1.本发明属于精炼铬铸铁技术领域，具体涉及一种造渣剂及其在精炼高纯净铬15高铬铸铁材料中的使用方法。


背景技术：

2.铬系铸铁材料(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。
3.高铬铸铁耐磨材料自问世以来，一直被认为是一种比较理想的耐磨材料，在冶金、矿山、建材、电力、交通、机械等领域广泛应用。如大型破碎机的磨环，渣浆泵叶轮，挖掘机挖斗使用的材料均为高铬铸铁耐磨材料，提升高铬铸铁的硬度可大幅提高其耐磨性。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，现有的高铬铸铁耐磨材料难以满足高端产品的要求，现急需研制一种高硬度高耐磨性的高铬铸铁耐磨材料，以满足各行业对耐磨材料硬度和耐磨性的要求。


技术实现要素：

4.本发明提供一种造渣剂及其在精炼高纯净铬15高铬铸铁材料中的使用方法，以解决如何进一步优化制备造渣剂工艺，提高铬15高铬铸铁材料的洛氏硬度值hrc的问题。
5.为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种造渣剂，以重量份为单位，包括以下原料：坡缕石粉20-30份、氟石粉4-8份、滑石粉15-20份、膨润土粉7-10份、碳酸镁粉8-11份、石英粉3-6份、麦饭石粉5-9份、矿棉7-12份、粘合剂3-4份、水40-53份。
7.本发明造渣剂的技术原理：
8.坡缕石具有很大的比表面积和吸附能力，是低熔点的材料，也是隔热材料和膨胀材料，很好的流变性和催化性能，同时，具有理想的胶体性能和耐热性能，是一种较好的吸附材料，有利于吸附铬铸铁水中的氧、氢等不纯物。
9.氟石粉的caf2是可改善造渣剂的物性，降低其熔点和粘度，提高其流动性，但是过高的caf2含量会使造渣剂太稀，影响耐火材料的寿命，对造渣剂碱度和夹杂物吸附能力的控制也不利，因此氟石粉需要控制在一定的含量。
10.滑石粉具有助流、耐火性、吸附力强等优良的物理特性，熔点约为800℃，熔点较低，有利于吸附铬铸铁水中的氧、氢等不纯物。
11.膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石是由二层共顶联接的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝(镁)氧(氢氧)八面体片，构成2:1型含结晶水的硅酸盐矿物，是一种良好的热膨胀材料，加热后体积能增加，具有很强的吸附力及阳离子交换性能，有利于吸附铬铸铁水中的氧、氢等不纯物。
12.碳酸镁粉受热分解产生的氧化镁属于碱性氧化物，能提高造渣剂的碱度，增强造
渣剂的脱硫、脱磷等能力，而分解产生的co2降低了铬15高铬铸铁材料中h的含量。
13.石英粉含sio2，而sio2与氟石粉中的caf2反应达到脱氢的效果。
14.麦饭石粉的表面吸附能力比较强，具有很好的流变性和催化性能，同时，具有理想的胶体性能和耐热性能，可吸附钢水中的氧、氢等不纯物。
15.本发明采用坡缕石粉、氟石粉、滑石粉、膨润土粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉制备的造渣剂具有低熔点、高活性的优点，每吨铬铸铁水中的添加量仅为0.74-0.78kg，比现有的造渣剂添加量少，因此可极大降低生产成本，提高经济效益。
16.优选地，所述坡缕石粉的质量指标为：sio2：53.06-55.17％；mgo：24.15-27.87％；粒度为800-900目。
17.优选地，所述氟石粉的质量指标为：caf2：≥74.02％；粒度为700-800目。
18.优选地，所述滑石粉的质量指标为：sio2：57.36-60.69％；mgo：28.25-32.04％；粒度为1000-1100目。
19.优选地，所述膨润土粉的质量指标为：sio2：56.91-64.72％；al2o3：15.67-23.16％；粒度为800-900目。
20.优选地，所述碳酸镁粉的粒度为800-900目。
21.优选地，所述石英粉的粒度为900-1000目。
22.优选地，所述麦饭石粉的粒度为700-800目。
23.优选地，所述粘合剂为木薯淀粉；粒度为500-600目。
