[發(fā)明專利]一種添加于包晶鋼保護(hù)渣的玻璃熟料及其制備、應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410387703.4
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104148619A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何峰;謝峻林;陳俊孚;金明芳;梅書霞
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B22D27/20
• 分類號: B22D27/20;B22D11/111
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;張秋燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種添加于包晶鋼保護(hù)渣的玻璃熟料及其制備、應(yīng)用方法，屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

包晶鋼是實際應(yīng)用中最廣泛的鋼種，主要是指含碳量為0.08Wt％～0.17Wt％的普碳鋼，該系列鋼種廣泛使用于建筑、造船、油氣運輸、機(jī)械等行業(yè)。其澆鑄時出現(xiàn)的問題是因為包晶鋼凝固時處于包晶區(qū)(L+δ—γ)，結(jié)晶器彎月面初生凝固坯殼隨溫度下降發(fā)生δ-γ轉(zhuǎn)變，伴隨著較大的體積收縮，坯殼與銅板脫離形成氣隙，導(dǎo)致熱流最小，坯殼變薄，在表面形成凹陷。凹陷部位冷卻和凝固速度比其它部位慢，組織粗化，對裂紋敏感性強(qiáng)，在熱應(yīng)力和鋼水靜壓力作用下，在凹陷薄弱處產(chǎn)生應(yīng)力集中而出現(xiàn)裂紋，由此會造成大量經(jīng)濟(jì)損失。

對于包晶鋼保護(hù)渣其要求是保護(hù)渣能在其中起到減少鑄坯缺陷的作用，克服包晶鋼相變帶來的體積收縮，從而減少包晶鋼鑄坯縱裂現(xiàn)象。具體要求為：高堿度、高結(jié)晶速率、低結(jié)晶溫度及低熱流密度保護(hù)渣，有效防止了鑄坯表面縱裂的發(fā)生。因此，包晶鋼保護(hù)渣性能的優(yōu)劣對包晶鋼的質(zhì)量具有非常大的影響。

包晶鋼保護(hù)渣一直是國內(nèi)外研究的重點與難點，現(xiàn)在一致的觀點是增加保護(hù)渣的堿度(CaO/SiO₂)，提高保護(hù)渣中的結(jié)晶態(tài)比例，降低玻璃態(tài)比例，有利于包晶鋼澆鑄。但是這種高堿度保護(hù)渣在現(xiàn)場使用后，其鑄坯缺陷率并沒有明顯的改觀。根據(jù)現(xiàn)研究結(jié)果，要想在包晶轉(zhuǎn)變時，減少鑄坯凝固缺陷的形成，必須減緩包晶相變時結(jié)晶器、渣膜、鑄坯三者之間的傳熱，即減緩渣膜與鑄坯之間的傳熱。

新型包晶鋼保護(hù)渣，其使用的關(guān)鍵是降低熱流密度。而降低熱流密度的常規(guī)方法主要：1、較高的保護(hù)渣熔點，以增加保護(hù)渣層的熱阻；2、高堿度保護(hù)渣的應(yīng)用，依靠高堿度渣高的結(jié)晶率來降低渣傳熱的熱流密度，這是因為保護(hù)渣作為一種類玻璃材料，其主要結(jié)構(gòu)分為玻璃相與結(jié)晶相兩種，其中玻璃相增多可以起到潤滑的作用，結(jié)晶相增多，可以起到增大熱阻的作用，而堿度增高可以提高結(jié)晶相比率。這兩個方面均屬于常規(guī)方法。通過研究發(fā)現(xiàn)提高包晶鋼保護(hù)渣的顏色深度后，可以減少保護(hù)渣的輻射傳熱，有利于減緩新生坯殼的熱量傳遞，從而降低包晶鋼保護(hù)渣的熱流密度。而包晶鋼保護(hù)渣作為一種類玻璃材料，通過加深包晶鋼熔渣的顏色深度，增加包晶鋼表面輻射吸收的熱量，可減少包晶鋼保護(hù)渣的熱流密度。黑色玻璃的顏色最深，可以有效起到加深保護(hù)渣渣膜顏色，減少保護(hù)渣的輻射傳熱的作用。

陳俊孚等(201310503540.7)發(fā)明了一種含氧化鈷包晶鋼保護(hù)渣，該保護(hù)渣原料的化學(xué)成分按重量百分比為：Na₂O：5-12Wt％、MgO：2.5-12Wt％、Al₂O₃：2-8Wt％、CaF₂：3-20Wt％、C：3-12Wt％、Co₂O₃：0.1-10Wt％，其余為CaO和SiO₂，其中：Na₂O與MgO之和大于9Wt％。該專利申請中的包晶鋼保護(hù)渣，要求熔點比現(xiàn)用保護(hù)渣有所提高。熱流密度比現(xiàn)用的有所降低。在粘度與現(xiàn)用保護(hù)渣的保持一致條件下，包晶鋼保護(hù)渣的熱流密度降低至0.686以下，低于現(xiàn)有保護(hù)渣的熱流密度在0.809以上。雖然專利CN201310503540有其自身的有點，但其還是有液相初析溫度高，結(jié)晶不均勻的問題。

隨著我國工業(yè)化的迅速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的需求急劇增加，在過度開發(fā)的過程當(dāng)中，不可避免地產(chǎn)生大量的固體廢渣。金銅尾礦是在金銅礦開采、分選之后排放的粉狀廢料，包括金銅礦山尾礦和選廠尾礦，其中，礦山尾礦包括已經(jīng)開采出的伴生巖石和選礦中途剔除的低品位礦石。為此，通常情況下，在開采金銅礦山的同時要建設(shè)巨大的可容納礦山全部生產(chǎn)期間排出尾砂的尾礦庫，尾礦工程投資較大，還要占用大量農(nóng)田和林地，破壞了生態(tài)平衡。

隨著我國金銅產(chǎn)量的增加，金銅深加工能力也具有一定的規(guī)模，但是金銅礦經(jīng)精選后所產(chǎn)生的尾礦粉被大量排出，給社會發(fā)展和環(huán)境保護(hù)帶來了巨大的壓力。金銅礦開采不斷推進(jìn)，對環(huán)境和社會的影響也在加劇，再加上尾礦庫的坍塌事故多發(fā)，合理充分利用金銅尾礦是金銅礦開采、加工企業(yè)亟待解決的社會難題。利用金銅尾礦制備高附加值的產(chǎn)品具有非常重要的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

現(xiàn)有包晶鋼保護(hù)渣未使用添加部分玻璃熟料包晶鋼保護(hù)渣的方法，全為由礦物原料與化工原料直接配制混合而成，其中成分均勻性低、物性不均勻、成玻速率、析晶速率低，在包晶鋼的實際生產(chǎn)中會造成一些質(zhì)量問題。

發(fā)明內(nèi)容