專利名稱：高堿度中間包覆蓋劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金類，具體地講是涉及一種高堿度球狀中空型中間包覆蓋劑。
背景技術(shù)：
中間包覆蓋劑用于連鑄過程中覆蓋于中間包鋼液表面，其基本要求是不與鋼水發(fā)生不良反應(yīng)，避免污染鋼水；不侵蝕堿性中間包包襯。其主要功能是鋼水保溫，避免中間包鋼水在澆注過程中溫降過大和鋼液表面結(jié)冷鋼；形成液渣層覆蓋于鋼水表面以隔絕空氣，防止鋼水二次氧化；吸附鋼水中上浮的夾雜物，清潔鋼水；防止鋼水回硫等。
隨著連鑄技術(shù)的不斷發(fā)展，中間包覆蓋劑的作用日益重要，使用也日趨普遍。經(jīng)過冶金技術(shù)人員多年的研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過預(yù)熔的高堿度中間包覆蓋劑具有有效防止鋼水的二次氧化；吸附鋼水中上浮的夾雜物，凈化鋼水，提高鋼水潔凈度；防止鋼液回硫；提高包襯壽命等良好的冶金功能。因此，近年來中間包覆蓋劑有向高堿度發(fā)展的趨勢。
目前的球狀中空型覆蓋劑雖具有良好的鋪展性、保溫性和環(huán)保性，得到了各鋼廠冶金工作者的認(rèn)可并大量使用，但是其堿度通常只能在1-2.5之間(1＜CaO/SiO2＜2.5)，由于堿度不高，其防止鋼水回硫及吸附鋼水中夾雜物的能力都較差，且易侵蝕堿性中間包包襯。實(shí)踐證明，堿度大于3(CaO/SiO2＞3)的中間包覆蓋劑才能對鑄坯質(zhì)量特別是對優(yōu)質(zhì)清潔鋼的生產(chǎn)產(chǎn)生更好的作用，而且堿度越大，其優(yōu)越性越明顯。
但是目前高堿度中間包覆蓋劑存在一些問題，由于高堿度中間包覆蓋劑具有高的熔點(diǎn)和粘度且易燒結(jié)，因此，在中間包使用條件下，覆蓋劑熔渣層會在一定時間內(nèi)結(jié)塊，產(chǎn)生結(jié)殼現(xiàn)象，影響到多爐連續(xù)澆鋼的進(jìn)行和現(xiàn)場測溫、取樣操作，這是高堿度中間包覆蓋劑目前需要解決的最主要的問題。除此之外，結(jié)殼產(chǎn)生的另一原因是由于熔渣中存在著一定的溫度梯度，當(dāng)鋼液表面的渣層全部熔化后，破壞了原有的液渣層、燒結(jié)層、固渣層的三層結(jié)構(gòu)。防止結(jié)殼的有效措施是保證初始渣有適宜的熔點(diǎn)(1350℃～1450℃)，為此，需要選擇有合適熔化溫度的原材料。
另外，也有人認(rèn)為，覆蓋劑的熔化速度足夠慢，可以防止熔渣上層出現(xiàn)結(jié)殼，但熔渣吸收雜質(zhì)的能力會下降；覆蓋劑熔化速度快，使三層結(jié)構(gòu)很快消失，容易在熔渣上層形成厚的結(jié)殼。所以，中間包覆蓋劑應(yīng)具備適當(dāng)?shù)娜刍匦浴?br> 可見對于堿性覆蓋劑原材料種類及其配比的選擇直接影響到高堿度中間包覆蓋劑的使用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有覆蓋劑的不足之處，提供一種高堿度中間包覆蓋劑及其生產(chǎn)方法，通過選擇合適的原料，適合的原料配比，再通過噴霧工藝，生產(chǎn)出了具有良好保溫性、鋪展性、環(huán)保性等使用功能、同時具有優(yōu)良冶金功能的高堿度覆蓋劑。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高堿度中間包覆蓋劑，該覆蓋劑包括原料和添加劑組分，其特征在于覆蓋劑原料組分中包括氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁，其中氧化鈣含量加二氧化硅含量占該覆蓋劑總重量的百分比為35％-65％，其中氧化鈣與二氧化硅的重量之比為5～8，三氧化二鋁占該覆蓋劑總重量的百分比為18％-45％，且所述覆蓋劑外觀形狀為中空球狀。
所述的原料組分中的其余成分可以是氧化納、氧化鎂、氟化鈣、氧化硼及碳酸鹽組分中的一種、或者是其中至少兩種組分的組合。
所述的原料可以選用LF爐精煉渣、鋁鈣預(yù)熔渣、鋁酸鈣水泥中的一種，或者是其中至少兩種的組合。所述的原料的粒度為200目通過率不低于96％。
所述的添加劑的含量該覆蓋劑總重量的百分比為1.2％-5％，其成分可以是801膠水、黃糊精、羧甲基纖維素CMC中的一種，或者是至少兩種的組合。
所述覆蓋劑的堆比重可以為0.6-1.1g/cm3，其中較適宜的堆比重范圍為0.75-0.95g/cm3。