24.本发明还提供一种造渣剂在精炼高纯净铬15高铬铸铁材料中的使用方法，包括以下步骤：
25.(1)打结坩埚：将透气砖按要求安装在精炼高纯净铬15高铬铸铁材料装置底部，然后使用炉衬材料和模具打结坩埚，干燥烧结；
26.(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；
27.(3)将气体扩散器安装在精炼高纯净铬15高铬铸铁材料装置底部中心，装置的进气管连接好流量调节器、减压阀、氦气瓶；
28.(4)准备材料：按铬铸铁的化学成分要求，称量好熔炼铬铸铁的各种材料，备用；
29.(5)加料熔炼：将准备好的原材料逐步投入装置中熔炼，当铬铸铁料熔化形成熔池时，即铬铸铁水覆过炉底29.1cm以上时，开始打开流量调节器吹注氦气，氦气经过透气砖参与铬铸铁水熔炼过程，随着熔炼继续，吹氦气的流量随着铬铸铁水的增加而增加，具体控制过程如下：前10-14min，吹氦气压力控制在6.3-6.5kg/cm2，氦气流量控制在16.2-17.3l/min；第15-21min，吹氦气压力控制在6.6-6.9kg/cm2，氦气流量控制在17.2-17.4l/min；第22-31min，吹氦气压力控制在7.0-7.2kg/cm2，氦气流量控制在17.5-17.7l/min；在第32min开始时，向铬铸铁水表面覆盖造渣剂，添加量为0.74-0.78kg/吨铬铸铁；第32-53min，吹氦气压力控制在6.4-6.7kg/cm2，氦气流量控制在16.7-17.3l/min；直至炉料熔清，取样分析炉内成份；
30.(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；
31.(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，使铬铸铁液均温均质，杂质、气体充分上浮，与液面造渣剂结合；
32.(8)控温出钢：控制温度，出钢后经浇注、退火、淬火，制得高纯净铬15高铬铸铁材料，采用光谱分析，所述的高纯净铬15高铬铸铁材料，按质量百分含量计，包括以下成分：14.12-16.93％的cr、2.76-3.23％的c、1.03-1.50％的si、1.62-1.97％的mn、0.56-0.81％的cu、0.78-0.99％的mo、o元素含量≤0.00123％、h元素含量≤0.00036％，其它微量元素含量≤0.73％，余量为fe。
33.本发明具有以下有益效果：
34.本发明造渣剂的原料中的氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉在制备铬15高铬铸铁材料中起到了协同作用，协同提高了铬15高铬铸铁材料的hrc。这是因为：氟石粉的caf2是可改善造渣剂的物性，降低其熔点和粘度，提高其流动性，但是过高的caf2含量会使造渣剂太稀，影响耐火材料的寿命，对造渣剂碱度和夹杂物吸附能力的控制也不利，因此氟石粉需要控制在一定的含量。碳酸镁粉受热分解产生的氧化镁属于碱性氧化物，能提高造渣剂的碱度，增强造渣剂的脱硫、脱磷等能力，而分解产生的co2降低了铬15高铬铸铁材料中h的含量。石英粉含sio2，而sio2与氟石粉中的caf2反应达到脱氢的效果。麦饭石粉的表面吸附能力比较强，具有很好的流变性和催化性能，同时，具有理想的胶体性能和耐热性能，可吸附钢水中的氧、氢等不纯物。在氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉相互配合下，降低了铬15高铬铸铁材料中的氢含量，协同提高了铬15高铬铸铁材料的hrc。
具体实施方式
35.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。
36.实施例1
37.一种造渣剂，以重量份为单位，包括以下原料：坡缕石粉21份、氟石粉5份、滑石粉16份、膨润土粉7份、碳酸镁粉8份、石英粉3份、麦饭石粉5份、矿棉8份、粘合剂3份、水42份；
38.所述坡缕石粉的质量指标为：sio2：53.06％；mgo：24.78％；粒度为800目；
39.所述氟石粉的质量指标为：caf2：75.36％；粒度为700目；
