引流砂：炼钢工艺中的关键耐火材料与技术革新

一、定义与核心功能
引流砂是一种用于钢包底部水口的填充耐火材料，主要功能是引导钢水自动开浇，避免人工干预导致的钢水二次氧化和安全事故。其工作原理在于，在钢水高温作用下，引流砂表层形成薄层烧结“壳体”，当滑板开启时，未烧结的砂体自由下落，钢水静压力压破壳体实现自流，从而提升炼钢效率与安全性268。

1. 传统原料配方
   主流引流砂以河南镁橄榄石（Mg₂SiO₄）、辽宁大石桥电熔镁砂（MgO≥90%）为核心原料，辅以湖北宜昌碳素材料（如石墨）作为添加剂。镁橄榄石提供高耐火度（≥1750℃），碳素材料则增强抗渗透性并调节烧结性能26。

2. 环保工艺革新
   近年来的技术突破聚焦于废弃资源回收利用。例如，专利技术中提出以废弃镁铬砖（含MgO和Cr₂O₃）为原料，通过多级破碎（鄂破、对辊机粗碎至1-8mm，再粉碎至0.1-3mm）、磁选除铁后，与石英砂、添加剂混合，形成低成本且高自开率的引流砂139。此类工艺不仅降低原料成本30%以上，还减少工业固废堆积，符合绿色制造趋势5。

3. 新型配方开发
   针对铬污染问题，研发方向转向无铬环保材料。例如，采用宝珠砂（Al₂O₃≥70%）替代铬矿砂，其球形颗粒提升流动性，热膨胀率低（≤1.5%），在1600℃下仍保持良好烧结性能，自开率可达96.9%。

1. 流动性
   通过安息角测试（≤35°）和堆积密度（1.6-1.8g/cm³）评估，确保砂体在冷态和热态下均能快速填充水口。

2. 烧结性能
   需在低温（约1400℃）下形成0.5-2mm的烧结层，高温（≥1750℃）下不过度烧结，避免钢水渗透形成钢砂混凝体。量化测试中，抗折强度控制在2-5MPa，以保证壳体易被钢水压破。

3. 化学稳定性
   不与钢水及合金成分反应，避免引入杂质（如Cr⁶+），同时贮存时需保持物化性质稳定，防止吸潮结块。

4. 粒径分布优化
   采用多级配比（如0.15-1.70mm梯度分布），提升填充密实度。例如，某专利中粒度配比为：0.85-1.70mm占38-40%，0.15-0.25mm占10-12.5%，其余为中间粒径，确保流动性与抗渗透性平衡。

1. 原料预处理

   • 废弃镁铬砖经初选、磁选除铁后，通过鄂式破碎机和对辊机粗碎至1-8mm颗粒，再经粉碎机细碎至0.1-3mm，形成半成品砂料。

   • 新型配方中，橄榄石废弃粉矿需球磨至325目，并与无烟煤、轻烧镁粉混合煅烧（1350-1480℃），形成高纯度镁橄榄石砂7。

2. 混合与搅拌
   按比例将半成品砂料、石英砂（调节SiO₂含量）、添加剂（如碳素、钾长石）加入行星搅拌机，以300-400r/min混合3-5分钟，确保组分均匀359。

3. 干燥与包装
   混合料经180-220℃旋转干燥后筛分（0.15-1.50mm），按客户需求包装。部分工艺需添加临时结合剂（如HEC溶液）成型检测。

1. 自开率提升
   采用回收镁铬砖工艺的引流砂，自开率从传统配方的85%提升至95%以上，显著减少氧枪烧开操作，降低钢水氧化风险。

2. 智能化检测
   引入激光粒度仪、热震试验机等设备，结合数字孪生模型优化配比，实现生产过程的可视化与精准调控。

3. 可持续发展
   行业正探索超高温（≥1800℃）耐火材料与可降解结合剂的结合，同时推动化学回收技术（如废旧引流砂解聚提纯），目标循环利用率达90%以上。

结语
引流砂作为炼钢工艺的“隐形守护者”，其技术演进体现了材料科学与环保理念的深度融合。从传统镁铬配方到无铬环保创新，从经验驱动到数据化生产，未来该领域将继续向高性能、低能耗、零污染方向突破，为钢铁工业的绿色转型提供关键支撑。