Шлакообразующая смесь для разливки стали

 

1. ШЛАКООБРАЗУЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включающая алюминийсодержащий материал, марганцевую руду, силикатную глыбу, плавиковый шпат, металлургический шлак, отличающаяся тем, что, с целью снижения взрьшоопасности смеси, ускорения формирования жидкого шлака в изложнице, улучшения качества поверхности слитка и проката из него, она в качестве алюминийсодержащего материала содержит сплав алюминия с цинком и кремнием при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сплав алюминия с цинком и кремнием12-20 Марганцевая руда 15-30 Металлургический шлак 18-30 Силикатная глыба 15-30 Плавиковый шпат Остальное 2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что сплав алюминия с цинком и кремнием содержит элементы в следзгющем соотношении, мас.%: Цинк0,5-12 Кремний4-10 АлюминийОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) р5));С 21 С 5/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ " " ./

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3536444/22-02 (22) 02.12.82 .(46) 30.04.84. Бюл. № 16 (72) Л.И.Крупман, Д.А.Дюдкин, Д.M.Ìàêñèìåíêî, А.Е.Сочнев, В.М.Бреус, К.Г.Носов, Ю.И.Гладилин, С.С.Бродский, А.В.Печерица и В.В.Несвет (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (53) 669;168(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 384616, кл. В 22 D 27/06, 1973.

2. Сталь ¹ 11, 1974, с, 994-996 ° (54)(57) 1. ШПАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ

ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включающая алюминийсодержащий материал, марганцевую руду, силикатную глыбу, плавиковый шпат, металлургический шлак, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью снижения взрывоопасности смеси, ускорения формирования жидкого шлака в изложнице, улучшения качества поверхности слитка и проката из него, она в качестве алюминийсодержащего материала содержит сплав алюминия с цинком и кремнием при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сплав алюминия с цинком и кремнием 12-20

Марганцевая руда 15-30

Металлургический шлак 18-30

Силикатная глыба . 15-30

Плавиковый шпат Остальное

2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что сплав алюминия с цинком и кремнием содержит элементы в следующем соотношении,мас.%:

Цинк О, 5-12

Кремний 4-10

Алюминий Остальное

1089145

Цель изобретения - снижение взры" воопасноспи смеси, ускорение формирования жидкого шлака в изложнице, улучшение качества поверхности слитков и проката из них.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к шлаковым смесям для разливки стали.

Известна экзотермическая смесь для разливки стали (g, которая содержит, мас. :

Алюминиевый порошок 7-12

Древесные опилки t5-25

Марганцевая руда 1-6

Плавиковый шпат 30-40

Шамот 10-18

Силикатная глыба 10-20

Недостатком данной смеси является использование в ее состав взрывоопасных смесей апюминиевого порошка

15 и древесных опилок, что требует применения специального дорогостоящего взрывозащищенного оборудования для изготовления. смесей. Кроме того, вследствие применения гигроскопических древесных опилок срок хранения ограничен, а использование смеси с повышенным содержанием влаги приводит к ухудшению качества поверхности слитков.

Наиболее близкой к предлагаемой является шлакообразующая смесь для разливки стали f2), содержащая,мас. :

Алюминий 17

Марганцевая руда 20

Силикатная глыба 23

Плавиковый шпат 20

Металлургический (доменный) шлак 20

Однако в известной смеси используют взрывоопасный алюминий, что затрудняет ее приготовление и хранение и требует специального взрывобезопасного оборудования. Кроме того, при использовании известной 40 смеси для разливки стали жидкий шлак из нее формируется недостаточно быстро иэ-за пассивации поверхности частиц чистого металлического алюминия окисной пленкой, усиливающейся 4S при повьппенных температурах в присутствии окислителя.

В результате нижняя часть слитка примерно на высоту 1/4-1/3 разливается без жидкого шлака и в значи- g0 тельной мере поражена дефектами типа плен неметаллических включений, заворотов корочки.

Поставленная цель достигается тем, что шлакообразующая смесь для разливки стали на слитки, включающая алюминийсодержащий материал, марганцевую руду, силикатную глыбу, плавиковый шпат, металлургический шлак, в качестве алюминийсодержащего материала содержит сплав алюминия с цинком и кремнием при следующем соотношении компонентов, мас. :

Сплав алюминия с цинком и кремнием 12-20

Марганцевая руда 15-30

Металлургический шлак 18-30

Силикатная глыба 15-30

Плавиковый шпат Остальное

Сплав алюминия с цинком и кремнием содержит элементы в следующем соотношении, мас. :

Цинк

Кремний

Алюминий

0,5-12

4-10

Остальное

Если для первичного и вторичного алюминиевого порошка НКПВ составляет 56 и 60 г/м, то для сплава алюминия с цинком и кремнием — более

1000 г/м,и, следовательно, в отличие от алюминиевого порошка сплав является взрывобезопасным материалом.

