Экзотермическая шлакообразующая смесь

 

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРА3 АЯ СМЕСЬ, преимущественно для , непрерывной разливки электротехнической стали с содержанием остаточ- Т л/ й%лх:г,{:-. ишлйоттж ного алюминия 0,2-0,, включающая силикокальций, .железную окалину, натриевую селитру, криолит, борсодержащее вещество. Трафит, силикатную глыбу, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения неметаллических включений на поверхности элитой заготовки за счет снижения теплопроводности смеси, она дополнительно содержит кальцинированную соду при следующем соотношении ингредиентов, мас.: 30-36 Силикокальций 10-18 Железная окалина 3-8 Натриевая селитра 12-18 Криолит i 6-8 Силикатная глыба 2-7 Графит Кальцинированная k-}Q сода Борсодержащее Остальное К вещество

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УБЛИН

0% 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH09lY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Остальное

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2966959/22-02. (22) 28.07.80 (46) 23,.08.83. Бюл. Р 31 (72) Ю.И. Иванов, P.Ï. Коновалов, В.В. Зайцев, Н.А. Ткаченко и В.И, Панин (71) Череповецкий ордена Ленина металлургический завод им. 50-летия

СССР и Институт черной металлургии (53) 621.745.58(088.8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

< 197097, кл. В 22 0 7/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

И 336085, кл. В 22 D 7/10, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР и 387780, кл. В 22 0 7/10; 1973 °

4. Авторское свидетельство СССР

11 279904, кл. В 22 0 7/10, 1972.

:(54)(57) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРАЗМОЩАЯ СМЕСЬ, преимущественно для непрерывной разливки электротехни-. . ческой стали с содержанием остаточsue, В 22 0 7/10; С 21 С 5/54 ного алюминия 0,2-0,И, включающая сили кокальций,,железную окалину, натриевую селитру, криолит, борсодержащее вещество, графит, силикатную глыбу, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения неметаллических включений на поверхности

:литой заготовки за счет снижения теплопроводности смеси, она дополнительно содержит кальцинированную соду при:следующем соотношении ингредиен тов, мас.Ф:

Силикокальций 30-36Железная окалина 10-18

Нвтриевая селитра 3-8

Криолит 12-18

Силикатная глыба 6=8

Графит 2-7

Кальцинированная сода 4-10

Борсодержащее вещество

1 10364

Изобретение относится к разливке стали, в частности .к смесям для за(: щиты металла от окисленйя в кристалли-" заторах машин непрерывного .литья заготовок {ИНЛЗ).

При разливке стали, в том числе на ИНЛЗ, происходит вторичное акис" ление металла при непосредственном

его контакте с воздухом, что приводит к появлению дефектов (плен, трещин, заворотов и др.) на слитках и непрерыанолитых заготовках.) Для за" щиты зеркала металла от вторичного окисления при непрерывном литье на его поверхность в кристаллизаторе засыпают шлакообразующие смеси различного состава. После расплавления таких смесей на поверхности метал- ла образуется слой жидкого шлака, который предотвращает окисление ста- . ли воздухом и одновременно является смазкой рабочих стенок кристаллиза" тора, предотвращающей прилипание разливаемого металла к охлаждаемым стенкам кристаллизатора ° 25

Известны экзотермические шлака" образующие смеси, содержащие в своем составе горючие компоненты (алюминий, силикокальций и др.), окислители (натриевая селитра, окислы железа и марганца и др.), шлакообразующие компоненты (плавиковый шпат, криолит, силикокатная глыба, борсодержащие соединения.: и др.), а также наполни" тели (графит, слюда и др.), Эти сме си загораются при контакте с жидким металлом в кристаллизаторе. Выделяю. щееся при окислении горючих компонен тов смеси дополнительное количество тепла способствует быстрому формиро- 4О ванию жидкоподвижного шлака на зер.кале металла (1 ) и .(2).

