铁水取样模及其制备方法、铁水取样的方法

技术领域

本申请涉及高炉冶炼技术领域，具体而言，涉及一种铁水取样模及其制备方法、铁水取样的方法。

背景技术

目前，一般每炉次出铁过程中均需要取铁样化验成分，从而指导调节铁水成分及炉温，以便高炉冶炼的进行。高炉炉前铁水取样的主要工具包括样模和样勺，样勺一般是铸铁结构，样模一般是铸钢结构。正常情况下，高炉炉前铁水取样，是使用样勺直接将主沟内的铁水舀出，然后倒入样模内，带铁水凝固成铁样后，敲击样模，使铁样与样模分开，然后将铁样送至化验处进行化验。

由于高炉炉前铁水温度高达1500℃及以上，工作人员在取样过程中，样勺直接接触高温铁水，然后又将高温铁水倒入样模，高温铁水与样勺直接接触，导致样勺烧损严重；高温铁水与样模直接接触，样模与高温铁水接触粘结，需要用铁锤敲打才能使样模与铁样分离，导致样模损坏变形严重。在现有的取样技术上，样勺、样模使用损坏较快，一般每个月更换6次以上样勺，更换1次以上样模，极大增加了工具消耗成本。在现有技术上，高温铁水与金属部件接触，极易粘结在一起，每次都需要采取敲打的方式来分离铁样与样模，劳动强度大，在敲打过程中极易造成金属部件的机械伤害。

发明内容

本申请的目的在于提供一种铁水取样模及其制备方法、铁水取样的方法，可以避免金属样勺和金属样模被铁水侵蚀，延长取样模的使用寿命。

第一方面，本申请提供一种铁水取样模的制备方法，包括：将黏土粉、焦粉和水混合得到泥浆。将用于铁水取样的金属样勺和金属样模均置于泥浆中，使泥浆附着在金属样勺和金属样模的表面。干燥附着在金属样勺和金属样模表面的泥浆。

由于金属样勺和金属样模的表面均附着有一层泥浆层，所以，在后续对铁水进行取样时，高温铁水与泥浆层直接接触，不与金属样勺和金属样模接触，可以避免高温铁水侵蚀样勺和样模，可以延长其使用寿命。同时，黏土粉和焦粉的添加，可以使泥浆层与金属样勺(以及泥浆层与金属样模)的粘结性能更强，样勺和样模可以多次使用而泥浆层不脱落，并且可以增强泥浆层的抗高温性能，能够实现很好的润滑效果，铁水成型成铁样以后，两个样模分开的时候，铁样容易从泥浆层上脱落，铁样的取出更加容易。

在一种可能的实施方式中，黏土粉和焦粉的质量比为(2～6):1，黏土粉与水的质量比为(1～3)：(2～6)，黏土粉的粒径为0.1～1mm，焦粉的粒径为0.1～0.5mm，且黏土粉的粒径大于焦粉的粒径。

黏土粉和焦粉的质量比为(2～6):1，黏土粉与水的质量比为(1～3)：(2～6)，混合得到的泥浆能够自由流动，将金属样勺和金属样模放入泥浆内以后，可以使金属样勺和金属样模的表面附着一层更加均匀的泥浆，干燥以后，形成的泥浆层更加均匀。同时，黏土粉和焦粉的质量比为(2～6):1，黏土粉的粒径为0.1～1mm，焦粉的粒径为0.1～0.5mm，且黏土粉的粒径大于焦粉的粒径，可以提高泥浆的粘接性能，烘干后泥浆层不易破碎，形成的泥浆层的致密性更好，泥浆层的厚度更加适宜，且更加容易与铁样进行分离，以便多次进行使用。

在一种可能的实施方式中，黏土粉的粒径为0.5～1mm，焦粉的粒径为0.1～0.4mm。可以进一步提高泥浆层的致密性，且黏土粉的粒径相对较大，得到的样勺和样模不容易被铁水侵蚀，铁样更加容易与样模分离。

在一种可能的实施方式中，泥浆在金属样勺和金属样模上的覆盖率大于95％，泥浆干燥后形成的泥浆层的厚度为0.1～0.3mm。可以较大程度上避免取样过程中，高温铁水与取样模的接触，且减少工作人员的作业强度。

在一种可能的实施方式中，将附着有泥浆的金属样勺和金属样模置于出铁过程中的龙沟上进行烘烤5～10min，以使泥浆干燥成泥浆层。龙沟上的温度有300℃以上，烘烤5～10min以后，可以使泥浆层中无水蒸气溢出，取样模中不再含有水，可以避免取样过程中铁水与水的接触；同时，在龙沟上进行烘烤，可以对热量进行充分利用，不需要使用另外的烘烤装置进行烘烤。

可选地，龙沟上的烘烤温度为310℃及以上。烘烤温度越高，泥浆层越容易出现裂纹，本申请中，采用的烘烤温度较高，可以节约烘烤时间，且由于黏土粉和焦粉的含量以及粒径的选择，可以在较高温度下避免泥浆层出现裂纹，形成的泥浆层的致密性好。

