CN115007845B - 一种高洁净钢生产过程引流砂填充方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高洁净钢生产过程引流砂填充方法。本发明方法在流钢通道内依次填充铁珠、中空锆质引流砂、实心锆质引流砂。填充的铁珠高度为h₁，中空锆质引流砂高度为h₂，实心锆质引流砂高度为h₃，所述h₃包括实心锆质引流砂高出流钢通道碗口部位的高度H₀，所述h₁＝H+H₀‑h₃‑h₂，H为流钢通道高度。本发明方法在保证开浇率的情况下，采用不同粒度与中空引流砂进行填充，提高了进入中包钢水的引流砂上浮去除率，采用铁珠替代部分填充引流砂，减少了进入中包钢水的引流砂数量，降低对钢水洁净度影响。

Description

一种高洁净钢生产过程引流砂填充方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高洁净钢生产过程引流砂填充方法。

背景技术

引流砂是实现连铸过程钢包自动开浇的关键材料。每炉钢水在开浇时，钢包底部的滑板打开，引流砂在钢水静压力与自身重力作用下由钢包底部的流钢通道流出，随后钢包中的钢水流出实现钢包自动开浇过程。

对引流砂开浇工艺而言，如何提高自动开浇率，减少引流砂对钢水纯净度影响，降低引流砂成本是该工艺的关键技术点。钢包自动开浇率即通过引流砂实现自动开浇的炉数在总炉数中的比例。在连铸过程中，若钢包因引流砂问题无法实现自动开浇，则通常需要烧氧操作进行开浇，烧氧过程将显著增加开浇过程所需时间，从而影响整个生产节奏。同时，烧氧过程将引发严重的钢水二次氧化，影响钢水洁净度。因此，为保证生产节奏，降低对钢水二次氧化污染，需提高钢包自开率。开浇过程中，引流砂在完成引流作用后进入中间包钢水，部分种类的引流砂在与钢水接触过程中会氧化钢水中的元素，导致钢水二次氧化，同时未能充分上浮的引流砂残留在钢水中，成为外来夹杂物，进一步影响钢水纯净度。

为了提高钢包自动开浇率，减少引流砂对钢水纯净度影响，降低引流砂成本，目前的研究主要集中在两个方面：第一类通过改进引流砂成分提高自动开浇率，降低成本；第二类主要通过开发一定的装置，实现开浇过程接取引流砂，避免或减少进入钢水的引流砂数量，降低引流砂对钢水纯净度影响，同时接取的引流砂可重复利用，从而降低成本。

然而，上述两类技术也存在一定的不足。第一类方法虽然有利于提高钢包自开率，一定程度上降低引流砂成本，但是无法有效解决引流砂进入中间包后对钢水污染问题。第二类方法虽然能解决引流砂进入中包对钢水污染问题，但是装备结构复杂，设备投资高，操作难度较大，影响正常生产节奏，未实现普遍推广应用。因此，既有的技术还无法有效满足高洁净钢生产过程对钢水洁净度与稳定生产节奏的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，保证钢包自动开浇，同时大幅降低引流砂对钢水洁净度影响，本发明提供了一种高洁净钢生产过程引流砂填充方法。本发明方法可在保证钢包自开率的同时，有效提高进入中间包钢水的引流砂上浮去除效率，大幅降低进入中间包钢水的引流砂数量，显著改善连铸过程钢水洁净度。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种引流砂填充方法，所述方法在流钢通道内依次填充铁珠、中空锆质引流砂、实心锆质引流砂。

上述技术方案中，进一步地，填充的铁珠高度为h₁，中空锆质引流砂高度为h₂，实心锆质引流砂高度为h₃，所述h₃包括实心锆质引流砂高出流钢通道碗口部位呈蘑菇状部分的高度H₀，所述h₁＝H+H₀-h₃-h₂，H为流钢通道高度。

上述技术方案中，进一步地，所述h₂＝150～200mm，h₃＝250～300mm，H₀＝50～100mm。

上述技术方案中，进一步地，所述铁珠为工业纯铁，其成分按质量百分数计：Fe≥98％、其它杂质元素<2％；铁珠直径d₁＝5～8mm；所述中空锆质引流砂粒度为1～2mm，孔隙率≥30％，其成分按质量百分数计：ZrO₂≥97％、SiO₂≤2％、其它杂质≤1％；所述实心锆质引流砂粒度为0.15～1mm，其成分按质量百分数计：ZrO₂≥97％、SiO₂≤2％、其它杂质≤1％。

上述技术方案中，进一步地，所述引流砂填充方法具体为：

(1)在钢包水口座砖孔径的正上方250～350mm的距离处向流钢通道内灌入铁珠；

(2)灌入铁珠后，向流钢通道内灌入中空锆质引流砂；

(3)灌入中空锆质引流砂后，向流钢通道内灌入细粒实心锆质引流砂，细粒实心锆质引流砂填充至高出钢包底部碗口部位。

上述技术方案中，进一步地，所述方法还包括：在灌入铁珠之前，先对下线后的钢包铸余渣进行清理，并对其内衬进行修补，对流钢通道进行检查，确保通道内无残钢、残渣。

上述技术方案中，进一步地，所述方法通过灌砂筒向流钢通道内灌入铁珠、中空锆质引流砂和细粒实心锆质引流砂，灌砂筒下降到钢包内，灌砂筒对准钢包水口座砖孔径的正上方。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明方法通过在钢包流钢通道的最底层(第一层)填充铁珠，可有效减少进入中包钢水的引流砂数量，提升钢水纯净度；通过在钢包流钢通道中间层(第二层)填充粒度较大的中空锆质引流砂(即引流砂颗粒心部存在孔隙)，可提升进入中间包内的引流砂上浮去除效率，降低对钢水二次氧化；通过在钢包流钢通道最上层(第三层)填充较小粒度的实心锆质引流砂，确保迎钢面引流砂烧结层烧结性能合理，实现自动开浇。

