Шлакообразующая смесь для защиты металла в кристаллизаторе

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам шлакообразующих смесей , используемых для защиты металла в кристаллизаторе в процессе разливки стали . Сущность изобретения: шлакообразующая смесь содержит доменный шлак, графит и фторсодержащее вещество в качестве фторсодержащего вещества смесь содержит пыль газоочисток производства алюминия и дополнительно пыль газоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас.%: доменный шлак 15-23; пыль газоочисток производства алюминия 18-22; пыль газоочисток производства ферросилиция 25-30; пыль газоочисток производства извести 26-30; графит 3-8. Пыль газоочисток производства алюминия имеет следующий состав, мас.%: 12-15; F 18-22; NaaO 12-15; СаО 0,7-1,0; SIC-2 0,5-1,0; Ре20з2,5- 3,0; С 25-30; смолистые 10-15. Пыль газоочисток производства ферросилиция имеет следующий состав, мас.%: SI02 86-88; 1,8-2,5; S11.1-1,45; СаО+ МдО 5,0-5,8; Р0бщ 2,5-3,0. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. W Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,, Ж,, 1814587 А3 (st)s В 22 0 11/00 11/ 10, С 21 С 5/54

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) " ": (gi

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;:;::,;, . - " ::", К ПАТЕНТУ

15 — 23

18-22 (21) 4887907/02 (22) 02.10.90 (46) 07.05.93. Бюл. hh 17 (71) Западно-Сибирский металлургический комбинат (72) С.С.Галочкин, Б.Е.Янак и Н.И.Воронин (73) Западно-Сибирский металлургический комбинат (56) Авторское свидетельство ЧССР

ЬЬ 239571, кл. В 22 D 11/10, 1985.

Технологическая инструкция. П риготовление защитной шлакообразующей смеси для МНЛЗ, ТИ-104-CT. ЭС-30-85, Новотроицк, 1986. (54) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ

ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТО- . .РЕ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к составам шла кообразующих смесей, используемых для защиты металла в кристаллизаторе в процессе разливки стаИзобретение относится к металлургии, а именно к составам шлакообраэующих смесей, используемых для защиты металла в кристаллизаторе в процессе непрерывной разливки стали.

Целью изобретения является повышеwe качества непрерывнолитых заготовок за счет улучшения теплоизолирующих свойств смеси, снижение ее себестоимости путем утилизации отходов промышленного производства, улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

Поставленная цель достигается тем, что шлакообраэующая смесь для защиты металла в кристаллизаторе, содержащая доменный шлак, графит и фторсодержащее вещество, согласно изобретению, в качестли. Сущность изобретения: шлакообразующая смесь содержит доменный шлак, графит и фторсодержащее вещество в качестве фторсодержащего вещества смесь содержит пыль газоочисток производства алюминия и дополнительно пыль газоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас. 7: доменный шлак 15-23; пыль газоочисток производства алюминия 18 — 22; пыль газоочисток производства ферросилиция

25 30; пыль газоочисток производства извести 26 — 30; графит 3 — 8. Пыль газоочисток производства алюминия имеет следующий состав, мас, : AlzOg 12-15; F 18-22; йа20

12-15; СаО 0,7 — 1,0; $102 0,5 — 1,0; Ге20з 2,53,0; С 25 30; смолистые 10-15. Пыль гаэоочисток производства ферросилиция имеет следующий состав, мас. : SiOz 86-88; А40э

1,8-2,5; $11,1-1,45; СаО+ МдО 5,0-5,8; Fogy

2,5-3,0, 2 з.п. ф-лы, 1 табл. ве фторсодержащего вещества смесь содержит пыль газоочисток производства алюминия и дополнительно содержит пыль гаэоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас. :

Доменный шлак

Пыль газоочисток производства алюминия

Пыль газоочисток производства ферросилиция 25 — 30

Пыль гаэоочисток производства извести 26 — 30

Графит 3 — 8, пыль газоочисток проиэвод тва алюми- ния имеет следующий состав, мас., С 25-30

1814587

А!20э 12-15

F 18 — 22 йагО 12-15

$t02 0,5-1,0

Fe2Og 2,5-3,0

СаО 0,7-1,0 смолистые 10-15, а пыль газоочисток производства ферросилиция имеет состав, мас.%:

$!02 86-88 10

А!20з 1,8 — 2,5

$! 1,1-1,45

CaO+Mg0 5,0-5,8

F osw 2,5 — 3,0.

Доменный шлак является источником окислов кальция, алюминия, ремния и магния, введение которых в смесь в виде сплава, как показали эксперименты, ускоряет процесс образования гомогенного шлака.