所述覆蓋劑粒度可以為￠0.1-1.2mm，其中較適宜的粒度范圍為￠0.2-0.8mm。
一種高堿度中間包覆蓋劑的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法采用如下步驟首先各組分原料按比例稱量后進(jìn)入混合器，攪拌均勻；之后加水，形成料漿，在漿料攪拌器內(nèi)攪拌均勻；然后對料漿加壓，經(jīng)噴槍噴至噴霧干燥塔內(nèi)進(jìn)行噴霧造粒；最后將得到的顆粒冷卻即可。
所述的噴槍孔徑為1.8-2.2mm。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)采用預(yù)熔、高堿度、無碳的原料。具有快速均勻的成渣能力，使該覆蓋劑吸附鋼水中上浮夾雜物的能力有很大的提高，能夠防止鋼水回硫，不增碳不污染鋼水。不僅適宜澆注絕大部分鋼種，尤其適于澆注高品質(zhì)鋼種。采用了噴霧造粒工藝，使該覆蓋劑具有球狀中空的外觀形狀，使其具有良好的保溫性，能夠在中間包中保持三層結(jié)構(gòu)，使中間包鋼水溫度波動較??；具有良好的鋪展性，使其在加入中間包后可迅速均勻地鋪展于鋼液面之上，防止開澆初期鋼水的氧化；具有明顯的環(huán)保效果，減少了粉塵，改善了澆注現(xiàn)場的工作環(huán)境。與傳統(tǒng)的堿性中間包覆蓋劑相比，其保溫效果、防止鋼水二次氧化和吸附夾雜物的能力都有很大的提高，且不結(jié)殼，并有良好的環(huán)保效果。


附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解

作為生產(chǎn)高堿度中間包覆蓋劑的原材料，首先要滿足高堿度的基本要求，同時為了防止現(xiàn)場操作時結(jié)殼的產(chǎn)生，需要改善其燒結(jié)性，這就要求所選的原材料必須具有適宜的熔點(diǎn)，實(shí)施例中通過加入Al2O3成分用于覆蓋劑熔點(diǎn)的調(diào)整，該成分的加入量與堿度有關(guān)，通常堿度越高，需要的加入量越多，其他填加成分中氧化鎂可以防止覆蓋劑對中間包包襯的侵蝕，氧化納和氧化硼對熔點(diǎn)的調(diào)整可以起到補(bǔ)充輔助的作用，氟化鈣可以提高鋼渣的流動性，碳酸鹽可以起到調(diào)整熔點(diǎn)、調(diào)整堿度的輔助作用。此外，原材料的純凈度也是另一個需要考慮的重要依據(jù)。
純凈度不高的原材料一般都含有FeO等氧化物，研究表明，由于這些氧化物的存在，在中間包內(nèi)鋼液與覆蓋劑之間渣鋼界面處，可能存在下述反應(yīng)3(FeO)+2[Al]＝3[Fe]+(Al2O3)(a)上述反應(yīng)的發(fā)生會使鋼水中的夾雜物增加，污染鋼液，對純凈鋼的生產(chǎn)極為不利。
對于組成屬于CaO-SiO2-Al2O3體系的中間包覆蓋劑，隨著堿度R的增加，F(xiàn)eO的活度系數(shù)隨之降低。因此，提高中間包覆蓋劑的堿度可有效抑制式(a)反應(yīng)的進(jìn)行，對提高鋼水的純凈度極為有利。另外，當(dāng)鋼中[C]＜0.03％時由于覆蓋劑中自由碳含量高極容易造成鋼水增碳。因此，控制中間包覆蓋劑原材料的純凈度才能從根本上滿足純凈鋼的生產(chǎn)要求。因此，要求覆蓋劑中Fe2O3、MnO以及自由碳盡可能低(Fe2O3＜3％，MnO＜1％，F(xiàn)·C＜1％)，以防止對鋼液產(chǎn)生氧化或增碳。
實(shí)施例中原料可以選用LF爐精煉渣、鋁鈣預(yù)熔渣、鋁酸鈣水泥中的一種，或者是其中至少兩種的組合，選擇過程中以滿足各組分配比為標(biāo)準(zhǔn)。所述的原料的粒度為200目通過率不低于96％，使覆蓋劑具有成渣快速、成分均勻的特點(diǎn)。
實(shí)施例中添加劑選擇的是801膠水、黃糊精、羧甲基纖維素CMC中的一種，或者是至少兩種的組合，能夠有效地改善噴霧造粒過程中漿料的流動性和懸浮性，提高覆蓋劑顆粒的強(qiáng)度。
上述實(shí)施例覆蓋劑較適宜的堆比重范圍為0.75-0.95g/cm3，使所述的覆蓋劑具有良好的保溫效果。覆蓋劑較適宜的粒度范圍為￠0.2-0.8mm，該范圍使覆蓋劑可以具有適宜的堆比重范圍(0.75-0.95g/cm3)，若粒度＜0.2mm則覆蓋劑的粉塵多，污染環(huán)境；若粒度＞0.8mm，則會使覆蓋劑堆比重較大，降低其保溫性。
