CN1308101C - 高碱度中间包覆盖剂 - Google Patents
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Abstract
本发明的高碱度中间包覆盖剂，其成分如下(质量百分比)：铝酸钙70～90%、镁砂0.1～20%、粘结剂0.1～10%、外加剂0.1～5%、碳酸钙0～25%、石英砂0～5%；其中，所述的铝酸钙是由55～70%碳酸钙和30～45%铝矾土经高温熔炼而成；所述的粘结剂为糊精、面粉或水玻璃；将各种配料粘结在一起，并使其产生一定的强度；所述的外加剂为磷酸盐、木质磺酸盐、柠檬酸、甘油、萘系减水剂、水溶性树脂类减水剂或乙二醇。本发明以铝酸钙为主要原料，碱度(CaO/SiO2≥6.0)较高，可有效降低中间包钢水中的全氧，能进一步去除中间包内钢水中的硫，并改善中间包内钢水的清洁度，有效防止中间包内钢水二次氧化，进而改善铸坯质量，同时具有良好的保温性能。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢连续铸造用辅助材料，特别涉及中间包覆盖剂。
背景技术
作为储存和输送钢水的中间包是冶金过程中的一个过渡反应器，它用以将钢包输送来的钢水分配给结晶器，稳定浇注速度，减低注流在结晶器内的冲击动量，是去除钢水中夹杂物的理想场所。
中间包覆盖剂是一种加在中间包钢液面上的颗粒型或粉末型的人工合成辅助材料，其作用在于：(1)绝热保温，减少浇钢过程钢液的温降；(2)隔绝空气，防止钢液二次氧化；(3)吸收钢液面上浮的非金属夹杂物。
目前常用的中间包覆盖剂有酸性渣、中性渣和碱性渣三大类，具体种类和成分如下表1所示，碱度R定义为：R＝CaO/SiO2。
表1
| 渣种类 | 渣化学成分 | 碱度 | 备注 | ||||||
| CaO | Al2O3 | SiO2 | MgO | 助剂 | 烧减 | 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 | ||
| 碱性渣 | 27.71 | 19.28 | 12.93 | 17.96 | 6.16 | 11.65 | 4.31 | 2.14 | 钙质 |
| 4.15 | 0.59 | 1.80 | 86.94 | 0.98 | 4.63 | 0.91 | 2.30 | 镁质 | |
其中：
·优点：绝热性能好；
·缺点：对保护和吸收Al2O3的能力不够理想，钢水易增碳或吸收氢。
·优点：易在钢水面上形成液态渣，有强的吸收Al2O3的能力；
·缺点：保温效果不佳。
碱性渣，分钙质和镁质两大类，但碱度R通常小于3.0。
·优点：有一定的吸收Al2O3的能力；
· 缺点：隔绝空气，防止钢液二次氧化的效果较差。目前中间包覆盖剂碱度(CaO/SiO2)通常都小于3.0。如美国专利US6174347B1、US6179895B1虽是一种高碱度的中间包覆盖剂，但它以钢包冶金炉(Ladle Metallgy Furnace)精炼完毕的渣料为主要原料，此种材料中杂质元素，如S的含量相对较高，不适用于对S有要求的钢种的生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高碱度中间包覆盖剂，在满足绝热保温、防止钢液二次氧化和吸收钢液面上浮的非金属夹杂物等中间包覆盖剂常规功能的同时，更侧重其冶金功能，即降低钢水中T[O]增加的幅度，在中间包内使钢水进一步脱硫，并减轻覆盖剂对耐火材料的侵蚀程度，提高钢水的清洁度。
研究表明：随着覆盖剂中SiO2含量的降低和覆盖剂碱度的增加，钢水中T[O]减少，因为铝脱氧的钢水和含SiO2的覆盖剂相接触时必将发生如下反应：
