阅读说明：本技术 一种环保复合钙包芯线及其制备方法 (Environment-friendly composite calcium core-spun yarn and preparation method thereof ) 是由 李国安 丁传友 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环保复合钙包芯线及其制备方法,属于包芯线领域,包括钢带外皮和钙铁化合颗粒,钙铁化合颗粒填充至钢带外皮内,钙铁化合颗粒包括铁粉和钙粉,铁粉和钙粉混合为直径为6-8mm球状颗粒结构,钙和铁两者比例在6:4,以及钢带外皮厚度在1.2mm的情况下,钢水中钙最高,收得率为82.3％,喂线过程中大幅减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度,避免钙在钢水中反应产生的气体,造成环境破坏,减少钙损耗和安全事故的发生,提高了钙在钢水中的收得率,提高包芯线中的钙在钢水中的收得率,降低生产成。(The invention discloses an environment-friendly composite calcium core-spun yarn and a preparation method thereof, belonging to the field of core-spun yarns, and comprising a steel belt sheath and calcium-iron compound particles, wherein the calcium-iron compound particles are filled in the steel belt sheath, the calcium-iron compound particles comprise iron powder and calcium powder, the iron powder and the calcium powder are mixed into a spherical particle structure with the diameter of 6-8mm, the proportion of calcium and iron is 6:4, and the calcium content in molten steel is highest under the condition that the thickness of the steel belt sheath is 1.2mm, the yield is 82.3%.)

一种环保复合钙包芯线及其制备方法

技术领域

本发明涉及包芯线技术领域，特别涉及一种环保复合钙包芯线及其制备方法。

背景技术

在钢冶炼生产工艺过程中，钢熔液中会出现大量的氧，由于钢熔液内的氧会使钢坯内产生大量的气泡，影响钢坯的表面质量和钢材的洁净度，因此，在冶炼过程中，必须加入铝或其它合金去除钢熔液的氧，生成的氧化物大部分上浮到炉渣中，小部分氧化物残留在钢液中，这些残留的氧化物熔点高，在连铸浇注过程中易富集在水口壁上并长大，影响正常的浇注和破坏结晶器流场。需添加一些少量的添加剂或添加物，使其和钢熔液内的夹杂物形成液态的复合物，上浮到炉渣中，达到浇注正常、减少夹杂物、提高钢材洁净度目的。

包芯线就是在钢液精炼时到上述目的而使用的一种添加物。现有传统的冶金技术中，所使用的包芯线主要有粉状硅钙线、铁钙线和铝钙线，在冶炼过程中，这些传统的包芯线出现喷溅严重，钙的收得率偏低等问题。目前市场出现了一种单层实芯纯钙包芯线和无缝包芯线，这种单层实芯纯钙包芯线相对于前几种包芯线有一定的改善，但是由于现有的实芯纯钙包芯线的外壁只有一层低碳钢带，当将包芯线置入一千六百度的钢熔液中时，包芯线还在深入到钢熔液的中部或底部时，包芯线的金属外壳在半途中已经被钢水熔化完毕，这样，金属包芯线内部的钙与钢熔液的上部分产生反应，而在反应过程中会产生大量的钙蒸气，气体在逸出钢液时由于能量较大，便会携带一定量的钢水和熔渣，从而会形成较大的喷溅，容易引发安全事故。为了去除或减少钢水熔液内的氧或夹杂物，达到提高钢液洁净度和精炼效果的目的，人们对于金属冶炼过程中所使用的钙处理剂的研究，一直没有停止过。

现有的实芯纯钙包芯线和无缝包芯线，它包括实芯钙丝和第一层钢带，第一层钢带内包覆有实芯钙丝。喂线时达不到钙在钢水中以液态形式存在的临界深度就反应完毕，部分金属钙在反应前就以钙蒸气的形式跑掉了，造成钙的收得率低；纯钙丝线由于反应激烈，容易造成钢水喷溅，使纯钙丝线的使用受到部分限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保复合钙包芯线及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环保复合钙包芯线，包括钢带外皮和钙铁化合颗粒，钙铁化合颗粒填充至钢带外皮内。

进一步地，钙铁化合颗粒包括铁粉和钙粉，铁粉和钙粉混合为直径为 6-8mm球状颗粒结构。

进一步地，钢带外皮的厚度为0.9-1.2mm，钢带外皮边沿卷起形成中空的筒状，且筒状钢带外皮的直径为30-40mm。

进一步地，钙铁化合颗粒中铁粉的重量百分比为30-70％，钙粉的重量百分比为30-70％。

本发明提出的另一种技术，包括一种环保复合钙包芯线的制备方法，包括以下步骤：

S1：铁粉的制备：将液相合成制备的铁粉末放入流态化炉中，并向流态化炉通入还原性气体在流态化炉内做流态化运动，将炉内加热升温至1200℃并保持该温度，得到超细铁粉；

