Экзотермическая шлакообразующая смесь для разливки стали

 

1. ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включакядая древесные яаакк, марганцевую руду, плавикошлй шпат, силикатную глыбу и вермикулит, 6 т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества поверхности слитка и улучшения его макроструктуры, снижения трудоемкости при зачистке мета лла, повьпнення терщики безопасности и снижения себестоимости смеси, она дополнительно содержит кокс и натриевую или калиевую селитру при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Древесные опилкиВ-16 Натриевая или калиевая селитра3-7 Кокс5-11 Марганцевая руда7-13 Плавиковый шпат12-18 Силикатная глыба7-13 ВермикулитОстальное 2.Смесь по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что кокс, марганцевая руда, плавиковый шпат и Сйликатнаа глыба имеют следующий $)акциош1Ый состав, мас.%: 0,063-0,3 ас 0,31 -3,0 ммi 20 3.Смесь по п. 1, о т л и ч а ю .. ш а я с я тем, что натриевая шга калиевая селитра имеет следующий фрашшоэ ный состав, мас.%: 0,063-0,3 мм 70 О,31 -3,О мм . ЗО оо О) ОО 00

„„SU„„1031638 A СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

- РЕСПУБЛИК

3<я> В 22Ý 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3346772/22-02 (22) 19. 10.81 (46) 30.07.83; Бюл, М 28 (72) B. А. Носов, Б. П. Шиленко и П. П. Семененко (7 1) Металлургический . ордена Трудового

Красного Знамени завод им. А. К. Серо(53) 669. 18:621.746 589(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 263819, кл. В 22D 7/00, 1969.

2. Сб. трудов Производство стали .

ДОННИИЧермет, 1966; вып. 4, с. 222.

3. Авторское свидетельство СССР

34 551117. кл B.223 27/04 1975. (54) (57) 1. ЗКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ

ШЛАКООБРАЗУ101ИАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗ

ЛИВКИ СТАЛИ, включающая древесные опижси, марганцевую руду, плавиковый шпат, силикатцую глыбу- и вермикулит, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества поверхности слитка и улучшения его макроструктуры, снижения трудоемкости при зачистке мета лла, повышения техники безопасности и снижения себестоимости смеси, она дополнительно содержит кокс и натриевую или калиевую селитру при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Древесньж опилки .8-16

Натриевая или калиевая сВ ïèтра 3-7

Кокс 5-1 1

Марганцевая руда 7-13

Плавиковый шпат 12-18

Силикатная глыба 7-13

Вермикулит Остальное

2. Смесь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что кокс, марганцевая руда, цлавиковый шпат и силикатная глыба имеют следующий фракционный состав, мас.%:

0,063-0,3 мм Ъ 80

0,31 -3,0 мм < 20

3. Смесь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что натриевая или «алиевая селитра имеет следующий фракционO ный состав, мас.%:

0,063-0,3 мм Ъ 70

0,31 -3,0 мм 4 30 Ю смесь горит достаточно интенсивно с образованием жидкого шлака с самого начала разливки. Поэтому по всей высоте слитка достигается хорошая поверхность, а присутствие в смеси вермикулита позволяет иметь достаточно надежную теплоизоляцию открытой поверхности жидкой стали в изложнице, что в конечном итоге приводит к улуш1ению тепловой работы прибыли и получению более плотной макроструктуРы головной части слитка.

Указанная экзотермическая шлакообразуюшая смесь характеризуется взрываемостью, так как в составе смеси имеется взрывоопасное вещество (алюминиевый порошок). Поэтому экзотермические смеси„в состав которых входит алюминиевый вен тиляцию, выполненных взрывоопасным.

Но и при сОблюдении этнх условий образоaawe .взрывоопасных ситуаций полностью не исключается.

Недостатком указанной смеси является относительно высокая стоимость, обусловленная наличием в ней алюминиевого порошка, являющегося дорогостоящим века алюминия составляет 515 руб, в то же время стоимость остальных компонентов смеси равна, руб/т: древесных опилок

47, марганцевой руды 31, плавикового шпата 130, силикатной глыбы 56, хлористого аммония 120, вспученного вермикулита 126, При среднем содержании в смеси алюминиевого порошка (7,6%) и остальных веществ общая их стоимость, для изготовления 1 т смеси составляет

l23 руб., причем стоимость алюминиевого порошка равна 38 руб. 62 коп., что составляет 31,5% от стоимости всех компонентов смеси.

Цель изобретения - повышение качест ва поверхности слитка и улучшение его макроструктуры, снижение трудоемкости при зачистке металла, повышение техники безопасности и снижение себестоимости смеси.

1 1031638 2

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к экзотермическим смесям, используемым при разливке металла в изложницы

Известна экзотермическая шлакообразуюшая смесь„вводимая в изложницы с целью получения слитков с хорошей поверхностью и макроструктурой, в состав которой входит вещество с высокими теп: лоизолируюшими свойствами - вермикулит r0 вспученный или отходы слюды, горючееалюминиевый порошок, флюсуюшие - плая виковый шпат и белый электропечной шлак и органическое вещество - петролатум.

