CN110385424A - 一种有利于提高if钢洁净度的引流砂灌砂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，涉及钢水净化技术领域。该有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构，包括钢包包底砖，所述钢包包底砖的底部设置有包壁，所述包壁的底部设置有钢包上滑板，所述钢包上滑板的下方设置有钢包下滑板。该有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，在钢包自动开浇过程完成后，钢包引流砂随着钢液一起流入中间包内，在冲击区内运动之后大部分以渣的形式留在中间包顶渣中，从而使得渣的氧化性提高，渣中氧势升高与钢液中的氧势正相关，因此铬质引流砂进入顶渣后也会导致钢液中的氧含量增加，中间包钢液中氧含量的增加代表了氧化物夹杂的增加。
Description
技术领域
本发明涉及钢水净化技术领域，具体为一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法。
背景技术
IF钢，全称Interstitial-Free Steel，即无间隙原子钢，具有极优异的深冲性能，广泛应用于汽车、家电等行业。近年来，随着市场竞争加剧，钢铁用户对IF钢的洁净度提出了越来越严苛的要求。为了不断提升IF钢的洁净度，钢厂不惜投入大量资源，对冶炼工艺不断进行优化，但大量的工艺优化措施主要针对控制内生夹杂物，而对外来夹杂物的控制措施十分有限。外来夹杂物包括炉渣、耐火材料等。这些外来夹杂物一般尺寸比较大，对产品质量的影响是十分恶劣。
钢包引流砂是钢包包底水口的填充材料，是外来夹杂物的重要来源之一。引流砂的作用机理在于：钢水注入钢包的初期，水口上表面的引流砂接触钢水后迅速烧结而阻碍了熔融钢水的渗透，烧结层在下部引流砂的支撑下能够承受钢水的静压力而不破坏；同时引流砂的烧结速度变慢，烧结层保持有一定的厚度。而开浇时下部的未烧结的引流砂因自重作用下落，烧结层失去支撑，导致烧结层在钢水的重力作用下破碎，实现开浇。由上可知，在钢包开浇时，当滑板打开，大量引流砂会因钢液压力而落入到中间包中。由于引流砂尺寸较大，如果不能及时去除，就可能形成钢中的大型夹杂物，从而对钢水洁净度产生不良影响。
引流砂的自动开浇是引流砂自身性能的重要指标，如果不能实现自动开浇，则需要采用烧氧方式引流，容易误操作烧坏滑板、且导致钢水二次氧化，如烧氧效果不佳，甚至造成连铸生产线被迫中断等现象。
由于铬质引流砂熔点为1730～1750℃，能在较低的温度下烧结，可以有效避免钢包在加入钢水时引流砂上浮使钢液进入到上水口内导致不能自动开浇，钢包自引率较高，一般大于98％，国内主流钢厂生产IF钢所用引流砂均使用铬质引流砂。
中国专利(申请公布号：CN 107651968 A)公布了“一种精炼钢包用铬质引流砂及其制备方法”，该发明提出了一种精炼钢包用铬质引流砂及其制备方法，主要是将作为炼钢工业废渣的钛铝酸钙部分代替铬矿砂作为原材料，极大地降低了生产制造成本，解决了引流砂自动开浇自开率低、生产成本高、环境影响大的问题。但该专利未提及其对钢水洁净度的影响。
中国专利(申请公布号：CN 106244761 A)公布了“一种高洁净度IF钢的制备方法”，该发明通过对：1)转炉碳含量、下渣量；2)LF炉加热制度；3)RH加入钢水深脱碳剂、钢水夹杂物去除剂；4)连铸工序采用铝酸钙系中间包覆盖剂等措施，提高了IF钢洁净度。该发明制备方法操作简单，成本低，通过工艺改进提高了钢水洁净度，但未提及引流砂进入中包对钢水洁净度产生的影响。
科技论文《引流砂：钢中大型夹杂物的重要来源》(第十一届中国钢铁年会论文集——S02.炼钢与连铸)：通过研究得出结论：1)钢中的许多大型夹杂物并不是由钢中的细小夹杂物碰撞长大而形成的；2)可以推断部分大型夹杂物为引流砂及其烧结产物；3)当引流砂进入钢液后，要在中间包内完全去除是十分困难的。在钢包开浇时，应尽可能移除引流砂。但该论文未提出针对性的控制措施。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，解决了引流砂进入中包后产生外来夹杂物导致钢水洁净度恶化的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构，包括钢包包底砖，所述钢包包底砖的底部设置有包壁，所述包壁的底部设置有钢包上滑板，所述钢包上滑板的下方设置有钢包下滑板，所述包壁上部设置有水口座砖层，所述水口座砖层上设置有碗口，所述碗口的下方设置有钢包上水口，所述钢包上水口内设置有钢水通道，所述碗口的下部以及钢水通道内均设置有高铝引流砂，所述水口座砖上且位于碗口上方以及座砖上部引流砂凸出部分设置有铬质引流砂，所述座砖上部引流砂凸出部分上为引流砂烧结层。