Однако применение этих экзотермических шлакообразующих смесей недостаточно эффективно, в силу ряда присущих им недостатков, Так, в ряде случаев образующийся при сгорании смесей шлак имеет высокую температуру плав" пения и низкую жидкоподвижность, он окомковывается.. и плохо растекается 50 по зеркалу металла, не поступает в зазор между формирующимся слитком и стенками кристаллизатора, но в тоже время налипает на стенки кристаллизатора выше уровня металла. В этом Ы случае не обеспечивается надежная защита металла в кристаллиэаторе от вторичного окисления, появляются де- .

2-10

5-15

5-15

Недостатком указанной смеси яв" ляется то, что образующийся при ее сгорании шлак имеет высокую теплопроводност ь, низкую жидкоподвижность, . окомковывается на поверхности металла s кристаллизаторе, налипание на стенки кристаллизатора выше уровня металла. Такой шлак не может служить эффективной смазкой рабочих стенок кристаллизатора и поэтому не обеспечивает, высокого качества поверхности литых заготовок.

Целью изобретения является, умень- . шение неметаллических включений на поверхности литой заготовки за счет снижения теплопроводности смеси.

Для,достижения поставленной цели экзотермическая шлакообразующая смесь, преимущественно для непрерывной разливки. электротехнической ста" ли с содержанием остаточного алюминия 0,2-0,43, включающая силикокаль". ций, железную окалину, натриевую селитру, криолит, борсодержащее вещест" во, графит, силикатную глыбу, дополнительно содержит кальцинированную соду при следующем соотношении ингредиентов, мас.ь:

Силикокальций

Железная окалина

Натриевая селитра

Криолит

Силикатная глыба

Графит

30" 36

10-18

3-8

12-18

6-8

2"7

34 2 фекты на поверхности непрерывнолитой заготовки и, кроме того, резко снижается стойкость кристаллизаторов ИНЛЗ..

Известен также экзотермический шлакообразующий брикет, включающий горючий компонент, окислители, шлакообразующие и кальцинированную соду1.3).

Однако данный брикет имеет высокую температуру плавления, что не обеспечивает достаточного качества nosepx" ности металла. .Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является экзотермическая шла" кообразующая смесь 1 4), включающая,. мас.4:

Силикокальций Основа

Селитра натриевая 5-15

Железная окалина 15-30

Криолит 15" 30

Вещество, содержащее окислы бара

Графит

Силикатная глыба

1036434

1О

Содержание в смеси горючего компонента - силикокальция должно обес- 45 печить при его сгорании выделение определенного коли чест ва тепла, достаточного для быстрого расплавления шлакообразующих комгюнентов смеси и формирования жидкоподвижного шлака, 50

Содержание силикокальция в смеси должно находиться в пределах 30-363.

При содержании силикокальция меньше

303 выделяемого при его сгорании теп" ла недостаточно для быстрого форми- 55 .рования шлака на гюверхности металла в кристаллизаторе. При содержании же, силикокальция в смеси более 363 ухудI

Кальцинированная сода 4-10

Борсоде ржащее вещество Остальное

Введение в состав смеси кальцинированной. соды обеспечивает ускоренное формирование на зеркале металла в кристаллизаторе . гомогенного жидкоподвижного и достаточно теплопроводного шлака. Этому сгюсобствует протекающая при температуре около

920 С термическая диссоциация соды

На СО Ма О + СО .

При этом выделение углекислого газа обеспечивает. разрыхление смеси и интенсификацию ее горения, а окись 15 .натрия является хорошим плавнем для продуктов окисления силикокальция " окислов S10< и СаО. В результате увеличиваются скорость горения смеси и .скорость шлакообразования и на зер- 20 кале жидкого металла в кристаллизаторе образуется однородный (без комков) жидкоподвижный шлак, который хорошо растекается по поверхности металла и заполняет зазор между формирующейся 25 непрерывнолитой заготовкой и стенками кристаллизатора. Такой шлак предохраняет металл в кристаллизаторе от окисления и одновременно является эффективной смазкой рабочих стенок кристал-5О лизатора, что обеспечивает улучшение качества поверхности непрерывнолитой заготовки.

