Экзотермическая смесь для утепления головной части слитка

 

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ СЛИТКА, включающая алюминий, коксик, железорудный концентрат, шамотный порошок и шпакообразующий материал, о т л йч а ющ а я с я тем, что, с. целью повьшения ее теплоизолирующих свойств, снижения взрывоопасности, уменьшения голбвной обрези и повьвпения выхода годного прокатанного из слитков металла , она дополнительно содержит цинк при следующем соотношении ингредиентов , нас.%: 10-25 Алхквсний 16-24 Коксик 0,1-2,0 Цинк Железорудный (Л 12-16 концентрат Шлакообразующий 8-24 материал Остальное Шамотный порошок ел 9)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИК

„„SU„, 1156 4

4(5!1 В 22 D 27/00, 7/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

8-24

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3673867/22-02 (22) 19.12.83 (46) 23.05.85. Бюл. F- 19 (72) В.ф.Сарычев, Г.Г.Чугунников, Н.Ф.Вахчеев, Л.И.Крупман, Б.В.Гавронский, Ю.Н.Селиванов, А,Е.Сочнев, Л.В.Аграноник, В.А.Моренко, Л.И.Елисеев, В.А.Осипов и В.М.Бреус (71) Магнитогорский дважды ордена

Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени металлургический комбинат им.В.И.Ле- . нина и Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (53) 62.1.746.58 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

У 724271, кл. В 22 D 7/00, 1976 .

2.Авторское свидетельство СССР

У 608609, кл. В 22 D 27/06, 1976.

З.Инструкция по изготовлению и применению люнкерита в мартеновских цехах В МТИ-10-75. Магнитогорский металлургический комбинат, f975.

4.Заявка Японии Ф 53-131925, кл. 11 В 05, опублик. f978. (54) (57) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ

УТЕПЛЕНИЯ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ СЛИТКА, включающая алюминий, коксик, железорудный концентрат, шамотный порошок и шлакообразующий материал, о т л ич а ю щ а s.ñ я тем, что, с, целью повышения ее теплоизолирующих свойств, снижения взрывоопасности, уменьшения головной обрези и повышения выхода годного прокатанного из слитков металла, она дополнительно содержит цинк при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:

Алюьжний 10-25

Коксик 16-24

Цинк О, 1-2,0

Желез орудный концентрат 12-16

Шпак ообразующий материал

Шамотный порошок

19-23

3-5

10-15

4-6

-52-55, 3-5 порошок

Марганцевая руда

Окислы железа

Криолит

Огнеупорная глина

Связующее

Недостатками этой смеси является то, что после сгорания смеси на поверхности слитка формируется жидкий шлак, обладающий высокой теплопроводностью, обогревающий эффект смеси носит кратковременный характер, смесь не обеспечивает эффективного улучшения качества слитка.

Известна экзотермическая смесью для утепления прибыпьиой части слитков углеродистых сталей, содержащая, з мас.%.

Алюминий 14

Древесньп1 уголь 20

Железная оклина 16

Шамотный порошок . 25 50

Боксит 10

Ферросилиций 15

Недостатками данной смеси являк ся ее высокая взрыноопасность, недостаточные теплоизолирующие свойства Ы и сложность н приготовлении, поскольку боксит содержит гидратную влагу, для 3 даления которой и,) ..МеИзобретение относится к разливке стали в слитки, в частности к смесям для утепления головной части слитков.

Строение слитка спокойной стали, качество и выход годного проката из слитков н значительной степени опре,целяются составом используемых для утепления прибыльной части слитка смесей.

Известна экзотермическая смесь. !) 10 для прибыльной части слитка, содержащая, мас.%:

Твердый окислитель 25-35

Вермикулит необожженный 45-70

Восстановитель на осно- 15 ве алюминия Остальное

Ф

Недостатками этой смеси являются высокая взрывоопасность ее и высокая скорость сгорания в прибыльной части, в результате чего не обеспе- щ чивается существенное улучшение плотности центральной части крупных слитков, Известна экзотермическая смесь,(2) для обогрева литейных прибылей, со- 2 держащая, мас.%:

Алюминиевый

15-40 на в процессе приготовления и хранения.

