1.本发明属于精炼铬系铸铁技术领域，具体涉及一种造渣材料、制备方法及其在制备高纯净铬系铸铁中的应用。
背景技术：
2.铬系铸铁(包括铬3低铬铸铁材料、铬9中铬铸铁材料、铬15高铬铸铁材料、铬26超高铬铸铁材料)是目前国内外应用十分广泛的耐磨材料之一，在冶金、矿山、建材、电力、交通、机械等领域广泛应用。随着我们经济的发展，各行各业都在经济转型，从低端产品向高端产品发展，现有的铬系铸铁难以满足高端产品的要求，添加合金化元素虽然能提高铬系铸铁的力学性能，但是合金化元素含量过高，对熔炼、热处理工艺的要求也相应提高，增加了工艺的难度，而且合金化元素通常价格较为昂贵，会导致成本大幅度增加。因此，如何寻求在不增加合金化元素的基础上，提高铬系铸铁性能，成为了新的研发方向。
技术实现要素：
3.本发明提供一种造渣材料、制备方法及其在制备高纯净铬系铸铁中的应用，以解决如何在不增加金属元素的基础上，提高铬系铸铁性能的问题。
4.为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
5.一种造渣材料，以重量份为单位，包括以下原料：活性白土粉42-60份、钝化石灰粉6-10份、石英粉5-8份、蒙脱石粉4-6份、萤石粉7-12份、凹凸棒土粉6-11份、纸板8-15份、粘结剂5.2-7份、水62-80份。
6.进一步地，所述活性白土粉的质量指标为：al2o3：16.93-19.74％；mgo：3.25-5.83％；粒度为800-900目。
7.进一步地，所述钝化石灰粉的质量指标为：cao：≥95.78％；粒度为700-800目。
8.进一步地，所述石英粉的粒度为800-1000目。
9.进一步地，所述蒙脱石粉原料的质量指标为：sio2：52.98-66.71％；al2o3：12.65-27.02％；粒度为800-900目。
10.进一步地，所述萤石粉的质量指标为：caf2：≥76.35％；粒度为800-900目。
11.进一步地，所述凹凸棒土粉的粒度为800-1000目。
12.进一步地，所述粘结剂为酚醛树脂。
13.本发明还提供一种造渣材料的制备方法，包括以下步骤：
14.1)按重量份数，将活性白土粉、钝化石灰粉、石英粉、蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉、纸板、粘结剂、水加入搅拌机中，在转速400-500r/min下搅拌0.9-1.2h，制得均匀浆料；
15.2)将步骤1)制得的均匀浆料加入模具中，经真空吸滤成型后制成粒径为0.8-1.4cm的颗粒；
16.3)将步骤2)制得的颗粒送入烘箱中，在82-91℃下干燥8-10h，制得造渣材料。
17.本发明还提供一种造渣材料在制备高纯净铬系铸铁中的应用，包括以下步骤：
18.(1)打结坩埚：将透气砖按要求安装在制备高纯净铬系铸铁液装置底部，然后使用炉衬材料和模具打结坩埚，干燥烧结；
19.(2)根据装置容积大小设计制造气体扩散器，气体扩散器其粒度设计为能使气流最佳化并具有抗金属穿透性；
20.(3)将气体扩散器安装在制备高纯净铬系铸铁液装置底部中心，装置的进气管连接好流量调节器、减压阀、氦气瓶；
21.(4)准备材料：按铬系铸铁液的化学成分要求，称量好熔炼铬系铸铁液的各种材料，备用；
22.(5)加料熔炼：将准备好的原材料逐步投入装置中进行熔炼，熔炼过程中吹注氦气和铬系铸铁液表面覆盖造渣材料处理，直至炉料熔清，取样分析炉内成份；
23.(6)调整化学成分：根据取样分析结果，计算和加入调整材料至全部熔化；
24.(7)装置内镇静：装置内铬铸铁液达到要求温度后停电镇静，继续吹氦气，使铬系铸铁液液均温均质，杂质、气体充分上浮，与液面造渣材料结合；
25.(8)控温出钢：控制温度，出铬系铸铁液后经浇注、退火、淬火，制得高纯净铬系铸铁。
26.本发明具有以下有益效果：