Предлагаемая экзотермическая шлакообразующая смесь имеет в своем составе горючий компонент (силикокаль35 ций), окислители (натриевая селитра и железная окалина), шлакообраэующие материалы (криолит или фториды других металлов, силикатная глыба, да- 4О толит или другие соединения бора, кальцинированная сода), а также графит. шаются физико-химические свойства образующегосяя шлака (увеличиваются его вязкость и температура плавления), так как в шлак переходит избыточное .количество тугоплавких продуктов окис-. ления силикокальция - окислов СаО и S)0<. Выбор же конкретного содержания силикокалъция в смеси в рекомендуемом интервале 30-363 определяется в основном содержанием кальция в силикокальции: при повышенных содержаниях кальция в силикокальции можно ввести в смесь минимальное количество (30-311) этого сплава и, наоборот, при использовании силикокальция с низким содержанием кальция доля этого горючего компонента в смеси должна быть увеличена до 35-36ь. Для приготовления смеси рекомендуется использовать силикокальций марки CK- 15 с содержанием кальция от 14 до 183.

Содержанием в смеси силикокальция определяется и содержанйе в ней окислителей - натриевой селитры и желеэной окалины: оно находится в пределах

3"8 и 10- 18ф соответственно. При этом натриевая селитра, как более активный окислитель, обеспечивает быстрое начало горения смеси, т,е. используется только для "зажигания" смеси.

Поэтому содержание ее в смеси невелико (в пределах 3-83), а конкретное ее содержание зависит от количества и состава исгюльзуемого в смеси силикокальция: при повышенном его расходе и низком содержании в сплаве кальция доля селитры может составлять 7-8Ф, а при пониженном расходе силикокальция и высоком содержании в нем кальция можно ограничиться содержанием селитры в смеси на нижнем пределе (3 -4Ф). Основным окислителем в смеси является железная окалина.

Нижний предел ее содержания в смеси (103) соответствует нижнему пределу расхода силикокальция - 30 . При более низком содержании окалины (менее

103) скорость гооения смеси и, соответственно, скорость формирования шлака на поверхности металла в кристаллизаторе значительно замедляются, что неблагоприятно сказывается на качестве отлитой на ИНЛЗ заготовки, Верхний предел содержания окалины в смеси (183) ссютветствует верхнему пределу расхода силикокальция - 364 и определяется следующим обстояTsJlbcTBoH При превышении верхнего предела содержания окалины в смеси

1036434 (18 ) в формирующемся шлаке значительно возрастает доля окислов железа (она может превысить величину

9-10i} что приводит к развитию процессов вторичного окисления разливаемой стали шлаком, особенно таких ее активных составляющих как алюминий, титан и др.

Графит, входящий в состав шлако образующей смеси, не ассимилируется образующимся при ее сгорании жидким шлаком и улучшает свойства этого шлака, как смазки рабочих стенок кристаллизатора. Содержание графита в предлагаемой смеси должно находить-. ся в пределах 2-74. При содержании графита менее 24 его влияния на улучшение смазывающих свойств жидкого шлака не ощущается. При содержании . же графита более 74 наблюдается заметный переход его в разливаемую сталь. При разливке .низкоуглеродистых сталей, например динамной, во избежание их науглероживания, содержание графита в смеси должно быть на нижнем пределе (2"3 6). При разливке же среднеуглеродистых сталей содержание графита в смеси может достигать верхнего предела

7ф 30

Наиболее а кти вным шла кообразующим компонентом смеси является криолит (соединение 3NaF ACFg), обеспечивающий быстрое разжижение формирующе» гося. при сгорании смеси шлака. Со35 держание этого вещества 12-18> обеспечивает оптимальные значения скорости формирования шлакового расплава на поверхности металла в кристал40 лизаторе. При этом верхний предел содержания криолита в смеси (183) выбран, исходя из необходимости обеспечения удовлетворительных санитарно-гигиенических условий для обслужи вающе го персонала ИНЛЗ, так как при повышенных содержаниях крио" лита в смеси наблюдается выделение в атмосферу разливочного пролета значительных количеств вредных выделений соединений фторидов. При содержании криолита менее 123 даже добавка в смесь другого достаточно эффективного разжижителя шлака - датолита не обеспечивает быстрого формирования активного и жидкоподвижного шлака, Криолит в составе смеси может быть частично или даже полностью заменен фторидами других металлов - плавиковым шпатом, флюфитовым концентратом и т.п.

