一種用于鋼水澆注的燃燒型防氧化保護(hù)圈及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于鋼水澆注的燃燒型防氧化保護(hù)圈及其制備方法，保護(hù)圈是以可燃性材料制成套圈，在套圈中滲入可燃性有機(jī)物。上述套圈由干稻草編織而成。而可燃性有機(jī)物最好為石蠟。保護(hù)圈的制備方法主要包括套圈的制備和浸蠟兩個(gè)步驟。使用時(shí)將本發(fā)明專利技術(shù)置于中注管上方并和鋼包水口對(duì)準(zhǔn)，鋼流流經(jīng)套圈時(shí)，在鋼水的高溫下，套圈發(fā)生燃燒，通過(guò)燃燒消耗鋼流附近的氧，可有效降低氧分壓，最大限度地減少了空氣中的氧向鋼水滲透和熔解。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種鋼水澆注過(guò)程中用于提高澆注質(zhì)量的工藝裝置，屬于金屬冶煉領(lǐng) 域，具體是一種燃燒型防氧化保護(hù)圈，此外，還提供了該保護(hù)圈的制備方法。
技術(shù)介紹
隨著煉鋼技術(shù)的進(jìn)步，鋼水中的雜質(zhì)含量創(chuàng)低的記錄被一次次刷新，鋼水變得越來(lái) 越潔凈。煉鋼過(guò)程中因脫氧反應(yīng)產(chǎn)生的一次夾雜物已被控制在很低的水平，這是二次精 煉技術(shù)應(yīng)用的結(jié)果。接著人們開始將注意力轉(zhuǎn)向防鋼水的二次氧化方面。鋼水的二次氧 化是指脫氧后的鋼水與大氣、熔渣、耐火材料等接觸時(shí)，發(fā)生反應(yīng)形成新的夾雜物。 鋼包(中間包)澆注時(shí)鋼水注流與大氣接觸產(chǎn)生的二次氧化，使得鋼水精煉的效果打上 折扣。有研究表明二次氧化夾雜物比脫氧產(chǎn)物的顆粒要大得多。無(wú)疑其危害性也更大。為減少二次氧化夾雜物，保護(hù)澆注技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，保護(hù)澆注技術(shù)是對(duì)澆注過(guò)程裸露 于空氣中的鋼水采取保護(hù)措施，是避免鋼水被二次氧化的一項(xiàng)重要的技術(shù)手段。經(jīng)過(guò)多 年的發(fā)展，各種保護(hù)澆注技術(shù)已成功應(yīng)用于鋼水澆注，鋼水的潔凈度得到充分保證。目 前已成熟的澆注保護(hù)技術(shù)有二類1) 物理保護(hù)法利用真空和隔絕空氣的方法將鋼水置于無(wú)氧或低氧的環(huán)境下，達(dá) 到防止鋼水的二次氧化，這種方法的效果較好，但由于澆注過(guò)程中需要保持真空狀態(tài)， 必須使用專門的抽真空設(shè)備，其投入成本較大。2) 氣體保護(hù)法通過(guò)向連接于鋼流二端的密封圈吹氬，稀釋鋼流周圍的氧，從而 達(dá)到保護(hù)澆注的作用。中國(guó)專利200620128477. 9 (公開日2007年12月5日)即公開了 一種氬封保護(hù)澆注密封圈，它主要通過(guò)在保護(hù)圈開有通氣孔，外接氬氣輸入裝置， 通過(guò)吹入氬氣防止或減少鋼水在澆注過(guò)程中與大氣中的氧、氮發(fā)生二次氧化，提高產(chǎn)品 合格率，該專利產(chǎn)品相對(duì)真空設(shè)備的投入小，但結(jié)構(gòu)仍比較復(fù)雜，還需要?dú)鍤廨斎耄?復(fù)使用過(guò)程中，高溫狀態(tài)飛濺的鋼水可能造成通氣孔堵塞。上述保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)進(jìn)一步提高鋼水潔凈度功不可沒(méi)。但考慮到成本、操作等 因素，國(guó)內(nèi)仍有不少鋼鐵企業(yè)在澆注鋼錠時(shí)依舊是敞開式，這成了制約鋼材質(zhì)量進(jìn)一步 提高的一個(gè)瓶頸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種成本低廉，使用非常簡(jiǎn)單，應(yīng)用效果良好的一次性燃燒型 防氧化保護(hù)圈'。本專利技術(shù)所述的用于鋼水澆注的燃燒型防氧化保護(hù)圈，包括可燃性材料制成的套圈， 該套圈的內(nèi)徑與澆包中注管相適配，在套圈中滲入可燃性有機(jī)物。