專(zhuān)利名稱(chēng)：鋼水無(wú)碳保溫劑及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼水無(wú)碳保溫劑及其生產(chǎn)方法，更具體地說(shuō)是一種適用于鋼包和中間包的鋼水無(wú)碳保溫劑。
在本發(fā)明之前，國(guó)外鋼鐵企業(yè)所采用的無(wú)碳保溫劑產(chǎn)品成分及性能尚未見(jiàn)到報(bào)道。國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)所用的鋼水保溫劑一般都含有大量的碳質(zhì)材料。這些含有大量碳的保溫劑會(huì)使鋼水成分中碳的含量增加，影響鋼的性能。為使鋼水不增碳，首都鋼鐵公司公開(kāi)了一種“不增碳的模鑄復(fù)合渣”，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?3102453，用于鋼錠模中鋼水保溫，其不足之處在于該產(chǎn)品不適用于鋼包和中間包的鋼水保溫，且其碳含量為10-25％，為了達(dá)到加入鋼水后不增碳的目的，還外加氧化劑MnO2將熔渣中的碳氧化，但由于在該渣還未熔化前，MnO2就會(huì)與C發(fā)生反應(yīng)，從而降低其保溫效果，同時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物Mn會(huì)改變鋼的成分。
本發(fā)明的目的在于提供一種鋼水無(wú)碳保溫劑及其生產(chǎn)方法，使用本保溫劑既能減少鋼水熱量損失，又不會(huì)造成鋼水增碳，且對(duì)環(huán)境污染小。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，設(shè)計(jì)了一種鋼水無(wú)碳保溫劑，其特征在于保溫劑的化學(xué)成分(按重量)含有SiO220--35％、Al2O345--65％、CaO+MgO＜4.0％、Na2O+K2O 2.0--4.0％、H2O＜1.0％，灼減＜4.0％，熔點(diǎn)＞1450℃。
本發(fā)明的保溫劑中SiO2含量20--35％。SiO2為本發(fā)明所用原料硅酸鋁質(zhì)耐火材料的主要成分，也是產(chǎn)品的主要成分，產(chǎn)品中之所以要求SiO2含量只要20--35％，是為了提高保溫劑的熔點(diǎn)，從而達(dá)到提高保溫性的目的；本發(fā)明的保溫劑中Al2O3含量45--65％。Al2O3為本發(fā)明所用原料硅酸鋁質(zhì)耐火材料的主要成分，產(chǎn)品中之所以要求Al2O3含量最高，是為了提高保溫劑的熔點(diǎn)，從而達(dá)到提高保溫效果的目的；本發(fā)明的保溫劑中CaO、MgO是屬于雜質(zhì)帶入，含量高會(huì)引起熔點(diǎn)降低，所以其總量只能小于4％，且越低越好。
本發(fā)明的保溫劑中Na2O+K2O為2.0--4.0％，此堿性氧化物普遍存在于所用硅酸鋁質(zhì)耐火材料、輕質(zhì)耐火材料、天然有機(jī)原料中，所以是不會(huì)缺少的；但含量高會(huì)降低保溫劑的熔點(diǎn)，還增加對(duì)鋼包耐火材料的浸蝕作用，因此總量應(yīng)控制在2.0-4.0％。
本發(fā)明的保溫劑灼減要求小于4％，因?yàn)楸貏┑淖茰p量越大，說(shuō)明揮發(fā)物越多，帶走的熱量越多。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，要求保溫劑的保溫性好。保溫性能取決于其組成物質(zhì)的熱傳導(dǎo)性的大小、氣孔率的高低、氣孔的大小和分配情況等等。在材質(zhì)選定的情況下，氣孔率高、氣孔小且分布均勻，熱量以傳導(dǎo)為主，則保溫性好。同時(shí)要求保溫劑的熔點(diǎn)＞1450℃，熔化溫度高使保溫劑在鋼包中保持固態(tài)，一方面固態(tài)物質(zhì)比液態(tài)物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)小，另一方面固態(tài)物質(zhì)如果熔化就會(huì)吸熱，同時(shí)降低了固態(tài)保溫層的厚度，增加熱損失。