Шлакообразующий материал датолит (соединение из группы силикатов с содержанием, 3 . B O) 15-17; СаО 35

40;.5!О 35-40; Fe0, ИпО, NgO, АР, 0 )остальное, имеет низкую температуру плавленйя (950- 1100 С) и с успехом заменяет в составе шлакообразующих смесей соединения фторидов. В смесь датолит вводится в количестве 8- 183 с целью замены части криолита. При этом скорость шлакообразования сохраняется достаточно высокой, и в тоже время заметно уменьшается выДеление в атмосферу цеха вредных соединений фторидов. Верхний предел содержания датолита в смеси (183) обусловлен необходимостью ограничения неконтролируемого перехода бора в сталь в результате протекания реакции его восстановления из соединений в шлаке с помощью силикокальция, При содержании датолита в смеси менее

83 даже при максимальном содержании в ней криолита (18ь) формирование активного жидкоподвижного шлака су щественно замедляется, и это приводит к ухудшению качества литой заготовки, Содержания криолита и датолита в смеси взаимосвязаны, при повышенном содержании криолита (17- 183) содержание датолита обычно выбирается на нижнем пределе (8-103) и, наоборот, при расходе криолита на нижнем пределе (12- 134) содержание датолита долж-. но увеличиваться до 17-184.

Кроме датолита в составе смеси можно использовать и другие соединения бора, например, буру (соединение

Na В О, 10 Н О). Однако на разложение крйсталлизационной влаги, содержащейся в буре, затрачивается дополнительное количество тепла, поэтому формирование жидкоподвижного шлака идет более медленно, чем при применении датолита.

Содержание кальцинированной соды в смеси должно находиться в пределах

4-103. При содержании соды в смеси менее 4 ее роль интенсификатора процессов горения смеси и шлакообразования значительно ослабляется. При со-. держании же соды более 103 заметно увеличивается пылевыделение с поверхности смеси, засыпаемой на зеркало металла в кристаллизаторе. Расход

1036434 кал ьцини ро ванной соды в выбранном интервале (4-10 ) прямо пропорционален расходу силикокальция и окислителей (натриевой селитры и железной окалины). 5

По сравнению с криолитом и датолитом эффекти вност ь силикатной глыбы (соединение Na 0 SiO ) как шлакообразующего компонента ниже. Однако у силикатной глыбы отсутствуют не-. достатки, присущие составам смесей с криолитом (наличие вредных выделений фторидов) и датолитом (развитие неконтролируемого перехода бора в сталь). Поэтому применение силикат- 15 . ной глыбы в составе предлагаемой смеси в количестве 6- 184 является целесообразным. В связи с отмеченными ограничениями по содержанию в смеси криолита и датолита силикатная глыба служит дополнительным шлакообразующим материалом, и выбор ее содержания в конкретной смеси (в указанном интервале 6-1%) производится с учетом расхода всех остальных компонентов смеси ..

Предлагаемая экзотермическая смесь готовится путем простого механического смешивания ее исходных компонентов. По фракционному составу требо- ЗО вания по всем исходным материалам одинаковы - они должны иметь размер

i÷àñòèö не более 1 мм. Для обеспече ния такого фракционного состава необходима организация помола силикокальция, железной окалины и силикатной глыбы, а также натриевой селитры, которая при длительном хранении комкуется вследствие гидратации. Остальные материалы (криолит,.датолит, гра- 4п фит и кальцинированная сода) используются для приготовления смеси в.сОстоянии поставки, т.е. предварительного их измельчения не требуется.