Кроме того, в прибыльной части слитка смесь относительно быстро сгорает и не обеспечивает эффективного утепления прибыльной части слитка. Головная обреэь проката относительно высока, в результате чего выход годного металла снижается.

Целью изобретения является повышение ее теплоизолирующих свойств, снижение взрывоопасности, уменьшение головной обрези и повышение выхода годного прокатанного из слитков металла.

Эта цель достигается тем, что экзотермическая смесь для утепления головной части слитка, включающая алюминий, коксик, железорудный концентрат, шамотный порошок и шлако- образующий материал, дополнительно содержит цинк при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Алюминий 10-25

Коксик 16-24

Цинк О, 1-2,0

Железорудный концентрат . 12-16

Шлакообразующий материал 8-24

Шамотный порошок Остальное

Алюминий в смеси является основным горючим компонентом. Количество алюминия менее 10% недостаточно для эффективного развития экзотермичегкой реакции, а при солержании алюняется сложньп режим термообработки боксита.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и цогтигаемому результату является экзотермическая смесь !41 для прибыльных надставок, включающая, мас.%:

Алюминий 15-30

Железную руду (железнорудный концентрат)

Теплорасширяющийся материал (нейтральный шлаковый материал) 1-15

Нейтральный огнеупорный порошок (шамотный порошок) 10-40

Углеродистый материал (коксик) 5-15

Однако известная смесь относительно легко воспламеняется и небезопас1156 лов цинка.

3 минин более 257„реакпия протекает слишком бурно, однако часть алюминия остается неиспользованной и вызывает дополнительное раскисление стали и увеличение в ней содержания неметалS лических включений. При недостатке и избытке алюминия в смеси теплоизолирующие свойства смеси ухудшаются, качество металла снижается.

Железорудный концентрат является 111 окислителем и обеспечивает эффективное развитие экэотермической реакции.

Предельные содержания железорудного концентрата связаны с концентрацией алюминия. При уменьшении содержания железорудного концентрата менее 127, скорость горения смеси замедляется, а при увеличении его содержания более 167 скорость горения смеси ее увеличивается,.а в образовавшемся огарке" (сгоревшей смеси) отмечается повышение содержания окислов железа, в результате чего металл переокисляется.

Коксик является с одной строны горючим компонентом, а с другой— компонентом, разрыхляющим сгорающую смесь и создающим пористый огарок, поскольку при сгорании коксика образуются газообразные продукты горения.

Как горючий компонент коксик представляет ценность тем, что в противоположность алюминию on сгорает постепенно и действие его долговременно. Содержание коксика менее 16Х недостаточно для эффективного утепления, огарок смеси имеет повышенную плотность, высокую теплопроводность, а гри содержании коксика более 247. механическая прочность образующего40 ся огарка уменьшается и он ломается, оголяя зеркало металла и ухудшая макроструктуру слитка.

Шамотный порошок и инертньп шлаковьпЪ материал являются наполните45 лями смеси. Однако их действие в процессе формирования огарка несколько различается. Различия эти состоят в том, что шамотный порошок имеет относительно высокую температуру плавления и препятствует. полному расплавлению смеси.

Инертный шлаковьп материал, напротив, имеет более низкую темпера-туру плавления и способствует форми- 55 рованию жидкой фазы в огарке.

Избыточное количество инертного шлакового материала (более 24) и

843 4 недостато ное количество шамотного порошка (менее 20%) приводит к пол чению жидкого шпака на поверхности металла, повьппенной теплоотдаче с поверхности слитка и ухудшению макроструктуры слитка.

Недостаточное количество инертного шлакового материала (менее 8Х) и избыточное количество шамотного порошка (более 35%) приводит к формированию слишком рыхлого огарка, снижают его механическую прочность и являются причиной повышенных теплопотерь с поверхности слитка.

Цинк, введенный в смесь в количестве О, 1-27. выполняет несколько функций. Одна из особенностей цинка состоит в относительно низкой темпе.— ратуре его окисления. Реакция имеет эндотермический характер и за счет горения цинка замедляется скорость горения смеси в целом. При окислении цинка образуются газообразные продукты реакции, которые, с одной стороны, способствуют разрыхлению смеси, а с другой, замедляют реакцию окисления алюминия, разделяя частицы алюминия и окислителя.