本發(fā)明的保溫劑既要求不含碳，又要求能保溫。為此本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種鋼水無(wú)碳保溫劑的生產(chǎn)方法，采用燒結(jié)法和輕質(zhì)材料法，其特征在于a、燒結(jié)法系將硅酸鋁耐火材料與天然有機(jī)可燃物按重量百分比(65--85)∶(15--35)的比例混合造球，粒徑2--10mm，陰干后在800--1200℃溫度下煅燒去除碳，制成容重＜0.6g/ml、粒徑1-8mm、C＜0.2％的保溫劑；b、輕質(zhì)耐火材料法是將按重量為15--35％的輕質(zhì)耐火材料用粘結(jié)劑充分潤(rùn)濕，再加入65--85％硅酸鋁質(zhì)耐火材料滾動(dòng)造粒，在造粒過(guò)程中再補(bǔ)充粘結(jié)劑，形成以輕質(zhì)耐火材料為核心、以高熔點(diǎn)硅酸鋁質(zhì)耐火材料為外殼，粒徑1--8mm的顆粒狀無(wú)碳保溫劑。
本發(fā)明所說(shuō)的硅酸鋁質(zhì)耐火材料包括鋁礬土、粘土、高嶺土、膨潤(rùn)土和鋁灰，或這些原料的混合物；天然有機(jī)可燃物由鋸末、糠殼、秸桿等粉碎而成。
本發(fā)明所說(shuō)的輕質(zhì)耐火材料包括膨脹珍珠巖和膨脹蛭石；粘結(jié)劑包括糊精、水玻璃、羧甲基纖維素等。
本發(fā)明中硅酸鋁耐火材料為65--85％，是為了保證保溫劑中Al2O3的含量，但如果含量太高，則保溫劑容重增加，不利于保溫。
本發(fā)明中天然有機(jī)可燃物為15--35％，是為了獲得保溫劑的容重＜0.6g/ml?？扇嘉锖吭礁?，保溫劑容重越小，但太高了會(huì)增加保溫劑中Na2O、K2O的量，減少Al2O3的量，降低保溫劑的熔點(diǎn)，同時(shí)可燃物含量過(guò)高，還會(huì)降低保溫劑顆粒的強(qiáng)度。
本發(fā)明中輕質(zhì)耐火材料選取15--35％，也是為保證保溫劑的容重＜0.6g/ml而設(shè)計(jì)的，輕質(zhì)耐火材料含量越高，保溫劑容重越小，但含量高過(guò)35％，同樣會(huì)增加保溫劑中Na2O、K2O的量，減少Al2O3的量，降低保溫劑的熔點(diǎn)。
本發(fā)明中硅酸鋁耐火材料為65--85％，這么大的含量才能保證保溫劑中Al2O3的含量達(dá)到45-60％，但如果含量太高，則保溫劑容重增加，不利于保溫。
本發(fā)明燒結(jié)法中燒結(jié)溫度在800--1200℃，是根據(jù)保溫劑中Al2O3的含量而定。如果硅酸鋁質(zhì)耐火材料中鋁礬土或鋁灰用量較多，保溫劑中Al2O3含量高，則要求燒結(jié)溫度提高到1200℃；如果硅酸鋁質(zhì)耐火材料中鋁礬土或鋁灰用量較少，Al2O3低，則燒結(jié)溫度可降低到800℃。
本發(fā)明要求容重＜0.6g/ml，是因?yàn)槿葜匦?，保溫劑氣孔率大，可以降低產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)，提高保溫性。
本發(fā)明要求粒度為1--8mm。粒度過(guò)小，則粉塵多且使用時(shí)不利于用機(jī)械方法將保溫劑加入鋼包中；粒度過(guò)大，使用時(shí)顆粒間存在空氣對(duì)流不利于保溫。