40.所述滑石粉的质量指标为：sio2：58.05％；mgo：29.17％；粒度为1000目；
41.所述膨润土粉的质量指标为：sio2：58.02％；al2o3：17.85％；粒度为900目；
42.所述碳酸镁粉的粒度为800目；
43.所述石英粉的粒度为1000目；
44.所述麦饭石粉的粒度为700目；
45.所述粘合剂为木薯淀粉；粒度为600目；
46.所述造渣剂的制备方法，包括以下步骤：
47.1)按重量份数，将坡缕石粉、氟石粉、滑石粉、膨润土粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉、矿棉、粘合剂、水加入搅拌机中，在转速500r/min下搅拌1h，制得均匀浆料；
48.2)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1cm的颗粒；
49.3)将步骤2)制得的颗粒送入烘箱中，在86℃下干燥9.4h，制得造渣剂。
50.产品经物理检测：熔点为1307℃。
51.将实施例1制得的造渣剂进行炼铬15高铬铸铁材料实际使用。用量为0.78kg/吨
钢。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铸铁水温度；同时使用该造渣剂后，比原装置单纯覆盖保温剂，平均每炉钢的温降少4.0℃；改善了渣流动性，减少了扒渣环节，清除了包壁挂渣。可见实施例1制得的造渣剂熔点低，活性高。
52.实施例2
53.一种造渣剂，以重量份为单位，包括以下原料：坡缕石粉26份、氟石粉7份、滑石粉18份、膨润土粉8份、碳酸镁粉10份、石英粉5份、麦饭石粉7份、矿棉10份、粘合剂3.6份、水47份；
54.所述坡缕石粉的质量指标为：sio2：54.21％；mgo：26.08％；粒度为900目；
55.所述氟石粉的质量指标为：caf2：76.35％；粒度为700目；
56.所述滑石粉的质量指标为：sio2：58.67％；mgo：29.16％；粒度为1100目；
57.所述膨润土粉的质量指标为：sio2：60.28％；al2o3：20.64％；粒度为-900目；
58.所述碳酸镁粉的粒度为900目；
59.所述石英粉的粒度为1000目；
60.所述麦饭石粉的粒度为700目；
61.所述粘合剂为木薯淀粉；粒度为600目；
62.所述造渣剂的制备方法，包括以下步骤：
63.1)按重量份数，将坡缕石粉、氟石粉、滑石粉、膨润土粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉、矿棉、粘合剂、水加入搅拌机中，在转速600r/min下搅拌0.7h，制得均匀浆料；
64.2)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；
65.3)将步骤2)制得的颗粒送入烘箱中，在88℃下干燥9h，制得造渣剂。
66.产品经物理检测：熔点为1343℃。
67.将实施例2制得的造渣剂进行炼铬15高铬铸铁材料实际使用。用量为0.74kg/吨钢。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铸铁水温度；同时使用该造渣剂后，比原装置单纯覆盖保温剂，平均每炉钢的温降少3.3℃；改善了渣流动性，减少了扒渣环节，清除了包壁挂渣。可见实施例3制得的造渣剂熔点低，活性高。
68.实施例3
69.一种造渣剂，以重量份为单位，包括以下原料：坡缕石粉29份、氟石粉8份、滑石粉18份、膨润土粉10份、碳酸镁粉11份、石英粉5份、麦饭石粉9份、矿棉12份、粘合剂4份、水52份；
70.所述坡缕石粉的质量指标为：sio2：55.03％；mgo：26.92％；粒度为800目；
71.所述氟石粉的质量指标为：caf2：76.01％；粒度为800目；
72.所述滑石粉的质量指标为：sio2：60.18％；mgo：31.52％；粒度为1100目；
73.所述膨润土粉的质量指标为：sio2：63.58％；al2o3：22.01％；粒度为900目；
74.所述碳酸镁粉的粒度为800目；
75.所述石英粉的粒度为1000目；
76.所述麦饭石粉的粒度为700目；
77.所述粘合剂为木薯淀粉；粒度为500目；
78.所述造渣剂的制备方法，包括以下步骤：