27.(1)本发明制得的造渣材料成分均匀稳定性好，具有低熔点，黏度适宜，体积密度小等优点，可实现在铬系铸铁液表面流动性好，熔化速度快；使用本发明制得的造渣材料后，比原装置单纯覆盖保温剂，平均每炉钢的温降少3.6-4.5℃，可改善渣流动性，减少扒渣环节。
28.(2)本发明的蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉在制备铬26超高铬铸铁中起到了协同作用，协同提高了铬26超高铬铸铁的冲击功。这是因为：蒙脱石粉含sio2，萤石粉含caf2，而sio2与caf2反应达到脱氢的效果；凹凸棒土粉的表面吸附能力比较强，具有很好的吸附性能，可吸附铬铸铁液中的氢等不纯物。在蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉相互配合下，降低了铬26超高铬铸铁中的氢含量，协同提高了铬26超高铬铸铁的冲击功。
29.(3)采用本发明的造渣材料，可实现有效降低了铬26超高铬铸铁中的氧含量和氢含量，在不增加合金化元素的基础上，大大提高了铬26超高铬铸铁的冲击功，提升了耐磨性能，制得的高纯净铬26超高铬铸铁的冲击功为7.8j/cm2，氧含量为8.6ppm，氢含量为2.1ppm。
具体实施方式
30.为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
31.在本发明的实施例中，所述造渣材料，以重量份为单位，包括以下原料：活性白土粉42-60份、钝化石灰粉6-10份、石英粉5-8份、蒙脱石粉4-6份、萤石粉7-12份、凹凸棒土粉6-11份、纸板8-15份、粘结剂5.2-7份、水62-80份；
32.所述活性白土粉的质量指标为：al2o3：16.93-19.74％；mgo：
33.3.25-5.83％；粒度为800-900目；
34.所述钝化石灰粉的质量指标为：cao：≥95.78％；粒度为700-800目；
35.所述石英粉的粒度为800-1000目；
36.所述蒙脱石粉原料的质量指标为：sio2：52.98-66.71％；al2o3：12.65-27.02％；粒度为800-900目；
37.所述萤石粉的质量指标为：caf2：≥76.35％；粒度为800-900目；
38.所述凹凸棒土粉的粒度为800-1000目；
39.所述粘结剂为酚醛树脂；
40.所述造渣材料的制备方法，包括以下步骤：
41.1)按重量份数，将活性白土粉、钝化石灰粉、石英粉、蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉、纸板、粘结剂、水加入搅拌机中，在转速400-500r/min下搅拌0.9-1.2h，制得均匀浆料；
42.2)将步骤1)制得的均匀浆料加入模具中，经真空吸滤成型后制成粒径为0.8-1.4cm的颗粒；
43.3)将步骤2)制得的颗粒送入烘箱中，在82-91℃下干燥8-10h，制得造渣材料。
44.下面通过更具体的实施例加以说明。
45.实施例1
46.一种造渣材料，以重量份为单位，包括以下原料：活性白土粉50份、钝化石灰粉9份、石英粉6份、蒙脱石粉5份、萤石粉10份、凹凸棒土粉10份、纸板12份、粘结剂6份、水70份；
47.所述活性白土粉的质量指标为：al2o3：18.36％；mgo：4.18％；粒度为800目；
48.所述钝化石灰粉的质量指标为：cao：96.39％；粒度为700目；
49.所述石英粉的粒度为900目；
50.所述蒙脱石粉原料的质量指标为：sio2：62.37％；al2o3：20.54％；粒度为900目；
51.所述萤石粉的质量指标为：caf2：77.25％；粒度为900目；
52.所述凹凸棒土粉的粒度为800目；
53.所述粘结剂为酚醛树脂；
54.所述造渣材料的制备方法，包括以下步骤：
55.1)按重量份数，将活性白土粉、钝化石灰粉、石英粉、蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉、纸板、粘结剂、水加入搅拌机中，在转速500r/min下搅拌0.9h，制得均匀浆料；