本發(fā)明的保溫劑采用輕質(zhì)耐火材料法生產(chǎn)的保溫劑之所以采用以輕質(zhì)耐火材料為核心，以硅酸鋁質(zhì)耐火材料為外殼，是因?yàn)檩p質(zhì)耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)小，但熔點(diǎn)低在鋼水表面易熔化，保溫時(shí)間短；硅酸鋁質(zhì)耐火材料熔點(diǎn)高，但導(dǎo)熱系數(shù)大，將二者優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，以輕質(zhì)材料為核心，以高熔點(diǎn)物質(zhì)為外殼，既具有良好的絕熱性，又有較高熔點(diǎn)，達(dá)到滿(mǎn)足鋼水保溫的需要。
本發(fā)明下面用實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例1用鋁礬土、粘土和鋸末作原料，其重量百分比為40∶30∶30，用燒結(jié)法生產(chǎn)無(wú)碳保溫劑，粒度3--10mm，燒結(jié)溫度為900--1000℃。燒結(jié)后獲得成分為SiO231.28％、Al2O349.71％、CaO+MgO2.37％、Na2O+K2O3.49％、C0.1％，灼減0.24％，容重0.55kg/ml，熔點(diǎn)為1468℃，粒徑1-8mm的保溫劑。實(shí)施例2本發(fā)明的無(wú)碳保溫劑與炭化糠殼保溫性對(duì)比。炭化糠殼碳含量40％，應(yīng)用于武鋼，在吹氬站使用44爐。大罐鋼水量250--280t，吹氬后溫度1590--1600℃。炭化糠殼加入量150Kg/爐，吹氬結(jié)束測(cè)溫、加入保溫劑，連鑄平臺(tái)測(cè)溫、記錄測(cè)溫時(shí)間和溫度。
本發(fā)明的鋼水無(wú)碳保溫劑用鋁礬土、粘土和膨脹珍珠巖為原料，其重量百分比為47∶36∶17，用水玻璃作粘結(jié)劑，用輕質(zhì)材料法生產(chǎn)一批無(wú)碳保溫劑，其成分按重量為SiO228.76％,Al2O357.90％,CaO+MgO 1.56％,Na2O+K2O2.31％，灼減2.51％，容重為0.36kg/ml，熔點(diǎn)為1550℃，粒徑1-8mm。在吹氬站使用44爐。大罐鋼水量250--280t，吹氬后溫度1590--1600℃。無(wú)碳保溫劑加入量200Kg/爐。吹氬結(jié)束測(cè)溫、加入保溫劑，連鑄平臺(tái)測(cè)溫、記錄測(cè)溫時(shí)間和溫度。
結(jié)果表明，使用本發(fā)明的保溫劑鋼水平均溫降速度比使用炭化糠殼低0.076℃/min。炭化糠殼因?yàn)槿葜卦?.1g/ml左右，翻罐時(shí)粉塵飛揚(yáng)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；無(wú)碳保溫劑因?yàn)榻?jīng)過(guò)造粒，翻罐時(shí)粉塵少，持續(xù)時(shí)間短。受到操作工人的歡迎。實(shí)施例3本發(fā)明的無(wú)碳保溫劑與河南某廠的有碳保溫劑保溫性對(duì)比。某廠保溫劑碳含量50-70％，應(yīng)用于武鋼，統(tǒng)計(jì)300爐，保溫劑加入量為150-200kg/爐，在吹氬站與平臺(tái)之間，平均溫降速度為0.62℃/min。該保溫劑使鋼水增碳20--50ppm，不能用于低碳或超低碳鋼的保溫；同時(shí)該保溫劑沒(méi)有造粒，翻罐時(shí)粉塵很多，對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重。
