[发明专利]一种板状刚玉质引流砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，具体涉及一种板状刚玉质引流砂及其制备方法。

背景技术

引流砂是钢包底部的水口填充材料，在连铸工艺中开始进行浇注时，将钢包底部的滑板打开，水口内未烧结的引流砂在自身重力的作用下，经上水口、滑板和下水口流出，引流砂的烧结层也会在钢水的静压力以及自身重力的作用下破裂并滑落，整个过程称为钢包的自动开浇。

引流砂和滑动水口的配合，代替了传统工艺中的陶瓷塞棒，能够实现自动开浇，提高钢水的质量，引流砂的填充通常是在钢包热修处理的过程中完成，具体操作为：在清洁完水口座砖以及上水口内部残留的钢渣后，关闭滑板，采用导管直接灌装或者人工投包的方法将引流砂注入到上水口和水口座砖内，在水口座砖腔体上方形成凸起的馒头状，并在馒头状的外表面形成一层轻微烧结层。

在钢包转炉接钢的过程中，引流砂馒头状的外表面与高温钢水直接接触，快速形成一层烧结层，该烧结层不能够防止钢水进入水口座砖和上水口形成冷钢，同时，还可以有效地防止引流砂在钢包精炼的过程中被湍流卷入到钢水中，造成钢水污染。

引流砂的自动开浇是引流砂自身性能的重要指标，如果引流砂不能实现自动开浇，则需要通过氧枪烧开，辅以引流，这将导致相当数量的钢水敞开浇注，造成二次氧化，影响钢水质量，增加浇注成本。

在滑板打开之后，未烧结的引流砂在自身重力作用下迅速从水口流出，此时引流砂烧结层受力包括向下的钢水静压力和烧结层自身的重力，以及向上的内部支撑力，如果向下的钢水静压力和烧结层自身的重力大于向上的内部支撑力，则引流砂烧结层完全自动破裂，实现自动开浇，否则，钢包不能实现自动开浇。

现有技术中，引流砂通常有以下四类：

A、铬质引流砂，以铬铁砂、石英砂为主原料，添加碳质结合剂混合烘干制成。

铬质引流砂的开浇率高，但是，所含氧化铬会对钢水及环境产生污染，SiO₂也对钢水造成污染。

B、镁橄榄石质引流砂，将镁橄榄石与添加剂等原料混合烘干制成。

镁橄榄石质引流砂的价格便宜，但是连铸自动开浇率低，且引流砂中的硅和镁也可能污染钢水，特别不适应于对硅、镁限制较严格的高品位钢冶炼。

C、硅质引流砂，由海砂或者石英砂、钾长石及添加剂混合烘干制成。

虽然硅砂的熔点为1680～1700℃，但硅质引流砂在1200℃会发生相变，由此引起较大的体积膨胀，导致填砂与水口内壁的附着力增加，严重影响引流砂的流动性，不利于开浇时引流砂的自由下落。

硅质引流砂虽然价格便宜，但是开浇率较低，且硅含量太高，会对钢水产生污染，不适合高品位精炼钢种的需要。

D、锆质引流砂，以锆英石为主要原料，加入少量的碳粉混合烘干而成。

锆英石中硅酸锆的含量不低于97％，耐火度高于1800℃，锆英石具有比重大、抗钢水侵蚀渗透能力强以及稳定性强等优良性能，是做钢包引流砂的理想原料，但是价格昂贵，在实际生产过程中基本没有使用。

因此，需要提供一种自动开浇率高、无污染、低能耗且成本低廉的引流砂，以满足实际生产的需要。

发明内容

本发明提供了一种板状刚玉质引流砂及其制备方法，板状刚玉质引流砂中完全不含氧化铬和SiO₂，对钢水以及环境都不会产生污染，尤其适合于连铸生产，能够提供冶炼特殊品种钢以及洁净钢所需要的有利于去除钢吸附中杂质的中性环境，并同时实现很高的钢包水口自然开浇率。

一种板状刚玉质引流砂，所述板状刚玉质引流砂的原料重量份组成为：

引流砂的主要原料为矿物质，不同矿物质的耐火度、抗钢水侵蚀渗透性都存在显著差别，这些差别都会影响钢包的自动开浇率，采用普通的高铝质原料，如高铝矾土(Al₂O₃％的质量百分数一般在85％左右，最高可以达到92％)等，由于自身的杂质含量较高，与钢水、钢渣接触时容易产生过烧结现象，影响引流砂的自动开浇率。

本发明采用板状刚玉砂为主要原料，得到的引流砂具有较高自动开浇率，所采用的板状刚玉砂的各指标范围为：Al₂O₃的质量百分数≥98.5％，体积密度≥3.50g/cm³，水份≤0.5％。

引流砂的自动开浇率与引流砂的流动性、引流砂在不同温度下的烧结性能、引流砂的耐火度以及引流砂的抗钢水侵蚀渗透性能等因素都有关系。