专利名称：高碱度中间包覆盖剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及冶金类，具体地讲是涉及一种高碱度球状中空型中间包覆盖剂。
背景技术：
中间包覆盖剂用于连铸过程中覆盖于中间包钢液表面，其基本要求是不与钢水发生不良反应，避免污染钢水；不侵蚀碱性中间包包衬。其主要功能是钢水保温，避免中间包钢水在浇注过程中温降过大和钢液表面结冷钢；形成液渣层覆盖于钢水表面以隔绝空气，防止钢水二次氧化；吸附钢水中上浮的夹杂物，清洁钢水；防止钢水回硫等。
随着连铸技术的不断发展，中间包覆盖剂的作用日益重要，使用也日趋普遍。经过冶金技术人员多年的研究，发现经过预熔的高碱度中间包覆盖剂具有有效防止钢水的二次氧化；吸附钢水中上浮的夹杂物，净化钢水，提高钢水洁净度；防止钢液回硫；提高包衬寿命等良好的冶金功能。因此，近年来中间包覆盖剂有向高碱度发展的趋势。
目前的球状中空型覆盖剂虽具有良好的铺展性、保温性和环保性，得到了各钢厂冶金工作者的认可并大量使用，但是其碱度通常只能在1-2.5之间(1＜CaO/SiO2＜2.5)，由于碱度不高，其防止钢水回硫及吸附钢水中夹杂物的能力都较差，且易侵蚀碱性中间包包衬。实践证明，碱度大于3(CaO/SiO2＞3)的中间包覆盖剂才能对铸坯质量特别是对优质清洁钢的生产产生更好的作用，而且碱度越大，其优越性越明显。
但是目前高碱度中间包覆盖剂存在一些问题，由于高碱度中间包覆盖剂具有高的熔点和粘度且易烧结，因此，在中间包使用条件下，覆盖剂熔渣层会在一定时间内结块，产生结壳现象，影响到多炉连续浇钢的进行和现场测温、取样操作，这是高碱度中间包覆盖剂目前需要解决的最主要的问题。除此之外，结壳产生的另一原因是由于熔渣中存在着一定的温度梯度，当钢液表面的渣层全部熔化后，破坏了原有的液渣层、烧结层、固渣层的三层结构。防止结壳的有效措施是保证初始渣有适宜的熔点(1350℃～1450℃)，为此，需要选择有合适熔化温度的原材料。
另外，也有人认为，覆盖剂的熔化速度足够慢，可以防止熔渣上层出现结壳，但熔渣吸收杂质的能力会下降；覆盖剂熔化速度快，使三层结构很快消失，容易在熔渣上层形成厚的结壳。所以，中间包覆盖剂应具备适当的熔化特性。
可见对于碱性覆盖剂原材料种类及其配比的选择直接影响到高碱度中间包覆盖剂的使用效果。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有覆盖剂的不足之处，提供一种高碱度中间包覆盖剂及其生产方法，通过选择合适的原料，适合的原料配比，再通过喷雾工艺，生产出了具有良好保温性、铺展性、环保性等使用功能、同时具有优良冶金功能的高碱度覆盖剂。
本发明的技术方案如下一种高碱度中间包覆盖剂，该覆盖剂包括原料和添加剂组分，其特征在于该覆盖剂原料组分中包括氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝，其中氧化钙含量加二氧化硅含量占该覆盖剂总重量的百分比为40-70％，其中CaO/SiO2为2.8-5，三氧化二铝的重量百分比为15-40％，且所述覆盖剂外观形状为中空球状。
所述的原料组分中的其余成分可以是氧化纳、氧化镁、氟化钙、氧化硼及碳酸盐组分中的一种、或者是其中至少两种组分的组合。
所述的原料可以选用LF炉精炼渣、铝钙预熔渣、铝酸钙水泥中的一种，或者是其中至少两种的组合。所述的原料的粒度为200目通过率不低于96％。
所述的添加剂的含量该覆盖剂总重量的百分比为1.2％-5％，其成分可以是801胶水、黄糊精、羧甲基纤维素CMC中的一种，或者是至少两种的组合。
所述覆盖剂的堆比重可以为0.6-1.1g/cm3，其中较适宜的堆比重范围为0.75-0.95g/cm3。
所述覆盖剂粒度可以为￠0.1-1.2mm，其中较适宜的粒度范围为￠0.2-0.8mm。
一种高碱度中间包覆盖剂的生产方法，其特征在于该方法采用如下步骤首先各组分原料按比例称量后进入混合器，搅拌均匀；之后加水，形成料浆，在浆料搅拌器内搅拌均匀；然后对料浆加压，经喷枪喷至喷雾干燥塔内进行喷雾造粒；最后将得到的颗粒冷却即可。
所述的喷枪孔径为1.8-2.2mm。
本发明的优点采用预熔、高碱度、无碳的原料。具有快速均匀的成渣能力，使该覆盖剂吸附钢水中上浮夹杂物的能力有很大的提高，能够防止钢水回硫，不增碳不污染钢水。不仅适宜浇注绝大部分钢种，尤其适于浇注高品质钢种。采用了喷雾造粒工艺，使该覆盖剂具有球状中空的外观形状，使其具有良好的保温性，能够在中间包中保持三层结构，使中间包钢水温度波动较小；具有良好的铺展性，使其在加入中间包后可迅速均匀地铺展于钢液面之上，防止开浇初期钢水的氧化具有明显的环保效果，减少了粉尘，改善了浇注现场的工作环境。与传统的碱性中间包覆盖剂相比，其保温效果、防止钢水二次氧化和吸附夹杂物的能力都有很大的提高，且不结壳，并有良好的环保效果。