S2：钙丝的制备：工业钙加入真空蒸馏器内，蒸馏温度提高至900-920℃，并添加氮化物，反应5-10min形成复盐，然后真空蒸馏器真空蒸馏20-30min 净化，高纯度钙，再经挤压或轧制成钙丝；

S3：钙铁化合颗粒的制备：按照比例称量铁粉和钙粉，通过旋转电极法将铁粉和钙粉粉碎为细小液滴，并通过冷却区域将铁粉和钙粉混合成球形颗粒；

S4：包芯线装配：将分选后的平铺至卷曲至中空的钢带外皮，并将钙铁化合颗粒倒入钢带外皮内，并不断的振动夯实，减少钙铁化合颗粒之间的间隙，使其填充完成。

进一步地，针对步骤S3中，旋转电极法是以铁粉和钙粉为自耗电极，其端面受电弧加热而熔融为液体，并在电极高速旋转的离心力的作用下，将液体抛出并粉碎为细小液滴，旋转电极的冷却速率约为103～104K/s，电极的旋转速度为10000～30000r/min。

进一步地，针对步骤S3中，旋转电极法制备的钙铁化合颗粒没有气雾化球形粉末中常见的伴生相，且钙铁化合颗粒的球形度和光洁较高。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的一种环保复合钙包芯线及其制备方法钙和铁两者比例在6： 4，以及钢带外皮厚度在1.0mm的情况下，钢水中钙收得率最高，最高大40.3％，喂线过程中大幅减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，避免钙在钢水中反应产生的气体，造成环境破坏，减少钙损耗和安全事故的发生，提高了钙在钢水中的收得率，提高包芯线中的钙在钢水中的收得率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的环保复合钙包芯线结构图；

图2为本发明的钢带外皮和钙铁化合颗粒展开图；

图3为本发明的钢带外皮结构图；

图4为本发明的钙铁化合颗粒结构图；

图5为本发明的流程图。

图中：1、钢带外皮；2、钙铁化合颗粒；21、铁粉；22、钙粉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1-3，一种环保复合钙包芯线，包括钢带外皮1和钙铁化合颗粒 2，钙铁化合颗粒2填充至钢带外皮1内，由于钢带外皮1保护，在钢带外皮 1进入放入钢水中，喂线过程中钙与钢水激烈反应，钢带外皮1两端是露出来的，只有两头钙在钢水中的收得率比较低，同时钙铁化合颗粒2为颗粒结构，比粉末状的直径以及体积较大，其颗粒反应比粉末反应更加平和。

请参阅图4，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉21和钙粉22 混合为直径为6-8mm球状颗粒结构。

钢带外皮1的厚度为0.9-1.2mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，且筒状钢带外皮1的直径为30-40mm。

钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为30-70％，钙粉22的重量百分比为30-70％

钢带外皮1厚度能很好穿过渣层及钢水，深入到钢液底部，防止钙过早烧损和气化损耗，同时因钙铁化合颗粒2比纯钙低，喂线过程中大幅减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，减少钙损耗和安全事故的发生，提高了钙在钢水中的收得率。

请参阅图5，为了更好的展现钙包芯线制备的流程，本实施例现提出一种环保复合钙包芯线的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：钙丝的制备：工业钙加入真空蒸馏器内，蒸馏温度提高至 900-920℃，并添加氮化物，反应5-10min形成复盐，然后真空蒸馏器真空蒸馏20-30min净化，高纯度钙，再经挤压或轧制成钙丝；

步骤二：钙粉22的制备：将洗净干燥后的扇贝壳，用粉碎机初步粉碎至 3-5mm，投入可控温的电炉进行氮气环境、烧所得物用气流粉碎机进行微粉碎后，得到平均粒径为1cm的钙粉22；

步骤三：钙铁化合颗粒2的制备：按照比例称量铁粉21和钙粉22，通过旋转电极法将铁粉21和钙粉22粉碎为细小液滴，旋转电极法是以铁粉21和钙粉22为自耗电极，其端面受电弧加热而熔融为液体，并在电极高速旋转的离心力的作用下，将液体抛出并粉碎为细小液滴，旋转电极的冷却速率约为 103～104K/s，电极的旋转速度为10000～30000r/min，并通过冷却区域将铁粉 21和钙粉22混合成球形颗粒，旋转电极法制备的钙铁化合颗粒2没有气雾化球形粉末中常见的伴生相，且钙铁化合颗粒2的球形度和光洁较高；

步骤四：包芯线装配：将分选后的平铺至卷曲至中空的钢带外皮1，并将钙铁化合颗粒2倒入钢带外皮1内，并不断的振动夯实，减少钙铁化合颗粒2 之间的间隙，使其填充完成。

实施例一：

一种环保复合钙包芯线，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉 21和钙粉22混合，钢带外皮1的厚度为0.9mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为30％，钙粉22的重量百分比为70％。

