙酸混合而成。通过上述技术方案，解决了现有技术中的挡渣锥高温强度较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体的，涉及一种挡渣锥及其制备方法。
背景技术
挡渣锥是一种功能性耐火制品。在转炉出钢时，通常将其置于出钢口，利用其密度介于钢水与熔渣之间的特性，阻挡熔渣随钢水进入钢包，减少出钢下渣量。传统的挡渣锥生产工艺是在镁质、铝质或铝硅质耐火材料中添加铸铁块、铁珠、棕刚玉渣、铁屑压合块或废钢等配重材料提高挡渣锥的体积密度，以达到最佳挡渣效果。
由于挡渣锥中引入了钢、铁等物质，这降低了挡渣锥的高温强度。如果挡渣锥的高温强度过低，就会导致出钢时挡渣锥过早熔融开裂而不能有效挡渣，从而引起钢水回磷，影响钢水的洁净度。因此，研发一种高温强度优良的挡渣锥具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种挡渣锥及其制备方法，解决了相关技术中挡渣锥高温强度较低的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种挡渣锥，原料包括以下重量份的组分：白刚玉40-50份、铁砂40-60份、莫来石粉20-30份、高铝水泥10-20份、促凝剂5-10份；
所述促凝剂由硫酸钙和1,2-环己二胺四乙酸混合而成。
作为进一步的技术方案，所述硫酸钙和1,2-环己二胺四乙酸的质量比为7:3-9:1。
当硫酸钙和1,2-环己二胺四乙酸的质量比为7:3-9:1时，有利于进一步提高挡渣锥的高温抗折强度和高温耐压强度。
作为进一步的技术方案，所述铁砂为改性铁砂，所述改性铁砂包括以下组分：铁砂、铜粉、二硼化钛。
作为进一步的技术方案，所述铁砂和铜粉、二硼化钛的质量比为9-12:1:2。
当铁砂和铜粉、二硼化钛的质量比为9-12:1:2时，可使挡渣锥拥有更佳的高温抗折强度和高温耐压强度。
作为进一步的技术方案，所述改性铁砂的制备方法为：将铜粉和二硼化钛混合均匀，加入铁砂混合均匀，真空烧结，破碎粉磨，得到所述改性铁砂。
作为进一步的技术方法，所述真空烧结时，温度为1100-1200℃，时间为1-2h。
作为进一步的技术方案，所述白刚玉、铁砂、莫来石粉的粒径各自独立地为80-200目。
作为进一步的技术方案，所述白刚玉的粒径为80-100目；和/或
所述铁砂的粒径为120-150目；和/或
所述莫来石粉的粒径为180-200目。
本发明还提出所述挡渣锥的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备浇注料：将白刚玉、铁砂、莫来石粉、高铝水泥和促凝剂混合均匀，加入水混合均匀，得到浇注料；
S2、成型：将所述浇注料装模，振动成型，养护，脱模，烘烤，得到所述挡渣锥。
作为进一步的技术方案，步骤S2中，所述养护为自然养护，时间为24-36h。
作为进一步的技术方案，步骤S2中，所述烘烤时，温度为100-120℃，时间为24-36h。
本发明还提出所述挡渣锥在转炉炼钢中的应用。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，促凝剂由硫酸钙和1,2-环己二胺四乙酸混合而成，通过无机有机协同增效，促进了挡渣锥的成型，提高了挡渣锥的高温抗折强度和高温耐压强度。
2、本发明中，通过用铜粉和二硼化钛对铁砂进行改性，增强了铁砂的抗高温熔融能力，进一步提高了挡渣锥的高温抗折强度和高温耐压强度。其中，铜粉的加入，可以提高铁砂表面的润湿性能，促进铁砂、铜粉和二硼化钛形成良好的冶金结合，从而进一步提高了挡渣锥的高温抗折强度和高温耐压强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例和对比例中，如无特殊说明，白刚玉购自郑州市晟宏新材料有限公司，粒径为80目，氧化铝的含量为99.5wt%；铁砂购自昆山新东久机械有限公司，粒径为150目，铁的含量为99.8wt%；莫来石粉购自灵寿县南昱矿产品加工厂，粒径为200目，二氧化硅的含量为53wt%；铜粉购自南宫市盈泰金属材料有限公司，粒径为300目；二硼化钛购自山东穗华生物科技有限公司，粒度为500目；高铝水泥购自郑州市中泰水泥有限公司，型号为CA-50；硫酸钙购自廊坊乾耀科技有限公司，含量为99.5wt%；1,2-环己二胺四乙酸购自南通润丰石油化工有限公司，含量为98wt%。
实施例1
一种挡渣锥的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备浇注料：将40份白刚玉、40份铁砂、20份莫来石粉、10份高铝水泥和5份促凝剂混合均匀，加入11.5份水混合均匀，得到浇注料；
其中，促凝剂由2.5份硫酸钙和2.5份1,2-环己二胺四乙酸混合而成；
S2、成型：将浇注料装入模具中，振动成型，自然养护24h后，脱模，于100℃下烘烤36h，得到挡渣锥。
实施例2
一种挡渣锥的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备浇注料：将50份白刚玉、60份铁砂、30份莫来石粉、20份高铝水泥和10份促凝剂混合均匀，加入17份水混合均匀，得到浇注料；
其中，促凝剂由5份硫酸钙和5份1,2-环己二胺四乙酸混合而成；
S2、成型：将浇注料装入模具中，振动成型，自然养护36h后，脱模，于120℃下烘烤24h，得到挡渣锥。
实施例3
本实施例与实施例2的区别仅在于，本实施例步骤S1中，促凝剂由9.5份硫酸钙和0.5份1,2-环己二胺四乙酸混合而成。