При разложении и горении последнего стенки изложниц покрываются слоем саж истого, углерода, способствующего улучпорошок, необходимо изготовлять на проОднако применение известной экзотер- изводственных участках, имеюших ломемической Ра У М смеси длЯ Раз-Ю „„,, техиолсгическ„,б, „, ни, „ ливки стали ограничено из- за наличия в смеси алюминиевого порошка, явпяюшегося взрывоопасным веществом, и образования подкорковых пузырей s донйой части слитков вследствие выделения большого коли-"

25 чества газов нри разложении и горении детролатума.

Известна шлакообразуюшая смесь в которой используются селитра и кокс 21, .шеством. Так, отпускная цена 1 т порошПрименение такой смеси обеспечивает недостаточно хорошую поверхность слитка З0 и его макроструктуру, поскольку кокс выполняет только функцию теплоносителя, а натриевая селитра - окислителя. Кроме того, смесь за счет присутствия в ней алюминиевого порошка является пожаро- 35 взрывоопасной и обладает повышенной себестоимостью.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является экзотермическая 40 шлакообразуюшая смесь (3 ) следующего состава, мас.%:

Ллюминий 4,0-1 1,0 ,Древесные опилки 5, 0-35,0

Марганцевая руда 9,0-13,0 45

Плавиковый шпат 8,0-22,0

Силикатная глыба 6,0-13,0

Хлористый аммоний 1,0-2,0

Вермикулит Остальное

В этой смеси содержатся горючие Поставленная цель достигается тем, вещества алюминий и древесные опилки, ч то экзотермическая шлакообразукицая теплоизолируюшее вещество вермикулит, смесь для разливки стали, включающая окислитель - марганцевая руда, флюсы - древесные опилки, марганцевую руду, плавиковый шпат и силикатная глыба, . плавиковый шпат, силикатную глыбу и депассиватор алюминиевого порошка - 55 вермикулит, дополнительно содержит кокс хлористый аммоний. и калиевую или натриевую селитру при

Из-за наличия алюминия, древесных следующем. соотношении ингредиентов, опилок и марганцевой руды указанная ма с.%:

10316

Табл и па 1

Остаток на сите, %, при размере стороны квадратной ячейки, мм

13 112 248 61 84 184 91 70 15

Древесные опилки

Кокс

0,2 0,7

9,6 3 9,6 2 9,2 1 4,7

7,2 35, 1 34,9 16,1

12 3 227 299 32 3

2,5

1,8 1,7

17 24 19

0,2 0,5

Марганцевая руда

Плавиковый шпат

1,3

0,5 1,0

5,9 3,5

Натриевая селитра 2,2 0,9

4,0 27, 6 29,7 30э1

3,9

0,7 2,7

8,4 10,7 13э3 21,6 16,0 12,8

7,3 6,4

Вермикули т

Та блица2

7,5 7,5

Алюминиевый порошок

12 8 8 20 20

16 16

Древесные опилки

Древесные опилки 8-16

Натриевая юм калиевая селитра 3-7

Кокс 5-11

Марганцевая руда 7-13 5

Илавиковый шпат . 12-18

Силикатная глыба 7-13

Вермикулит Остальное

Кокс, марганцевая руда, плавиковый шпат и силикатная глыба имеют следующий фракционный состав, мас,%:

О, 063-0,3 мм 80

0,31 -3,0 мм < 20

Натриевая или калиевая селитра имеет следующий фракционный состав, мас.%: 15

0, 063-0,3 мм ) 70

0,31-3,0 мм < 30

В предлагаемой смеси. древесные опилки можно заменять древесной стружкой, имея в виду, что при обработке древесины, О как правило, образуется смесь опилок к стружки, которые по зерновому составу и калорийности между собой практически ничем не отличаются; плавиковый шпат можно заменять флюоритовым концентра". 25 том (обогащенным шпатом), а натриевую

Силикатная глыба 0,8 0,5 селитру калиевой с учетом содержания в них соответственно фторсодержащего вещества и свободно. выделяемого кислорода.

Входящие в состав смеси вещества. (натриевая или калиевая селитра, кокс, марганцевая руда, плавиковый шпат или фпюоритовый концентрат и силикатная глыба) должны применяться в виде пор ошков тонкого помола.

Совместное использование в смеси горючих компонентов - древесных опилок или стружки и кокса, сильного окислителя - натриевой или калиевой селитры, окислителя — марганцевой руды, а также введение в состав смеси кокса, окислителей и флюсукмцих в виде порошков тонкого помола позволяет иметь необходимую скорость горения смеси с образованием шлака с самого начала разливки, за счет чего обеспечивается получение слитков с хорошей поверхностью и макроструктурой.

Гранулометрический состав, нрименяемый в предлагаемой экзотермической шлакообразующей смеси приведен в табл. 1, а составы смеси — в табл. 2.

