引流砂如何更高自动开浇率
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作者:116jiayuan
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发布时间: 2018-07-27
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引流砂作为钢包底部水口填充材料，一方面要求能在较低的温度下烧结，以避免加入钢水时引流砂上浮造成事故，另一方面要求在高温和长时间精炼状态下迎钢面不能烧结过厚，否则影响自动开浇率
引流砂作为钢包底部水口填充材料，一方面要求能在较低的温度下烧结，以避免加入钢水时引流砂上浮造成事故，另一方面要求在高温和长时间精炼状态下迎钢面不能烧结过厚，否则影响自动开浇率，从而影响正常冶炼操作。市面上引流砂的材质主要有铬质、硅质和镁橄榄石质，而铬质引流砂由于其自动开浇率高、适用范围广，在各钢厂的使用最为普遍。目前，在关于铬质引流砂的研制报道中，对于材料性能的表征无较理想的方法，使用过程中开浇率难以达到99%以上。为此，研究者通过优化试验方法及材料组成，进一步提高铬质引流砂的自动开浇率。
试验方案与方法
研究者采用的试验方案是以铬铁矿、石英砂为主要原料，并引入球形铸造砂及碳黑提高其流动性能。铬铁矿和石英砂均属于高熔点耐火原料，铬铁矿的比重大（4.0g/cm3~4.8g/cm3），熔点1900℃~2050℃，石英砂的比重为2.65g/cm3，熔点1710℃。添加的球形铸造砂是一种耐火度高的铸造用砂，其形状为球形，同时添加碳黑增加润滑，以提高引流砂的流动性能。试验配比见附表，GS-0~GS-3为不同铬铁砂和石英砂比例的对比。
试验方法如下：将试验引流砂装满500ml的量筒，测量所装入的引流砂的重量，再除以量筒的容量，即为堆积密度；采用水泥砂浆流动度测量仪，将试验引流砂均匀倒入截锥圆模中，然后迅速取出截锥圆模，引流砂自流流动值即为所测流动值；将引流砂放入预先利用铝箔制备好的直径50mm、高50mm的圆柱模具中，然后将试样连同铝箔模具一同埋在刚玉砂中，放入高温炉中经1400℃×3h、1500℃×3h和1550℃×3h处理，冷却取出，测量气孔体密和耐压强度；采用静态抗渣法，在刚玉尖晶石质浇注料渣埚中先放入25g试验引流砂样，再在上面放入25g的废钢，经1550℃×3h处理，然后从中心切开，对抗钢水渗透性能进行较直观评价。
试验结果与讨论
流动性及堆积密度。试验显示，当铬铁砂和石英砂的比例为5：4时，试样的自流动；随着比例增大至6：3时，试样自流值出现了降低；继续增大至7：2，自流值又出现回升，随后变化不大。引流砂的流动性能与原料的粒度、形状和比重都有较为密切的关联，石英砂的比重较铬铁砂的轻，且试验用石英砂形状较圆润，故试样GS-0的流动度；铬铁砂的棱角较明显，故试样GS-1的流动度降低，而随着铬铁砂添加量继续加大，由于其比重大，故又出现升高。由于铬铁砂的比重远大于石英砂的比重，故随着两种主原料比例的升高，试样的堆积密度基本呈直线升高趋势。
烧结性能。由于引流砂不像一般的不定形耐火浇注料，不便成型检测常规性能。目前国内对于其烧结性能的检测还没有一个比较好的试验方法，此次研究者采用预埋法，即将试验砂放入铝箔膜中再埋入刚玉砂中经不同温度烧成，冷却后试样由于烧结而形成一个整体样，再检测强度及体积密度相关性能，通过数据能较准确反应试样的烧结性能。试验烧成温度包括1400℃×3h、1500℃×3h和1550℃×3h，其中四组试样经过1400℃×3h处理后，均未烧结为整体，而呈散开状，故未能检测该温度的指标。
试验显示，试样经1500℃×3h处理后，试样的耐压强度均较低，不超过1.0MPa，说明在该温度下试样的烧结程度较低，此时应处在烧结的初始阶段。1550℃×3h处理后，强度较1500℃×3h处理后的明显升高，说明试样已产生明显烧结。随着铬铁砂与石英砂比例从5：4增大到8：1，强度先增大后降低；当两者比例为6：3时，试样GS-1强度，为7.1MPa，表明此试样的烧结性能。试样在加热过程中，石英砂中的SiO2要与铬铁砂中的FeO反应生产铁橄榄石（2FeO·SiO2），铁橄榄石的熔点较低，为1205℃，试样中原料的接触方式为点与点接触，而铬铁砂与石英砂的比重相差较大，故当两者的体积比接近时接触的点最多，此时反应产生的低熔点相铁橄榄石较多，烧结性能较好。
在相同温度条件下，随着铬铁砂与石英砂比例的增加，试样的烧后体积密度均呈线性增大。1550℃×3h处理后，试样的体积密度较1500℃的升高0.20g/cm3~0.30g/cm3。
抗钢液渗透性能。引流砂使用时其上端需要直接接触钢水，故其抗钢液渗透性能对其使用性能的影响亦较为关键。研究者采用静态法进行抗钢液的渗透性试验，结果显示全部试样均出现了一个明显的分界面，说明钢液在引流砂试样中的渗透深度浅，表明试样具有较好的抗钢液的渗透性能。
综上所述，以铬铁砂和石英砂为主原料，并添加球形铸造砂和碳黑所制备的钢包引流砂，具有较好的流动性能和抗钢液渗透性能。铬铁砂和石英砂的比例对引流砂的烧结性能具有较明显的影响，当两者的比值为2时，试样的烧结性能。1400℃×3h处理后的试样基本未烧结，1500℃×3h处理后试样烧结程度较弱，1550℃×3h烧结较好。
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