56.2)将步骤1)制得的均匀浆料加入模具中，经真空吸滤成型后制成粒径为1.2cm的颗粒；
57.3)将步骤2)制得的颗粒送入烘箱中，在85℃下干燥9h，制得造渣材料。
58.实施例2
59.一种造渣材料，以重量份为单位，包括以下原料：活性白土粉43份、钝化石灰粉6份、石英粉5份、蒙脱石粉5份、萤石粉8份、凹凸棒土粉6份、纸板9份、粘结剂5.6份、水65份；
60.所述活性白土粉的质量指标为：al2o3：17.02％；mgo：3.64％；粒度为800目；
61.所述钝化石灰粉的质量指标为：cao：95.91％；粒度为700目；
62.所述石英粉的粒度为800-1000目；
63.所述蒙脱石粉原料的质量指标为：sio2：55.61％；al2o3：15.24％；粒度为800目；
64.所述萤石粉的质量指标为：caf2：77.82％；粒度为800目；
65.所述凹凸棒土粉的粒度为800目；
66.所述粘结剂为酚醛树脂；
67.所述造渣材料的制备方法，包括以下步骤：
68.1)按重量份数，将活性白土粉、钝化石灰粉、石英粉、蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉、纸板、粘结剂、水加入搅拌机中，在转速500r/min下搅拌1h，制得均匀浆料；
69.2)将步骤1)制得的均匀浆料加入模具中，经真空吸滤成型后制成粒径为0.8cm的颗粒；
70.3)将步骤2)制得的颗粒送入烘箱中，在83℃下干燥10h，制得造渣材料。
71.实施例3
72.一种造渣材料，以重量份为单位，包括以下原料：活性白土粉58份、钝化石灰粉9份、石英粉8份、蒙脱石粉6份、萤石粉11份、凹凸棒土粉10份、纸板14份、粘结剂6.7份、水78份；
73.所述活性白土粉的质量指标为：al2o3：19.28％；mgo：5.15％；粒度为900目；
74.所述钝化石灰粉的质量指标为：cao：96.23％；粒度为700目；
75.所述石英粉的粒度为1000目；
76.所述蒙脱石粉原料的质量指标为：sio2：64.57％；al2o3：23.21％；粒度为800目；
77.所述萤石粉的质量指标为：caf2：73.69％；粒度为900目；
78.所述凹凸棒土粉的粒度为800目；
79.所述粘结剂为酚醛树脂；
80.所述造渣材料的制备方法，包括以下步骤：
81.1)按重量份数，将活性白土粉、钝化石灰粉、石英粉、蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉、纸板、粘结剂、水加入搅拌机中，在转速400r/min下搅拌1.2h，制得均匀浆料；
82.2)将步骤1)制得的均匀浆料加入模具中，经真空吸滤成型后制成粒径为1.3cm的颗粒；
83.3)将步骤2)制得的颗粒送入烘箱中，在90℃下干燥8h，制得造渣材料。
84.(一)造渣材料的性能检测
85.对实施例1-3制得的造渣材料进行性能检测，结果如下表所示。
86.试验组熔点(℃)黏度(pa
·
s)体积密度(g/cm3)实施例113150.41.23实施例212940.91.33实施例313281.21.51
87.由上表可知：本发明制得的造渣材料成分均匀稳定性好，具有低熔点(1294-1328℃)，黏度适宜(0.4-1.2pa
·
s)，体积密度小(1.23-1.51g/cm3)等优点，可实现在铬系铸铁液表面流动性好，熔化速度快。
88.(二)造渣材料的使用检测
89.将实施例1-3制得的造渣材料进行炼铬系铸铁实际使用。用量为0.75kg/吨铬系铸铁。经观测：产品辅展性好，能真接与残渣发生反应降低残渣熔点和粘度，测温枪能轻易透过渣层快速测量铬系铸铁液温度；同时使用该造渣材料后，比原装置单纯覆盖保温剂，平均每炉钢的温降少3.6-4.5℃，可改善渣流动性，减少扒渣环节。
90.(三)造渣材料在制备高纯净铬系铸铁中的应用
91.实施例4
92.一种造渣材料在制备高纯净铬系铸铁中的应用，包括以下步骤：