上述實(shí)施例在生產(chǎn)過程中涉及的主要生產(chǎn)設(shè)備有(1)雙螺旋物料混料器用于粉料的混合，容量為2m3，利用系數(shù)0.6；(2)八角形漿料攪拌器用于漿料的混合；(3)泥漿柱塞泵對管道內(nèi)的漿料進(jìn)行加壓，使其噴入噴霧干燥塔內(nèi)。柱塞泵的壓力一般控制在1.8MPa～2.5Mpa；(4)噴霧干燥塔噴霧干燥塔是一個圓筒形的干燥塔，塔內(nèi)徑5m，塔高11m，料液在干燥塔內(nèi)霧化并與高溫?zé)煔獾慕佑|，以逆流式干燥的方式達(dá)到干燥的目的。干燥塔高溫燃?xì)膺M(jìn)口溫度為530℃±30℃，出口溫度為180℃±30℃。經(jīng)由噴霧干燥塔噴出的顆粒都呈中空球狀。
如附圖1所示的生產(chǎn)工藝流程，各原料經(jīng)稱量后進(jìn)入雙螺旋物料混合器，通過混和器將粉料進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁蠹铀狗哿闲纬闪蠞{(保證固含量＞55％)，在八角形漿料攪拌器中進(jìn)行攪拌，再通過泥漿柱塞泵對其加壓，將料漿經(jīng)噴槍噴至噴霧干燥塔內(nèi)進(jìn)行噴霧造粒，其中噴槍孔徑為1.8～2.2mm，噴出的顆粒其粒度大小為0.2～0.8mm，容重為0.85±0.10g/cm3。得到的顆粒再經(jīng)由水冷床冷卻即可裝袋，裝袋規(guī)格為10kg紙袋包。
生產(chǎn)中的各環(huán)節(jié)具體工藝如下(1)配料工藝配料的準(zhǔn)確性直接影響產(chǎn)品的最終物化性能，因此精確地取料稱重是至關(guān)重要的。稱量前必須校磅，先校零位，然后用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)無誤后方可進(jìn)行物料的稱量，稱量時應(yīng)分類按鍋依次稱量。
(2)混料工藝原料的干混合是在雙螺旋混料器中完成的，要確保足夠的混料時間使物料之間盡可能達(dá)到均一分布，減少成分偏差，以保證產(chǎn)品質(zhì)量?；炝蠒r每鍋總投料量1200kg～1300kg，混料時間≥40min。
(3)制漿工藝在八角型漿料高速攪拌器中加入適量的冷水和粘接劑，用提升機(jī)將混料器中混好的干料放入高速攪拌器中進(jìn)行攪拌，時間不少于20min。
(4)泥漿柱塞泵生產(chǎn)前應(yīng)檢查柱塞泵管道內(nèi)過濾網(wǎng)是否破損，如有破損，應(yīng)及時更換。開啟柱塞泵，將高速攪拌器或球磨機(jī)內(nèi)的漿料泵入低速攪拌器內(nèi)。開啟柱塞泵油箱冷卻水及柱塞泵冷卻水。關(guān)閉低速攪拌器出料閥，打開柱塞泵進(jìn)水閥，啟動柱塞泵，調(diào)節(jié)柱塞泵調(diào)壓閥，將系統(tǒng)壓力調(diào)整到2.5Mpa。
(5)噴霧干燥塔每次噴霧造粒前都應(yīng)校槍，保證漿料霧化角在45°～55°，水柱在塔頂正上方六圓孔中心位置。檢查槍桿是否彎曲，槍頭是否歪斜，如有彎曲、歪斜，應(yīng)進(jìn)行校直，校正，槍眼孔經(jīng)大小1.8-2.2MM。當(dāng)干燥塔進(jìn)口溫度達(dá)到500℃±30℃，出口溫度達(dá)到180℃±30℃時，打開低速攪拌器出口閥，柱塞泵出料閥讓漿料進(jìn)入系統(tǒng)開始噴料，并打開冷床冷卻水，啟動冷床。生產(chǎn)過程中要注意柱塞泵壓力，使壓力保持穩(wěn)定。
在噴霧造粒的過程中，料漿首先由噴嘴噴出進(jìn)行霧化，為了防止料漿沉淀，同時方便儲存漿料，可在霧化壓力泵前設(shè)置低速攪拌器。由壓力噴出的霧滴與熱介質(zhì)以逆流方式接觸，得到粒度均勻、水分較低，且流動性、鋪展性好的顆粒。液滴與熱氣流初始接觸階段，液滴表面處于飽和狀態(tài)，液滴內(nèi)部有充分的液體介質(zhì)補(bǔ)充到表面，蒸發(fā)以恒速進(jìn)行。當(dāng)液體介質(zhì)降低到不能繼續(xù)維持飽和狀態(tài)時，液滴表面便形成干燥和光滑的外殼。隨著時間的延長，干燥外殼不斷加厚，顆粒水分向外擴(kuò)散的速度逐漸放緩，這時蒸發(fā)便進(jìn)入減速階段。隨著顆粒溫度升高到接近于干燥氣體溫度時，顆粒內(nèi)部固體物已充分濃縮，從而使之形成空心狀。這兩個階段經(jīng)歷的時間很短，顆粒在塔內(nèi)僅停留十幾秒鐘。通過保持氣體入口溫度恒定和檢測氣體出口溫度來自動調(diào)節(jié)料漿的進(jìn)給速度，以保證被干燥的顆粒在出塔時含水率小于0.5％。
