專利名稱：一種超低碳鋼用鋼包引流砂及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼包用引流砂，尤其涉及超低碳鋼用鋼包引流砂。
背景技術：
冶金工作者很早就發(fā)現(xiàn)降低鋼的含碳量可改善鋼的加工性能和使用性能，超低碳鋼表現(xiàn)出來的各種優(yōu)良性能使其得到了越來越廣泛的應用，超低碳鋼的品種和數(shù)量需求日益增加，如I F鋼、汽車O 5板、D I材，X系列管線鋼等重點鋼種，且對碳的要求也越來越低。代表鋼種為IF鋼，也就是平常俗稱的汽車板鋼。超低碳鋼的碳含量范圍視具體要求而異，沒有一個公認的嚴格標準。一般認為鋼中[C] ^ 200ppm,可稱為超低碳鋼，這主要是根據(jù)鐵碳相圖和一般轉(zhuǎn)爐的冶煉極限來確定的。近來的文獻將[C] ( 300ppm稱為超低碳鋼，，而將[C] ( IOOppm稱超微碳鋼。近年來,市場上出現(xiàn)大量[C] ( 20ppm的極低碳含量鋼材。冶煉超低碳鋼主要是應用真空，吹氣攪拌，強化氧化等工藝操作來實現(xiàn)的，由于超低碳鋼的碳和氧的含量都大大低于碳氧平衡曲線含量，任何一點外來碳元素都會對超低碳鋼冶煉造成極其不利的影響，在冶煉的每道工序、每種原料都必須嚴格控制碳含量。引流砂是一種在出鋼前加入鋼包滑動水口內(nèi)的散狀填充料。其用途是:出鋼時防止鋼水進入水口冷凝堵塞滑動水口 ；鋼包開澆時，滑板打開，引流砂自動落下，鋼水自動開澆。據(jù)此，引流砂必須達到以下五個基本要求:[I]引流砂在鋼包水口內(nèi)長時間處于高溫狀態(tài)，要求其耐火度高，抗燒結熔融能力強；[2]引流砂填入水口后，要求其與鋼水接觸面有一薄層輕微燒結層，這樣保證 出鋼和精煉過程中鋼水不沖掉引流砂；[3]為保證自動開澆，引流砂的燒結層不宜太厚，燒結不宜過重；[4]引流砂需要承受很大的鋼水靜壓力，要求引流砂具有非常好的流動性，顆粒之間的摩擦力盡量小，自然堆積密實；[5]引流砂不能對鋼水成份造成污染，不能對鋼水質(zhì) 量造成負面影響。冶金工作者一直在開發(fā)新的引流砂，以更好地實現(xiàn)上述要求，到目前為止，引流砂主要有以下幾種:[I]硅質(zhì)引流砂以硅砂原來主要原料，是一種實用廉價的引流砂。中國專利CN1209214C公開了一種硅質(zhì)引流砂，其含Si02含量在90 95 wt%，碳質(zhì)材料4 8wt%。由于硅質(zhì)引流砂自開率不高，且碳和二氧化硅會對鋼水造成污染，現(xiàn)在冶煉優(yōu)質(zhì)鋼一般不采用硅質(zhì)引流砂。[2]鉻質(zhì)引流砂因其較高的自開率，被較多鋼廠采用。中國專利CN102114534 A公開了一種鉻質(zhì)引流砂，其以鉻礦砂和石英砂為主要原料，但鉻礦砂中的Cr3+在堿性氣氛下會被氧化生成Cr6 +，對人體極其有害，對環(huán)境造成極大污染；且因其配入96wt%以上碳含量的鱗片石墨，不適宜在超低碳鋼鋼包上使用。[3]堿性引流砂。中國專利CN 101444842 B公開了一種堿性引流砂，其以鈍化石灰和方解石為主要原料。因鈍化石灰強度很小，方解石在1100°C分解，限制了其的實際應用。并且其也使用了鱗片石墨。[4]鎂橄欖石質(zhì)引流砂。中國專利CN 100475387C公開了一種鎂橄欖石質(zhì)引流砂，因其配入I 6wt%的鱗片石墨、0.5 2wt%的碳質(zhì)微粉，也不適宜在超低碳鋼鋼包上使用。美國專利5124285，20070027024，6316106分別公開了鉻質(zhì)、硅鉻質(zhì)等不同的引流砂，但都采用0.5^5wt%的碳黑作結合劑和添加劑；美國專利5962357公開了一種引流砂，其結合劑采用無水煤焦油，其碳含量大于32.5wt%。這些專利公開的引流砂因為含碳都不適合在超低碳鋼鋼包上使用。綜上所述，到本專利申請時為止，現(xiàn)有引流砂分別存在以下不足:[l]Si02及雜質(zhì)含量太高，容易被鋼中活潑元素還原，污染鋼水；[2]原料采用鉻礦砂，使用過程中生成Cr6+致癌物，對環(huán)境造成極大污染；[3]采用鋯砂作原料，生產(chǎn)成本高；[4]在生產(chǎn)引流砂時要添加鱗片石墨、碳黑、樹脂、碳·化稻殼等材料作潤滑劑或結合劑，會導致超低碳鋼增碳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種不含碳，不含鉻，不污染鋼水、不污染環(huán)境、生產(chǎn)工藝簡單的超低碳鋼用鋼包引流砂及制備方法。本發(fā)明為解決上述技術問題，提供了一種超低碳鋼用鋼包引流砂，其元素含量按質(zhì)量百分比為:MgO 45 60wt%、Al2O3 35 50wt%、SiO2I 6wt%、C固彡 50ppm、H2O ( 0.5wt%,余量為不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明為制造上述超低碳鋼用鋼包引流砂，提供了以下技術方案:一種超低碳鋼用鋼包引流砂制備方法，其特征在于包括以下步驟:a.首先將質(zhì)量百分比為鎂鋁尖晶石55^70 wt%、電熔鎂砂30 45被％分別破碎成顆粒；b.然后將破碎好的鎂鋁尖晶石、電熔鎂砂顆粒分別用圓盤水磨1(Γ30分鐘，再用清水沖洗干凈，