第二方面，本申请提供一种铁水取样模，包括上述制备方法制备得到的样勺和样模。

第三方面，本申请提供一种铁水取样的方法，包括：将上述样模置于金属板上，并将两个样模合拢形成凹槽。使用上述样勺取铁水，并将铁水倒入凹槽内。待凹槽内的铁水凝固以后，将两个样模分开，使铁样自动脱离样模。

与现有技术相比，本申请的实施例提供的铁水取样模及其制备方法、铁水取样的方法的有益效果包括：

由于金属样勺和金属样模的表面均附着有一层泥浆层，所以，在铁水取样的时候，高温铁水与泥浆直接接触，不与金属样勺和金属样模接触，可以避免高温铁水侵蚀样勺和样模，可以延长其使用寿命。同时，黏土粉的添加，可以使泥浆层与金属样勺(以及泥浆层与金属样模)的粘结性能更强，样勺和样模可以多次使用而泥浆层不脱落。焦粉的添加，可以增强泥浆层的抗高温性能，且能够实现很好的润滑效果，铁水成型成铁样以后，两个样模分开的时候，铁样容易从泥浆层上脱落，铁样的取出更加容易。

进一步地，黏土粉和焦粉的质量比为(2～6):1，黏土粉与水的质量比为(1～3)：(2～6)，可以使泥浆能够自由流动，将金属样勺和金属样模放入泥浆内以后，可以使金属样勺和金属样模的表面附着一层更加均匀的泥浆，干燥以后，形成的泥浆层更加均匀。同时，黏土粉和焦粉的质量比为(2～6):1，黏土粉的粒径大于焦粉的粒径，黏土粉的粒径为0.1～1mm，焦粉的粒径为0.1～0.5mm，可以提高泥浆的粘接性能，烘干后泥浆层不易破碎，形成的泥浆层的致密性更好，泥浆层的厚度更加适宜，且更加容易与铁样进行分离，以便多次进行使用。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的技术方案进行描述。

本申请实施例提供的铁水取样的方法，包括如下步骤：

S10，制备铁水取样模(样勺和样模)

S110，制备泥浆

将黏土粉、焦粉和水混合得到泥浆。

本申请中，黏土粉和焦粉的质量比为(2～6):1，黏土粉与水的质量比为(1～3)：(2～6)，黏土粉的粒径为0.1～1mm，焦粉的粒径为0.1～0.5mm，且黏土粉的粒径大于焦粉的粒径。

例如：黏土粉和焦粉的质量比为2:1、3:1、4:1、5:1或6:1；黏土粉与水的质量比为3:2、2:2、1:2、1:3、1:4、1:5或1:6；黏土粉的粒径为0.2mm、焦粉的粒径为0.1mm，或黏土粉的粒径为0.3mm、焦粉的粒径为0.1mm，或黏土粉的粒径为0.3mm、焦粉的粒径为0.2mm，或黏土粉的粒径为0.4mm、焦粉的粒径为0.1mm，或黏土粉的粒径为0.5mm、焦粉的粒径为0.3mm，或黏土粉的粒径为0.6mm、焦粉的粒径为0.4mm，或黏土粉的粒径为0.7mm、焦粉的粒径为0.4mm，或黏土粉的粒径为0.8mm、焦粉的粒径为0.5mm，或黏土粉的粒径为0.9mm、焦粉的粒径为0.4mm，或黏土粉的粒径为1.0mm、焦粉的粒径为0.5mm。

可选地，黏土粉的粒径为0.5～1mm，焦粉的粒径为0.1～0.4mm。

具体地，穿戴铝箔服、准备一双帆布手套。取样前，在取样点放置一内直径300～500mm的圆桶，桶深300～400mm，桶内装1～3kg黏土粉，粉末粒度小于1.0mm，加入生活用水2～6kg，放入0.5～1.0kg焦粉，焦粉粒度小于0.5mm，将三种原料搅拌均匀成泥浆，泥浆能自由流动为宜。

S120，将用于铁水取样的金属样勺和金属样模均置于泥浆中，使泥浆附着在金属样勺和金属样模的表面。

具体地，手持金属样勺和金属样模的手柄，将金属样勺的勺体和金属样模的模体置于圆桶内，使勺体和模体粘结满泥浆，使泥浆在金属样勺和金属样模上的覆盖率大于95％。可选地，泥浆在勺体和模体上的覆盖率达到100％。

S130，干燥附着在金属样勺和金属样模表面的泥浆，泥浆干燥后形成的泥浆层的厚度为0.1～0.3mm。

可选地，将附着有泥浆的金属样勺和金属样模置于出铁过程中的龙沟上进行烘烤5～10min，以使泥浆干燥成泥浆层。例如：在龙沟上烘烤的温度为310℃，烘烤时间可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min。