Смеси с предлагаемым сплавом могут изготавливаться на обычном оборудовании. Температура самовоспламенения алюминиевого порошка около 800 С, 0 сплава — более 1000 С.

Содержание компонентов в экзотермической смеси обусловлено скоростью разливки и сортаментом разливаемых сталей

Экзотермическая смесь .с низким содержанием алюминиевого сплава применяется при небольших скоростях разливки для простых углеродистых сталей. При повышенных скоростях разливки для низколегированных и высоколегированных сталей используют смеси с более высоким содержанием сплава. При содержании сплава более 20 количество выделяемой теплоты Значительно превышает необходимое, кроме того, в расплавленных шлаках возрастает содержание окиси алюминия, что ведет к повьппению их вязкости. При содержании сплава менее 12 не обеспечивается минимально необходимое для расплавления смеси количество тепла.

Марганцевая руда в смеси выполняет роль окислителя, количество

1089145 которого связано с содержанием алюминиевого сплава и увеличивается с возрастанием последнего.

При содержании в смеси марганцевой руды менее 15Х не может быть обеспечено полное окисление сплава алюминия с цинком и кремнием при минимальной его концентрации.

При содержании марганцевой руды более 307. избыточное количество окислов марганца переходит в шлак, образующийся при сгорании смеси, что ухудшает его физико-химические свойства и снижает качество стали

35

В качестве металлургического шлака может быть использован любой (доменный, злектросталеплавильный, сплав цветных металлов и др.), системы А 0 -Si0 -CaO-MgO в соотношеФ я 2 нии их (1,2-2,0): 1: (0,8-1,2): (0,150,5) . путем растворения окиси марганца в металле.

Силикатная глыба снижает температуру плавления шлака. Снижение ее содержания ниже 157 не обеспечивает

kt. расплавления шлаковой смеси при даче ее на поверхность расплавленного металла. Увеличение содержания силикатной глыбы выше 307 нецелесообразно, так как повышается содержание в шлаке и ухудшается его физико-химические свойства.

Плавиковый шпат регулирует температуру воспламенения и снижает вязкость формирующегося шлака. Ниж.ний предел содержания плавикового щ шпата (5 ) в смеси необходим для получения низкой (менее 3 пз) вязкости и для воспламенения смеси. При длительной разливке стали требуется увеличить содержание плавикового шпата. Однако вводить его более 257. нецелесообразно из-за ухудшения санитарно-гигиенических условий работы на разливочной площадке.

При контакте с металлом цинк 40 испаряется и способствует перемешиванию шлакообразующей смеси, ускорению ее плавления и предотвращению хлопков. В результате улучшаются условия формирования шлака на по- 4 верхности разливаемого металла.

Несмотря на то, что цинк является вредной примесью в стали, использование сплава с ням в указанных количествах не приводит к загрязнению разливаемого металла.

В шлаке допускается присутствие окислов железа до 5Х марганца до

37, фторидов до 5Х окислов щелочных металлов до 27, а также других примесей, не изменяющих ни свойств шлака. ни свойств разливаемой счали, в суммарном количестве до о3%.

При использовании таких шлаков в смеси ускоряется формирование жидкого шлака и металл на более ранних стадиях покрывается жидким шлаком и, следовательно, количество дефектов на поверхности слитков и проката снижается.

Ограничение окислов марганца и щелсчных металлов связано с вводом этих окислов с марганцевой рудой и силикатной глыбой в строго заданных количествах.

Нижний предел содержания кремния в сплаве 47 выбран, исходя из снижения температуры плавления, верхний— обусловлен тем, что повышение содержания кремния в сплаве выше 107. приводит к снижению теплотворной способности сплава.

Верхний предел содержания пинка в сплаве ограничен 127, так как дальнейшее его повышение может привести к нежелательному загрязнению стали цинком, который является вредной примесью. При содержании цинка менее

0,57, не обеспечивается снижение прочности пленки окислов на частицах сплава, что затрудняет взаимодействие их с кислородом.

В табл. 1 приведены примерные составы сплавов °

В табл. 2 привецены примерные составы шлакообразующиЦ смесей.

Смесь готовят путем смешения подготовленных и дозированных компонентов расфасованной порцией, достаточной для разливки одного слитка.

Расход смеси может составлять 1,53,0 кг/т стали. До разливки стали смесь в мешках загружают в подготовленные и очищенные изложницы. Смесь рекомендуют для разливки углеродистых .и легированных спокойных сталей.

