專利名稱：高堿度中間包覆蓋劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鋼連續(xù)鑄造用輔助材料，特別涉及中間包覆蓋劑。
背景技術(shù)：
作為儲(chǔ)存和輸送鋼水的中間包是冶金過程中的一個(gè)過渡反應(yīng)器，它用以將鋼包輸送來的鋼水分配給結(jié)晶器，穩(wěn)定澆注速度，減低注流在結(jié)晶器內(nèi)的沖擊動(dòng)量，是去除鋼水中夾雜物的理想場(chǎng)所。
中間包覆蓋劑是一種加在中間包鋼液面上的顆粒型或粉末型的人工合成輔助材料，其作用在于(1)絕熱保溫，減少澆鋼過程鋼液的溫降；(2)隔絕空氣，防止鋼液二次氧化；(3)吸收鋼液面上浮的非金屬夾雜物。
目前常用的中間包覆蓋劑有酸性渣、中性渣和堿性渣三大類，具體種類和成分如下表1所示，堿度R定義為R＝CaO/SiO2。
表1渣種類 渣化學(xué)成分 堿度備注 CaO Al2O3 SiO2 MgO 助劑 燒減 其它酸性渣 0.6 0.5 26.9 0.5 5.72 64.86 0.92 0.02中性渣 23.82 21.06 29.15 4.75 4.06 13.70 3.46 0.82 38.20 4.86 25.66 10.94 2.54 12.70 5.10 1.49 36.32 5.95 27.85 15.38 2.67 8.88 2.95 1.30堿性渣 27.71 19.28 12.93 17.96 6.16 11.65 4.31 2.14 鈣 質(zhì) 4.15 0.59 1.80 86.94 0.98 4.63 0.91 2.30 鎂 質(zhì)
其中
酸性渣，以炭化稻殼為代表，主要成分為SiO2，占總量的75～90％，堿度R＜0.5。
·優(yōu)點(diǎn)絕熱性能好；
·缺點(diǎn)對(duì)保護(hù)和吸收Al2O3的能力不夠理想，鋼水易增碳或吸收氫。
中性渣，主要成分為CaO、SiO2和Al2O3，堿度R一般在0.9～1.5左右，是目前使用最多的一類。
·優(yōu)點(diǎn)易在鋼水面上形成液態(tài)渣，有強(qiáng)的吸收Al2O3的能力；
·缺點(diǎn)保溫效果不佳。
堿性渣，分鈣質(zhì)和鎂質(zhì)兩大類，但堿度R通常小于3.0。
·優(yōu)點(diǎn)有一定的吸收Al2O3的能力；
·缺點(diǎn)隔絕空氣，防止鋼液二次氧化的效果較差。
目前中間包覆蓋劑堿度(CaO/SiO2)通常都小于3.0。如美國專利US6174347B1、US6179895B1雖是一種高堿度的中間包覆蓋劑，但它以鋼包冶金爐(Ladle Metallgy Furnace)精煉完畢的渣料為主要原料，此種材料中雜質(zhì)元素，如S的含量相對(duì)較高，不適用于對(duì)S有要求的鋼種的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高堿度中間包覆蓋劑，在滿足絕熱保溫、防止鋼液二次氧化和吸收鋼液面上浮的非金屬夾雜物等中間包覆蓋劑常規(guī)功能的同時(shí)，更側(cè)重其冶金功能，即降低鋼水中T[O]增加的幅度，在中間包內(nèi)使鋼水進(jìn)一步脫硫，并減輕覆蓋劑對(duì)耐火材料的侵蝕程度，提高鋼水的清潔度。
研究表明隨著覆蓋劑中SiO2含量的降低和覆蓋劑堿度的增加，鋼水中T[O]減少，因?yàn)殇X脫氧的鋼水和含SiO2的覆蓋劑相接觸時(shí)必將發(fā)生如下反應(yīng)
(1)
當(dāng)覆蓋劑中的SiO2含量減少時(shí)，反應(yīng)方程(1)的正反應(yīng)速度就會(huì)降低，這樣由Al2O3生成物帶入到鋼水的氧相應(yīng)減少，鋼水中T[O]就相應(yīng)降低，因此，減少覆蓋劑中的SiO2含量，增加中間包覆蓋劑的堿度，可減緩SiO2與鋼中溶解鋁反應(yīng)生成Si和Al2O3的速度，降低鋼水中Si、T[O]的增加幅度，并減輕覆蓋劑對(duì)耐火材料的侵蝕程度，提高鋼水的清潔度。
另外，當(dāng)覆蓋劑的熔渣層中存在CaO時(shí)，CaO與鋼水中的[S]進(jìn)行反應(yīng)，使鋼水中的硫得以去除，具體反應(yīng)方程式為
(2)
因此，增加中間包覆蓋劑中CaO含量，提高覆蓋劑堿度，可進(jìn)一步使中間包內(nèi)的鋼水脫硫，達(dá)到二次精煉的效果，使鋼水的純凈度提高。
總之，高堿度中間包覆蓋劑(1)可減緩覆蓋劑與鋼水中的[Al]反應(yīng)，降低鋼水中T[O]含量；(2)能夠使鋼水在中間包內(nèi)進(jìn)一步脫硫；最終達(dá)到改善鋼水純凈度的目的。