本發(fā)明的鋼水無(wú)碳保溫劑用鋁礬土和膨脹珍珠巖為原料，其重量百分比為79∶21，用水玻璃作粘結(jié)劑，用輕質(zhì)材料法批量生產(chǎn)。該批保溫劑成分按重量為SiO225-30％,Al2O350--60％,CaO+MgO＜2.5％,Na2O+K2O 2.9--3.7％，灼減＜3.0％，容重0.36--0.45kg/ml，熔點(diǎn)1540℃，粒徑1-8mm。同上條件統(tǒng)計(jì)300爐，保溫劑加入量為150--200kg/爐，在吹氬站與平臺(tái)之間，溫降速度為0.57℃/min之間，生產(chǎn)應(yīng)用效果良好。
本發(fā)明保溫劑有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明保溫劑不含碳質(zhì)材料，不會(huì)向鋼水增碳，使鋼水成分得到保證，最適合優(yōu)質(zhì)低碳和超低碳鋼的保溫；2、從保溫效果看，使用本發(fā)明保溫劑，鋼水平均溫降速度為0.57℃/min；使用含碳保溫劑，平均溫降速度為0.62℃/min，所以本發(fā)明保溫劑的保溫效果超過(guò)了有碳保溫劑的水平；3、本發(fā)明鋼水無(wú)碳保溫劑使用時(shí)對(duì)環(huán)境污染少。炭化糠殼等含碳保溫劑因?yàn)闆](méi)有造粒，使用時(shí)對(duì)環(huán)境污染較大，同時(shí)，如果這些保溫劑經(jīng)過(guò)造粒工藝，就會(huì)降低保溫效果；4、本發(fā)明的保溫劑有利于用機(jī)械方法加入；5、本發(fā)明保溫劑生產(chǎn)原料來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，生產(chǎn)成本低，可以保障供應(yīng)，降低煉鋼成本；6、本發(fā)明保溫劑生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高，適合于中小型廠家生產(chǎn)；本發(fā)明鋼水無(wú)碳保溫劑適用于鋼包和中間包鋼水保溫，特別是低碳和超低碳鋼水保溫。
權(quán)利要求
1.一種鋼水無(wú)碳保溫劑，其特征在于保溫劑的化學(xué)成分(按重量)含有SiO220--35％、Al2O345--65％、CaO+MgO＜4.0％、Na2O+K2O 2.0--4.0％、H2O＜1.0％，灼減＜4.0％，熔點(diǎn)＞1450℃。
2.一種鋼水無(wú)碳保溫劑的生產(chǎn)方法，采用燒結(jié)法和輕質(zhì)材料法，其特征在于a．燒結(jié)法系將硅酸鋁耐火材料與天然有機(jī)可燃物按重量百分比(65--85)∶(15--35)的比例混合造球，粒徑2--10mm，陰干后在800--1200℃溫度下煅燒去除碳，制成容重＜0.6g/ml、粒徑1--8mm、C＜0.2％的保溫劑；b．輕質(zhì)耐火材料法是將按重量為15％--35％的輕質(zhì)耐火材料用粘結(jié)劑充分潤(rùn)濕，再加入65％--85％硅酸鋁質(zhì)耐火材料滾動(dòng)造粒，在造粒過(guò)程中再補(bǔ)充粘結(jié)劑，形成以輕質(zhì)耐火材料為核心、以高熔點(diǎn)硅酸鋁耐火材料為外殼，粒徑1--8mm的顆粒狀無(wú)碳保溫劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼水無(wú)碳保溫劑及生產(chǎn)方法。其化學(xué)成分(按重量)含有SiO
文檔編號(hào)C21C7/076GK1222580SQ9811340
公開(kāi)日1999年7月14日 申請(qǐng)日期1998年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月8日
發(fā)明者萬(wàn)恩同, 桂美文, 劉萬(wàn)善, 王大寶, 胡鐵山, 鄒陽(yáng), 范敢生, 許秀容 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司