Утепляющий состав для разливки стали

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для защиты зеркала металла от окисления и охлаждения при сифонной и непрерывной разливке конструкционных сталей. Смесь включает следующие компоненты, мас.%: керамзит 50-93,9, углеродсодержащее вещество 1,0-48,9, щелочь 0,1-2,0, плавиковый шпат 1,0-5,0. Использование предложенной смеси позволяет улучшить качество поверхности и макроструктуры слитков, снизить брак и повысить выход качественного металла. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургического производства, а именно к технологии разливки стали.

Для обеспечения высокого качества слитка, особенно его макроструктуры, выбирают рациональные параметры прибыльной надставки к изложнице и материалы ее футеровки. Прибыльная часть слитка питает последовательно затвердевающие объемы его, уменьшая развитие усадочных пустот, сохраняет перегретые объемы и образует резервуар для всплытия ликватов и неметаллических включений.

Кроме указанных мероприятий необходимо утепление открытой поверхности зеркала металла таким образом, чтобы в прибыльную часть слитка поступал металл с минимальной потерей тепла в процессе подъема его в изложнице и прибыльной надставке.

Для осуществления этого применяют различные утепляющие смеси, например люнкеритные, вермикулито-графитовые, перлито-графитовые и др.

Известна утепляющая смесь, содержащая теплоизолирующее вещество - вспученный перлит и углеродсодержащее вещество - остаток гидролизной переработки древесины, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Перлит 30-75

Углеродсодержащее вещество 25-75

(Патент РФ №2081720, D22D 7/00, 1996 г.).

Недостатком этой смеси является дефицитность и высокая стоимость используемого материала - перлита, а кроме того, трудности в изготовлении данной смеси из-за низкой плотности перлита и его высокой летучести.

Наиболее близким техническим решением является утепляющий состав, содержащий теплоизолирующее и углеродсодержащее вещества, при этом в качестве теплоизолирующего вещества он содержит керамзит, а в качестве углеродосодержащего - газофильтрационный шлам от электролизных ванн для производства алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Керамзит 50-70

Углеродсодержащее вещество 30-50

(Патент РФ №2238169, D22D 7/00, 27.06.2002 г.).

Керамзит используют в виде пыли, измельченного песка или измельченных гранул.

Недостатком этой смеси является ее недостаточная утепляющая эффективность плюс зависимость сырьевой базы от наличия поблизости производства алюминия.

Задачей изобретения является создание недорогой утепляющей смеси для разливки стали из недефицитных материалов, с более низкой температурой плавления, более высокой теплоизолирующей способностью, т.е. обеспечивающей более высокое качество стали.

Поставленная задача решается тем, что утепляющий состав, содержащий керамзит в качестве теплоизолирующего вещества и углеродсодержащее вещество, дополнительно содержит добавки в виде щелочи (карбонат и/или гидрокарбонат щелочного металла и/или гидроксид щелочного и/или щелочноземельного металла) и плавикового шпата при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- керамзит - 50-93,9;

- углеродсодержащее вещество - 1,0-48,9;

- щелочь - 0,1-2,0;

- плавиковый шпат - 1,0-5,0.

При этом смесь имеет следующий фракционный состав, %:

- до 0,2 мм не менее 60;

- 0,2-0,4 мм не более 33;

- 0,4-0,5 мм не более 5;

- 0,5 и выше не более 2.

Изготовление утепляющего состава в виде смеси мелких фракций способствует быстрому расплавлению состава на зеркале расплавленного металла и, как следствие, его более надежному укрытию, т.е. утеплению.

Особенность поведения утепляющей смеси при разливке сталей состоит в том, что после наполнения прибыльной надставки над зеркалом металла образуется двухзонный слой: спеченная корка на открытой поверхности и зона расплавленной смеси.

Корка снижает потерю тепла излучения, а расплавленная смесь под ней предохраняет металл от охлаждения и окисления. Путем "прощупывания" агрегатного состояния металла, разлитого под такой смесью, установлено, что спустя десять минут после заполнения прибыльной надставки до заданного уровня металл затвердевает только у стенок прибыльной надставки, остальная часть поверхности металла остается в жидком состоянии.

Предлагаемая композиция состоит из недорогостоящих и недефицитных материалов, имеющихся практически во всех регионах. Наличие в композиции плавикового шпата снижает температуру ее плавления, снижает адгезию (сцепление) расплавленной смеси к стенкам прибыльной надставки и способствует улучшению качества металла.

Введение щелочи (карбонат и/или гидрокарбонат щелочного металла и/или гидроксид щелочного и/или щелочноземельного металла) также снижает температуру плавления состава, способствует вспениванию утепляющей смеси, что обеспечивает лучшую теплозащиту зеркала жидкого металла от охлаждения, в результате металл под слоем такой смеси остается жидким более продолжительное время, т.е. предлагаемая смесь обеспечивает более эффективную тепловую защиту слитка по сравнению с прототипом.

Смесь готовят следующим образом. Керамзит, углеродсодержащее вещество (например, серебристый графит), щелочь (например, карбонат натрия) и плавиковый шпат в расчетных количествах смешивают и измельчают до требуемой фракции, а именно,

до 0,2 мм - не менее 60%;

0,2-0,4 мм - не более 33%;

0,4-0,5 мм - не более 5%;

0,5 и выше - не более 2%.

Изготовление утепляющего состава в виде смеси мелких фракций способствует быстрому расплавлению состава на зеркале расплавленного металла и, как следствие, его более надежному укрытию, т.е. утеплению.

В таблице 1 приведены примеры изготовления нескольких рецепту смеси.: А, Б, С - для сифонной разливки стали; Д - для непрерывной разливки стали.

Таблица 1
Наименование компонентов	Содержание компонентов, мас.%
А	Б	С	Д
Керамзит	50	55	60	93,9
Углеродсодержащее вещество	49	43	36	1,0
Щелочь	0,5	1	2	0,1
Плавиковый шпат	0,5	1	2	5,0

Производственные испытания выше описанных вариантов были проведены в заводских условиях, где расход смеси составлял 1,3-1,4 кг на 1 тонну слитка, при влажности смеси не более 1%.

Время заполнения изложницы - до 10 мин. Поверхностные дефекты в виде заворотов, плен, трещин, а также дефекты макроструктуры в опытных слитках по каждому варианту смеси отсутствовали.

Качество проката находилось на уровне требований нормативно-технических документов.

В результате использования изобретения количество брака снизилось до 20%.

1. Утепляющий состав для разливки сталей, содержащий керамзит, в качестве теплоизолирующего вещества и углеродосодержащее вещество, отличающийся тем, что он дополнительно содержит щелочь и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

керамзит	50-93,9
углеродсодержащее вещество	1,0-48,9
щелочь	0,1-2,0
плавиковый шпат	1,0-5,0

2. Утепляющий состав по п.1, отличающийся тем, что смесь имеет следующий фракционный состав, мас.%:

до 0,2 мм не менее 60;

0,2-0,4 мм не более 33;

0,4-0,5 мм не более 5;

0,5 и выше не более 2.