【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬冶煉輔料，特別是指一種鋼包引流砂及其生產工藝。
技術介紹
1、引流砂是一種在出鋼前加入鋼包滑動水口內的散裝填充料，出鋼時可以防止鋼水進入水口冷凝堵塞滑動水口，鋼包開澆時，滑板打開，引流砂自動落下，鋼水自動開澆。因此，引流砂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，繼而影響正常的冶煉工作。
2、目前，國內常用的為鉻質、硅質、鎂質或鋯質引流砂，鉻質引流砂引流效果好且成本適中，因而最為常見。傳統的鉻質引流砂由鉻礦砂、石英砂及碳質添加劑制成，雖然針對一般精煉處理的鋼包自開率還比較高，但是對于經vd等精煉的鋼包，由于真空攪拌處理，精煉溫度越來越高，引流砂消耗較快，燒結層不穩定，容易出現滲鋼，當鋼水滲透到引流砂中就形成鋼砂混合層，很難實現自開，嚴重的甚至無法用氧氣槍燒開，引發斷澆事故。
3、中國專利技術專利申請號201811139905.1(申請公布號cn?109133951?a)公開了一種阻熱引流劑，由如下重量份的原材料制成：鉻礦砂0-70重量份、石英砂15-35重量份、電熔鎂砂0-70重量份、膨脹珍珠巖10-30重量份、碳質材料1-3重量份、粘合劑0.3-1.0重量份。該申請利用膨脹珍珠巖熱穩定性好、熱導率極低的特性，與其他材料混合均勻后，在引流劑內部砂粒間形成阻熱層；水口內引流劑與鋼水接觸區域會形成燒結層，而水口中、下部引流劑因阻熱層的存在，即使壓鋼時間超長，受到的熱傳遞量也不會明顯增加，有效
4、中國專利技術專利申請號202010417572.5(申請公布號cn?111545738?a)公開了一種引流砂及其制備方法與應用，其原料包括5-20份鋯英砂、45-75份鉻砂、10-30份石英砂、0.4-1份碳質潤滑劑及≤4份的燒結劑；鋯英砂中zro2的含量≥62wt％，至少80wt％的粒徑為0.2-1mm；鉻砂中gr2o3的含量≥46wt％，至少85wt％的粒徑為0.25-0.9mm；石英砂中sio2的含量≥96wt％，至少85wt％的粒徑為0.4-0.85mm。該申請：(1)以特定的鋯英砂作為原料成分之一，通過提高引流砂的耐火度使得其抗高溫鋼液能力增強，避免引流砂燒結層形成過厚，提高引流砂的自開率，而且能較好的防止熔融金屬的滲透，避免產生粘砂缺陷；(2)以具有特定粒徑和成分含量的鋯英砂、鉻砂以及石英砂共同作為原料，能夠進一步有效提高引流砂的均勻性以及在使用過程中的流動性，降低燒結層厚度，進而有利于提高鋼包自開率。但是，鋯英砂價格昂貴，此技術方案的成本相對普通的鉻質引流砂要高，不利于降低煉鋼成本。
5、為此，提出本申請。
技術實現思路
1、為解決以上現有技術的不足，本專利技術提出了一種鋼包引流砂及其生產工藝。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現的：
3、一方面，本專利技術提出一種鋼包引流砂，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂50％-85％、硅砂10％-40％、碳黑0.1％-0.6％、石墨0.2％-0.8％、石墨烯0.1％-0.5％和莫來石砂4％-10％，其中：碳黑、石墨、石墨烯的總重量百分比不超過1％。
4、莫來石砂中的主要成分為莫來石，莫來石是一種高熔點、高強度、熱膨脹系數低的耐火材料，其還具有良好的強度、韌性、化學穩定性及耐腐蝕性，添加后其與硅砂反應生成具有熔點更高的產物。現有技術有添加莫來石的技術方案，但是沒有添加莫來石砂的先例。莫來石砂的成本比莫來石更低，而且莫來石砂一般含有少量雜質如fe2o3、mgo、cao、na2o、k2o、tio2等，這些雜質不僅不會對引流砂的性能產生負面影響，而且某些雜質成份還可以與引流砂中的其他組分發生反應進一步生成比莫來石耐火度更高的產物，因此無論是成本，還是效果，添加莫來石砂具有比添加莫來石更高的性價比。