厚度为0.9mm钢带外皮1仅仅达到穿过渣层及钢水的标准，深入到钢液底部，部分钙过早烧损和气化损耗，同时钙铁化合颗粒2中钙粉22的含量比重较高，喂线过程中少量的钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，减少钙损耗和安全事故的发生，钙在钢水中的收得率一般。

实施例二：

一种环保复合钙包芯线，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉21和钙粉22混合，钢带外皮1的厚度为1.1mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为30％，钙粉22的重量百分比为70％。

厚度为1.0mm钢带外皮1能穿过渣层及钢水，深入到钢液底部，避免钙过早烧损和气化损耗，同时钙铁化合颗粒2中钙粉22的含量比重较高，喂线过程中减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，减少钙损耗和安全事故的发生，钙在钢水中的收得率较高。

实施例三：

一种环保复合钙包芯线，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉 21和钙粉22混合，钢带外皮1的厚度为1.2mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为30％，钙粉22的重量百分比为70％。

厚度为1.2mm钢带外皮1能很好穿过渣层及钢水，深入到钢液底部，防止钙过早烧损和气化损耗，同时钙铁化合颗粒2中钙粉22的含量比重较多，喂线过程中减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，减少钙损耗和安全事故的发生，钙在钢水中的收得率较高。

实施例四：

一种环保复合钙包芯线，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉 21和钙粉22混合，钢带外皮1的厚度为0.9mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为40％，钙粉22的重量百分比为60％。

厚度为0.9mm钢带外皮1仅仅达到穿过渣层及钢水的标准，深入到钢液底部，部分钙过早烧损和气化损耗，同时钙铁化合颗粒2中钙粉22的含量比重较少，喂线过程中减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，减少钙损耗和安全事故的发生，钙在钢水中的收得率一般。

实施例五：

一种环保复合钙包芯线，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉 21和钙粉22混合，钢带外皮1的厚度为1.0mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为40％，钙粉22的重量百分比为60％。

厚度为1.0mm钢带外皮1能穿过渣层及钢水，深入到钢液底部，避免钙过早烧损和气化损耗，同时钙铁化合颗粒2中钙粉22的含量比重较少，喂线过程中减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，减少钙损耗和安全事故的发生，钙在钢水中的收得率最高。

实施例六：

一种环保复合钙包芯线，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉 21和钙粉22混合，钢带外皮1的厚度为1.2mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为40％，钙粉22的重量百分比为60％。

厚度为1.2mm钢带外皮1能很好穿过渣层及钢水，深入到钢液底部，防止钙过早烧损和气化损耗，同时钙铁化合颗粒2中钙粉22的含量比重较少，喂线过程中大幅减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，减少钙损耗和安全事故的发生，钙在钢水中的收得率较高。

对比例一：

一种环保复合钙包芯线，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉 21和钙粉22混合，钢带外皮1的厚度为0.55mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为30％，钙粉22的重量百分比为70％。

外层采用0.55mm厚度的钢带外皮1，在实践过程中可以发现采用本对比例，由于钢带外皮1厚度较薄，喂线时钢带熔化较早，钢带插入深度达不到钢水底部，部分金属钙在反应前就以钙蒸气的形式跑掉了，造成钙的收得率偏低。

对比例二：

一种环保复合钙包芯线，钙铁化合颗粒2包括铁粉21和钙粉22，铁粉 21和钙粉22混合，钢带外皮1的厚度为0.55mm，钢带外皮1边沿卷起形成中空的筒状，钙铁化合颗粒2中铁粉21的重量百分比为40％，钙粉22的重量百分比为60％。

外层采用0.55mm厚度的钢带，在实践过程中可以发现采用本对比例，由于钢带外皮1厚度较薄，喂线时钢带熔化较早，但是减少了钙粉22的含量，钢带插入深度达不到钢水底部，少量的金属钙在反应前就以钙蒸气的形式跑掉了，造成钙的收得率同样偏低。

根据上述的多个实施例比较，明显的获取在钙和铁两者比例在6：4，以及钢带外皮1厚度在1.0mm的情况下，钢水中钙最高，可以40.3％，喂线过程中大幅减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，避免造成环境破坏，减少钙损耗和安全事故的发生，提高了钙在钢水中的收得率。

综上所述：本环保复合钙包芯线及其生产工艺，钙和铁两者比例在6：4，以及钢带外皮1厚度在1.0mm的情况下，钢水中钙最高，收得率为40.3％，喂线过程中大幅减少了钙与钢水激烈反应引起的钢水沸腾、喷溅程度，避免钙在钢水中反应产生的气体，造成环境破坏，减少钙损耗和安全事故的发生，提高了钙在钢水中的收得率，提高包芯线中的钙在钢水中的收得率，降低生产成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。