鋼包引流砂作為鋼包底部水口填充材料,，其主要作用是引導(dǎo)鋼水自開,。其作用機理為，填充于鋼包水口中的引流砂上表面在鋼水的熱作用下產(chǎn)生了較薄的燒結(jié)層,，形成“殼體”,，一旦滑板打開,，水口內(nèi)絕大多數(shù)未燒結(jié)的砂體自由下落，同時由鋼水的靜壓力壓破“殼體”,，鋼水自動流出,。
目前國內(nèi)外使用的引流砂主要有四類：硅質(zhì),、鉻質(zhì)、鎂質(zhì)和鋯質(zhì),。硅質(zhì)引流砂以石英砂(多用天然石英砂)為基料,，屬酸性引流砂，SiO2含量在93%以上,，基料中加入一定量低熔點堿性物長石（Na2O+K2O）和石墨等成分,。鉻質(zhì)引流砂以鉻礦砂為主，主要應(yīng)用于電爐煉鋼和爐外精煉中,。此類引流砂具有很高的耐火度和很強的抗?jié)B透性,，在較長的鋼液靜置時間下，仍能保持較高自開澆率,。但是鉻礦砂原料主要依賴國外進口,，成本較高且容易受到資源限制。此外,，高溫環(huán)境下鉻鐵礦中的Cr2O3在堿性氣氛下會與堿金屬氧化物相形成水溶性有毒的Cr6+化合物R2CrO4,，造成Cr6+污染。鎂質(zhì)引流砂以鎂橄欖石和鎂砂為主要原料,，加入石英砂和鉻礦砂控制燒結(jié),。但目前使用的大多鎂質(zhì)引流砂仍存在難于燒結(jié)、堿度低,，對中間包去除夾雜物的堿性環(huán)境貢獻小的缺點,。鋯質(zhì)引流砂其主要原料鋯英砂受限價格過高，多用于中間包的引流,。
當前形勢下,，鋼鐵等耐材下游企業(yè)采購成本壓縮嚴重，上游原材料供貨廠家價格大幅度上漲,，處于中游的耐材生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品利潤空間受到極大擠壓,，鑒于此，研究人員依據(jù)某鋼廠的特殊煉鋼條件將寶珠砂引入引流砂,，開發(fā)了一種無鉻環(huán)保引流砂,，在滿足了該鋼廠煉鋼要求的同時，降低了原料成本,，減輕了環(huán)境壓力,。同時由于寶珠砂具有接近真球的球形顆粒、較低的熱膨脹率和較高的耐火度等特點,，實際使用中流動性能好,、燒結(jié)性能適中，自開效果良好,。
科學制訂方案確保實驗準確有效
引流砂流動性的測定,。引流砂流動性的測定主要通過兩種方法：一是測定引流砂的流動速度,，即用一定量的引流砂流過水口的時間來衡量。引流砂流過水口的時間越短,，說明它的流動性越好,。盡管實驗是在冷態(tài)條件下進行的，與熱態(tài)條件有一定的差別,，但所測結(jié)果對不同引流砂流動性的比較還是有用的,；然而由于實驗條件下引流砂流過水口的時間均很短，給計時帶來麻煩,，人為誤差較大,，所以不是定量評價引流砂流動性的好方法。二是定性評價引流砂流動性的方法：測定引流砂的安息角（又稱休止角）,，安息角是靜止試樣表面與水平面相交形成的夾角,，其大小直接反映樣品的流動性能，安息角越小,，試樣的摩擦系數(shù)也越小,，流動性也越好。
安息角的測定裝置由支架,、漏斗,、圓平板和刻度尺組成。研究人員將一定量的引流砂樣品倒入漏斗內(nèi),，使引流砂樣品通過漏斗落在直徑為200mm的圓平板上,。為保持實驗的統(tǒng)一和對比，每次實驗的引流砂樣品數(shù)量要保持一致,。
引流砂堆積密度的測定,。研究人員將引流砂裝滿500ml的容量瓶，在振動臺上振動1分鐘,，邊振動邊添加砂至滿。將稱量的總重減去空瓶重,，再除以容量瓶的總?cè)萘浚?30ml）,，所得即為砂子的堆積密度。