40

Кроме того, содержащаяся в составе доменного шлака окись магния способствует повышению ассимилирующих свойств шлакового расплава и обеспечивает прочность сцепления гарнисажа со стенками кристаллизатора. Указанный эффект достигается при содержании доменного шлака в смеси в пределах 15 — 23%. Введение в состав шлакообразующей смеси менее 15% доменного шлака снижает толщину слоя расплавленного шлака в кристаллиэаторе и его ассимилирующую способность. При содержании доменного шлака в смеси свыше

23 повышается температура плавления расплава, резко увеличивается вязкость шлакового покрытия, ухудшается качество отливаемых заготовок.

Используемая в качестве фторсодержащего вещества пыль гаэоочисток производства алюминия, имея в своем составе как соединения фтора, так и соединения натрия, является плавнем для всей смеси, одновременно снижая температуру плавления смеси и вязкость полученного шлака; и способствует быстрому формированию гомогенного шлака при более низкой температуре. Кроме того, она содержит до

30% углерода и смолистый остаток, при сгорании которых в кристаллизаторе выделяется тепло, дополнительно подогревающее шлаковую смесь; а выделяющиеся продукты горения и разложения способствуют улучшению теплоизолирующих свойств за счет ее разрыхления.

Пыль представляет собой твердый тонкодисперсный продукт высокотемпературных выносов материалов плавки алюминия.

Низкая насыпная плотность (0,25 т/мз). малый размер частиц (0,1-20 мкм) и наличие углерода определяют ее высокие теплоизолирующие и защитно-смазывающие свойст20

30 ва, Пыль дешева, при подготовке к использованию не требует помола, ее применение уменьшит загрязнение окружающей среды отходами. При формировании защитного покрытия в процессе разливки практически устраняется загрязнение атмосферы фтором.

При содержании в смеси фторсодержащего вещества ниже 18% возрастает вязкость шлака, увеличивается теплопроводность смеси, ухудшается качество литых заготовок (наблюдаются шлаковые включения, грубая складчатость),. нарушается стабильность процесса непрерывной разливки. В случае превышения содержания в смеси 22% фторсодержащего вещества недопустимо уменьшается толщина слоя шлакового покрытия, снижается вязкость шлака, увеличивается расход смеси. При этом происходит увеличение выделений фтора и загрязнение атмосфеоы..

Пыль газоочисток производства ферросилиция, входящая в состав смеси, обеспечивает ее теплозащитные свойства (коэффициент тенлопроводности 0,08

Вт/мК), предотвращает образование на мениске окисленной корочки и является источником аморфного диоксида кремния, химическая активность которого выше всех модификаций окислов кремния; поэтому процесс образования силикатов в шлаковой смеси происходит до ее полного расплавления. Имея фракцию 0,1-10 мкм, пыль не требует предварительной подготовки.

Уменьшение содержания пыли газоочисток производства ферросилиция ниже 25 в составе шлаковой смеси, приводит к возрастанию температуры плавления смеси и снижению теплоизолирующих свойств. Если содержание пыли газоочисток производства ферросилиция превышает 30%, то наблюдается увеличение вязкости шлака, ухудшаются условия формирования гарнисажа, снижается качество отливаемых заготовок.

Пыль гаэоочисток производства извести является источником СаО и, совместно с другими компонентами смеси обеспечиaaet оптимальные физико-химические характеристики шлакового расплава, необходимые для ассимиляции неметаллических включений, изоляции металла и сохранения в нем глинозема в процессе разливки при минимальном исходном содержании фтора. Экспериментально установлено, что укаэанный эффект достигается при содержании в смеси известковой пыли в пределах 25-303( углеродсодержа щий материал — графит s составе смеси вводится в качестве регулято1Я14587 ковша в кристаллиэатор через прямоточный 40 погруженный стакан. Смесь содержала; доменного шлака — 20%, пыли газоочисток производства алюминия — 20%, пыли производства ферросилиция -27%, пыли извести — 28%, графита — 5%, имела плотность 0,56

: т/м, растекаемость — 380 мм. Расход смеси составил 0,5 кг/т. Теплопроводность смеси составила 0,88 Вт/иК, вязкость — 0,8 пуаз, температура начала плавления — 1070 С, толщина слоя расплавленного шлака в кристаплизаторе - 2,5 мм.

Пыль газоочисток производства ферросилиция представляла собой аморфный диоксид кремния фракции 0,1-10 мкм, пыль газоочисток производства алюминия имела фракцию 0,1 — 20 мкм, насыпную плотность0,25 т/мз.

Из таблицы видно, что лучшие результаты получены для состанон смесей вариантов № 2-4. Невысокие температуры плавления ра скорости плавления, При содержании графита менее 3% резко увеличивается расход смеси, а увеличение его содержания более 8% ведет к с нижению положительных свойств защитного покрытия, наблюдается науглероживание металла и образование трещин на поверхности заготовок, Новый положительный эффект заявляемого технического решения состоит в применении определенной совокупности мел кодисперсных отходов производства, упрощающих подготовку смесей и обеспечива.ощих получение необходимых физикохими;вских свойств шлакового расплава.