一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，包括上述有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构，具体步骤如下：
S1、选择引流砂类型并设置有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构；
S2、确定钢包引流砂用量，具体操作如下：
a)高铝引流砂4用量以“钢包水口不同使用阶段高铝引流砂4最大用量MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)”作为基准，即：高铝引流砂4用量＝MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)；
b)铬质引流砂9用量以“钢包水口不同使用阶段铬质引流砂9最大用量MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)”作为基准，即：铬质引流砂9用量＝MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)；
c)确定单袋引流砂重量：
单袋高铝引流砂4重量＝MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)÷2；
单袋铬质引流砂9重量＝MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)÷2；
d)确定单袋引流砂重量：
单袋高铝引流砂重量＝MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)÷2；
单袋铬质引流砂重量＝MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)÷2；
S3、进行灌砂前的准备，具体操作如下：
钢包水平状态下，用煤氧枪烧洗钢包上水口通道及碗部区域，确保钢包上水口及水口座砖层无残渣、残钢，将钢包倾翻至包口距离垂直线60°-80°，并停留3-5分钟，确保无稀渣流出后再将钢包倾翻至钢包包口朝上；
S4、灌砂：钢包包口朝上状态下，通过灌砂枪先装入两袋高铝引流砂，后装入两袋铬质引流砂。
优选的，在步骤S1中，选择引流砂类型的具体方式如下：
1)钢水通道部分：填充高铝引流砂；
2)碗口部分：下部约1/2填充高铝引流砂，上部约1/2填充铬质引流砂；
3)座砖上部引流砂凸出部分：填充铬质引流砂。
优选的，所述高铝引流砂、铬质引流砂的化学组成如下：
高铝引流砂4：Al2O3≥65.0％，SiO2≤25.0％，Fe2O3≤4.5％，H2O≤0.5％，粒度(0.15-1mm)≥90％；
铬质引流砂9：Cr2O3≥30.0％，SiO2≤35.0％，Fe2O3≥10％，H2O≤0.5％，粒度(0.15-1mm)≥90％。
(三)有益效果
本发明提供了一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法。具备以下有益效果：该有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，在钢包自动开浇过程完成后，钢包引流砂随着钢液一起流入中间包内，在冲击区内运动之后大部分以渣的形式留在中间包顶渣中。由于铬质引流砂的含氧量较高，必然会导致渣的氧化性提高，根据物理化学热力学平衡可知：渣中氧势升高与钢液中的氧势正相关，因此铬质引流砂进入顶渣后也会导致钢液中的氧含量增加，中间包钢液中氧含量的增加代表了氧化物夹杂的增加，也就是钢液洁净度的降低。本发明将含氧量低的高铝引流砂部分替代含氧量高的铬质引流砂，减少了铬质引流砂的用量，从而提高了IF钢的钢水洁净度，同时，提高了钢包自引率。
附图说明
图1为有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构的示意图；
图2为钢包水口使用次数、高铝引流砂和铬质引流砂用量关系示意图。