当覆盖剂中的SiO2含量减少时，反应方程(1)的正反应速度就会降低，这样由Al2O3生成物带入到钢水的氧相应减少，钢水中T[O]就相应降低，因此，减少覆盖剂中的SiO2含量，增加中间包覆盖剂的碱度，可减缓SiO2与钢中溶解铝反应生成Si和Al2O3的速度，降低钢水中Si、T[O]的增加幅度，并减轻覆盖剂对耐火材料的侵蚀程度，提高钢水的清洁度。
另外，当覆盖剂的熔渣层中存在CaO时，CaO与钢水中的[S]进行反应，使钢水中的硫得以去除，具体反应方程式为：
因此，增加中间包覆盖剂中CaO含量，提高覆盖剂碱度，可进一步使中间包内的钢水脱硫，达到二次精炼的效果，使钢水的纯净度提高。
总之，高碱度中间包覆盖剂(1)可减缓覆盖剂与钢水中的[Al]反应，降低钢水中T[O]含量；(2)能够使钢水在中间包内进一步脱硫；最终达到改善钢水纯净度的目的。
本发明以铝酸钙为主要原料，再配入部分其它辅助料，经过一定的加工程序，生产出以铝酸钙为基本成分特征的高碱度中间包覆盖剂，该种中间包覆盖剂可呈实心颗粒状和中空球状两种形态。
本发明的高碱度中间包覆盖剂，其成分如下(质量百分比)：
铝酸钙 70～90％；
镁砂 0.1～20％；
粘结剂 0.1～10％；
外加剂 0.1～5％。
本发明的高碱度中间包覆盖剂，还包含碳酸钙和石英砂中的一种或数种，碳酸钙0～25％、石英砂0～5％。
其中，所述的铝酸钙是由55～70％碳酸钙和30～45％铝矾土，经高温熔炼而成。
所述的粘结剂为糊精、面粉或水玻璃；将各种配料粘结在一起，并使其产生一定的强度。
所述的外加剂为磷酸盐、木质磺酸盐、柠檬酸、甘油、萘系减水剂、水溶性树脂类减水剂或乙二醇；其中，磷酸盐、木质磺酸盐、萘系减水剂、水溶性树脂类减水剂可在保持配料流动性能基本不变的条件下，显著降低配料拌合用水量，但这些物质并不与配料起化学反应生成新的化合物，只是起着表面物理化学作用；柠檬酸、甘油、乙二醇则能延缓配料的凝结和硬化时间。
本发明的有益效果
本发明以铝酸钙为主要原料，碱度(CaO/SiO2≥6.0)较高，可有效降低中间包钢水中的全氧，能进一步去除中间包内钢水中的硫，并改善中间包内钢水的清洁度，有效防止中间包内钢水二次氧化，进而改善铸坯质量，同时具有良好的保温性能。
附图说明
图1a、图1b为不同碱度中间包覆盖剂对钢水中全氧(T[O])影响。
图2a、图2b为不同碱度中间包覆盖剂对钢水中硫(S)影响。
图3a、图3b为不同碱度中间包覆盖剂对钢样中夹杂物所占观察视场面积的影响。
图4为不同碱度中间包覆盖剂对中间包内钢水二次氧化影响的300T转炉生产试验结果。
图5a、图5b是300T转炉生产试验中间包覆盖剂保温性能的试验结果。
具体实施方式
本发明的高碱度中间包覆盖剂的实施例以及比较例参见表2。
表2
| 实施例 | 成分(质量百分比) | 碱度 | 使用效果 | |||||||||
| 铝酸钙 | 碳酸钙 | 镁砂 | 石英砂 | 粘结剂 | 外加剂 | 炉衬侵蚀 | ||||||
| 1 | 87.1 | 3.9 | 0.1 | 1.9 | 6.0 | 1.0 | 8.51 | 不严重 | ||||
| 2 | 89.9 | 0.3 | 2.2 | 4.5 | 1.7 | 1.4 | 6.00 | 不严重 | ||||
| 3 | 71.2 | 24.1 | 0.8 | 3.0 | 0.1 | 0.8 | 10.71 | 不严重 | ||||
| 4 | 72.3 | 3.6 | 14.2 | 0.7 | 9.1 | 0.1 | 12.10 | 不严重 | ||||
| 5 | 73.5 | 21.3 | 2.8 | 0.9 | 0.3 | 1.2 | 11.18 | 不严重 | ||||
| 6 | 75.5 | 7.2 | 11.0 | 1.1 | 3.0 | 2.2 | 16.48 | 不严重 | ||||