烘干成Η20 ( 0.5%的原料備用；c.最后在備用原料中另外加入以備用原料質(zhì)量百分比為參照的f5wt%的羽狀多晶硅作為添加劑，加入混練機，混練5 10分鐘，檢驗合格后包裝入庫，即得到成品。本發(fā)明的技術關鍵在于:在制備步驟中另外加入以備用原料質(zhì)量百分比為參照的Γ5 %的羽狀多晶硅，所述羽狀多晶硅，俗稱“白稻殼”，是稻殼通過控制條件燃燒熱解所得到的產(chǎn)品，市場上有售。其特點是，羽狀多晶硅中SiO2彡90wt%，C0^0.05 Wt %，其網(wǎng)狀微結構不能破壞，仍保持無定型狀態(tài)，基本粒子的平均粒徑約為50nm，比表面積大于300m2 / g。實驗表明，這種羽狀多晶硅幾乎不含碳，又能在本發(fā)明中很好地起到結合劑的作用，其高含量的SiO2在高溫作用下，能與鎂鋁尖晶石生成5mm左右的表層燒結層，這保證了引流砂在使用過程中不上浮，不坍料；而其巨大的比表面積和微網(wǎng)結構能保證下層引流砂在精煉過程中不發(fā)生燒結。作為本發(fā)明的進一步改進，所述備用顆粒大小的配比按質(zhì)量百分比為:20 40目的顆粒為15 25wt%，40 60目的顆粒為50 65wt%，60 80目的顆粒為18 25wt%。上述設置為本發(fā)明另一技術關鍵，通過實驗證明，引流砂的級配不能參照耐火澆注料的級配原理，耐火澆注料的級配原理就為了使物料獲得最佳的體積密度和良好的燒結性能，而引流砂級配既要保證其在使用過程中不坍料，又要使其顆粒之間松散結合，防止其過分燒結，經(jīng)反復實驗發(fā)現(xiàn)，上述顆粒級配最適宜本發(fā)明所述引流砂。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鎂鋁尖晶石內(nèi)元素按質(zhì)量百分比為:MgO 27^32wt%,Al2O367 72wt%, SiO2 ( 0.5wt%,余量為不可避免的雜質(zhì),且所述鎂招尖晶石內(nèi)元素質(zhì)量百分比:MgO+ Al2O3 ^ 99wt%0所述鎂鋁尖晶石，也稱尖晶石，其化學式為MgO^Al2O3，理論成份是含MgO 28.3wt%, Al2O3 71.7wt%，其熔點為2135°C，在鎂鋁尖晶石構造中，Al203、Mg0之間都是較強的離子鍵，且靜電鍵強度相等，結構牢固。因此，鎂鋁尖晶石晶體的飽和結構使其具有良好的熱震穩(wěn)定性能、耐化學侵蝕性能和耐磨性能，能夠在氧化或還原氣氛中保持較好的穩(wěn)定性。這些特性決定了其可作為鋼包引流砂的骨料，通過上述優(yōu)選設置，實驗證明，這樣的鎂鋁尖晶石成份熱震穩(wěn)定性能最佳，能保證在使用中不產(chǎn)生較大的體積膨脹，不產(chǎn)生較厚的燒結層，保證自動開澆。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述電熔鎂砂元素按質(zhì)量百分比為:MgO ^ 97wt%、CaO ( 2.0wt%,Fe2O3 ( 0.50wt%、Si02 ( 0.7wt%、IL ( 0.2wt%。電熔鎂砂，市場上有售。通過精選的特A級天然菱鎂石或高純輕燒鎂顆粒，在電弧爐中熔融制得。該產(chǎn)品具有純度高，結晶粒大，結構致密，抗渣性強材料，熱震穩(wěn)定性好。通過上述優(yōu)選設置，在本發(fā)明中，其與鎂鋁尖晶石一起作為骨料能起到很好的抗燒結作用。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明由于主 體原料不含碳，添加劑羽狀多晶硅含碳< 0.05wt %，添加劑加入量只有f 5 wt %，因而成品含碳50ppm，特別適合冶煉超低碳鋼時使用。由于所有原料都不含鉻，使用中不會對操作工有害，不會污染環(huán)境。所采用的原料都是市場上易購的大眾原料，生產(chǎn)工藝簡單可控，生產(chǎn)成本較市場上的鉻質(zhì)引流砂低15%以上。其關鍵是通過實驗找到了一種添加劑，并通過合適的顆粒級配和生產(chǎn)工藝，使引流砂在不含碳的條件下控制燒結，達到理想的自開率。