[发明专利]一种超低碳钢用钢包引流砂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢包用引流砂，尤其涉及超低碳钢用钢包引流砂。

背景技术

冶金工作者很早就发现降低钢的含碳量可改善钢的加工性能和使用性能，超低碳钢表现出来的各种优良性能使其得到了越来越广泛的应用，超低碳钢的品种和数量需求日益增加，如ＩＦ钢、汽车０５板、ＤＩ材，Ｘ系列管线钢等重点钢种，且对碳的要求也越来越低。代表钢种为IF钢，也就是平常俗称的汽车板钢。

超低碳钢的碳含量范围视具体要求而异,没有一个公认的严格标准。一般认为钢中[C]≤200ppm,可称为超低碳钢,这主要是根据铁碳相图和一般转炉的冶炼极限来确定的。近来的文献将[C]≤300ppm称为超低碳钢,,而将[C]≤100ppm称超微碳钢。近年来，市场上出现大量[C]≤20ppm的极低碳含量钢材。

冶炼超低碳钢主要是应用真空,吹气搅拌,强化氧化等工艺操作来实现的，由于超低碳钢的碳和氧的含量都大大低于碳氧平衡曲线含量，任何一点外来碳元素都会对超低碳钢冶炼造成极其不利的影响，在冶炼的每道工序、每种原料都必须严格控制碳含量。

引流砂是一种在出钢前加入钢包滑动水口内的散状填充料。其用途是：出钢时防止钢水进入水口冷凝堵塞滑动水口；钢包开浇时，滑板打开，引流砂自动落下，钢水自动开浇。据此，引流砂必须达到以下五个基本要求：[1]引流砂在钢包水口内长时间处于高温状态，要求其耐火度高，抗烧结熔融能力强；[2]引流砂填入水口后，要求其与钢水接触面有一薄层轻微烧结层，这样保证出钢和精炼过程中钢水不冲掉引流砂；[3]为保证自动开浇，引流砂的烧结层不宜太厚，烧结不宜过重；[4]引流砂需要承受很大的钢水静压力，要求引流砂具有非常好的流动性，颗粒之间的摩擦力尽量小，自然堆积密实；[5]引流砂不能对钢水成份造成污染，不能对钢水质量造成负面影响。

冶金工作者一直在开发新的引流砂，以更好地实现上述要求，到目前为止，引流砂主要有以下几种：[1]硅质引流砂以硅砂原来主要原料，是一种实用廉价的引流砂。中国专利CN1209214C 公开了一种硅质引流砂，其含SiO2含量在90~95 wt%，碳质材料4~8wt%。由于硅质引流砂自开率不高，且碳和二氧化硅会对钢水造成污染，现在冶炼优质钢一般不采用硅质引流砂。[2] 铬质引流砂因其较高的自开率，被较多钢厂采用。中国专利CN 102114534 A公开了一种铬质引流砂，其以铬矿砂和石英砂为主要原料，但铬矿砂中的Cr3 + 在碱性气氛下会被氧化生成Cr6 + ，对人体极其有害，对环境造成极大污染；且因其配入96wt%以上碳含量的鳞片石墨，不适宜在超低碳钢钢包上使用。 [3]碱性引流砂。中国专利CN 101444842 B 公开了一种碱性引流砂，其以钝化石灰和方解石为主要原料。因钝化石灰强度很小，方解石在1100℃分解，限制了其的实际应用。并且其也使用了鳞片石墨。[4] 镁橄榄石质引流砂。中国专利CN 100475387C公开了一种镁橄榄石质引流砂，因其配入1 ~ 6wt% 的鳞片石墨、0.5~2wt% 的碳质微粉，也不适宜在超低碳钢钢包上使用。

    美国专利5124285，20070027024，6316106分别公开了铬质、硅铬质等不同的引流砂，但都采用0.5~5wt%的碳黑作结合剂和添加剂；美国专利5962357公开了一种引流砂，其结合剂采用无水煤焦油，其碳含量大于32.5wt%。这些专利公开的引流砂因为含碳都不适合在超低碳钢钢包上使用。

综上所述，到本专利申请时为止，现有引流砂分别存在以下不足：[1]SiO₂ 及杂质含量太高，容易被钢中活泼元素还原，污染钢水；[2] 原料采用铬矿砂，使用过程中生成Cr^6 + 致癌物，对环境造成极大污染；[3]采用锆砂作原料，生产成本高；[4]在生产引流砂时要添加鳞片石墨、碳黑、树脂、碳化稻壳等材料作润滑剂或结合剂，会导致超低碳钢增碳。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种不含碳，不含铬，不污染钢水、不污染环境、生产工艺简单的超低碳钢用钢包引流砂及制备方法。

本发明为解决上述技术问题，提供了一种超低碳钢用钢包引流砂，其元素含量按质量百分比为： MgO 45~60wt%、 Al₂O₃ 35~50wt%、SiO₂1~6wt%、C_固≤50ppm、H₂O≤0.5wt%, 余量为不可避免的杂质。