本發明屬于鋼鐵冶煉技術領域，具體說，屬于一種清除鋼包粘渣的化渣劑及清除方法。

背景技術：

鋼包使用過程中，隨著溫度下降，鋼包中高熔點物質析晶，沉積在鋼包壁上，造成鋼包粘渣。特別是使用到中后期，粘渣會導致鋼包有效容積減少，空鋼包重量大幅度增加，嚴重影響鋼產量，給行車的安全帶來隱患。據文獻報道，在我國的鋼鐵冶煉企業如：寶鋼集團有限公司、鞍鋼集團有限公司、武漢鋼鐵(集團)公司等在生產過程中都存在粘渣現象。其中，寶鋼集團有限公司出現300t空鋼包超重的比例達30％以上的情形；武漢鋼鐵(集團)公司的空鋼包標準是40t，80次后常達到47～49t。

鋼包粘渣的以Al₂O₃、CaO、MgO、SiO₂、MnO、FeO_n、Fe等成分為主，其主要晶相為尖晶石(Mg Al₂O₄)，黃長石(Ca₂Al₂SiO₇)，雙鋁酸鈣(CaO·2Al₂O₃)和六鋁酸鈣(CaO·6Al₂O₃)等高熔點物質，難以在鋼水溫度下熔化。一般在鋼包小修時，用機械方法將粘渣從鋼包內壁上清除，但是，該方法的操作勞動強度大，操作環境惡劣，清理效果不明顯，還可能損壞鋼包耐火材料。又因為粘渣內存在殘留鋼組成的金屬網以及高熔點的鋁酸鹽，物理強度非常高，越到包齡后期清理難度越大。因而需要有效果良好的化渣劑來對粘渣進行有效清除。

技術實現要素：

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種能有效清除鋼包粘渣的化渣劑及利用所述化渣劑清除鋼包粘渣的方法。該化渣劑化渣效果顯著、操作方便且成本低廉。

為實現上述目的，本發明的清除鋼包粘渣的化渣劑的各組分按重量百分比計為：SiO₂：24～36％、CaO：32～44％、Al₂O₃≤4.0、MgO≤3.0、F：3～9％、Na₂O：6～12％，其余為不可避免的雜質成分，其中重量比CaO/SiO₂為0.8～1.8。

優選地，所述清除鋼包粘渣的化渣劑的各組分按重量百分比計為：SiO₂：28～32％、CaO：36～40％、Al₂O₃≤3.4、MgO≤2.5、F：4.5～7.5％、Na₂O：8～10％，其余為不可避免的雜質成分，其中重量比CaO/SiO₂為1.0～1.4。

進一步地，所述化渣劑的半球點為900～1080℃，優選為1000～1050℃。

更進一步地，所述化渣劑的粘度(1300℃)為0.10～0.35Pa.s。

本發明的清除鋼包粘渣的化渣劑的組分和含量選擇的主要原理分析如下：

對化渣劑堿度R(CaO/SiO₂)的設計：因為鋼包粘渣的主要成分是Al₂O₃、CaO、MgO、SiO₂，其中Al₂O₃含量最高，因此鋼包粘渣是偏酸性的渣。相應的，化渣劑就要偏堿性。而且如堿度控制太低則反應性差，如堿度太高，溫度降低時易析出槍晶石、黃長石、螢石等晶體而凝固，反應性也變差；所以本發明控制了化渣劑主要組分為SiO₂、CaO、F、Na₂O，特別是嚴格控制其中SiO₂、CaO含量，并控制了化渣劑的堿度R(CaO/SiO₂)為0.8～1.8，優選為1.0～1.4范圍，即能起到良好化渣效果。同時，化渣劑中存在的大量Al₂O₃和MgO容易形成難溶和難熔的鎂鋁尖晶石，所以化渣劑中這兩種成份盡量低，而化渣劑原料中這兩種成分幾乎不可避免，否則成本上升會過高，因此限定Al₂O₃≤4.0、MgO≤3.0。

