Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке стали. Технический результат - улучшение качества поверхности непрерывнолитой заготовки за счет увеличения ассимилирующей способности шлакообразующей смеси по отношению к оксидам, всплывающим из металла в начальный момент разливки. Шлакообразующая смесь содержит, мас.%: углеродсодержащий материал 8-12, фторсодержащий материал 20-24, глыба силикатная 19-23, концентрат датолитовый 17-23, материал на основе окислов кремния 3-9, цемент остальное. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в промежуточном ковше и кристаллизаторе, преимущественно при запуске МНЛЗ - при разливке на новый промковш первой плавки, например, электротехнической (трансформаторной) стали.

Известна шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая графит аморфный, шпат плавиковый, концентрат датолитовый, криолит и слюду молотую (флогопит) (Технологическая инструкция ТИ 106-СТ.КК2-17-86. Приготовление шлакообразующих смесей, г. Липецк, 1986 г., ШОС-9). Содержащийся в смеси криолит при высоких температурах разлагается с выделением в атмосферу вредного фтора. Применяемая слюда увеличивает начальное содержание в смеси оксидов алюминия, что в конечном счете снижает ассимилирующую способность расплава смеси к алюминатам, всплывающим из стали.

Указанные недостатки особенно проявляются в начальный момент разливки первой плавки в промежуточный ковш, когда в металл дополнительно попадают оксиды огнеупорной футеровки промковша и огнеупорная засыпка канала сталеразливочного стакана. Физико-химические свойства шлакового расплава смеси в кристаллизаторе ухудшаются настолько, что в начальный момент разливки происходят частые “подвисания” корки слитка, из-за которых возможны ее прорывы.

Известна также шлакообразующая смесь, содержащая графит аморфный, фторсодержащее вещество, концентрат датолитовый, материал на основе окислов кремния и цемент (Пат. РФ №2165823, кл. 7 B 22 D 11/00, С 21 С 5/54, 2001). Данная смесь из-за отсутствия силикатной глыбы также не обладает достаточной емкостью по отношению к оксидам алюминия и другим оксидам, попадающим в сталь в начальный момент разливки плавки, например, трансформаторной стали, из-за чего нарушается стабильность технологии начала разливки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шлакообразующая смесь, включающая 7-12% углеродсодержащего вещества, 12-18% фторсодержащего вещества, 12-18% глыбы силикатной, 5-10% датолитового концентрата, 5-15% материала на основе окислов кремния и цемент - остальное (Пат. РФ №2164191, кл. 7 B 22 D 11/00, С 21 С 5/54, 1999 г., бюл. №8, 2001 г.).

Недостатком такой смеси является низкое содержание разжижающих ингредиентов, приводящее к недостаточной ассимилирующей способности по отношению к различным оксидам, всплывающим из металла в начальный момент разливки плавки, например, трансформаторной стали. При ее использовании также происходят “подвисания” корки слитка. Стабильность технологии разливки нарушается.

Технический эффект при использовании заявляемого состава шлакообразующей смеси заключается в увеличении ее ассимилирующей способности (емкости) по отношению к оксидам, всплывающим из металла в начальный момент разливки первой плавки в новый промковш в шлак кристаллизатора, без ухудшения технологических свойств образующегося из смеси шлакового расплава. Это приводит к нормализации технологии начала разливки, например, трансформаторной стали, отсутствию “подвисаний” корки слитка и ее “прорывов”.

Указанный технический эффект достигается тем, что в шлакообразующей смеси, содержащей глыбу силикатную, концентрат датолитовый, углеродсодержащий материал, фторсодержащий материал, материал на основе окислов кремния и цемент, ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Углеродсодержащий материал 8-12

Фторсодержащий материал 20-24

Глыба силикатная 19-23

Концентрат датолитовый 17-23

Материал на основе окислов кремния 3-9

Цемент Остальное

В качестве углеродсодержащего вещества в смеси для кристаллизатора используется графит скрытокристаллический (аморфный) марок ГЛС-2 и 3 (ГОСТ 5420-74), а в смеси для промковша используется и коксовая пыль установки сухого тушения кокса (ТУ 14-7-115-89).

Фторсодержащее вещество используется в виде плавиковошпатового флюоритового концентрата (ГОСТ 29219-91 и 29220-91), глыба силикатная по ГОСТ 13079-81, концентрат датолитовый по ГОСТ 16108-80, цемент (портландцемент или шлакопортландцемент) по ГОСТ 10176-76.

Материал на основе окислов кремния применяется в виде концентрата кварцевого (ГОСТ 9077-82), кварцевых или формовочных песков (ГОСТ 2138-91).

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого состава шлакообразующей смеси с признаками известных технических решений. На основании проведенного анализа можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям “изобретательский уровень” и “новизна”.

При содержании в смеси углеродсодержащего материала менее 8% ухудшается утепление зеркала металла, а при его содержании более 12% происходит существенное науглероживание металла, что нежелательно.

При содержании плавикошпатового концентрата менее 20%, силикатной глыбы менее 19% и датолитового концентрата менее 17% в условиях начала разливки первой плавки в новый промковш химический состав шлакового расплава смеси существенно изменяется и резко повышается его температура плавления и вязкость. Шлак густеет и не смазывает стенки кристаллизатора. Происходят подвисания корки слитка.

При содержании плавикошпатового концентрата более 24%, силикатной глыбы более 23% и датолитового концентрата более 23% температура плавления и вязкость шлакового расплава смеси резко понижаются, что не улучшает ее технологические свойства в кристаллизаторе, а шлак протекает в поддон. На поверхности слябов появляются глубокие поперечные трещины.

