钢包用“引流砂” 本发明涉及的硅质“引流砂”,特别针对钢包现用材料在实际使用过程中存在的种种问题和不足,而重新加以研究和改进,经过多次试验及武汉钢铁集团公司第一、第二炼钢厂使用的情况来看,确定达到了提高浇钢质量,提高钢包自开率的目的钢包用“引流砂”。
经研究发现,石英砂适用于配制铸钢件用的型砂,并由于其耐火度高达1713℃,能经受长期高温,故适用于大型铸件,但工业上的石英砂,包括天然石英砂岩、石英岩、脉石英破碎加工获得的各种粒级的砂都叫石英砂,并且石英砂中矿物含量变化很大,以石英为主,其次为各类长石、岩屑、重矿物以及云母、绿泥石和粘土矿物等。同时,不同地区的石英砂的化学成分亦有很大变化。综上所述,由于石英砂存在以上特点,促使必须对石英砂进行精选,使其粒度稳定在使用范围内,并使其化学成分也稳定在使有范围之内。并且对石英的物化性质的研究中,对精选的石英砂经过特殊工艺,使其耐火度稳定在1750℃以上。并对物理性质如显气孔率、体积密度、耐压强度,熏烧收缩,荷重软化点等有显著提高。
总的来说,凡有较好的热稳定性以及化学惰性、机械强质、纯度达到要求的矿物,可以用作型砂的原砂矿物原料,但原砂矿物的化学成份及纯度、含水状况、耐火度、烧结点、热导率、热膨胀特征、化学稳定性、粒度、形态等都对铸型性能、铸件质量及生产成本有明显的影响。
作为本发明的目的之一,则是提供硬度大、熔点高的型砂,使其具有良好的复用性。
本发明所提供的钢包用“引流砂”,包括精制石英砂、蓝晶石、特级黄、白铝矾土、石墨、长石。
其中所述的精制石英砂包括天然石英、石英砂岩、石英岩、脉石英等破碎加工获得地各种粒级的砂。
其中所述的精制石英砂包含重矿物、绿泥石、岩屑矿物。
其中所述的精制石英砂的SiO2含量应在7~99.16%之间。
其中所述的精制石英砂的粒度应包含以下几种:0.5-3mm、1-3mm、0.5-2.5mm。
其中所述的蓝晶石比例量应在5-15%之间。
其中所述的蓝晶石应达到Al2O355~60%、SiO2<40~45%、Fe2O3<1.5%、TiO2<1.5%、K2O+Na2O<1%,耐火度1800℃、1500℃线胀率0.55%。
其中所述的蓝晶石粒度应在0.5~5mm之间。
其中所述的石墨,应具备耐高温性、稳定性、良好的导热性。
其中所述的石墨应包含高碳石墨、中碳石墨、低碳石墨。
其中所述的石墨水份含量应0.5%固定碳含量应在60~99%之间。
其中所述的长石包含钠长石、钾长石、钙长石、钡长石,或钠长石、钾长石、钙长石、钡长石的混合物。
其中所述的长石,应包含不同粒度范围的长石各含一定的比例。
其中所述的长石,其化学成分应是:SiO240-65%、Al2O318-35%、CaO20-25%、K2O17%、Na2O12%。
其中所述的长石其粒度范围应包含在0.5-5mm之间。
其中所述的长石粒度比例应是:3-5mm占2-10%、1-3mm占40-65%、0.5-2mm占30-50%。
其中所述的长石其比例应是3-10%范围。
其中所述的铝矾土,应包含黄特一级及白特一级。
其中所述的铝矾土其粒度应包含:1-3mm占40-80%、0.5-1mm占20-40%、0.5-2mm占20-60%。
其中所述的杂质的含量应<1%。
工作中发现,原砂烧结点一般低于耐火度,烧结会使砂粒表面或砂粒之间的混杂物开始熔融促使砂粒相互联结,降低了引流自开率,从而影响了浇钢时间,浇钢成本,浇钢质量。从而影响了铸件的质量并增加清理的难度,同时发现应注意选择适当的粒度,太宽的粒度分布会影响铸件的光滑度。粒度是透气率和铸件光滑度的决定因素,但同时,原砂颗粒愈细,则光滑度愈好,但透气性差,加之,钢水在钢包中的停留时间越长,钢水的压力,钢水的高温,钢种的变化,从而使引流自开率根本不可能提高,此也是本发明须解决的问题之一。对于这些问题,本发明的技术方案将给予解决。
SiO2在自然界有8种同质多象变体,它们是.α-石英、β-石英、α-鳞石英、β-鳞石英、α-方石英、β-方石英、柯石英和斯石英。除斯石英具金红石型结构,Si为六次的八面体配位外,其他变体中的Si均为四次的四面体配位。每个[SiO4]四面体的4个角顶与相邻四面体共用而联结成架状结构。不同变体中[SiO4]四面体位置不同,Si-O-Si键角不同,各变体的稳定范围也有所不同,在不同的温度下各变体有相互转化的可能。另外,我们知道石英具有以下的物化性质、力学性质,密度2649kg/m3,硬度7,贝壳状断口,抗压强度:平行C轴为24500MPa,垂直C轴为22560MPa,热学性质:熔点1713℃,垂直C轴方向比平行C轴方向有更大的膨胀系数。导热系数有明显的各向异性,平行C轴方向的导热系数远大于垂直C轴方向的导热系数,导热系数与膨胀系数相反,它随温度的增高而降低。通过以上所述可见,须对石英砂进行精选及加工,以提高它的物化性能。另外,即是石英砂中所含的二氧化硅以外的各种组分,即工业上视为杂质的部分,也通过加工,使之加以去除,这种通过精选后的石英砂就能为人们所应用了。
另外,加入蓝晶石,从物化性能上看,相变过程中蓝晶石的相变温度为1350℃-1450℃,其中伴随体积变化,理论相变体积变化率为22.6%,最终生成物是莫来石和方石英。另外,蓝晶石的化学稳定性较好,在实际工作中发现,加入一定比例的蓝晶石,可以减少由于浇钢过中钢水在钢包中的变化而带来对引流材料的烧结、粘钢等变化,从而克服其它矿物原料的缺陷。
在本发明中,我们也添加了石墨,石墨的导热性能超过了钢、铁、铝,且具有异常导热性,即导热率随温度的升高而降低,在极高的温度下则趋于绝热,为提高引流砂的耐火度,防止粘钢,因此加入了石墨。另外,石墨物化性能上看它具备耐高温性,其次热稳定性能好,膨胀系数小,在高温下能经受温度的剧烈变化而不破坏,其体积变化也不大,不会产生裂纹;另外,其可塑性、吸热性和散热性也很好。作为重要的工业原料,长石的熔点,物化性质具有重要的应用意义,钾长石熔点为1290℃、钠长石熔点为1215℃、钙长石熔点为1552℃、钡长石熔点为1715℃,各种长石混和物的熔点较单一成分的长石熔点低,而若含石英熔点会增高,纯石英砂的熔点在1713℃以上,如果在AL2O3-SiO2系统加入长石,则在985±20℃即开始出现液相,而且长石的含量越多,熔融温度越低。另外,长石具有良好的化学稳定性。另外,发现高温时的长石对石英砂具有助熔能力。
本发明提供的钢包用“引流砂”,经过多次试验及武汉钢铁集团公司第一、第二炼钢厂使用的情况来看,确定达到了提高浇钢质量的要求。