對化渣劑熔化溫度的設計，因連鑄后鋼包內壁的溫度約800～1100℃，烘烤時鋼包內壁的溫度控制在1000～1100℃。化渣劑噴涂在內壁，烘烤時不能產生熔體流動，否則化渣劑會集中在烘烤時鋼包最低處(立式烘烤時集中在底部，臥式烘烤時集中在靠近地面一側)，這樣，粘渣多的地方可能化渣劑流失了，而粘渣少的地方，化渣劑集中就會浸蝕耐火材料。所以本發明較好的技術方案是控制所得化渣劑的半球點在900～1080℃，優選為1000～1050℃。

對化渣劑的粘度的設計：化渣劑應易于向粘渣內部擴散從而加快化渣劑與粘渣的反應速度。但如粘度過低，則可能滲透到鋼包耐火材料，降低耐火材料壽命；如粘度過高，則向粘渣內部擴散速度慢，降低了化渣劑與粘渣的反應速度。所以本發明優選的技術方案之一是控制了化渣劑的粘度(1300℃)在0.05～0.30pa.s，能使化渣劑有適當的擴散速度。

所以，本發明的化渣劑通過使用物理化學的方法，采用化渣劑組分與粘渣反應后降低粘渣物質的熔點，再利用出鋼鋼水的高溫，使熔點降低后的粘渣熔化而清除，這樣的工藝操作方便，效果顯著，成本低。

本發明還公開了一種利用所述化渣劑清除鋼包粘渣的方法，包括以下步驟：

1)將化渣劑加水和粘結劑，攪拌均勻成泥狀；

2)將化渣劑噴涂在鋼包內壁的粘渣處；

3)對噴涂化渣劑后的鋼包進行烘烤，烘烤溫度為1000～1100℃，保溫0.5～2.0h。此步的保溫烘烤，有利于化渣劑與粘渣發生充分的造渣反應，降低粘渣的熔化溫度。

4)待鋼水進入鋼包時，鋼水熔化粘渣與化渣劑的反應產物，即可清除鋼包中的粘渣，其中，鋼水溫度為1600～1750℃。

優選地，步驟1)中，所述的粘結劑為有機粘結劑和/或無機粘結劑，所述有機粘結劑為CMC或糊精中的一種或兩種，所述無機粘結劑為水玻璃、粘土、膨潤土、硅藻土中的一種或多種；

進一步地，步驟1)中，所述有機粘結劑用量為化渣劑總重量的2～8％，所述無機粘結劑用量為化渣劑總重量的10～22％。

進一步地，步驟2)中，所述噴涂時，粘渣厚處多涂，粘渣薄處少涂或不涂，沒有粘渣處禁止涂化渣劑。

進一步地，步驟3)中，烘烤前，先將鋼包自然放置24～48h再開始烘烤，烘烤時開始時緩慢升溫，待化渣劑中水分釋放完全后，再快速升溫至所設計的烘烤溫度。

本發明的利用化渣劑清除鋼包粘渣的方法，是在鋼包正常使用時，將化渣劑噴涂在鋼包內壁的粘渣處，冷鋼包可采用人工涂抹，熱鋼包可采用機械噴涂。再升溫烘烤使粘渣與化渣劑反應，生成低熔點物質。當鋼水進入鋼包到達粘渣部位時，溫度急劇升高至鋼水的1600～1750℃溫度，熔點降低的粘渣就會熔化，隨鋼水液位上浮，從而達到化渣的目的。

利用本發明所述清除鋼包粘渣的化渣劑清除鋼包粘渣時，預先要添加一定量的粘結劑。所添加的粘結劑可以是有機粘結劑或無機粘結劑，有機粘結劑包括CMC粘結劑、糊精等，有機粘結劑用量為化渣劑重量的2～8％，無機粘結劑包括水玻璃、粘土、膨潤土、硅藻土等，無機粘結劑用量為化渣劑重量的10～22％。使用時先將化渣劑與粘結劑用水調泥漿狀，水的用量與化渣劑的種類、粘結劑的種類有關，也與施工方式有關，可由施工人員根據現場和經驗進行添加調制。