Подготовленная смесь в виде порош- 45 ка подается на зеркало металла в кристаллизаторе равномерно по ходу разливки стали. Расход смеси 1,41,6 кг/т стали.

При контакте с жидким металлом в кристаллизаторе смесь сразу загора-. ется. По мере сгорания смеси образуется жидкоподвижный шлак, который защищает открытую поверхность жидкого металла в кристаллизаторе от окисления, а также служит смазкой между стенками кристаллиэатора и твердой боковой поверхностью отливаемой заготовки. В результате устранения вторичного окисления металла и от-. сутствия торможения усадки формируется бездефектная корочка непрерывнолитой заготовки, обеспечивается хорошее качество поверхности металла.

Пример 1. При отливке на двухручьевой ИНЛЗ вертикального типа

Череповецкого металлургического заво да слябов сечением 1200 200 мм из динамной стали марки 2013 по

ГОСТ 21427.2-75 (с содержанием менее

0,033 С и 0,2-0,М A8) в кристаллизатор равномерно по ходу разливки присаживают экзотермическую шлакообразующую смесь следующего состава, мас.Ф: силикокальций 33, железная окалина 12, натриевая .селитра 5, криолит 14, силикатная глыба 14, датолит 13, графит 4 и кальцинирован- ная сода 5, Расход смеси 1,4-1,6 кг/т стали.

Il р и м е р 2. При отливке на двухручьевой ИНЛЗ вертикального типа слябов сечением 1070 200 мм из стали марки 25 в кристаллизатор равномерно по ходу разливки присаживают экзотермическую шлакообразующую смесь следующего состава, мас.3: силикокальций 30, железная окилина 10, натриевая селитра 3, криолит 12, силикатная глыба 18, датолит 18, графит

5 и кальцинированная сода 4. Расход смеси 1,4-1,6 кг/т стали.

Пример 3. При отливке на двухручьевой МНЛЗ вертикального типа слябов сечением 1070 200 мм из стали марки 45 в кристаллизатор равномерно по ходу разливки присаживают экзотермическую шлакообразующую смесь следуащего состава, мас,Ф: силикокальций 33, окалина 16, натриевая селитра 6, криолит 18, силикатная глыба 6, датолит 8, графит 7 и кальцинированная сода 6. Расход смеси 1,4-.

1,6 кг/т стали.

Пример 4. При отливке на двухручьевой ИНЛЗ вертикального типа слябов сечением 1200 200 мм из динам- ной стали марки 2011 по ГОСТ 21427.

2-75 (с содержанием менее 0,033 С) в кристаллизатор равномерно по ходу разливки присаживают экзотермическую шлакообразующую смесь следующего состава, мас.Ф: силикокальций 3,железная окалина 18, натриевая селитра 8,, коиолит 13, силикатная глыба 6, да10364

10

Предьявлено

ОТК, т

Зачистка поверхности сляба, Отлито под смесью

0,7

0,83

0,4

0,83

0,4

4,55

2,2

201,6. Предлагаемая 207 шлаковая смесь А по примеру 1

97 4

Составитель И. Гон чарук

Редактор В. Данко Техред И. Гергель, Корректор Г. Решетник

Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5894/9 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 толит 9, графит 2, кальцинированная сода 10.

Результаты разбраковки непрерывнолитой заготовки (слябы сечением

200- 1070 мм) опытных плавок приведены в таблице, Применение предлагаемой экзотерми" ческой шлакообразующей смеси при непрерывной разливке стали обеспечит улучшение технико-экономических пока- 10 зателей .производства, связанных с улучшением качества поверхности .непрерывнолитых заготовок. Экономическая эффективность применения предлагаемой смеси складывается из увеличения выхода годного металла из непрерывнолитой заготовки .на 0,5-0,7Ф и снижения затрат на обработку стали шлакообразующей смесью.

5 я Череповецкого металлургического завода удельная эффективность применения предлагаемой смеси соста- вит 0,6-0,7 руб./т разливаемой стали. При разливке в условиях электросталеплавильного цеха 400 тыс. т стали годовой экономический эффект составит 260-300 тыс. руб.