本發(fā)明以鋁酸鈣為主要原料，再配入部分其它輔助料，經(jīng)過一定的加工程序，生產(chǎn)出以鋁酸鈣為基本成分特征的高堿度中間包覆蓋劑，該種中間包覆蓋劑可呈實(shí)心顆粒狀和中空球狀兩種形態(tài)。
本發(fā)明的高堿度中間包覆蓋劑，其成分如下(質(zhì)量百分比)
鋁酸鈣70～90％；
鎂砂 0.1～20％；
粘結(jié)劑0.1～10％；
外加劑0.1～5％。
本發(fā)明的高堿度中間包覆蓋劑，還包含碳酸鈣和石英砂中的一種或數(shù)種，碳酸鈣0～25％、石英砂0～5％。
其中，所述的鋁酸鈣是由55～70％碳酸鈣和30～45％鋁礬土，經(jīng)高溫熔煉而成。
所述的粘結(jié)劑為糊精、面粉或水玻璃；將各種配料粘結(jié)在一起，并使其產(chǎn)生一定的強(qiáng)度。
所述的外加劑為磷酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、檸檬酸、甘油、萘系減水劑、水溶性樹脂類減水劑或乙二醇；其中，磷酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、萘系減水劑、水溶性樹脂類減水劑可在保持配料流動(dòng)性能基本不變的條件下，顯著降低配料拌合用水量，但這些物質(zhì)并不與配料起化學(xué)反應(yīng)生成新的化合物，只是起著表面物理化學(xué)作用；檸檬酸、甘油、乙二醇則能延緩配料的凝結(jié)和硬化時(shí)間。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明以鋁酸鈣為主要原料，堿度(CaO/SiO2≥6.0)較高，可有效降低中間包鋼水中的全氧，能進(jìn)一步去除中間包內(nèi)鋼水中的硫，并改善中間包內(nèi)鋼水的清潔度，有效防止中間包內(nèi)鋼水二次氧化，進(jìn)而改善鑄坯質(zhì)量，同時(shí)具有良好的保溫性能。


圖1a、圖1b為不同堿度中間包覆蓋劑對(duì)鋼水中全氧(T[O])影響。
圖2a、圖2b為不同堿度中間包覆蓋劑對(duì)鋼水中硫(S)影響。
圖3a、圖3b為不同堿度中間包覆蓋劑對(duì)鋼樣中夾雜物所占觀察視場(chǎng)面積的影響。
圖4為不同堿度中間包覆蓋劑對(duì)中間包內(nèi)鋼水二次氧化影響的300T轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果。
圖5a、圖5b是300T轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)試驗(yàn)中間包覆蓋劑保溫性能的試驗(yàn)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的高堿度中間包覆蓋劑的實(shí)施例以及比較例參見表2。
表2實(shí)施例成分(質(zhì)量百分比) 堿度使用效果 鋁酸鈣 碳酸鈣 鎂砂 石英砂 粘結(jié)劑 外加劑爐襯侵蝕1 87.1 3.9 0.1 1.9 6.0 1.0 8.51 不嚴(yán)重2 89.9 0.3 2.2 4.5 1.7 1.4 6.00 不嚴(yán)重3 71.2 24.1 0.8 3.0 0.1 0.8 10.71 不嚴(yán)重4 72.3 3.6 14.2 0.7 9.1 0.1 12.10 不嚴(yán)重5 73.5 21.3 2.8 0.9 0.3 1.2 11.18 不嚴(yán)重6 75.5 7.2 11.0 1.1 3.0 2.2 16.48 不嚴(yán)重7 77.2 16.2 1.5 4.2 0.4 0.5 8.17 不嚴(yán)重8 79.3 12.3 3.1 0.2 3.5 1.6 7.05 不嚴(yán)重9 80.1 9.7 3.6 1.4 1.1 4.1 12.74 不嚴(yán)重10 82.3 2.5 10.2 2.1 2.7 0.2 10.47 不嚴(yán)重11 76.6 11.9 7.7 0.0 0.8 3.0 9.87 不嚴(yán)重12 81.0 4.0 9.3 3.2 2.1 0.4 8.69 不嚴(yán)重CaOAl2O3MgOSiO2其它 堿度爐襯侵蝕比較例138.24.8610.9425.6620.34 1.49 較嚴(yán)重比較例235.224.930.7237.0522.08 0.95 嚴(yán)重比較例336.325.9515.3827.8514.5 1.30 嚴(yán)重
其中，粘結(jié)劑為糊精、面粉；外加劑為木質(zhì)磺酸鈣、磷酸鈉。
