Шлакообразующая смесь для защиты стали в промежуточном ковше в процессе разливки

 

Использование: в металлургии при непрерывной разливке стали для защиты металла в промежуточном ковше. Сущность: шлакообразующая смесь, включающая углеродистый материал и бентонитовую глину, дополнительно содержит слюду при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: углеродистый материал 10-25, глина бентонитовая 25-45, слюда 30-55. 2 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к металлургии и используется для защиты металла в промежуточном ковше.

Известна шлакообразующая смесь (ШОС), содержащая мас. криолит 0,1-10, электрокорунд 5-60, известь остальное (авт. св. СССР N 443911, кл. С 21 С 5/54, 1975). Эта смесь дефицитна, дорога, содержит опасные для здоровья обслуживающего персонала фтористые соединения. При разливке плавок поверхность металла в промежуточном ковше между стопорами остается открытой, пока всплывающие продукты окисления и эрозии футеровки ковша не покроют поверхность металла. Сгоревший порошок образует шлаковую корку с температурой поверхности около 600^oС, которая обладает низкой теплопроводностью, что приводит к частичному отсутствию жидкой прослойки шлака на зеркале металла, образованию корки металла-шлака, затрудняющей работу стопорного механизма.

В качестве прототипа принята ШОС для непрерывной разливки стали, содержащая, мас. графит 25-35, слюда 30-35, датолитовый концентрат 35-40 (авт. св. СССР N 690342, кл. В 22 D 11/00, 1978).

Недостатком смеси-прототипа является то, что при ее использовании для защиты металла в промежуточном ковше происходят большие потери тепла и повышена загрязненность заготовок крупными неметаллическими включениями. Это, очевидно, связано с тем, что ШОС прототип очень быстро и полностью расплавляется на зеркале металла. Очевидно это связано с тем, что в составе ШОС содержится датолитовый концентрат со средним содержанием, мас. SiO₂ 37, СаО 35, В₂O₃ 22, Н₂О 6 в составе шлаковой смеси. Температура поверхности шлакового покрытия очень быстро превышала 1000^oС. Падение температуры металла в промежуточном ковше по ходу разливки достигает 25^oС. Кроме того, такой шлак на зеркале металла в промежуточном ковше не удерживает всплывающие неметаллические включения.

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в устранении указанных недостатков.

Достижение задачи осуществляется тем, что в ШОС для защиты стали в промежуточном ковше, содержащую углеродистый материал и слюду, дополнительно вводят бентонитовую глину, средний химический состав которой, мас. SiO₂ 60, Al₂O₃ 18, CaO 3, MgO 2. Предлагается ШОС при следующем соотношении ингредиентов, мас. углеродистый материал 10-25, слюда 30-55, бентонитовая глина 25-45.

Углеродистый материал в виде порошка в составе ШОС повышает теплоизоляционные свойства при сгорании и компенсирует часть тепловых потерь металла. В качестве ингредиента ШОС может быть использован аморфный графит, керновая засыпка, кокс, антрацит и др.

Cхема обладает высокими теплоизоляционными свойствами. Коэффициент теплопроводности при 1000^oС не превышает 0,35 КК/м·ч·^oС. В смеси можно использовать слюду мусковит или флогопит, или вермикулит.

Бентонитовая глина замедляет pacплавление смеси, что необходимо для уменьшения тепловых потерь в начале разливки. Коэффициент теплопроводности сыпучего порошкообразного слоя в 2 раза ниже, чем у жидкого шлака. Механизм влияния бентонитовой глины на замедление расплавления смеси следующий. При приготовлении (перемешивании) ШОС коллоидные частицы (1-10 мкм) бентонитовой глины обволакивают порошки других ингредиентов и разобщают их. В итоге расплавление смеси замедляется.

ШОС из предлагаемых ингредиентов, расплавляясь на поверхности металла, образует вязкий шлак системы SiO₂-Al₂O₃, который содержит, мас. SiO₂ 42-50, Al₂O₃ 20-25, MgO 3-10, CaO≅9. Основность шлака не превышает 0,25, температура плавления 1350-1450^oС. Сформировавшееся шлаковое покрытие на зеркале металла в промежуточном ковше имеет температуру поверхности не выше 750^oС. Падение температуры металла в промежуточном ковше по ходу разливки плавки не превышает 13^oС.

Пределы содержания ингредиентов установлены экспериментально (табл. 1).

В табл. 2 приведены данные по свойствам шлаковых расплавов предлагаемой смеси при непрерывной разливке плавок массой 150 т стали марок: 20Х, 40Х, 18ХГТ, 32Г2, ШХ15 в блюмы сечением 300х360 мм. Как следует из табл. 2, минимальные величины падения температуры металла в промежуточном ковше и минимальных загрязнений стали неметаллическими включениями обеспечиваются при использовании ШОС с заявленными пределами (NN 2, 3, 4, 7, 8).

Таким образом, при содержании в предлагаемой смеси, мас. углеродистого материала 10-25, слюды 30-55 и бентонитовой глины 25-45 достигается оптимально низкая (650^oС) температура поверхности шлакового покрытия, которая обеспечивает малые потери тепла излучением.

Шлак системы SiO₂-Al₂O₃, представляющий жидкую стекловидную массу, хорошо поглощает и удерживает всплывающие неметаллические включения, что обеспечивает лучшее качество металла по загрязненности крупными макровключениями в "синих" изломах стали ШХ15 в 1,5-2,0 раза и по количеству растравов в макроструктуре, при требуемом (минимальном) расходе ШОС, получаемой из доступных и недорогих материалов.

Формула изобретения

1. Шлакообразующая смесь для защиты стали в промежуточном ковше в процессе разливки, содержащая углеродистый материал и слюду отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бентонитовую глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Углеродистый материал 10-25 Слюда 30-35 Глина бентонитовая 25-45 2. Шлакообразующая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве слюды используют мусковит, или флогопит, или вермикулит.

3. Шлакообразующаяся смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве углеродистого материала используют аморфный графит, или керновую засыпку, или молотый кокс, или антрацит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2