实施例4
本实施例与实施例2的区别仅在于，本实施例步骤S1中，促凝剂由7份硫酸钙和3份1,2-环己二胺四乙酸混合而成。
实施例5
本实施例与实施例2的区别仅在于，本实施例步骤S1中，促凝剂由9份硫酸钙和1份1,2-环己二胺四乙酸混合而成。
实施例6
本实施例与实施例4的区别仅在于，本实施例步骤S1中铁砂为改性铁砂；
改性铁砂的制备方法为：将6份铜粉和12份二硼化钛混合均匀，加入42份铁砂混合均匀，于1150℃下真空烧结1.5h，破碎粉磨至粒径为150目，得到改性铁砂。
实施例7
本实施例与实施例4的区别仅在于，本实施例步骤S1中铁砂为改性铁砂；
改性铁砂的制备方法为：将3份铜粉和6份二硼化钛混合均匀，加入51份铁砂混合均匀，于1150℃下真空烧结1.5h，破碎粉磨至粒径为150目，得到改性铁砂。
实施例8
本实施例与实施例4的区别仅在于，本实施例步骤S1中铁砂为改性铁砂；
改性铁砂的制备方法为：将5份铜粉和10份二硼化钛混合均匀，加入45份铁砂混合均匀，于1150℃下真空烧结1.5h，破碎粉磨至粒径为150目，得到改性铁砂。
实施例9
本实施例与实施例4的区别仅在于，本实施例步骤S1中铁砂为改性铁砂；
改性铁砂的制备方法为：将4份铜粉和8份二硼化钛混合均匀，加入48份铁砂混合均匀，于1150℃下真空烧结1.5h，破碎粉磨至粒径为150目，得到改性铁砂。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例步骤S1中，未加入促凝剂。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例步骤S1中，促凝剂为5份的硫酸钙。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例步骤S1中，促凝剂为5份的1,2-环己二胺四乙酸。
对实施例1-9和对比例1-3制备得到的挡渣锥进行如下性能测试：
①高温抗折强度：按照GB/T 3002-2017《耐火材料 高温抗折强度试验方法》进行测试，其中，试验温度为1400℃，保温时间为30min，加荷速率为0.15MPa/s；
②高温耐压强度：按照GB/T 34218-2017《耐火材料 高温耐压强度试验方法》进行测试，其中，试验温度为1400℃，保温时间为5min，升温速率为10℃/min，加荷速率为1.0MPa/s。
测试结果如下表1所示。
表1挡渣锥性能测试结果
实施例1和对比例1-3对比表明，通过硫酸钙和1,2-环己二胺四乙酸两者协同增效，明显提高了挡渣锥的高温抗折强度和高温耐压强度。
实施例2-3与实施例4-5对比表明，当硫酸钙和1,2-环己二胺四乙酸的质量比为7:3-9:1时，有利于进一步提高挡渣锥的高温抗折强度和高温耐压强度。实施例4与实施例6-9对比表明，通过用铜粉和二硼化钛对铁砂进行改性，可进一步提高挡渣锥的高温抗折强度和高温耐压强度。实施例6-7和实施例8-9对比表明，当铁砂和铜粉、二硼化钛的质量比为9-12:1:2时，可使挡渣锥拥有更佳的高温抗折强度和高温耐压强度。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种挡渣锥，其特征在于，原料包括以下重量份的组分：白刚玉40-50份、铁砂40-60份、莫来石粉20-30份、高铝水泥10-20份、促凝剂5-10份；
所述促凝剂由硫酸钙和1,2-环己二胺四乙酸混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种挡渣锥，其特征在于，所述硫酸钙和1,2-环己二胺四乙酸的质量比为7:3-9:1。
3.根据权利要求1所述的一种挡渣锥，其特征在于，所述铁砂为改性铁砂，所述改性铁砂包括以下组分：铁砂、铜粉、二硼化钛。
4.根据权利要求3所述的一种挡渣锥，其特征在于，所述铁砂和铜粉、二硼化钛的质量比为9-12:1:2。
5.根据权利要求3所述的一种挡渣锥，其特征在于，所述改性铁砂的制备方法为：将铜粉和二硼化钛混合均匀，加入铁砂混合均匀，真空烧结，破碎粉磨，得到所述改性铁砂。
6. 根据权利要求1所述的一种挡渣锥，其特征在于，所述白刚玉、铁砂、莫来石粉的粒径各自独立地为80-200目。
7. 根据权利要求6所述的一种挡渣锥，其特征在于，所述白刚玉的粒径为80-100目；和/或
所述铁砂的粒径为120-150目；和/或
所述莫来石粉的粒径为180-200目。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的挡渣锥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备浇注料：将白刚玉、铁砂、莫来石粉、高铝水泥和促凝剂混合均匀，加入水混合均匀，得到浇注料；
S2、成型：将所述浇注料装模，振动成型，养护，脱模，烘烤，得到所述挡渣锥。
9.根据权利要求8所述的一种挡渣锥的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述烘烤时，温度为100-120℃，时间为24-36h。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的一种挡渣锥或权利要求8-9任意一项所述的制备方法得到的挡渣锥在转炉炼钢中的应用。
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