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引流砂如何更高自動開澆率
來源: | 作者:116jiayuan | 發布時間: 2018-07-27 | 5857 次瀏覽 | 分享到:
引流砂作為鋼包底部水口填充材料，一方面要求能在較低的溫度下燒結，以避免加入鋼水時引流砂上浮造成事故，另一方面要求在高溫和長時間精煉狀態下迎鋼面不能燒結過厚，否則影響自動開澆率
　　引流砂作為鋼包底部水口填充材料，一方面要求能在較低的溫度下燒結，以避免加入鋼水時引流砂上浮造成事故，另一方面要求在高溫和長時間精煉狀態下迎鋼面不能燒結過厚，否則影響自動開澆率，從而影響正常冶煉操作。市面上引流砂的材質主要有鉻質、硅質和鎂橄欖石質，而鉻質引流砂由于其自動開澆率高、適用范圍廣，在各鋼廠的使用最為普遍。目前，在關于鉻質引流砂的研制報道中，對于材料性能的表征無較理想的方法，使用過程中開澆率難以達到99%以上。為此，研究者通過優化試驗方法及材料組成，進一步提高鉻質引流砂的自動開澆率。
　　
　　試驗方案與方法
　　
　　研究者采用的試驗方案是以鉻鐵礦、石英砂為主要原料，并引入球形鑄造砂及碳黑提高其流動性能。鉻鐵礦和石英砂均屬于高熔點耐火原料，鉻鐵礦的比重大（4.0g/cm3~4.8g/cm3），熔點1900℃~2050℃，石英砂的比重為2.65g/cm3，熔點1710℃。添加的球形鑄造砂是一種耐火度高的鑄造用砂，其形狀為球形，同時添加碳黑增加潤滑，以提高引流砂的流動性能。試驗配比見附表，GS-0~GS-3為不同鉻鐵砂和石英砂比例的對比。
　　
　　試驗方法如下：將試驗引流砂裝滿500ml的量筒，測量所裝入的引流砂的重量，再除以量筒的容量，即為堆積密度；采用水泥砂漿流動度測量儀，將試驗引流砂均勻倒入截錐圓模中，然后迅速取出截錐圓模，引流砂自流流動值即為所測流動值；將引流砂放入預先利用鋁箔制備好的直徑50mm、高50mm的圓柱模具中，然后將試樣連同鋁箔模具一同埋在剛玉砂中，放入高溫爐中經1400℃×3h、1500℃×3h和1550℃×3h處理，冷卻取出，測量氣孔體密和耐壓強度；采用靜態抗渣法，在剛玉尖晶石質澆注料渣堝中先放入25g試驗引流砂樣，再在上面放入25g的廢鋼，經1550℃×3h處理，然后從中心切開，對抗鋼水滲透性能進行較直觀評價。
　　
　　試驗結果與討論
　　
　　流動性及堆積密度。試驗顯示，當鉻鐵砂和石英砂的比例為5：4時，試樣的自流動；隨著比例增大至6：3時，試樣自流值出現了降低；繼續增大至7：2，自流值又出現回升，隨后變化不大。引流砂的流動性能與原料的粒度、形狀和比重都有較為密切的關聯，石英砂的比重較鉻鐵砂的輕，且試驗用石英砂形狀較圓潤，故試樣GS-0的流動度；鉻鐵砂的棱角較明顯，故試樣GS-1的流動度降低，而隨著鉻鐵砂添加量繼續加大，由于其比重大，故又出現升高。由于鉻鐵砂的比重遠大于石英砂的比重，故隨著兩種主原料比例的升高，試樣的堆積密度基本呈直線升高趨勢。
　　
　　燒結性能。由于引流砂不像一般的不定形耐火澆注料，不便成型檢測常規性能。目前國內對于其燒結性能的檢測還沒有一個比較好的試驗方法，此次研究者采用預埋法，即將試驗砂放入鋁箔膜中再埋入剛玉砂中經不同溫度燒成，冷卻后試樣由于燒結而形成一個整體樣，再檢測強度及體積密度相關性能，通過數據能較準確反應試樣的燒結性能。試驗燒成溫度包括1400℃×3h、1500℃×3h和1550℃×3h，其中四組試樣經過1400℃×3h處理后，均未燒結為整體，而呈散開狀，故未能檢測該溫度的指標。
　　
　　試驗顯示，試樣經1500℃×3h處理后，試樣的耐壓強度均較低，不超過1.0MPa，說明在該溫度下試樣的燒結程度較低，此時應處在燒結的初始階段。1550℃×3h處理后，強度較1500℃×3h處理后的明顯升高，說明試樣已產生明顯燒結。隨著鉻鐵砂與石英砂比例從5：4增大到8：1，強度先增大后降低；當兩者比例為6：3時，試樣GS-1強度，為7.1MPa，表明此試樣的燒結性能。試樣在加熱過程中，石英砂中的SiO2要與鉻鐵砂中的FeO反應生產鐵橄欖石（2FeO·SiO2），鐵橄欖石的熔點較低，為1205℃，試樣中原料的接觸方式為點與點接觸，而鉻鐵砂與石英砂的比重相差較大，故當兩者的體積比接近時接觸的點最多，此時反應產生的低熔點相鐵橄欖石較多，燒結性能較好。
　　
　　在相同溫度條件下，隨著鉻鐵砂與石英砂比例的增加，試樣的燒后體積密度均呈線性增大。1550℃×3h處理后，試樣的體積密度較1500℃的升高0.20g/cm3~0.30g/cm3。


　　抗鋼液滲透性能。引流砂使用時其上端需要直接接觸鋼水，故其抗鋼液滲透性能對其使用性能的影響亦較為關鍵。研究者采用靜態法進行抗鋼液的滲透性試驗，結果顯示全部試樣均出現了一個明顯的分界面，說明鋼液在引流砂試樣中的滲透深度淺，表明試樣具有較好的抗鋼液的滲透性能。
　　
　　綜上所述，以鉻鐵砂和石英砂為主原料，并添加球形鑄造砂和碳黑所制備的鋼包引流砂，具有較好的流動性能和抗鋼液滲透性能。鉻鐵砂和石英砂的比例對引流砂的燒結性能具有較明顯的影響，當兩者的比值為2時，試樣的燒結性能。1400℃×3h處理后的試樣基本未燒結，1500℃×3h處理后試樣燒結程度較弱，1550℃×3h燒結較好。