上述套圈由采自一年后的干稻草編織而成。而可燃性有機(jī)物最好為石蠟。上述燃燒型防氧化保護(hù)圈的制備方法，包括以下步驟 1)套圈的制備選擇干稻草作為套圈材料，編織前先對(duì)干稻草進(jìn)行修剪，使其符合 編織要求；然后編織成套圈，該套圈的內(nèi)徑與澆包中注管相適配，套圈高度略小于澆注 過(guò)程中裸露在大氣中的鋼流高度，根據(jù)所需燃燒時(shí)間確定套圈的重量，而燃燒時(shí)間大于 鋼水澆注時(shí)間，套圈重量的確定方法是套圈和石蠟的重量比通過(guò)浸蠟控制在0.9~1. 1， 浸蠟后的套圈每公斤可維持燃燒時(shí)間為10min左右；2)浸蠟固體蠟放入可控溫的爐內(nèi)升溫熔化，待爐內(nèi)的石蠟完全熔化形成蠟池后， 將套圈放入爐內(nèi)蠟池中浸沒(méi)，套圈在蠟池內(nèi)停留3-50s后提起，待冷卻后包裝入庫(kù)。針對(duì)鋼鐵企業(yè)在鋼錠保護(hù)澆注方面存在的經(jīng)濟(jì)性和有效性之間的矛盾，本專利技術(shù)提出 了一種簡(jiǎn)便、有效、價(jià)格低廉的解決方案，通過(guò)降低氧分壓的方法取得防二次氧化的作 用，使用時(shí)將套圈置于中注管上方并和鋼包水口對(duì)準(zhǔn)，鋼流流經(jīng)套圈時(shí)，在鋼水的高溫 作用下，套圈發(fā)生燃燒，通過(guò)燃燒消耗鋼流附近的氧，可有效降低氧分壓，最大限度地減少了空氣中的氧向鋼水滲透和熔解。某公司在澆注軸承鋼鋼錠時(shí)使用本專利技術(shù)的保護(hù)圈 60只進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)，按廠內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，要求成品鋼最終氧含量《12ppm;使用保護(hù)圈之 后，鋼水只增氧0~lppm，說(shuō)明保護(hù)圈在防止?jié)沧⑦^(guò)程鋼水的二次氧化方面起到了很好 的作用。 附圖說(shuō)明圖l是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的俯視圖。 具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)通過(guò)降低氧分壓的方法取得防二次氧化的作用，此原理可歸類于化學(xué)保護(hù) 法。具體方案是制作一個(gè)可燃性套圈，在套圈上滲入可燃有機(jī)物，將套圈置于中注管 上方和鋼包水口對(duì)準(zhǔn)，鋼流流經(jīng)套圈時(shí)，套圈發(fā)生燃燒，通過(guò)燃燒消耗鋼流附近的氧， 可有效降低氧分壓，最大限度地減少了空氣中的氧向鋼水滲透和熔解。1、 保護(hù)圈組成及工作原理如圖1和圖2所示，保護(hù)圈由二部分組成套圈1和石蠟。套圈l材料采自完全干 燥的干稻草，由人工按模型(控制內(nèi)徑大小)編織而成；當(dāng)內(nèi)徑一定時(shí)，根據(jù)所需燃燒 時(shí)間確定套圈的重量(燃燒時(shí)間必須大于鋼水澆注時(shí)間)，高度由實(shí)際操作需要確定。 上述三個(gè)參數(shù)構(gòu)成一個(gè)合格的套圈。由上可知，套圈1的內(nèi)徑及高度與模注的尺寸及操 作習(xí)慣有關(guān)，套圈的重量和澆注的時(shí)間有關(guān)。石蠟是一種碳?xì)浠衔铮肿油ㄊ綖镃 H2n+2，其中碳原子數(shù)n=17~36， n越大，石 蠟的熔點(diǎn)越高，相應(yīng)石蠟的沸點(diǎn)亦越高，選擇高熔點(diǎn)的石蠟有助于延長(zhǎng)燃燒時(shí)間。套圈 和石蠟的重量比通過(guò)浸蠟時(shí)間控制在0.9~1.1，該時(shí)間為3s — 50s。浸蠟后的套圈每公 斤可維持燃燒時(shí)間為10分鐘左右，根據(jù)套圈每公斤燃燒的時(shí)間和工藝中需要套圈燃燒 的時(shí)間，即可以計(jì)算出所需套圈的重量，其中工藝中需要套圈燃燒時(shí)間應(yīng)當(dāng)大于鋼水澆 注時(shí)間。空氣中的氧氣接觸到高溫鋼水時(shí)，立即溶解進(jìn)入鋼水，進(jìn)入鋼水即分解為O元素。 