Пример ы 1-3. Из сплава алюминия с цинком и кремнием составов 1-3 (табл. 1), марганцевой руды, металлургического шлака, силикатной глыбы, плавикового шпата приготовлены смеси составов 1-3 (табл. 2).

Металлургический шпак состоит из доменного шлака и шлака переработки

1089145 цветных металлов в соотношении 1:1, 2:1 и 1:2.

НКПВ сплавов алюминия с цинком и кремнием, укаэанных в табл. 1, составов, составит более 1000 г/м .

Смесь У 1 используют для разливки сифоном углеродистой стали в слитки массой 8 т, расход смеси—

1,5 кг/т.

Смеси N - 2 используют для разливки сифоном ниэколегированной стали в слитки массой 6 т с расходом 2,0 кг/т

Смесь Ф 3 используют для разливки сифоном легированной стали в слитки массой 3,5 т с расходом 2,5 кг/т.

В процессе разливки при поступлении первых порций металла начинают активное формирование шлака, которое заканчивают 1,0-1,5 мин, т.е. при наполнении 1/7-1/10 высоты изложницы.

В дальнейшем стали разливают при наличии на ее поверхности жидкого шлака.

Слитки прокатывают — в примере 1 (смесь 1) — на трубную заготовку, в примере 2 (смесь и 2) - на сортовую заготовку, а смеси к- 3 — на осевую заготовку.

Сл тки и готовый прокат подвер; гают осмотру и зачистке абразивными кругами в дефектных местах.

Дефекты на поверхности слитка и проката представляют собой мелкие плены и рванины, немногочисленны и залегают неглубоко.

Для сравнения приготавливают

I смесь У 4 (табл. 2), соответствующую по составу смеси Прототипа и аналогичным образом испытывают при разливке стати для трубной и осевой

Таблица 1

Содержание элементов, 7 ний Цинк

Алюми Кремний. ф2,5

0,5

10

12

Условный номер сплава (соответствует номеру смесей) заготовки. НКПВ алюминиевого порошка составит 5б г/м, т.е. смесь взрывоопасна.

В процессе разливки формирование шлака начинают позже и продолжают

2,0 мин, т.е. при наполнении изложниц до 1/4-1/3 ее высоты.

Слитки и заготовки, полученные

1О при испытании смеси У 4 имеют

У ,грубые плены, рванины, угловые трещины.

Количество заготовок, подвергнутых зачистке, в 2-4 раза больше, чем на плавках со смесями 1-3. Таким

15 образом, использование смесей 1-3 обеспечивает взрывобезопасность, ускоряет формирование жидкоподвижного шлака, снижает количество дефектов на слитках и заготовке, увеличивает

20 выход годного металла на 0,5-1,5Х.

Шлакообразующая смесь проста в изготовлении и может быть внедрена на металлургических заводах, разливающих сталь на слитки.

Экономический эффект по сравнению с базовым вариантом — смесью-прототипом — складывается от снижения стоимости компонентов смеси, увеличения выхода годного проката, снижения трудоемкости его обработки.

При разнице в ценах 1 т алюминиевого порошка и сплава алюминия с цинком и кремнием 522-.280 = 242 руб.

З5 экономический эффект только за счет меньшей стоимости предлагаемой смеси составит 0,15 руб/т стали и при объеме производства 1,8 млн.т стали в год составит 0,15 1,8 10

40 = 270000 руб./год.

1089145

Таблица 2

Содержание ингредиентов, вес.%

Условный

Всего

Сплав алюминия с

Металномер смеси лургический понента, г/мз цинком и кремнием шлак

15 30

Более 1000

15 17 22

1,5

30 15

20 Домен- 100 2,5 ный шлак-20!

20 23

Продолжение табл. 2

УсловУвеличение выхоХарактер дефекта на поверхности ный

Слитка

Количество да годного, % номер смеси заготовок с дефектами, %

Мелкие плены

0,2

1,0

0,1

0,5

0,1

1,5

4 (прототип) 22

Грубые плены и трещины

I

При НКПВ более 1000 г/м материал не взрывается, значения HIGIB более 1000 г/м не определяются.

Составитель О. Веретенников

Техред Т.Маточка

Редактор Н. Ковалева

Корректор А..Ильин

Заказ 2874/24

Тираж 540

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

4 (прототип) Марган цевая руда

Сили- Плавикатная ковый глыба шлат

25 18 100

23 23 100

5 30 100

Снижение брака заготовки, %.

Время формирования жидкого шлака, мин

НКПВ алюминийсодержащего ком