Порошок для разливки металла

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам шлакообразующих смесей, применяемых в процессе непрерывной разливки стали. Сущность изобретения: порошок для разливки металла содержит гранулы из плавленного флюса и углеродсодержащего материала, ядро порошка выполнено из плавленного флюса. Поверхностный слой, являясь оболочкой толщиной 0,01 - 0,25 мм, выполнен из нефтяного кокса. Полученный такого состава гранулированный порошок улучшает эксплуатационные свойства, предотвращает расслоение при транспортировке, снижает степень зачистки поверхности непрерывно-литой заготовки и улучшает экологию при изготовлении порошка.

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам порошков, используемых при непрерывной разливке стали. Известны порошкообразные флюсы, подающиеся в кристаллизатор для непрерывной разливки, состоящие из трех последовательно плавящихся систем: мелкодробленного стекла, криолина, плавикового шпата, фторида натрия или их смесей, смеси портландцемента с мелом [1].

Известна также шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая углеродистый материал, слюду, плавиковый шпат, борсодержащий материал, кварцевый песок, известняковую пыль [2].

Эти порошки являются многокомпонентными механическими смесями, при производстве которых требуется сложное технологическое (несколько бункеров и дозаторов, транспортеры) и аспирационное (пылеуловители, газоочистка) оборудования. Кроме того, при транспортировке из-за различных удельных весов составляющих происходит расслоение смеси, что приводит к ухудшению эксплуатационных свойств.

Наиболее близким техническим решением по составу ингредиентов является теплоизолирующая засыпка для зеркала жидкого металла при разливке стали в виде гранул вспученного огнеупорного материала диаметром 5-10 мм, которые выполнены в виде ядра и оболочки, причем ядро гранулы состоит из высокоглиноземистой ваты, а оболочка - из спеченной огнеупорной глины плотностью 2,3-2,5 г/см³, при соотношении толщины оболочки и диаметра гранулы 1:(5:10) [3].

Недостатком данной смеси является отсутствие углеродосодержащего материала.

Исследователями установлено, что наличие в шлаковых защитных смесях, применяемых при непрерывной разливке, углерод значительно улучшает их эксплуатационные свойства.

Однако, все шлакообразующие смеси, содержащие графит, имеют один общий недостаток. При изготовлении (смешении компонентов) выделяется большое количество пыли и для поддержания необходимой экологии требуется сложное дорогостоящее аспирационное оборудование.

Для улучшения эксплуатационных свойств - снижение степени зачистки поверхности непрерывнолитых заготовок, предотвращение расслоения при транспортировке и улучшение экологии при изготовлении порошков, порошок для разливки металла в виде гранул содержит ядро, выполненное из плавленого флюса, и оболочку - из нефтяного кокса, при этом толщина оболочки 0,01-0,25 мм.

Улучшение экологии при производстве порошка достигается тем, что в качестве углеродосодержащего материала используется нефтяной кокс, практически не выделяющий пыли при транспортировке, перегрузках и помоле.

Основной характеристикой эксплуатационных свойств порошков, применяемых при непрерывной разливке металлов, является способность образования на поверхности жидкого металла в кристаллизаторе слоя шлакового расплава и графитового (углеродосодержащего) изоляционного материала. При этом чем равномернее распределяются эти составляющие по зеркалу металла, тем выше качество поверхности непрерывнолитой заготовки. Поэтому даже незначительное расслоение твердой смеси перед подачей ее на зеркало металла приводит к образованию либо очень тонкого шлакового слоя или наоборот повышенной толщины, что в конечном случае приводит к ухудшению поверхности непрерывнолитой заготовки за счет образования плены повышенной складчатости и т.д.

Использование порошка из двухслойных гранул, каждая из которых при плавлении создает микрокаплю строго определенного состава, позволит получить почти идеальный равномерный слой как по толщине, так и по химическому составу. Кроме того, средний удельный вес каждой частички одинаков, что предотвращает расслоение порошка при транспортировке.

Равномерное распределение по поверхности зеркала металла шлакового и теплоизоляционного слоев является обязатель- ным, но не единственным требованием.

Не менее важным является их соотношение, причем для различных марок стали и сечений заготовок это соотношение должно быть различным.

Проведенные исследования и математический анализ показывают, что толщина поверхностного слоя гранул может быть определена в зависимости от размера ядра гранул, удельных весов материала ядра гранулы и поверхностного вещества, соотношения масс компонентов из выражения δ³+ 3δ²R+3δR²=R + 1 где δ - толщина поверхностного слоя, мм; R - радиус ядра гранулы, мм; ρ_я и ρ_п - удельный вес материала ядра и поверхностного слоя гранулы, г/мм³; n - соотношение масс компонентов.

Из технических источников известно, что оптимальный гранулометрический состав шлаковых смесей лежит в пределах 0,06-1,0 мм.

Учитывая это, определены количественные пределы толщины поверхностного слоя. При размере менее 0,01 мм нарушается сплошность покрытия, а при более 0,25 мм эксплуатационные свойства смеси ухудшаются из-за увеличения времени расплавления ядра.

Двухслойность гранул достигается путем смешивания и окатывания твердого ядра и более пластичным материалом. Таким материалом является нефтяной кокс. Благодаря наличию пластических остатков нефти, обладающих клеящими свойствами, нефтяной кокс не выделяет мелкодисперсную пыль, что в значительной мере повышает экологичность процесса производства.

П р и м е р 1. Порошок для разливки кордовой стали состоит из двухслойных гранул размером 0,065-0,095 мм. Ядром гранул является плавленый флюс, полученный в печах для изготовления фурм, а в качестве углеродсодержащего вещества для получения поверхностного слоя применен нефтяной кокс. Порошок изготавливается в шаровых мельницах путем размалывания, смешения и окатывания твердых частиц плавленого флюса пластической массой, состоящей из одного нефтекокса. Гранулы порошка в зависимости от размера имели толщину 0,15-0,20 мм. При промышленных испытаниях на установках непрерывной разливки степень поражения непрерывнолитых заготовок снизилась на 15% по пленам, на 20% по грубой складчатости. Выход проката первого сорта из непрерывнолитых заготовок, полученных с применением данного порошка, составил 98% по сравнению с 92% текущего производства.

П р и м е р 2. На магнитогорском металлургическом комбинате на машинах непрерывного литья заготовок опробован порошок из двухслойных гранул, ядром которых является флюс, полученный методом сплавления кварцевого песка, извести, кальцинированной соды и плавикового шпата в электропечах Никопольского ферросплавного завода. Порошок изготавливается по технологии, описанной в примере 1, размеры его аналогичны. При использовании этого порошка слябы на дальнейший передел передавались без зачистки.

Замеры, проведенные для определения уровня загрязнения воздуха в производственном помещении при изготовлении данного порошка показали, что замена аморфного графита на нефтяной кокс позволила снизить уровень запыленности в 7 раз, при этом концентрация пыли составила 0,5 г/м³.

Реализация изобретения позволяет упростить технологию изготовления смеси, снизить затраты на зачистку непрерывнолитых заготовок, улучшить экологию при производстве порошков.

Формула изобретения

ПОРОШОК ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, содержащий ядро и оболочку, отличающийся тем, что ядро выполнено из плавленого флюса, а оболочка - из нефтяного кокса, при этом толщина оболочки 0,01 - 0,25 мм.