1/202 = [O]，其標(biāo)準(zhǔn)溶解自由焓為AG° = -117110-3. 39T (J/mol)， AG° = -RTlnK，其中平衡常數(shù)K=f。2/P。21/2，鋼液中的熔解氧符合亨利稀溶液，f。2=l， K=/ P。21/2，上式變?yōu)镮nK = 6115.4+0. 177T， 最后得=exp(6115.4+0.177T) P。21/2。 上式中P。2—氧分壓；T—溫度K。空氣中的氧進(jìn)入鋼水取決于氧的分壓，當(dāng)氧分壓降至一定值時(shí)，氧停止進(jìn)入鋼水。 一般情況下，鋼流周圍氣氛中氧含量小于1%就可以取得較好的防止鋼液二次氧化的效 果。當(dāng)石蠟燃燒時(shí)需要消耗大量的氧氣，在鋼流周圍形成一個(gè)低氧壓氛圍，可最大限度 地減少鋼水的二次氧化。2、 保護(hù)圈制備方法保護(hù)圈制作分二步進(jìn)行套圈編織和浸蠟。每一步由若干工序組成，工藝流程簡(jiǎn)述 如下1)套圈的制備套圈材料選擇次年的干稻草，此類稻草含水量低，不會(huì)影響浸蠟效 果。編織前先對(duì)稻草進(jìn)行一番修剪，使其符合編織要求；準(zhǔn)備工作就緒后，制作人員按 工藝卡(每批次套圈的形狀尺寸不同)要求，按模型(固定內(nèi)徑)編織套圈，每完成一 只套圈，由專人負(fù)責(zé)檢驗(yàn)，凡不符合要求，退回上道工序修整。套圈經(jīng)檢驗(yàn)合格轉(zhuǎn)至下 道工序。2)浸蠟浸蠟是整個(gè)工藝流程中重要的一步，它直接關(guān)系到保護(hù)圈的使用質(zhì)量，因 此必須嚴(yán)格控制浸蠟質(zhì)量。浸蠟在一個(gè)可控溫的爐子中進(jìn)行，固體蠟放入爐內(nèi)升溫熔化， 當(dāng)溫度達(dá)到石蠟的熔點(diǎn)之上40-180。C后(普通石蠟的熔點(diǎn)在55-65。C，而沸點(diǎn)在300°C 以上)，爐子停止升溫轉(zhuǎn)向保溫，此時(shí)爐內(nèi)溫度保持恒定；石蠟完全熔化形成蠟池后， 通過(guò)鋼鉤將套圈放入爐內(nèi)浸沒(méi)，套圈在蠟池內(nèi)停留若干分鐘后提起，待冷卻后包裝入庫(kù)。 3、使用方法澆注前預(yù)先將保護(hù)圈放置在中注管上方，其高出部分略小于裸露在大氣中的鋼流高 度，在澆注時(shí)仍存在一個(gè)縫隙，作為操作工人控制鋼流大小觀察之用；為最大限度地減 小縫隙，在保護(hù)圈上開一個(gè)缺口，作為觀察孔；要求保護(hù)圈的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于鋼水澆注的燃燒型防氧化保護(hù)圈，其特征是：包括可燃性材料制成的套圈（１），該套圈（１）的內(nèi)徑與澆包中注管相適配，在套圈（１）中滲入可燃性有機(jī)物。

【技術(shù)特征摘要】
1、一種用于鋼水澆注的燃燒型防氧化保護(hù)圈，其特征是包括可燃性材料制成的套圈(1)，該套圈(1)的內(nèi)徑與澆包中注管相適配，在套圈(1)中滲入可燃性有機(jī)物。2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋼水澆注的燃燒型防氧化保護(hù)圈，其特征是套圈 (1)由干稻草編織而成。3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于鋼水澆注的燃燒型防氧化保護(hù)圈，其特征是 可燃性有機(jī)物為石蠟。4、 權(quán)利要求l所述燃燒型防氧化保護(hù)圈的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)套圈的制備選擇干稻草作為套圈材料，編織前先對(duì)干稻草進(jìn)行修剪，使其符合編織要求；然后編織成套圈，該套圈的內(nèi)徑與澆包中注管相適配，套圈高度略小...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張奚東，王建東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：宜興市瑞華新型爐料廠，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：32[中國(guó)|江蘇]