附图说明

图1高洁净钢引流砂填充示意图。

其中，1.钢包内腔，2.钢包耐材，3.钢包外壳，4.座砖，5.上水口，6.上滑板，7.下滑板，8.下水口，9.细粒引流砂，10.粗粒引流砂，11.铁珠，12.碗口部位，13.流钢通道；

h₁：铁珠填充高度，h₂：中空锆质引流砂填充高度，h₃：实心锆质引流砂填充高度，H：流钢通道高度，H₀：实心锆质引流砂高出钢包底部碗口部位呈蘑菇状部分的高度。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式限制本发明，所用铁珠、中空锆质引流砂、细粒实心锆质引流砂为市购。

示例：220吨钢包汽车面板钢生产过程引流砂填充方法。

(1)对下线后的钢包铸余渣进行清理，并对其内衬进行修补；

(2)填充引流砂前对流钢通道进行检查，确保通道内无残钢、残渣，流钢通道总高度H＝465mm；

(3)将灌砂筒下降到钢包内，灌砂筒对准钢包水口座砖孔径的正上方并保持300mm的距离；

(4)通过灌砂筒向流钢通道内灌入铁珠，铁珠成分为工业纯铁，其成分(质量百分数)：Fe≥98％、其它杂质元素<2％，铁珠的直径d₁＝8mm，灌入的铁珠高度h₁＝85mm；

(5)通过灌砂筒向流钢通道内灌入粗粒中空锆质引流砂，引流砂粒度1～2mm，孔隙率＝35％，成分：ZrO₂＝97.2％、SiO₂＝1.9％、其它杂质＝0.9％，填充高度h₂＝180mm。

(6)通过灌砂筒向流钢通道内灌入细粒实心锆质引流砂，引流砂高出钢包底部碗口部位呈蘑菇状，引流砂粒度0.15～1mm，成分：ZrO₂＝97.3％、SiO₂＝1.9％、其它杂质＝0.8％，填充总高度h₃＝260mm，其中引流砂高出钢包底部碗口部位呈蘑菇状的高度H₀＝60mm。

采用上述引流砂填充方式开展了4个包次试验，共计24炉，并对每炉取铸坯样测定其全氧含量，表征钢质的纯净度。结果表明，采用上述引流砂填充方式的铸坯平均全氧含量约9.5ppm，与采用现有引流砂填充工艺时铸坯全氧10.1ppm相比，采用上述引流砂填充方式后铸坯平均全氧下降约6％，说明采用上述引流砂填充方式可有效提高钢水纯净度。现有的引流砂工艺为只采用铬质引流砂(成分：Cr₂O₃：35％、SiO₂：20％、Al₂O₃：12％，粒度：0.15-1mm)，流钢通道内填充铬质引流砂的粒度0.15～1mm，填充的总高度与本发明方法中的填充高度相同。此外，采用本发明引流砂自开率100％，高于原来的引流砂自开率(约为95.8％)。

表1试验炉次铸坯全氧含量检测数据

本发明方法在保证开浇率的情况下，采用不同粒度与中空引流砂进行填充，提高了进入中包钢水的引流砂上浮去除率，采用铁珠替代部分填充引流砂，减少了进入中包钢水的引流砂数量，降低对钢水洁净度影响。

对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种引流砂填充方法，其特征在于，所述方法在流钢通道内依次填充铁珠、中空锆质引流砂、实心锆质引流砂；

填充的铁珠高度为h₁，中空锆质引流砂高度为h₂，实心锆质引流砂高度为h₃，所述h₃包括实心锆质引流砂高出钢包底部碗口部位呈蘑菇状部分的高度H₀，所述h₁＝H+H₀-h₃-h₂，H为流钢通道高度；

所述铁珠为工业纯铁，其成分按质量百分数计：Fe≥98％、其它杂质元素<2％；铁珠直径d₁＝5～8mm；

所述中空锆质引流砂粒度为1～2mm，孔隙率≥30％；

所述实心锆质引流砂粒度为0.15～1mm。

2.根据权利要求1所述的引流砂的填充方法，其特征在于，所述h₂＝150～200mm，h₃＝250～300mm，H₀＝50～100mm。

3.根据权利要求1所述的引流砂填充方法，其特征在于，

所述中空锆质引流砂成分按质量百分数计：ZrO₂≥97％、SiO₂≤2％、其它杂质≤1％；

所述实心锆质引流砂成分按质量百分数计：ZrO₂≥97％、SiO₂≤2％、其它杂质≤1％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的引流砂填充方法，其特征在于，所述方法具体为：

(1)在钢包水口座砖孔径的正上方250～350mm的距离处向流钢通道内灌入铁珠；

(2)灌入铁珠后，向流钢通道内灌入中空锆质引流砂；

(3)灌入中空锆质引流砂后，向流钢通道内灌入细粒实心锆质引流砂，细粒实心锆质引流砂填充至高出钢包底部碗口部位。

5.根据权利要求4所述的引流砂填充方法，其特征在于，所述方法还包括：在灌入铁珠之前，先对下线后的钢包铸余渣进行清理，并对其内衬进行修补，对流钢通道进行检查，确保通道内无残钢、残渣。

6.根据权利要求4所述的引流砂填充方法，其特征在于，所述方法通过灌砂筒向流钢通道内灌入铁珠、中空锆质引流砂和细粒实心锆质引流砂，灌砂筒下降到钢包内，灌砂筒对准钢包水口座砖孔径的正上方。