Пределы содержаний материала на основе окислов кремния подобраны с учетом содержаний остальных ингредиентов таким образом, чтобы основность смеси составляла 0,8-1,1.

При выходе содержаний ингредиентов в смеси за указанные пределы нарушается стабильность технологии разливки и понижается качество поверхности непрерывнолитого слитка.

Смесь оптимального состава содержит 10% аморфного графита, 22% плавикового концентрата, 21% силикатной глыбы, 20% датолитового концентрата, 6% материала на основе окислов кремния (например, формовочного песка) и 21% цемента. Основность смеси составляет 0,98.

Конкретные примеры с граничными № 1 и 2 и средним №3 (смесь оптимального состава) значениями содержаний ингредиентов новой смеси и средними значениями ингредиентов известной смеси №4 (прототип. Пат. РФ №2164191) представлены в таблице.

Все смеси были изготовлены в виде гранул с преимущественными размерами 0,1-0,5 мм. Содержание влаги, определяемой при 105°С, не превышало 0,15%.

Смесь для промежуточного ковша содержала пыль установки сухого тушения кокса, а для кристаллизатора - аморфный графит.

Смеси №1-3 вводили в кристаллизаторы в начальный момент разливки, а после наполнения кристаллизатора использовали по мере необходимости, обычную смесь для разливки трансформаторной стали, например, шлакообразующую смесь по патенту РФ №2165822.

В промковш смеси №1-3 вводили также до момента его заполнения.

Смеси 1-3 испытывали при разливке трансформаторной стали на первых плавках в новые промковши.

Пример №1

При испытании смеси №1 в кристаллизаторе наблюдалось незначительное ее комкование. По периметру кристаллизатора обнаружили тонкий рант толщиной 0,5-1,5 мм. На поверхности головных непрерывнолитых слитков шлаковых включений и трещин не обнаружено. “Подвисаний” корки слитка не было.

Пример №2

При испытании смеси №2 комкования смеси и образования ранта не наблюдалось. На поддоне было обнаружено незначительное протекание шлака. Дефектов на поверхности головных слитков не было. “Подвисаний” корки слитков не было.

Пример №3

При испытании смеси №3 замечаний по работе смеси в кристаллизаторе и по качеству поверхности головных слитков не было. Подвисаний корки слитков также не было.

Для сравнительных испытаний в промышленном масштабе использовали смеси №3 и 4 (см. таблицу).

Разливку трансформаторной стали проводили на 4-х ручьевой МНЛЗ. По первому и третьему ручьям использовали смесь №3, по второму и четвертому ручьям - смесь №4 (прототип). Размер кристаллизатора 250×750 мм. Сравнительные испытания проводили при запусках МНЛЗ на 10 плавках трансформаторной стали. После выхода МНЛЗ на рабочую скорость применяли специальную смесь для разливки трансформаторной стали.

Получены следующие результаты: при использовании смеси №4 (прототип) при разливке стали плавок на 2 и 4 ручьях произошло соответственно 5 и 6 штук “подвисаний” корка слитка (в среднем 1,1 подвисания на 1 плавку). Скорость разливки при этом снижали до нуля. После устранения подвисаний разливку продолжали с использованием другой смеси. На поверхности всех головных слябов обнаружены по 3-4 шлаковых включений диаметром до 5 мм.

При использовании смеси №3 (оптимальный состав заявляемой смеси) на 1 и 3 ручьях при разливке 10 этих плавок не произошло ни одного “подвисания” корки слитка. На головных слябах дефектов поверхности не было. После выхода на рабочую скорость начали применять другую специальную смесь.

Положительные результаты производственных испытаний дали основание для внедрения новой “стартовой” смеси в производство.

Составлены и утверждены изменения к технологическим инструкциям по изготовлению новой смеси и ее использованию при непрерывной разливке первой плавки трансформаторной стали в новый промковш при запуске МНЛЗ.

При дальнейшей разливке в серию плавок трансформаторной стали “стартовую” смесь использовали также при сменах промковша и сталеразливочных стаканов.

В сравнении с действовавшей на комбинате технологией начала разливки первой плавки трансформаторной стали в промковш с остатком металла от предыдущей плавки другой марки стали (например, 08пс) использование смеси нового состава позволило исключить перемешивание плавок по химическому составу и увеличить выход годной стали электротехнических марок 5-7%.

Источники информации

1. Авт. св. №503919, С 21 С 5/54, 1973.

2. Авт. св. №572505, С 21 С 5/54,1976.

3. Авт. св. №645751, B 22 D 11/00,1979.

4. Авт. св. №1042236, B 22 D 11/00, 1982.

5. Авт. св. №1254628, B 22 D 11/00.

6. Авт. св. №1507522, B 22 D 7/10.

7. Авт. св. №1594796, B 22 D 11/00, 1988.

8. Авт. св. №1838031, С 21 С 5/54, 1993.

9. Технологическая инструкция ТИ 106-СТ.КК2-17-86. Приготовление шлакообразующих смесей, г. Липецк, 1986.

10. Пат. РФ №2165823, B 22 D 11/00, С 21 С 5/54, 2001.

11. 11. Пат. РФ №2164191, B 22 D 11/00, С 21 С 5/54, 2001.

Формула изобретения

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, преимущественно для начала разливки первой плавки, включающая углеродсодержащий материал, фторсодержащий материал, глыбу силикатную, концентрат датолитовый, материал на основе окислов кремния и цемент, отличающаяся тем, что ингредиенты смеси взяты в следующем соотношении, мас.%:

Углеродсодержащий материал 8-12

Фторсодержащий материал 20-24

Глыба силикатная 19-23

Концентрат датолитовый 17-23

Материал на основе окислов кремния 3-9

Цемент Остальное