本發明通過對化渣劑特定組分的選擇及其含量的配比，使其與鋼包粘渣的物理化學反應性良好，使用時使粘渣與化渣劑充分反應生成熔點低的物質，鋼水進入后熔點降低的粘渣就會熔化，隨鋼水液位上浮，從而達到化渣、清除粘渣的目的。利用本發明專利的化渣劑能有效提高鋼包使用壽命，可從目前70～80爐提高至200～300爐，并能有效保持鋼包容積，使出鋼完全，提高產量，節約能源，又有利于減輕鋼包重量，消除天車行車安全隱患。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明的清除鋼包粘渣的化渣劑及其使用方法做進一步詳細描述。

實施例1

一種清除鋼包粘渣的預熔型化渣劑，其組分按重量百分比計為：SiO₂：28.03％、CaO：41.18％、Al₂O₃：2.50％、MgO：1.74％、F：6.28％、Na₂O：9.68％，其它為不可避免的雜質成分，其中R為1.47，半球點為1074℃，粘度為0.19pa.s。

使用該化渣劑對鋼包粘渣，選擇一個使用中的鋼包進行化渣除渣處理，按照以下步驟使用：

1)選擇80kg化渣劑，和8.0kg硅藻土，充分混勻后再加入適量水，調成泥狀；

2)將化渣劑人工涂抹在鋼包內壁粘渣上，粘渣厚處多涂，粘渣薄處少涂或不涂，沒有粘渣處禁止涂化渣劑；

3)對噴涂化渣劑后的鋼包自然放置36h后進行慢慢烘烤4h，再快速升溫至1080℃進行保溫烘烤，保溫2.0h，化渣劑與粘渣發生充分的造渣反應，降低粘渣的熔化溫度；

4)出鋼時，將1680℃的鋼水進入鋼包，粘渣與化渣劑的反應產物被鋼水熔化而隨鋼水上浮，生產后冷卻觀察鋼包，發現涂抹化渣劑處粘渣比周圍明顯凹陷，測量凹陷約35mm，鋼包減重33.2％。

實施例2

一種清除鋼包粘渣的化渣劑，其組分按重量百分比計為：SiO₂：35.08％、CaO：36.22％、Al₂O₃：3.71％、MgO：1.23％、F：5.20％、Na₂O：11.56％，其它為不可避免的雜質成分，其中R(CaO/SiO₂)為1.03，半球點為1012℃，粘度為0.08pa.s。

利用該化渣劑清除鋼包粘渣時，選擇一個使用中的鋼包進行化渣除渣處理，按照以下步驟使用：

1)選擇300kg化渣劑、9kg的CMC，充分混勻后再加入適量水，調成泥狀；

2)將化渣劑人工噴涂在鋼包內壁的粘渣處，噴涂時，粘渣厚處多涂，粘渣薄處少涂或不涂，沒有粘渣處禁止涂化渣劑；

3)對噴涂化渣劑后的鋼包自然放置48h后進行慢慢升溫烘烤，烘烤溫度升為1050℃，保溫2.0h，化渣劑與粘渣發生充分的造渣反應，降低粘渣的熔化溫度；

4)出鋼時，待1720℃的鋼水進入鋼包，粘渣與化渣劑的反應產物被鋼水熔化而隨鋼水上浮，清除鋼包中的粘渣。生產后冷卻觀察鋼包，發現涂抹化渣劑處粘渣比周圍明顯凹陷，測量凹陷約33mm，鋼包減重比例達28％。