Кроме того, цинк непосредственно взаимодействует с алюминием, образуя сплав с более высокой температурои воспламенения, чем алюминий.

Содержание цинка О, 17, является нижней пороговой концентрацией, при которой наблюдается его положительное влияние на свойства смеси данного состава. При концентрации цинка более 27. происходит насыщение металла цинком и снижение свойств стали.

Кроме того, в атмосфере на разливочной площадке отмечается наличие окис=Алюминий используется в виде частиц размером не более 5 мм, причем около 70Х алюминия имеет фракцию ог

-3 до +0,5 мм. Количество мелких фракций размером менее О, 10 мм не должно превышать 10Х, а размером менее 0,05 мм — не более 2Х ° Увеличение доли фракций размером менее

О, 1 мм повышает взрывоопасность как самого алюминия, так и смеси в целом.

Железорудный концентрат предпочтительно использовать в виде дисперсногп порошка, в котором частицы мельче

0,2 мм составляют не менее 90Х.

Инертный шлаковый материал и msмотный порошок целесообразно исполь5 зовать в виде частиц размером от -3 до .О, 1 им в количестве не менее 85Х.

Количество частиц раэмерои от 3 до

5 им не дол«но нреввиать 15Х.

В качестве инертного шлакового материала опробованы металлургичес«ие апа«И. Наилучшие результаты обеспечивает использование силикатно; глиноэеиистыс шлаков с соотношением глинозема, креинезеиа и окислов ке- 14 лезам 1:(0,8 0,1):(0,2+0,1). цйнк рекоиедуется использовать в зшде иорошка с размером частиц

«е «руннее. 5 мм. 15

1156843

Исходные материалы .просушивают., «зиельчавт, просеивают через соответствующие сита и тшательно перемеаввзшг.. 3атеи .готовую смесь расфасо- э4 вмиг в бумажные кули и засыпают

М поверхность слитков при наполненв« прибыльной части слитка. Возмак«а.засыпка смеси s прибыльную часть иернвее черпаками из общей емкости.

Таблица 1

1 одер«ание коипонентов предлагаемых и известной смесей, мас.Х

25

25

0,1 2

t6 14

24 16

25,9 35

16

Ко«си«

15 йаиотный порошок. 20

35 йпа«оный материал (доменный шпак) 24

100

100

100

Итого:

Алюминий

Цинк

Железорудный концентрат

Составы н свойства смесей приведены соответственно в табл. 1 и 2.

Предлагаемые смеси (1-3) приготавливают посредством просушивания, измельчения, просеивания через сита

3 мм и последующего смещения исходных компонентов. Смесь в количестве

2 кг на тонну стали засыпают в прибыльную часть слитков массой 20, 5 т.

Кроме предлагаемых смесей по аналогичной методике приготовлена известная смесь (4)(табл, 1). Как видно из приведенных в табл. 2 данных предлагаеиые смеси по сравнению с известной характеризуются более благонриятныии технико-экономическими характеристиками, т.е. они не взрывоопасны, ииеют более низкий коэффициент теплонроводности, иакроструктура головной части проката из слитков, утепленных предлагаемыми смесями,лучше, чем утепленных известной смесью, головная обрезь н выход годного проката из слитков, утепленных известной смесью.

2 3 4 (известная) 1 156843

Таблица

r r

Содержание смесей соответственнс табл. 1

Свойства смесей

3 4(известная

1 2

1400

1500 1520 1550

2000 2200 2500

Теплотворная способность, КДж/кг

2700

Коэффициент теплопроводности при

1000 С, КДж/и ч.град

0,20

О 12 014 009

Нижний концентрационный предел взрываемости, г/м

Не . Не

Не взрывается

1,0

Головная обрезь, Х

Увеличение выхода годного проката, т/т О, 0238 О, 0238 О, 02238

Составитель И.Гончарук

Редактор О.Черниченко ТехредК.Гергель, Корректор В.Вутяга

Заказ 3238/12 Тираж 747 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Nt-35, Рауаская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óàãîðîä, ул.Проектная,4

Температура под поверхностью огарка через 1 ч, С

Иакроструктура головньпс темплетов, балл

) 1 1 взры- взрывает- вается ся

1,5 1,5

13 14