圖1a、圖1b為不同堿度中間包覆蓋劑對(duì)鋼水中全氧(T[O])影響，其中圖1a為100Kg非真空感應(yīng)爐試驗(yàn)結(jié)果，圖1b為300T轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果，從圖中可看出，本發(fā)明的覆蓋劑能有效降低中間包鋼水中的全氧(T[O])。
圖2a、圖2b為不同堿度中間包覆蓋劑對(duì)鋼水中硫(S)影響，其中圖2a為100Kg非真空感應(yīng)爐試驗(yàn)結(jié)果，圖2b為300T轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果，從圖中可看出，本發(fā)明的覆蓋劑能防止鋼水回硫，且有一定的脫硫作用。
圖3a、圖3b為不同堿度中間包覆蓋劑對(duì)鋼樣中夾雜物所占觀察視場(chǎng)面積的影響，其中圖3a為100Kg非真空感應(yīng)爐試驗(yàn)結(jié)果，圖3b為300T轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果，從圖中可看出，本發(fā)明的覆蓋劑能改善中間包內(nèi)鋼水的清潔度。
圖4為不同堿度中間包覆蓋劑對(duì)中間包內(nèi)鋼水二次氧化影響的300T轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果，從圖中可看出，本發(fā)明的覆蓋劑能有效防止中間包內(nèi)鋼水二次氧化。
圖5a、圖5b是300T轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)試驗(yàn)中間包覆蓋劑保溫性能試驗(yàn)結(jié)果，其中圖5a為第一次試驗(yàn)，圖5b為第二次試驗(yàn)，從圖中可看出，本發(fā)明的覆蓋劑有良好的保溫性能。
本發(fā)明的高堿度中間包覆蓋劑(實(shí)施例1～12)與原有的低堿度的中間包覆蓋劑(比較例1、2、3)進(jìn)行使用試驗(yàn)。在相同的條件下分別使用，本發(fā)明的覆蓋劑不侵蝕爐襯，對(duì)鋼水的污染程度小，具有明顯地脫硫、抑制鋼水回硫的作用。
綜上所述，本發(fā)明的覆蓋劑可有效降低中間包鋼水中的全氧，能進(jìn)一步去除中間包內(nèi)鋼水中的硫，并改善中間包內(nèi)鋼水的清潔度，有效防止中間包內(nèi)鋼水二次氧化，進(jìn)而改善鑄坯質(zhì)量，同時(shí)具有良好的保溫性能。
權(quán)利要求
1.高堿度中間包覆蓋劑，其成分(質(zhì)量百分比)
鋁酸鈣70～90％；
鎂砂 0.1～20％；
粘結(jié)劑0.1～10％；
外加劑0.1～5％。
2.如權(quán)利要求1所述的高堿度中間包覆蓋劑，其特征是，還包含碳酸鈣和石英砂中的一種或數(shù)種，碳酸鈣0～25％、石英砂0～5％。
3.如權(quán)利要求1所述的高堿度中間包覆蓋劑，其特征是，所述的鋁酸鈣包含碳酸鈣55～70％、鋁礬土30～45％。
4.如權(quán)利要求1所述的高堿度中間包覆蓋劑，其特征是，所述的粘結(jié)劑為糊精、面粉或水玻璃。
5.如權(quán)利要求1所述的高堿度中間包覆蓋劑，其特征是，所述的外加劑為磷酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、檸檬酸、甘油、萘系減水劑、水溶性樹脂類減水劑或乙二醇。
全文摘要
本發(fā)明的高堿度中間包覆蓋劑，其成分如下(質(zhì)量百分比)鋁酸鈣70～90％、鎂砂0.1～20％、粘結(jié)劑0.1～10％、外加劑0.1～5％、碳酸鈣0～25％、石英砂0～5％；其中，所述的鋁酸鈣是由55～70％碳酸鈣和30～45％鋁礬土經(jīng)高溫熔煉而成；所述的粘結(jié)劑為糊精、面粉或水玻璃；將各種配料粘結(jié)在一起，并使其產(chǎn)生一定的強(qiáng)度；所述的外加劑為磷酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、檸檬酸、甘油、萘系減水劑、水溶性樹脂類減水劑或乙二醇。本發(fā)明以鋁酸鈣為主要原料，堿度(CaO/SiO2≥6.0)較高，可有效降低中間包鋼水中的全氧，能進(jìn)一步去除中間包內(nèi)鋼水中的硫，并改善中間包內(nèi)鋼水的清潔度，有效防止中間包內(nèi)鋼水二次氧化，進(jìn)而改善鑄坯質(zhì)量，同時(shí)具有良好的保溫性能。
文檔編號(hào)B22D11/11GK1660520SQ20041001659
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者王妍, 陳榮歡, 朱立新, 朱祖民 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司