S20，取铁样

S210，将步骤S10制备得到的样模置于金属板上，并将两个样模合拢形成凹槽。

具体地，将样模置于钢板或铸铁板上，放置好样模，一个样模具有一个半锥形的槽结构，两个样模合拢以后，形成一个锥形槽结构，以便后续装放铁水，并使铁水冷却凝固。

S220，用步骤S10制备得到的样勺取铁水，并将铁水倒入上述凹槽内。

可选地，用样勺装1/2勺铁水，然后倒入两个样模形成的凹槽内，倒入量约为凹槽的体积的2/3，以便后续制成铁样。

S230，待凹槽内的铁水凝固以后，将两个样模分开，使铁样自动脱离样模。

具体地，待2～3min以后，铁样凝固成型，手持样模上的手柄，轻轻将两个样模分开，铁样会自动脱离样模，取样过程结束，将铁样进行送检。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例

本申请实施例提供的铁水取样的方法，包括如下步骤：

1制备铁水取样模

1.1制备泥浆

穿戴铝箔服、戴上帆布手套，取样前，在取样点放置一内直径300～500mm的圆桶，桶深300～400mm，桶内装黏土粉，加入生活用水，放入焦粉，将三种原料搅拌均匀成泥浆。

1.2手持金属样勺和金属样模的手柄，将金属样勺的勺体和金属样模的模体置于圆桶内，使勺体和模体粘结满泥浆，泥浆在勺体和模体上的覆盖率达到100％。

1.3将附着有泥浆的金属样勺和金属样模置于出铁过程中的龙沟上在300℃条件下烘烤10min，以使泥浆干燥成泥浆层。

2取铁样

2.1将步骤1.3制备得到的样模置于钢板上，并将两个样模合拢形成锥形凹槽。

2.2用步骤1.3制备得到的样勺装1/2勺铁水，然后倒入两个样模形成的锥形凹槽内，倒入量约为凹槽的体积的2/3。

2.3待3min以后，铁样凝固成型，手持样模上的手柄，轻轻将两个样模分开，铁样会自动脱离样模，取样过程结束，将铁样进行送检。

下面对泥浆的具体成分进行说明如表1：

表1泥浆的具体成分

实验例

使用实施例1～实施例10以及对比例1～对比例4提供的泥浆进行取样模的制备，然后对其的使用情况进行对比如表2：

表2取样模的使用情况

从表1和表2配合可以看出，实施例3和对比例1对比以及实施例1和对比例2对比可以看出，如果在泥浆中使用焦粉，在样勺和样模上的泥浆层完整无破碎，且使用样勺取样以后，样勺无侵蚀，样勺的重复使用次数可以达到36～40次，样模的重复使用次数可以达到2～4次；如果在泥浆中使用煤粉，则在样勺上的泥浆层很薄，在样模上的泥浆层不完整，且使用样勺取样后，样勺会被侵蚀，样勺的重复使用次数为5次，样模使用1次以后，泥浆层就全部脱落。所以，泥浆中添加焦粉的效果明显优于泥浆中添加煤粉的效果。

实施例1和对比例3对比以及实施例3和对比例4对比可以看出，如果在泥浆中使用黏土粉，在样勺和样模上的泥浆层完整无破碎，且使用样勺取样以后，样勺无侵蚀，样勺的重复使用次数可以达到36～40次，样模的重复使用次数可以达到2～4次；如果在泥浆中使用膨润土粉，则在样勺上的泥浆层厚度不均匀，在样模上的泥浆层不完整，且使用样勺取样后，样勺会被侵蚀，样勺的重复使用次数为5次，样模使用1次以后，泥浆层就全部脱落。所以，泥浆中添加黏土粉的效果明显优于泥浆中添加膨润土粉的效果。

实施例1～实施例4对比可以看出，如果黏土粉的粒径大于焦粉的粒径，则在样勺和样模上的泥浆层完整无破碎，且使用样勺取样以后，样勺无侵蚀，样勺的重复使用次数可以达到40次，样模的重复使用次数可以达到4次。如果黏土粉和焦粉的粒径一致，则在样勺和样模上的泥浆层完整无破碎，且使用样勺取样以后，样勺无侵蚀，样勺的重复使用次数可以达到36次，样模的重复使用次数仅2次。如果黏土粉的粒径小于焦粉的粒径，则在样勺和样模上的泥浆层较薄且完整，但使用样勺取样以后，样勺被侵蚀，样勺的重复使用次数仅为20次，样模的重复使用次数仅1次。

实施例1和实施例5对比可以看出，如果黏土粉的添加量过多，则泥浆层的厚度较厚，但其容易影响样模的关闭，样模仅能够重复使用一次。

实施例1和实施例6对比可以看出，泥浆层的流动性较差，则形成的泥浆层的厚度不均匀，容易出现凹凸结构，且样勺使用容易被侵蚀，样模使用1次以后，泥浆层全部脱落。

实施例1和实施例7对比可以看出，泥浆层的流动性很好，则形成的泥浆层的厚度较薄，样勺使用容易被侵蚀，样模使用1次以后，泥浆层全部脱落。

实施例1、实施例8～实施例10对比可以看出，黏土粉的添加量过少，泥浆的粘结效果较差，则形成的泥浆层的厚度较薄，样勺使用容易被侵蚀，样模使用1次以后，泥浆层全部脱落。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。