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式以下結合幾個具體實施例，示例性說明及幫助進一步理解本發(fā)明，但實施例具體細節(jié)僅是為了說明本發(fā)明，并不代表本發(fā)明構思下的全部技術方案，因此不應理解為對本發(fā)明總的技術方案限定，一些在技術人員看來，不偏離本發(fā)明構思的非實質(zhì)性增加或改動，例如以具有相同或相似技術效果的技術特征簡單改變或替換，均屬本發(fā)明保護范圍。實施例一:取鎂鋁尖晶石原料若干，經(jīng)分析其化學成份是:MgO 27.00wt%, Al2O372.00wt%, SiO2 0.34wt% ;取電熔鎂砂原料若干，經(jīng)分析其化學成份是:MgO 97.00wt%,CaO 1.93wt%, Fe2O3 0.36wt%, Si02 0.58wt%，IL 0.13wt%。將此二種原料破碎好，水磨30分鐘，并沖洗干凈，烘干后測得H20:0.31wt%，篩分至20 40目、40 60目、60 80目的顆粒備用。按不同的顆粒級配方案實施例見下表I?，F(xiàn)場使用是甲鋼廠120噸鋼包冶煉X80管線鋼，共試用56爐，55爐自動開澆。如表一所示:一種超低碳鋼用鋼包引流砂
權利要求
1.一種超低碳鋼用鋼包引流砂，其元素含量按質(zhì)量百分比為:MgO 45飛0wt%、Al2O335 50wt%、SiO2I 6wt%、C固彡50ppm、H2O ( 0.5wt%,余量為不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種超低碳鋼用鋼包引流砂制備方法，其特征在于包括以下步驟:a.首先將質(zhì)量百分比為鎂鋁尖晶石55 70 wt%、電熔鎂砂3(T45wt%分別破碎成顆粒；b.然后將鎂鋁尖晶石、電熔鎂砂顆粒分別用圓盤水磨1(Γ30分鐘，再用清水沖洗干凈，烘干成Η20 ( 0.5%的原料備用；c.最后在備用原料中另外加入以備用原料質(zhì)量百分比為參照的f5wt%的羽狀多晶硅作為添加劑，加入混練機，混練5 10分鐘，檢驗合格后包裝入庫，即得到成品。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種超低碳鋼用鋼包引流砂制備方法，其特征在于所述備用顆粒大小的配比按質(zhì)量百分比為:20 40目的顆粒為15 25wt%，40 60目的顆粒為50 65wt%，60 80目的顆粒為18 25wt%。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種超低碳鋼用鋼包引流砂制備方法，其特征在于所述鎂鋁尖晶石內(nèi)元素按質(zhì)量百分比為=MgO 27 32wt%，Al2O3 67 72wt%，SiO2 ( 0.5wt%，余量為不可避免的雜質(zhì)。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種超低碳鋼用鋼包引流砂制備方法，其特征在于所述鎂鋁尖晶石內(nèi)元素質(zhì)量百分比:MgO+ Al2O3≥99wt%。
6.根據(jù)權 利要求2所述的一種超低碳鋼用鋼包引流砂制備方法，其特征在于所述電熔鎂砂元素按質(zhì)量百分比為:MgO ≥ 97wt%、Ca0 ( 2.0wt%,Fe2O3 ( 0.50wt%、Si02 ( 0.7wt%、IL ^ 0.2wt%。
全文摘要
一種超低碳鋼用鋼包引流砂，其元素含量按質(zhì)量百分比為MgO 45～60wt%、Al2O3 35～50wt%、SiO2 1～6wt%、C固≤50ppm、H2O≤0.5wt%，余量為不可避免的雜質(zhì)。其制備方法，包括以下步驟a.首先將質(zhì)量百分比為鎂鋁尖晶石55～70wt%、電熔鎂砂30～45wt%分別破碎成顆粒；b.然后將鎂鋁尖晶石、電熔鎂砂顆粒分別用圓盤水磨10～30分鐘，再用清水沖洗干凈，烘干成H2O≤0.5%的原料備用；c.最后在備用原料中另外加入以備用原料質(zhì)量百分比為參照的1～5wt%的羽狀多晶硅作為添加劑，加入混練機，混練5～10分鐘，檢驗合格后包裝入庫，即得到成品。其關鍵是通過實驗找到了一種添加劑，并通過合適的顆粒級配和生產(chǎn)工藝，使引流砂在不含碳的條件下控制燒結，達到理想的自開率。
文檔編號C04B35/66GK103145431SQ20131009649
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權日2013年3月25日
發(fā)明者吳永來, 謝健, 楊政宏, 尹玉服, 李 杰 申請人:江蘇嘉耐高溫材料有限公司