79.1)按重量份数，将坡缕石粉、氟石粉、滑石粉、膨润土粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉、矿棉、粘合剂、水加入搅拌机中，在转速600r/min下搅拌0.7h，制得均匀浆料；
80.2)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0.9cm的颗粒；
81.3)将步骤2)制得的颗粒送入烘箱中，在87℃下干燥9.4h，制得造渣剂。
82.产品经物理检测：熔点为1315℃。
83.将实施例3制得的造渣剂进行炼铬15高铬铸铁材料实际使用。用量为0.76kg/吨钢。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铸铁水温度；同时使用该造渣剂后，比原装置单纯覆盖保温剂，平均每炉钢的温降少3.7℃；改善了渣流动性，减少了扒渣环节，清除了包壁挂渣。可见实施例3制得的造渣剂熔点低，活性高。
84.实施例4
85.一种造渣剂在精炼高纯净铬15高铬铸铁材料中的使用方法，包括以下步骤：
86.(1)打结坩埚：将透气砖按要求安装在精炼高纯净铬15高铬铸铁材料装置底部，所述装置包括：炉壳、炉衬、炉壁层、底座、气体扩散器、透气砖、进气管、活接头、炉体保护触头、触头保护器、导线，所述炉壳包裹着炉衬，所述炉衬外表面设置有炉壁层，所述炉壳的底部设置有底座，所述底座上方设置有气体扩散器和透气砖，所述透气砖包裹着气体扩散器，所述进气管与气体扩散器连接，所述活接头与进气管衔接并固定于底座上，所述炉体保护触头、触头保护器、导线组成炉衬保护装置，所述炉体保护触头镶嵌于炉衬内，所述触头保护器与炉体保护触头通过导线相连；然后使用炉衬材料和模具打结坩埚，干燥烧结；
87.(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；
88.(3)将气体扩散器安装在装置底部中心，装置的进气管连接好流量调节器、减压阀、氦气瓶；
89.(4)准备材料：按铬铸铁的化学成分要求，称量好熔炼铬铸铁的各种材料，备用；
90.(5)加料熔炼：将准备好的原材料逐步投入装置中熔炼，当铬铸铁料熔化形成熔池时，即铬铸铁水覆过炉底29.1cm时，开始打开流量调节器吹注氦气，氦气经过透气砖参与铬铸铁水熔炼过程，随着熔炼继续，吹氦气的流量随着铬铸铁水的增加而增加，具体控制过程如下：前10-14min，吹氦气压力控制在6.3-6.5kg/cm2，氦气流量控制在16.2-17.3l/min；第15-21min，吹氦气压力控制在6.6-6.9kg/cm2，氦气流量控制在17.2-17.4l/min；第22-31min，吹氦气压力控制在7.0-7.2kg/cm2，氦气流量控制在17.5-17.7l/min；在第32min开始时，向铬铸铁水表面覆盖实施例2制备的造渣剂，添加量为0.74kg/吨铬铸铁；第32-53min，吹氦气压力控制在6.4-6.7kg/cm2，氦气流量控制在16.7-17.3l/min；直至炉料熔清，取样分析炉内成份；
91.(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；
92.(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，使铬铸铁液均温均质，杂质、气体充分上浮，与液面造渣剂结合；
93.(8)控温出钢：控制温度，出钢后经浇注、退火、淬火，制得高纯净铬15高铬铸铁材料，采用光谱分析，所述的高纯净铬15高铬铸铁材料，按质量百分含量计，包括以下成分：15.78％的cr、2.91％的c、1.28％的si、1.84％的mn、0.76％的cu、0.92％的mo、0.00123％的o、0.00036％的h，其它微量元素含量为0.73％，余量为fe。
94.对比例1
95.与实施例4的精炼铬15高铬铸铁材料工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣剂的原料中缺少氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉。
96.对比例2