附图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解
作为生产高碱度中间包覆盖剂的原材料，首先要满足高碱度的基本要求，同时为了防止现场操作时结壳的产生，需要改善其烧结性，这就要求所选的原材料必须具有适宜的熔点，实施例中通过加入Al2O3成分用于覆盖剂熔点的调整，该成分的加入量与碱度有关，通常碱度越高，需要的加入量越多，其他填加成分中氧化镁可以防止覆盖剂对中间包包衬的侵蚀，氧化纳和氧化硼对熔点的调整可以起到补充辅助的作用，氟化钙可以提高钢渣的流动性，碳酸盐可以起到调整熔点、调整碱度的辅助作用。此外，原材料的纯净度也是另一个需要考虑的重要依据。
纯净度不高的原材料一般都含有FeO等氧化物，研究表明，由于这些氧化物的存在，在中间包内钢液与覆盖剂之间渣钢界面处，可能存在下述反应3(FeO)+2[Al]＝3[Fe]+(Al2O3)(a)上述反应的发生会使钢水中的夹杂物增加，污染钢液，对纯净钢的生产极为不利。
对于组成属于CaO-SiO2-Al2O3体系的中间包覆盖剂，随着碱度R的增加，FeO的活度系数随之降低。因此，提高中间包覆盖剂的碱度可有效抑制式(a)反应的进行，对提高钢水的纯净度极为有利。另外，当钢中[C]＜0.03％时由于覆盖剂中自由碳含量高极容易造成钢水增碳。因此，控制中间包覆盖剂原材料的纯净度才能从根本上满足纯净钢的生产要求。因此，要求覆盖剂中Fe2O3、MnO以及自由碳尽可能低(Fe2O3＜3％，MnO＜1％，F·C＜1％)，以防止对钢液产生氧化或增碳。
实施例中原料可以选用LF炉精炼渣、铝钙预熔渣、铝酸钙水泥中的一种，或者是其中至少两种的组合，选择过程中以满足各组分配比为标准。所述的原料的粒度为200目通过率不低于96％，使覆盖剂具有成渣快速、成分均匀的特点。
实施例中添加剂选择的是801胶水、黄糊精、羧甲基纤维素CMC中的一种，或者是至少两种的组合，能够有效地改善喷雾造粒过程中浆料的流动性和悬浮性，提高覆盖剂颗粒的强度。
上述实施例覆盖剂较适宜的堆比重范围为0.75-0.95g/cm3，使所述的覆盖剂具有良好的保温效果。覆盖剂较适宜的粒度范围为￠0.2-0.8mm，该范围使覆盖剂可以具有适宜的堆比重范围(0.75-0.95g/cm3)，若粒度＜0.2mm则覆盖剂的粉尘多，污染环境；若粒度＞0.8mm，则会使覆盖剂堆比重较大，降低其保温性。
上述实施例在生产过程中涉及的主要生产设备有(1)双螺旋物料混料器用于粉料的混合，容量为2m3，利用系数0.6；(2)八角形浆料搅拌器用于浆料的混合；(3)泥浆柱塞泵对管道内的浆料进行加压，使其喷入喷雾干燥塔内。柱塞泵的压力一般控制在1.8MPa～2.5Mpa；(4)喷雾干燥塔喷雾干燥塔是一个圆筒形的干燥塔，塔内径5m，塔高11m，料液在干燥塔内雾化并与高温烟气的接触，以逆流式干燥的方式达到干燥的目的。干燥塔高温燃气进口温度为530℃±30℃，出口温度为180℃±30℃。经由喷雾干燥塔喷出的颗粒部呈中空球状。
如附图1所示的生产工艺流程，各原料经称量后进入双螺旋物料混合器，通过混和器将粉料进行充分搅拌，而后加水使粉料形成料浆(保证固含量＞55％)，在八角形浆料搅拌器中进行搅拌，再通过泥浆柱塞泵对其加压，将料浆经喷枪喷至喷雾干燥塔内进行喷雾造粒，其中喷枪孔径为1.8～2.2mm，喷出的颗粒其粒度大小为0.2～0.8mm，容重为0.85±0.10g/cm3。得到的颗粒再经由水冷床冷却即可装袋，装袋规格为10kg纸袋包。
生产中的各环节具体工艺如下(1)配料工艺配料的准确性直接影响产品的最终物化性能，因此精确地取料称重是至关重要的。称量前必须校磅，先校零位，然后用标准砝码进行校验，校验无误后方可进行物料的称量，称量时应分类按锅依次称量。
(2)混料工艺原料的干混合是在双螺旋混料器中完成的，要确保足够的混料时间使物料之间尽可能达到均一分布，减少成分偏差，以保证产品质量。混料时每锅总投料量1200kg～1300kg，混料时间≥40min。
(3)制浆工艺在八角型浆料高速搅拌器中加入适量的冷水和粘接剂，用提升机将混料器中混好的干料放入高速搅拌器中进行搅拌，时间不少于20min。
(4)泥浆柱塞泵生产前应检查柱塞泵管道内过滤网是否破损，如有破损，应及时更换。开启柱塞泵，将高速搅拌器或球磨机内的浆料泵入低速搅拌器内。开启柱塞泵油箱冷却水及柱塞泵冷却水。关闭低速搅拌器出料阀，打开柱塞泵进水阀，启动柱塞泵，调节柱塞泵调压阀，将系统压力调整到2.5Mpa。