5、碳黑及石墨作為潤滑劑加入，可以使引流砂在開澆時更易自開。然而，兩者雖然具有較好的導熱性能，但是由于添加量有限，無法使得引流砂的溫度變化保持一致和均衡，因此引流砂存在局部溫度高、局部溫度低及溫度變化易出現大幅度升降的問題。本專利技術在不改變整體含碳量的基礎上添加了適量石墨烯，石墨烯超高的導熱能力使得引流砂中熱量傳播比較均衡、溫度變化比較一致，其與碳黑、石墨共同作用使得引流砂內部不會出現局部溫度高、局部溫度低的現象，整體的溫度變化平緩、均衡、一致。
6、本專利技術通過付出創造性試驗證實：莫來石砂按照上述比例添加，可以顯著提高燒結溫度，改善引流砂的耐火度，使得引流砂在高溫環境下能夠保持更穩定的性能；石墨烯按照上述比例添加使得引流砂中的熱量傳播更為均勻、溫度變化更為平緩；莫來石砂與石墨烯協同作用，有助于構建厚度適中、結構穩定的燒結層，使得本專利技術提出的鋼包引流砂既能保持高的鋼包自開率，又不易出現滲鋼，而且成本相對于添加鋯英砂的現有技術低。
7、優選的，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂61％-75％、硅砂20％-30％、碳黑0.2％-0.5％、石墨0.3％-0.6％、石墨烯0.2％-0.4％和莫來石砂4％-8％。
8、進一步優選的，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂65％-70％、硅砂23％-28％、碳黑0.3％-0.4％、石墨0.4％-0.5％、石墨烯0.2％-0.3％和莫來石砂6％-7％。
9、更為優選的，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂68％、硅砂24.4％、碳黑0.3％、石墨0.4％、石墨烯0.3％和莫來石砂6.6％。
10、在上述實施方式中，鉻礦砂中gr2o3的含量為46-51wt％，至少85wt％的粒度為15-35目；硅砂中sio2的含量≥94wt％，至少85wt％的粒度為15-35目。
11、在上述實施方式中，莫來石砂接近于球形，純度≥90wt％，粒度為16-30目且含有雜質mgo。
12、引流砂的級配要求是既要保證其在使用過程中不坍料，又要使其顆粒之間松散結合，防止過度燒結，本專利技術通過反復試驗證實，上述粒度要求的鉻礦砂、硅砂及莫來石砂最為適宜本專利技術提出的鋼包引流砂。
13、莫來石砂中一般含有雜質如fe2o3、mgo、cao、na2o、k2o、tio2等，雜質的含量與其原料來源及生產工藝有關。本專利技術中，莫來石砂優選含有雜質mgo的莫來石砂，莫來石砂的主要成分莫來石與硅砂中的sio2可以反應生成富硅莫來石，在堿性的環境中具有更優異的耐高溫、抗侵蝕性能，進一步提高燒結溫度。鉻礦砂中的gr2o3與莫來石砂中的雜質mgo可以反應生成鎂鋁尖晶石，鎂鋁尖晶石具有極高的耐高溫性能及較低的熱膨脹系數，熔點高達2135℃，這意味著它能夠在極高的溫度下保持結構的穩定性和完本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鋼包引流砂，其特征在于，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂50％-85％、硅砂10％-40％、碳黑0.1％-0.6％、石墨0.2％-0.8％、石墨烯0.1％-0.5％和莫來石砂4％-10％，其中：碳黑、石墨、石墨烯的總重量百分比不超過1％。
2.根據權利要求1所述的鋼包引流砂，其特征在于，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂61％-75％、硅砂20％-30％、碳黑0.2％-0.5％、石墨0.3％-0.6％、石墨烯0.2％-0.4％和莫來石砂4％-8％。
3.根據權利要求2所述的鋼包引流砂，其特征在于，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂65％-70％、硅砂23％-28％、碳黑0.3％-0.4％、石墨0.4％-0.5％、石墨烯0.2％-0.3％和莫來石砂6％-7％。