Применение укаэанных компонентов обеспе ивает получение шлаковой смеси с ниэкгм насыпным весом, высокими теплоизолирующими свойствами и повышенной растекаемостью. Это позволяет достичь цели изобретения, Для экспериментальной проверки заявляемого состава шлакообраэующей смеси были подготовлены пять составов шлакообразующей смесей. Смеси по вариантам ¹

2 — 4 (см. таблицу) соответствуют предлагаемым пределам состава и свойств, а смеси по вариантам ¹ 1 и N 5 выходят эа эти пределы, Пример 1 (вариант смеси № 3). Смесь приготавливалась путем механического перемешивания компонентов до однородного ! состояния, причем помолу и сушке подвергался только гранулиронанный доменный шлак, Предложенная смесь испытывалась в процессе непрерывной разливки заготовок сечением 300х300 мм и 140х140 мм сталей марок ст.20-ст,45.

Металл поступал из промежуточного

30 смесей и вязкости их шлаковых расплавов . сочетании с понышенной растекасмастью и высокими теппоиэолирующими свойствами обеспечивали получение высококачественной поверхности непрерывнолитой заготовки. 8 рассматоинаемом варианте смеси ¹ 3. дефекты на поверхности заготовок практически отсутствовали.

При использовании н ходе разливки для защиты металла в кристаллизаторе смеси составон по вариантам № 1 и № 5 отбраковка по поверхностным дефектам увс пячивалась на 0,01-0,06%.

Предложенные смеси в процессе разливки образовывали на зеркале металла равномерное покрытие, которое обеспечивало стабильный процесс разливки со скорость.о 0,5-1 8 м/мин в зависимости от сечения заготовки, Благодаря невысокому содержанию графита в смеси (3-8%) нн происходило науглерожинания металла.

Испольэонание шлакообразующих смесей заявляемого изобретения практически устраняло выделение фтора в атмосферу, Содержание его н атмосфере над кристаллизатором составляло 0,01 мг/мз, на рабочей площадке стальковша это содержание снизилось до 0,004 мг/мэ, на остальных рабочих местах фтор не был обнаружен, Экономический аффект от использования предложенной смеси складывается от ее себестоимости эа счет утилизации отхо- дов производства, исключения операций предварительной подготовки материалов, отсутствие в составе дорогостоящих материалов и снижения отбраковки металла по поверхностным дефектам.

Формула изобретения

1, Шлакосбразующая смесь для защиты меэаппа в кристаллизаторе, включающая доменный шлак, графит, фторсодержащее вещество, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества непрерывнолитых заготовок за счет улучшения теплоизопирующих свойств смеси, снижения ее себестоимости за счет утилизации отходов" промышленного производства и улучшения санитарно-гигиенических условий труда, в качесгве фторсодержащего вещества она содержит пыль газоочисток проиэнодства алюминия и дополнительно содержит пыль гаэоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас., :

Доменный шлак 15,0 — 23,0

Пыль газоочисток производства алюминия 18,0 — 22,0

Пыль 1азоочисток производства ферросилиция 25,0 — 30,0

Пыль газоочисток произ1814587

86,0 88,0

1,8- 2,5

1,1+ 1,45

5,0 5,8

2;5+3,0

Номер смеси

Показатели

23

30.15

22

18

35

25

33

0,49

405

0,53

390

28

0,56

380

26

0,60

375

22

0.65

340 производства извести

Плотность, т/м

Растекаемость, мм

Теплопроводность, Втlмк

0,086

0,8

0,110

1,4

0,080

0,6

0,088

0,8

0,095

1,0

Вязкость, пуаз

1190

1170

1190

1200

1240 конец

Толщина слоя

2,5

0,5

1,0

3,0

2,0

0,6

3.0

0,6

0,8

0,6

0,03

0,02 не обнаружено

0,02

0,08 водства извести 26„030,0

Графит 3,0 8,0

2. Смесьпоп.1,отличэющаясятем, что пыль газоочисток производства алюминия имеет следующий состав, мас.$:

Оксид алюминия 12,0 15,0

Фтор 18,0 22,0

Оксид натрия 12,0 15,0

Оксид кальция 0,5 1,0

Оксид железа 2,5 3,0

Углерод 25,0 30,0

Смолистые вещества 10.0 15,0

Содержание компонентов в смеси, мас.$: доменный шлак пыль газоочисток производства алюминия пыль газоочисток производства ферросилиция пыль газоочисток

Температура плавления, С начало расплавленного шлака в кристаллизаторе, мм

Расход. смеси, кг/т

Отбраковка по поверхностным дефектам, 3. Смесь по и 1, отличающаяся тем, что пыль газоочисток производства ферросилиция имеет следующий состав, мас. JL:

Оксид кремния

Оксид алюминия

Кремний

Оксиды щелочно- и щелочноземельных металлов

Железо (Feoszee)