93.(1)打结坩埚：将透气砖按要求安装在制备高纯净铬系铸铁液装置底部，然后使用炉衬材料和模具打结坩埚，干燥烧结；
94.(2)根据装置容积大小设计制造气体扩散器，气体扩散器其粒度设计为能使气流最佳化并具有抗金属穿透性；
95.(3)将气体扩散器安装在制备高纯净铬系铸铁液装置底部中心，装置的进气管连接好流量调节器、减压阀、氦气瓶；
96.(4)准备材料：按铬系铸铁液的化学成分要求，称量好熔炼铬系铸铁液的各种材料，备用；
97.(5)加料熔炼：将准备好的原材料逐步投入装置中进行熔炼，熔炼过程中吹注氦气和铬系铸铁液表面覆盖实施例1的造渣材料处理，用量为0.75kg/吨铬系铸铁，直至炉料熔清，取样分析炉内成份；
98.(6)调整化学成分：根据取样分析结果，计算和加入调整材料至全部熔化；
99.(7)装置内镇静：装置内铬铸铁液达到要求温度后停电镇静，继续吹氦气，使铬系铸铁液液均温均质，杂质、气体充分上浮，与液面造渣材料结合；
100.(8)控温出钢：控制温度，出铬系铸铁液后经浇注、退火、淬火，制得高纯净铬系铸铁，采用光谱分析(按质量百分含量计)，得到包括以下成分：27.14％的cr、3.02％的c、0.88％的si、1.36％的mn、0.52％的cu、0.38％的mo，其它微量元素含量为0.68％，余量为fe。
101.对比例1
102.与实施例4的造渣材料在制备高纯净铬系铸铁中的应用工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣材料的原料中缺少蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉。
103.对比例2
104.与对比例1的造渣材料在制备高纯净铬系铸铁中的应用工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣材料的原料中增加蒙脱石粉。
105.对比例3
106.与对比例1的造渣材料在制备高纯净铬系铸铁中的应用工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣材料的原料中增加萤石粉。
107.对比例4
108.与对比例1的造渣材料在制备高纯净铬系铸铁中的应用工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣材料的原料中增加凹凸棒土粉。
109.对实施例4、对比例1-4制备的铬系铸铁的冲击功及氧、氢含量进行检测，结果如下：
110.试验组冲击功(j/cm2)氧含量(ppm)氢含量(ppm)实施例47.88.62.1对比例15.2
‑‑
对比例25.5
‑‑
对比例35.9
‑‑
对比例46.1
‑‑
111.注：氧、氢含量采用光谱分析检测；
“‑”
表示不检查’。
112.由上表可知：(1)采用本发明的造渣材料，制得的高纯净铬系铸铁(铬26超高铬铸铁)的冲击功为7.8j/cm2，氧含量为8.6ppm，氢含量为2.1ppm，可见应用本发明的造渣材料的制备工艺，可实现有效降低了铬26超高铬铸铁中的氧含量和氢含量，在不增加合金化元素的基础上，大大提高了铬26超高铬铸铁的冲击功，提升了耐磨性能。
113.(2)由实施例4和对比例1-4的冲击功数据，蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉在制备铬26超高铬铸铁中起到了协同作用，协同提高了铬26超高铬铸铁的冲击功。这是因为：蒙脱石粉含sio2，萤石粉含caf2，而sio2与caf2反应达到脱氢的效果；凹凸棒土粉的表面吸附能力比较强，具有很好的吸附性能，可吸附铬铸铁液中的氢等不纯物。在蒙脱石粉、萤石粉、凹凸棒土粉相互配合下，降低了铬26超高铬铸铁中的氢含量，协同提高了铬26超高铬铸铁的冲击功。
114.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。