4.根據權利要求3所述的鋼包引流砂，其特征在于，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂68％、硅砂24.4％、碳黑0.3％、石墨0.4％、石墨烯0.3％和莫來石砂6.6％。
5.根據權利要求1-4任一項所述的鋼包引流砂，其特征在于，鉻礦砂中Gr2O3的含量為46-
6.根據權利要求1-4任一項所述的鋼包引流砂，其特征在于，莫來石砂接近于球形，純度≥90wt％，粒度為16-30目且含有雜質MgO。
7.根據權利要求1-4任一項所述的鋼包引流砂，其特征在于，碳黑、石墨、石墨烯中的C含量均≥94wt％，過300目篩。
8.一種如權利要求1-7任一項所述的鋼包引流砂的生產工藝，其特征在于，包括如下操作步驟：
9.根據權利要求8所述的鋼包引流砂的生產工藝，其特征在于，水-乙醇溶劑中水、乙醇體積比為(1-3):1，碳黑、石墨、石墨烯的總質量與水-乙醇溶劑的質量之比為(0.2-0.5):1，碳黑、石墨、石墨烯的投加順序為：先加入石墨烯，然后分級超聲：先以功率1100W、頻率10Hz、振幅45μm超聲30-40min，再以功率800W、頻率20Hz、振幅40μm超聲20-30min，最后以功率400W、頻率30Hz、振幅35μm超聲10-20min，保持最近一級的超聲條件并加入石墨，15-20min后加入碳黑，繼續超聲15-30min。
10.根據權利要求9所述的鋼包引流砂的生產工藝，其特征在于，水-乙醇溶劑中水、乙醇體積比為2:1，碳黑、石墨、石墨烯的總質量與水-乙醇溶劑的質量之比為0.35:1，碳黑、石墨、石墨烯的投加順序為：先加入石墨烯，然后分級超聲：先以功率1100W、頻率10Hz、振幅45μm超聲35min，再以功率800W、頻率20Hz、振幅40μm超聲25min，最后以功率400W、頻率30Hz、振幅35μm超聲15min，保持最近一級的超聲條件并加入石墨，20min后加入碳黑，繼續超聲30min。
...【技術特征摘要】
1.一種鋼包引流砂，其特征在于，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂50％-85％、硅砂10％-40％、碳黑0.1％-0.6％、石墨0.2％-0.8％、石墨烯0.1％-0.5％和莫來石砂4％-10％，其中：碳黑、石墨、石墨烯的總重量百分比不超過1％。
2.根據權利要求1所述的鋼包引流砂，其特征在于，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂61％-75％、硅砂20％-30％、碳黑0.2％-0.5％、石墨0.3％-0.6％、石墨烯0.2％-0.4％和莫來石砂4％-8％。
3.根據權利要求2所述的鋼包引流砂，其特征在于，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂65％-70％、硅砂23％-28％、碳黑0.3％-0.4％、石墨0.4％-0.5％、石墨烯0.2％-0.3％和莫來石砂6％-7％。
4.根據權利要求3所述的鋼包引流砂，其特征在于，包括以重量百分比計的如下組分：鉻礦砂68％、硅砂24.4％、碳黑0.3％、石墨0.4％、石墨烯0.3％和莫來石砂6.6％。
5.根據權利要求1-4任一項所述的鋼包引流砂，其特征在于，鉻礦砂中gr2o3的含量為46-51wt％，至少85wt％的粒度為15-35目；硅砂中sio2的含量≥94wt％，至少85wt％的粒度為15-35目。
6.根據權利要求1-4任一項所述的鋼包引流砂，其特征在于，莫來石砂接近于球形，純度≥90wt％，粒度為16-30目且含有雜質mgo。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：劉西峰，
申請(專利權)人：連云港華拓佳實業有限公司，
類型：發明
國別省市：
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