權(quán)利要求
1.一種高堿度中間包覆蓋劑，該覆蓋劑包括原料和添加劑組分，其特征在于覆蓋劑原料組分中包括氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁，其中氧化鈣含量加二氧化硅含量占該覆蓋劑總重量的百分比為35％-65％，其中氧化鈣與二氧化硅的重量之比為5～8，三氧化二鋁占該覆蓋劑總重量的百分比為18％-45％，且所述覆蓋劑外觀形狀為中空球狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高堿度中間包覆蓋劑，其特征在于所述的原料組分中的其余成分可以是氧化納、氧化鎂、氟化鈣、氧化硼及碳酸鹽組分中的一種、或者是其中至少兩種組分的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高堿度中間包覆蓋劑，其特征在于所述的原料可以選用LF爐精煉渣、鋁鈣預(yù)熔渣、鋁酸鈣水泥中的一種，或者是其中至少兩種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高堿度中間包覆蓋劑，其特征在于所述的添加劑的含量該覆蓋劑總重量的百分比為1.2％-5％，其成分可以是801膠水、黃糊精、羧甲基纖維素CMC中的一種，或者是至少兩種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高堿度中間包覆蓋劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的原料的粒度為200目通過率不低于96％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高堿度中間包覆蓋劑，其特征在于所述覆蓋劑的堆比重為0.65-1.1g/cm3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高堿度中間包覆蓋劑的堆比重范圍，其特征在于所述覆蓋劑較適宜的堆比重為0.75-0.95g/cm3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高堿度中間包覆蓋劑，其特征在于所述覆蓋劑的粒度范圍可以為￠0.1-1.2mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高堿度中間包覆蓋劑的粒度范圍，其特征在于所述覆蓋劑較適宜的粒度范圍為￠0.2-0.8mm，且滿足該粒度范圍要求的顆粒應(yīng)占95％以上。
10.一種高堿度中間包覆蓋劑的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法采用如下步驟首先各組分原料按比例稱量后進(jìn)入混合器，攪拌均勻；之后加水，形成料漿，在漿料攪拌器內(nèi)攪拌均勻；然后對料漿加壓，經(jīng)噴槍噴至噴霧干燥塔內(nèi)進(jìn)行噴霧造粒；最后將得到的顆粒冷卻即可。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種高堿度中間包覆蓋劑，其特征在于所述的噴槍孔徑為1.8-2.2mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金類，具體地講是涉及一種高堿度球狀中空型中間包覆蓋劑，該覆蓋劑原料組分中包括氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁，其中氧化鈣含量加二氧化硅含量占該覆蓋劑總重量的百分比為35％－65％，其中氧化鈣與二氧化硅的重量之比為5～8，三氧化二鋁占該覆蓋劑總重量的百分比為18％－45％，且所述覆蓋劑外觀形狀為中空球狀，本發(fā)明的特點(diǎn)是，采用預(yù)熔、高堿度、無碳的原料，采用了噴霧造粒工藝，使該覆蓋劑具有球狀中空的外觀形狀，使其具有良好的保溫性，能夠在中間包中保持三層結(jié)構(gòu)，使中間包鋼水溫度波動較小，與傳統(tǒng)的堿性中間包覆蓋劑相比，其保溫效果、防止鋼水二次氧化和吸附夾雜物的能力都有很大的提高，且不結(jié)殼，并有良好的環(huán)保效果。
文檔編號B01J2/04GK1970197SQ20061011918
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者劉欣隆, 孫樹森, 劉成剛, 王金潮 申請人:上海盛寶鋼鐵冶金爐料有限公司