3,7 10,6 47,3 1 1,5 1 4,4

1031638

Проаопжение табл. 2 ей, мас.%

4ш

2ш Зб Зш 46

Кокс

5 5

7 7

5 3 .3

Натриевая селитра

Марганцевая руда

Плавиковый шпат

10 13 13

15 12 12 15

7 7

18 18

15

7 7 9,5

9,5

10 10

Силикатная глыба 13

46 355 > 355

15 " 15

Вермикулнт

40 40 46

Хлористый аммоннй.И р и м е ч а н и е. Смеси 16, 1ш, 26, 2ш, 36, Зш - предлагаемые, смеси 46, 4ш» известыне; индекс б обозначает, что вещества, указанные в табл. 2, входят в состав смесей после помола в бегунах с самоотсевом, а индекс ш - после помола их в ша« ровой барабанной мельнице.

Таблица 3

115 114 117

118

112 115,2

1 15 112,8

1 15 115,0

1 10 1 13 1 12, 113 116 114

1 17.

97 92

° 96

94 94,8

86

82,4

80 78

2ш

81,2.

Смеси, приведенные в табл. 2, испытали при разливке стали на 5 плавках.

Смеси вводили на дно S изложниц, установленных на двух поддонах. На каждом поддоне находилось по 4 изложницы, которые сообщались между собой сифоном через центровую. В 4 изложницы одного

35 поддона вводили смеси 2б, 2ш, 4б и

4ш (в каждую изложницу давали смесь одного состава), а в следующие 4 изложницы другого поддона - смеси 16, 1ш, 40

Зб и Зш. Затем производили разливку с талие

После охлаждения слитков в нижней их части отмечали границу появления специфической волнистой поверхности, которая соответствует началу шлакообразования при горении смеси и появлению между слитком и поверхностью изложницы шлаковой прослойки. Измереннме расстояния от дна слитков до этой границы с условными номерами плавок приведены в табл.3.

1031638

-Продолжение табл, 3

Смесь (соответственно табл. 2) Расстояние от дна слнтков до границы волнистой поверхности, MM

Средние значения

80

81 79

87 79

86 82,6

83 838

Та б л и ц а 4

580-665

565-650

65

3,3

3,1

1050

1075

3,4

3,6

Как следует иэ табл. 3, при горении смесей 16, 26, 36 начало шлакообраэо- 35 вания происходит в более поздний период, чем смеси 46. В то же время у смесей

1ш; 2ш, Зш шлакообразование начинается значительно раньше, чем у смесей

16, 26, Зб и не хуже, чем у смеси 4ш. 20

Более раннее шлакообразование у смесей

1ш, 2ш, Зш объясняется введением в их состав компонентов с более тонким помолом (номол в шаровой барабанной мелЬ-. нице), что сказалосьна повышении скоро-, 25 сти горения смесей и привело к ускорению процесса шлакообраэовання. У смесей 46 и 4ш разница в наступлении начала шлакообразования является небольшой, так

Температура воспламенения взвеси, С о

Реакционная способность при 1000 С, с

Скорость горения, г/см мин

Температура плавления шлака, образовавшегося при горении смеси, C о о

Вязкость шлака при 1550 С, П

Как следует из табл. 4, смесь 2ш имеет более низкую температуру воспламенения, .повышенную реакционную способность и несколько увеличенную скорость горения, чем это наблюдается у смеси 4ш. Несмотря на это смесь 2ш является невзрывоопасной, так как в ней нет активной пары алюминий-натриевая как в обеих смесях алюминиевый порошок применяли одной и той же довольно круп- ной фракции и поэтому введение в состав смеси 4ш компонентов с тонким помолом лишь частично сказалось на ускорении шлакообраэования в процессе горения.

Поскольку смеси 16, 26, 36 при испь:таниях не дали положительных результатов, в дальнейшем рассматриваются только смеси 1ш, 2ш, Зш (предлагаемые) и смесь 4ш известного состава. Оптимальным составом предлагаемой смеси является состав 2ш.

Физико-механические и технологические свойства смесей 2ш и 4ш приведены в табл. 4. селитра, которая при определенных условиях может привести к образованию взры- воопасных ситуаций,,Оля изучения влияния смесей 2ш и

4ш на качество поверхности и макроструктуры металла с их применением разлили сифонным способом металл (30 плавок углеродистых и легированных сталей на

Число плавок (ковшей) 80

80

70.

Получено годных заготовок, т

5900

5230

6100

Брак заготовок, %: по дефектам поверхности

1,57

0,95

1,27

l,85 по макроструктуре

0,27

0,21

0,35

0,42

Распределение годных заготовок по группам зачистки поверхности, %: первая (без зачистки) 80,3

77,8

74,5

71,8 вторая (с небольшой зннисткой) 20,5

19,4 .

24,1 третья (с трудоемкой зачисткой) 0,30

1,7

4,5

1,4

Годовой экономический эффект от внедрения в производстве новой экэотермичес кой шлакообразующей смеси составляет

207 тыс. руб. по заводу.

Составитель И. Гончарук рвнвктор Б. Безродная Техред С.Мигунове Корректор И. Бвтруюкинв

Заказ 5279/12 Ър 813 ° Подписное

ВНИИПИ Государственного ком игета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская набор д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 1031638 10 слитки массой 5,25 т) ° Сталь выплавляли печах. Показатели качества приведены a в 180-тонных основнЫс мартеновских табл. 5, Таблица 5