(5)喷雾干燥塔每次喷雾造粒前都应校枪，保证浆料雾化角在45°～55°，水柱在塔顶正上方六圆孔中心位置。检查枪杆是否弯曲，枪头是否歪斜，如有弯曲、歪斜，应进行校直，校正，枪眼孔经大小1.8-2.2MM。当干燥塔进口温度达到500℃±30℃，出口温度达到180℃±30℃时，打开低速搅拌器出口阀，柱塞泵出料阀让浆料进入系统开始喷料，并打开冷床冷却水，启动冷床。生产过程中要注意柱塞泵压力，使压力保持稳定。
在喷雾造粒的过程中，料浆首先由喷嘴喷出进行雾化，为了防止料浆沉淀，同时方便储存浆料，可在雾化压力泵前设置低速搅拌器。由压力喷出的雾滴与热介质以逆流方式接触，得到粒度均匀、水分较低，且流动性、铺展性好的颗粒。液滴与热气流初始接触阶段，液滴表面处于饱和状态，液滴内部有充分的液体介质补充到表面，蒸发以恒速进行。当液体介质降低到不能继续维持饱和状态时，液滴表面便形成干燥和光滑的外壳。随着时间的延长，干燥外壳不断加厚，颗粒水分向外扩散的速度逐渐放缓，这时蒸发便进入减速阶段。随着颗粒温度升高到接近于干燥气体温度时，颗粒内部固体物已充分浓缩，从而使之形成空心状。这两个阶段经历的时间很短，颗粒在塔内仅停留十几秒钟。通过保持气体入口温度恒定和检测气体出口温度来自动调节料浆的进给速度，以保证被干燥的颗粒在出塔时含水率小于0.5％。
权利要求
1.一种高碱度中间包覆盖剂，该覆盖剂包括原料和添加剂组分，其特征在于该覆盖剂原料组分中包括氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝，其中和氧化钙含量加二氧化硅含量占该覆盖剂总重量的百分比为40-70％，其中CaO/SiO2为2.8-5，三氧化二铝的重量百分比为15-40％，且所述覆盖剂外观形状为中空球状。
2.根据权利要求1所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述的原料组分中的其余成分可以是氧化纳、氧化镁、氟化钙、氧化硼及碳酸盐组分中的一种、或者是其中至少两种组分的组合。
3.根据权利要求1所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述的原料可以选用LF炉精炼渣、铝钙预熔渣、铝酸钙水泥中的一种，或者是其中至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述的原料的粒度为200目通过率不低于96％。
5.根据权利要求1所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述覆盖剂的堆比重为0.6-1.1g/cm3。
6.根据权利要求5所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述覆盖剂的堆比重为0.75-0.95g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述覆盖剂粒度范围为￠0.1-1.2mm。
8.根据权利要求7所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述覆盖剂粒度范围为￠0.2-0.8mm，且满足该粒度范围要求的颗粒应占95％以上。
9.根据权利要求1所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述的添加剂组分的含量占该覆盖剂总重量的百分比为1.2％-5％，其成分可以是801胶水、黄糊精、羧甲基纤维素CMC中的一种，或者是至少两种的组合。
10.一种高碱度中间包覆盖剂的生产方法，其特征在于该方法采用如下步骤首先各组分原料按比例称量后进入混合器，搅拌均匀；之后加水，形成料浆，在浆料搅拌器内搅拌均匀；然后对料浆加压，经喷枪喷至喷雾干燥塔内进行喷雾造粒；最后将得到的颗粒冷却即可。
11.根据权利要求10所述的一种高碱度中间包覆盖剂，其特征在于所述的喷枪孔径为1.8-2.2mm。
全文摘要
本发明涉及冶金类，具体地讲是涉及一种高碱度球状中空型中间包覆盖剂，该覆盖剂原料组分中包括氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝，其中氧化钙含量加二氧化硅含量占该覆盖剂总重量的百分比为40－70％，其中CaO/SiO
文档编号B01J2/04GK1970198SQ20061011918
公开日2007年5月30日 申请日期2006年12月6日 优先权日2006年12月6日
发明者刘欣隆, 孙树森, 刘成刚, 王金潮 申请人:上海盛宝钢铁冶金炉料有限公司