[发明专利]一种钢包用镁质引流砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，特别涉及一种钢包用镁质引流砂及其制备方法。

背景技术

引流砂是一种填充在钢包滑动水口内的填料；其作用有二，一是防止钢水进入水口冷凝堵住滑动水口；另外一个就是当钢包开浇拉动滑板时，引流砂要自动落下，钢水自动开浇。因此，根据引流砂的作用以及引流砂在与高温钢水接触时的作用过程和机理，对引流砂的基本要求如下：（1）与钢水接触的引流砂表面必须形成一层致密层，以防止钢水浸入引流砂内部形成凝钢，（2）引流砂必须具有良好的流动性，以减少钢水冲破烧结层的阻力，实现自动开浇。

目前，常用的引流砂主要有硅质和铬质两种，主要以硅砂和铬矿为原料，同时配加一定量的含碳材料制备而成。硅质和铬质引流砂之所以得到广泛应用，主要是基于以下两个方面的原因。一是由于其易烧结，比较容易形成致密烧结层；二是由于硅砂和铬矿的结晶分别属于四面体和立方体结构，因此，当其破碎或自然风化时所形成的颗粒接近于球形，颗粒间接触面积小，容易流动。

但是，随着冶金工业的发展和技术进步，目前的钢水几乎都要经过炉外精炼处理后再进行浇注，因此，钢水在钢包内的滞留时间很长，一般均在45分钟以上；对于一些特殊钢种，有的甚至要达到2~3小时。另外，由于炉外精炼工艺的需要，钢水在钢包内的温度亦较高。由于硅质和铬质引流砂比较容易烧结，因此，随着钢水在钢包内滞留时间的增加以及钢水温度的升高，在引流砂表面形成的致密烧结层增厚，依靠钢水自身静压力冲破致密烧结层的难度增加，钢水自动开浇率降低。

一旦钢水不能自动开浇，就必须采用烧氧引流，这样不但会污染钢水，而且还威胁设备和操作人员的安全。

另外，由于引流砂从滑动水口落下后要进入中间包，因此，引流砂中的SiO₂和Cr₂O₃组分将与钢水中的合金元素反应生成夹杂物，严重影响钢材质量。同时，由于硅质和铬质引流砂的构成组分均为酸性氧化物，因此，其进入中间包后对碱性中间包包衬的侵蚀加剧，影响中间包的使用寿命。

为了适应炉外精炼技术的开发和特殊钢种对钢包引流砂的需要，近年来陆续开发了一些镁质引流砂；例如，中国专利CN 103145431 A公布了一种含氧化镁引流砂，其以铝镁尖晶石和电熔镁砂为原料，并经水磨干燥后制备成MgO 45~60%、Al₂O₃ 35~50%、SiO₂ 1~6%的钢包引流砂；中国专利CN 1509827 A公布了一种碱性引流砂，其含氧化镁组分主要源于镁橄榄石和镁砂，颗粒制备主要采用破碎的方式；中国专利CN 1267652 A公布了一种用于偏心电炉出钢口的含氧化镁引流砂，其主要以不同颗粒的镁橄榄石和电熔镁砂为原料，同时配加一定量的碳素材料制备而成。

上述含氧化镁引流砂通过添加烧结助剂等方法，虽然可以有效控制烧结致密层的厚度，但是，由于含镁引流砂用原料，无论是电熔镁、还是烧结镁砂以及镁橄榄石，都是经过高温熔融或烧结后获得的，因此，在将其破碎至作为引流砂使用的颗粒范围内，获得的多为片状或棱角状的颗粒；对于呈片状或棱角状的镁质原料，虽然通过各种磨料方法可以在一定程度上较少其棱角，但难以达到作为引流砂所要求的圆度（颗粒投影像面积（A）与等周长（P）圆的面积之比，用式R=（4πA/）P²），因此，不能满足引流砂对流动性的要求，这也是到目前为止，尚未有镁质引流砂在钢包浇注过程中有真正应用的原因。中国专利CN 1267652 A虽然公布了一种用于偏心电炉出钢口的含氧化镁引流砂，但是，由于电炉出钢口直径要远大于钢包水口直径，其对引流砂的流动性并无严格要求，因此，严格上来说，其专利内容和应用效果并不能代表钢包引流砂。

另外，由于使用呈片状或棱角状的镁质原料时，不能形成密实堆积，因此，为了形成致密化烧结层，引流砂中的MgO含量不能太高，并且要在引流砂中添加烧结助剂。

发明内容

针对现有钢包用引流砂在性能和制备方法上存在的上述问题，本发明提供一种钢包用镁质引流砂及其制备方法，采用氧化镁为原料，经磨细和造粒控制圆度和粒径，再经烧结，制成流动性好、烧结厚度可控、开浇率高的镁质引流砂。