图中：1、引流砂烧结层；2、钢包包底砖；3、碗口；4、高铝引流砂；5、钢水通道；6、钢包上滑板；7、钢包下滑板；8、座砖上部引流砂凸出部分；9、铬质引流砂；10、水口座砖层；11、包壁；12、钢包上水口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构，包括钢包包底砖2，钢包包底砖2的底部设置有包壁11，包壁11的底部设置有钢包上滑板6，钢包上滑板6的下方设置有钢包下滑板7，包壁11上部设置有水口座砖层10，水口座砖层10上设置有碗口3，碗口3的下方设置有钢包上水口12，钢包上水口12内设置有钢水通道5，碗口3的下部以及钢水通道5内均设置有高铝引流砂4，水口座砖10上且位于碗口3上方以及座砖上部引流砂凸出部分8设置有铬质引流砂9，座砖上部引流砂凸出部分8上为引流砂烧结层1。
一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，包括上述有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构，具体步骤如下：
S1、选择引流砂类型并设置有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构，其中选择引流砂类型的具体方式如下：
1)钢水通道5部分：填充高铝引流砂4；
2)碗口3部分：下部约1/2填充高铝引流砂4，上部约1/2填充铬质引流砂9；
3)座砖上部引流砂凸出部分8：填充铬质引流砂9；
高铝引流砂4、铬质引流砂9的化学组成如下：
高铝引流砂4：Al2O3≥65.0％，SiO2≤25.0％，Fe2O3≤4.5％，H2O≤0.5％，粒度(0.15-1mm)≥90％；
铬质引流砂9：Cr2O3≥30.0％，SiO2≤35.0％，Fe2O3≥10％，H2O≤0.5％，粒度(0.15-1mm)≥90％；
S2、确定钢包引流砂用量，具体操作如下：
a)确定钢包水口不同使用阶段的不同类型引流砂用量，引流砂用量要确保填充钢水通道(5)、碗口(3)部分，且将座砖上部引流砂凸出部分(8)高度控制在50-60mm范围内；
b)高铝引流砂4用量以“钢包水口不同使用阶段高铝引流砂4最大用量MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)”作为基准，即：高铝引流砂4用量＝MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)，如图1、图2所示。
c)铬质引流砂9用量以“钢包水口不同使用阶段铬质引流砂9最大用量MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)”作为基准，即：铬质引流砂9用量＝MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)，如图1、图2所示；
d)确定单袋引流砂重量：
单袋高铝引流砂4重量＝MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)÷2；
单袋铬质引流砂9重量＝MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)÷2；
S3、进行灌砂前的准备，具体操作如下：
钢包水平状态下，用煤氧枪烧洗钢包上水口12通道及碗部3区域，确保钢包上水口12及水口座砖层10无残渣、残钢，将钢包倾翻至包口距离垂直线60°-80°，并停留3-5分钟，确保无稀渣流出后再将钢包倾翻至钢包包口朝上；
S4、灌砂：钢包包口朝上状态下，通过灌砂枪先装入两袋高铝引流砂4，后装入两袋铬质引流砂9。
本发明的有益效果为:
(1)IF钢钢包灌砂工艺应用本发明后，中包全氧平均为22ppm,较全部使用铬质引流砂工艺平均25ppm降低了3ppm；连铸坯全氧平均为13ppm,较全部使用铬质引流砂工艺平均15ppm降低了2ppm；
(2)IF钢钢包灌砂工艺应用本发明后，钢包自引率平均为99.6％，较全部使用铬质引流砂工艺平均98.5％提高了1.1％；
(3)IF钢钢包灌砂工艺应用本发明后，每个钢包分别使用高铝引流砂15kg、铬质引流砂25kg，较全部使用铬质引流砂工艺铬质引流砂用量90kg,成本有显著降低。应用本发明后，每个钢包使用高铝引流砂15kg(1980元/吨)、铬质引流砂25kg(2778元/吨)，钢水量300吨，吨钢引流砂成本为0.33元/吨钢；全部使用铬质引流砂工艺，每个钢包使用铬质引流砂90kg(2778元/吨)，吨钢引流砂成本为0.83元/吨钢。以年产IF钢200万吨计，年经济效益为100万元。