引流砂燒結(jié)性能的測定方法,。引流砂的燒結(jié)性能測定一直停留于定性的表述上,。但隨著對引流砂研究的深入進行如用手摳動焙燒后的引流砂，依據(jù)可摳動的程度,，從未燒結(jié)到嚴重燒結(jié)分成若干級別,，來表征引流砂的燒結(jié)程度。這種定性的方法所描述的引流砂燒結(jié)性受外界因素影響太大,，而且未能與鋼包鋼水靜壓力聯(lián)系起來,，無法根據(jù)級別掌握引流砂表層的燒結(jié)層是否能被鋼水壓碎而實現(xiàn)自開,。這是第一種引流砂燒結(jié)性能的測定方法。還有研究人員采用熱震性來表征引流砂的燒結(jié)性,，根據(jù)焙燒的引流砂試樣的開裂程度來判斷是否能夠自開,。該方法雖然較前一種方法準確些，但是仍然是一種定性的方法,，無法確定什么樣的開裂程度(如裂紋長度,、寬度、深度)能夠保證自開,?；诖耍环N量化引流砂燒結(jié)性的試驗方法順勢而生,，其原理是：引流砂的燒結(jié)性通過試樣焙燒后的強度來體現(xiàn),，以引流砂焙燒試樣的抗折強度值大小表征引流砂在高溫下的燒結(jié)性的強弱。實現(xiàn)了量化引流砂的燒結(jié)性,，以便準確判斷引流砂能否在鋼水靜壓力下被壓碎,、能否實現(xiàn)自開。
引流砂熱膨脹率的測量方法,。引流砂熱膨脹率的測定方法采用分度值為0.02mm游標卡尺測量引流砂樣塊在各個溫度熱處理前后的試樣長度,，利用相關(guān)公式進行計算而得到。
對比分析助引流砂成功應(yīng)用
實驗原料,。為確保實驗的科學有效,，研究人員選用了以下實驗原料：SiO2含量≥95%的南方某地海砂，粒度為1.5mm~0.8mm和1.0mm~0.5mm,；寶珠砂（Al2O3含量≥70%,，SiO2含量≤18%，成球率90%,，耐火度≥1790℃）,，粒度1.0mm~0.5mm，復(fù)合碳質(zhì)潤滑劑（C含量≥97%）,、促燒結(jié)劑,、有機類結(jié)合劑、臨時結(jié)合劑（HEC溶液）,。
實驗過程,。研究人員將按照配方比例稱量好的海砂倒入強制式攪拌機內(nèi)，攪拌1分鐘～2分鐘,，再加入有機類結(jié)合劑,，待海砂顆粒完全潤濕后，加入復(fù)合碳質(zhì)潤滑劑,、促燒結(jié)劑以及寶珠砂,，混合10分鐘～15分鐘,，出料。將此混合料在干燥器內(nèi)180℃干燥8小時,，自然冷卻至室溫,，取一部分檢測堆積密度和安息角；剩下的混合料倒入攪拌機內(nèi)并加入質(zhì)量分數(shù)2%的HEC溶液2%進行攪拌,，攪拌好的料在壓力機上成型為25mm×25mm×145mm的長條樣塊,，成型壓力為50MPa。樣塊在室溫下養(yǎng)護24小時后于110 ℃干燥器干燥24小時后,，在高溫爐內(nèi)分別經(jīng)1500℃環(huán)境下1小時,、1550℃環(huán)境下1小時、1600℃環(huán)境下1小時進行熱處理,，采用GB-T2997-2000測定熱處理后試樣的顯氣孔率和體積密度,；采用GB-T3001-2007檢測熱處理后試樣的常溫抗折強度。
實驗結(jié)果和分析,。由實驗結(jié)果可知,，隨著熱處理溫度的升高，引流砂樣塊的抗折強度有所增大,，這說明隨著鋼水溫度的升高,，引流砂燒結(jié)層會變厚，但是由表2還可以看出,，熱處理溫度高于1550 ℃時,，引流砂樣塊的熱膨脹率下降，體積密度增大,，顯氣孔率減小,，阻礙了鋼水滲透到引流砂內(nèi)部，不易形成高強度的鋼砂混凝體,，有利于鋼水自開,。
鋼廠應(yīng)用情況。研究人員將研制的上述引流砂在某鋼廠連續(xù)批量使用100噸,，使用效果良好,。經(jīng)過統(tǒng)計，鋼包自開率達到96.9%,。該鋼廠煉鋼條件為鋼包容量120噸，冶煉主要鋼種包括Q195,、Q195L,、Q235B、Q345B等,，50%鋼種過LF精煉,，精煉溫度1600℃左右,，精煉時間為20分鐘~30分鐘，鋼包澆鋼溫度1580℃至1610℃,，澆鋼時間在30~35分鐘,，鋼包周轉(zhuǎn)周期為2小時~2.5小時左右。
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