| 7 | 77.2 | 16.2 | 1.5 | 4.2 | 0.4 | 0.5 | 8.17 | 不严重 | ||||
| 8 | 79.3 | 12.3 | 3.1 | 0.2 | 3.5 | 1.6 | 7.05 | 不严重 | ||||
| 9 | 80.1 | 9.7 | 3.6 | 1.4 | 1.1 | 4.1 | 12.74 | 不严重 | ||||
| 10 | 82.3 | 2.5 | 10.2 | 2.1 | 2.7 | 0.2 | 10.47 | 不严重 | ||||
| 11 | 76.6 | 11.9 | 7.7 | 0.0 | 0.8 | 3.0 | 9.87 | 不严重 | ||||
| 12 | 81.0 | 4.0 | 9.3 | 3.2 | 2.1 | 0.4 | 8.69 | 不严重 | ||||
| CaO | Al2O3 | MgO | SiO2 | 其它 | 碱度 | 炉衬侵蚀 | ||||||
| 比较例1 | 38.2 | 4.86 | 10.94 | 25.66 | 20.34 | 1.49 | 较严重 | |||||
| 比较例2 | 35.22 | 4.93 | 0.72 | 37.05 | 22.08 | 0.95 | 严重 | |||||
| 比较例3 | 36.32 | 5.95 | 15.38 | 27.85 | 14.5 | 1.30 | 严重 | |||||
其中，粘结剂为糊精、面粉；外加剂为木质磺酸钙、磷酸钠。
图1a、图1b为不同碱度中间包覆盖剂对钢水中全氧(T[O])影响，其中图1a为100Kg非真空感应炉试验结果，图1b为300T转炉生产试验结果，从图中可看出，本发明的覆盖剂能有效降低中间包钢水中的全氧(T[O])。
图2a、图2b为不同碱度中间包覆盖剂对钢水中硫(S)影响，其中图2a为100Kg非真空感应炉试验结果，图2b为300T转炉生产试验结果，从图中可看出，本发明的覆盖剂能防止钢水回硫，且有一定的脱硫作用。
图3a、图3b为不同碱度中间包覆盖剂对钢样中夹杂物所占观察视场面积的影响，其中图3a为100Kg非真空感应炉试验结果，图3b为300T转炉生产试验结果，从图中可看出，本发明的覆盖剂能改善中间包内钢水的清洁度。
图4为不同碱度中间包覆盖剂对中间包内钢水二次氧化影响的300T转炉生产试验结果，从图中可看出，本发明的覆盖剂能有效防止中间包内钢水二次氧化。
图5a、图5b是300T转炉生产试验中间包覆盖剂保温性能试验结果，其中图5a为第一次试验，图5b为第二次试验，从图中可看出，本发明的覆盖剂有良好的保温性能。
本发明的高碱度中间包覆盖剂(实施例1～12)与原有的低碱度的中间包覆盖剂(比较例1、2、3)进行使用试验。在相同的条件下分别使用，本发明的覆盖剂不侵蚀炉衬，对钢水的污染程度小，具有明显地脱硫、抑制钢水回硫的作用。
综上所述，本发明的覆盖剂可有效降低中间包钢水中的全氧，能进一步去除中间包内钢水中的硫，并改善中间包内钢水的清洁度，有效防止中间包内钢水二次氧化，进而改善铸坯质量，同时具有良好的保温性能。
Claims (4)
1.高碱度中间包覆盖剂，其成分质量百分比为：
铝酸钙 70～90％；
镁砂 0.1～20％；
粘结剂 0.1～10％；
外加剂 0.1～5％。
2.如权利要求1所述的高碱度中间包覆盖剂，其特征是，还包含碳酸钙和石英砂中的一种或数种，碳酸钙0～25％、石英砂0～5％，按质量百分比计。
3.如权利要求1所述的高碱度中间包覆盖剂，其特征是，所述的铝酸钙包含碳酸钙55～70％、铝矾土30～45％，按质量百分比计。
4.如权利要求1所述的高碱度中间包覆盖剂，其特征是，所述的粘结剂为糊精、面粉或水玻璃。
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