综上所述，该有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，在钢包自动开浇过程完成后，钢包引流砂随着钢液一起流入中间包内，在冲击区内运动之后大部分以渣的形式留在中间包顶渣中。由于铬质引流砂的含氧量较高，必然会导致渣的氧化性提高，根据物理化学热力学平衡可知：渣中氧势升高与钢液中的氧势正相关，因此铬质引流砂进入顶渣后也会导致钢液中的氧含量增加，中间包钢液中氧含量的增加代表了氧化物夹杂的增加，也就是钢液洁净度的降低。本发明将含氧量低的高铝引流砂部分替代含氧量高的铬质引流砂，减少了铬质引流砂的用量，从而提高了IF钢的钢水洁净度，同时，提高了钢包自引率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构，其特征在于：包括钢包包底砖(2)，所述钢包包底砖(2)的底部设置有包壁(11)，所述包壁(11)的底部设置有钢包上滑板(6)，所述钢包上滑板(6)的下方设置有钢包下滑板(7)，所述包壁(11)上部设置有水口座砖层(10)，所述水口座砖层(10)上设置有碗口(3)，所述碗口(3)的下方设置有钢包上水口(12)，所述钢包上水口(12)内设置有钢水通道(5)，所述碗口(3)的下部以及钢水通道(5)内均设置有高铝引流砂(4)，所述水口座砖(10)上且位于碗口(3)上方以及座砖上部引流砂凸出部分(8)设置有铬质引流砂(9)，所述座砖上部引流砂凸出部分(8)上为引流砂烧结层(1)。
2.一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，其特征在于：包括上述有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构，具体步骤如下：
S1、选择引流砂类型并设置有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂结构；
S2、确定钢包引流砂用量，具体操作如下：
a)确定钢包水口不同使用阶段的不同类型引流砂用量，引流砂用量要确保填充钢水通道(5)、碗口(3)部分，且将座砖上部引流砂凸出部分(8)高度控制在50-60mm范围内；
b)高铝引流砂(4)用量以“钢包水口不同使用阶段高铝引流砂(4)最大用量MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)”作为基准，即：高铝引流砂(4)用量＝MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)；
c)铬质引流砂(9)用量以“钢包水口不同使用阶段铬质引流砂(9)最大用量MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)”作为基准，即：铬质引流砂(9)用量＝MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)。
d)确定单袋引流砂重量：
单袋高铝引流砂(4)重量＝MAX(A1、A2、A3、A4、A5、A6)÷2；
单袋铬质引流砂(9)重量＝MAX(B1、B2、B3、B4、B5、B6)÷2；
S3、进行灌砂前的准备，具体操作如下：
钢包水平状态下，用煤氧枪烧洗钢包上水口(12)通道及碗部(3)区域，确保钢包上水口(12)及水口座砖层(10)无残渣、残钢，将钢包倾翻至包口距离垂直线60°-80°，并停留3-5分钟，确保无稀渣流出后再将钢包倾翻至钢包包口朝上；
S4、灌砂：钢包包口朝上状态下，通过灌砂枪先装入两袋高铝引流砂(4)，后装入两袋铬质引流砂(9)。
3.根据权利要求2所述的一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，其特征在于：在步骤S1中，选择引流砂类型的具体方式如下：
1)钢水通道(5)部分：填充高铝引流砂(4)；
2)碗口(3)部分：下部约1/2填充高铝引流砂(4)，上部约1/2填充铬质引流砂(9)；
3)座砖上部引流砂凸出部分(8)：填充铬质引流砂(9)。
4.根据权利要求3所述的一种有利于提高IF钢洁净度的引流砂灌砂方法，其特征在于：所述高铝引流砂(4)、铬质引流砂(9)的化学组成如下：
高铝引流砂(4)：Al2O3≥65.0％，SiO2≤25.0％，Fe2O3≤4.5％，H2O≤0.5％，粒度(0.15-1mm)≥90％；
铬质引流砂(9)：Cr2O3≥30.0％，SiO2≤35.0％，Fe2O3≥10％，H2O≤0.5％，粒度(0.15-1mm)≥90％。
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