97.与实施例4的精炼铬15高铬铸铁材料工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣剂的原料中缺少氟石粉。
98.对比例3
99.与实施例4的精炼铬15高铬铸铁材料工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣剂的原料中缺少碳酸镁粉。
100.对比例4
101.与实施例4的精炼铬15高铬铸铁材料工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣剂的原料中缺少石英粉。
102.对比例5
103.与实施例4的精炼铬15高铬铸铁材料工艺基本相同，唯有不同的是制备造渣剂的原料中缺少麦饭石粉。
104.对实施例4、对比例1-5精炼的铬15高铬铸铁材料的洛氏硬度值(hrc)及氧、氢含量进行检测，结果如下：
[0105][0106][0107]
注：洛氏硬度试验按gb/t 230.1规定进行；氧、氢含量采用光谱分析检测；
“‑”
表示不检查’。
[0108]
由上表可知：(1)由实施例4和对比例1的hrc数据，可以计算得出氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉一起使用时产生的hrc的效果值＝64.7-48.9＝15.8；由实施例4和对
比例2的hrc数据，可以计算得出氟石粉单独使用时产生的hrc的效果值＝64.7-61.9＝2.8；由实施例4和对比例3的hrc数据，可以计算得出碳酸镁粉单独使用时产生的hrc的效果值＝64.7-61.2＝3.5；由实施例4和对比例4的hrc数据，可以计算得出石英粉单独使用时产生的hrc的效果值＝64.7-62.4＝2.3；由实施例4和对比例5的hrc数据，可以计算得出麦饭石粉单独使用时产生的hrc的效果值＝64.7-60.6＝4.1。
[0109]
结合以上数据可以计算得出氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉分别单独使用时叠加产生的hrc的效果值＝2.8+3.5+2.3+4.1＝12.7，综上，可以计算得出氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉一起使用时产生的hrc的效果值比氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉分别单独使用时叠加产生的hrc的效果值提高的百分数＝(15.8-12.7)
÷
12.7
×
100％＝24.4％＞10％，该值大于10％，说明了氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉在制备铬15高铬铸铁材料中起到了协同作用，协同提高了铬15高铬铸铁材料的hrc。这是因为：
[0110]
氟石粉的caf2是可改善造渣剂的物性，降低其熔点和粘度，提高其流动性，但是过高的caf2含量会使造渣剂太稀，影响耐火材料的寿命，对造渣剂碱度和夹杂物吸附能力的控制也不利，因此氟石粉需要控制在一定的含量。碳酸镁粉受热分解产生的氧化镁属于碱性氧化物，能提高造渣剂的碱度，增强造渣剂的脱硫、脱磷等能力，而分解产生的co2降低了铬15高铬铸铁材料中h的含量。石英粉含sio2，而sio2与氟石粉中的caf2反应达到脱氢的效果。麦饭石粉的表面吸附能力比较强，具有很好的流变性和催化性能，同时，具有理想的胶体性能和耐热性能，可吸附钢水中的氧、氢等不纯物。在氟石粉、碳酸镁粉、石英粉、麦饭石粉相互配合下，降低了铬15高铬铸铁材料中的氢含量，协同提高了铬15高铬铸铁材料的hrc。
[0111]
(2)由实施例4的数据可见，采用本发明的造渣剂，获得的铬15高铬铸铁材料的洛氏硬度值(hrc)为64.7，氧含量为12.3ppm，氢含量为3.6ppm，可见采用本发明的造渣剂，使得氧含量和氢含量大大降低，获得的铬15高铬铸铁材料的洛氏硬度值(hrc)远大于国标的洛氏硬度值(hrc)，说明本发明的技术具有显著进步。
[0112]
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。