實施例3

一種清除鋼包粘渣的預熔混合型化渣劑，其組分按重量百分比計為：SiO₂：29.26％、CaO：39.43％、Na₂O：10.83％、F：7.05％、MgO：1.64％、Al₂O₃：3.48％，其它為不可避免的雜質，成分R為1.47，半球點為1052℃，粘度為0.17pa.s。

利用該化渣劑清除鋼包粘渣時，選擇一個鋼包進行化渣除渣處理，按照以下步驟使用：

1)選擇300kg化渣劑，和30kg的水玻璃，充分混勻后再加入適量水，調成泥狀；

2)將化渣劑人工涂抹在鋼包內壁粘渣上，粘渣厚處多涂但涂抹厚度不超過10mm，粘渣薄處少涂或不涂，沒有粘渣處禁止涂化渣劑；

3)對噴涂化渣劑后的鋼包自然放置24h后火焰慢慢烘烤1.5h，再快速升溫至1050℃，保溫烘烤1.5h，化渣劑與粘渣發生充分的造渣反應，降低粘渣的熔化溫度；

4)出鋼時，將1700℃的鋼水進入鋼包，粘渣與化渣劑的反應產物被鋼水熔化而隨鋼水上浮。生產后冷卻觀察鋼包，發現涂抹化渣劑處粘渣比周圍明顯凹陷，測量凹陷約26mm，鋼包減重30.1％。

實施例4

使用實施例3的化渣劑，選擇一個包齡80次的鋼包使用后稱重，按照以下步驟使用：

1)選擇化渣劑400kg、24kg的CMC和50kg黏土，充分混勻后再加入適量水，調成泥狀；

2)將化渣劑機械噴涂在剛完成一個生產周期的鋼包內壁粘渣上，粘渣厚處多涂，涂抹厚度不超過10mm，粘渣薄處少涂或不涂，沒有粘渣處禁止涂化渣劑；

3)對噴涂化渣劑后的鋼包升溫到1040℃，保溫100min，化渣劑與粘渣發生充分的造渣反應，降低粘渣的熔化溫度；

4)出鋼時，將1680℃的鋼水進入鋼包，鋼水熔化粘渣與化渣劑的反應產物熔化而上浮。生產后冷卻觀察鋼包，發現涂抹化渣劑處粘渣比周圍明顯凹陷，測量凹陷約30mm，鋼包比使用化渣劑前減輕29.3％。

實施例5

一種清除鋼包粘渣的預熔混合型化渣劑，其組分按重量百分比計為：SiO₂：33.12％、CaO：40.3％、Na₂O：8.3％、F：7.33％、MgO：1.40％、Al₂O₃：4.00％，其它為不可避免的雜質，成分R為1.22，半球點為1033℃，粘度為0.28pa.s。

利用該化渣劑，選擇一個鋼包進行化渣除渣處理，按照以下步驟使用：

1)選擇300kg化渣劑、10kg的糊精和10kg水玻璃，充分混勻后再加入適量水，調成泥狀；

2)將化渣劑人工涂抹在鋼包內壁粘渣上，粘渣厚處多涂但涂抹厚度不超過10mm，粘渣薄處少涂或不涂，沒有粘渣處禁止涂化渣劑；

3)對噴涂化渣劑后的鋼包自然放置一天后火焰慢慢烘烤4h，再快速升溫至1010℃，保溫1.2h，化渣劑與粘渣發生充分的造渣反應，降低粘渣的熔化溫度。

4)待1670℃的鋼水進入鋼包，鋼水熔化粘渣與化渣劑的反應產物熔化而上浮。一個生產周期后冷卻觀察鋼包，發現涂抹化渣劑處粘渣比周圍明顯凹陷，測量凹陷約30mm，鋼包減重31.3％。

同時，對上述實施例經處理后的鋼包使用壽命，也得到大幅提升，均從處理前的70～80爐提高至200～300爐，并能有效保持鋼包容積，使出鋼完全，又有利于減輕鋼包重量，消除天車行車安全隱患。