Гранулированная шлакообразующая смесь для защиты металла в промежуточном ковше при непрерывной разливке стали
Владельцы патента RU 2365461:
Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)
Изобретение может быть использовано для защиты поверхности металла в промежуточном ковше машины непрерывной разливки стали. Гранулированная шлакообразующая смесь содержит (мас.%): углеродсодержащий материал - 2-10, фторсодержащий материал - 5-10, материал на основе оксидов кремния - 8-15, цемент, ССБ и КМЦ - остальное. Обеспечивается снижение износа футеровки промежуточного ковша. 1 табл.
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано преимущественно для защиты поверхности металла в промежуточном ковше машины непрерывного литья слябовых заготовок.
Известна смесь для защиты поверхности металла, содержащая 60-90% графита, 5-20% плавикового шпата и 5-20% цемента (а.с. СССР №534292, В22D 7/00). Недостатком указанной смеси является высокое содержание графита, которое может приводить к повышению содержания углерода в готовой стали, что не всегда желательно. Данная смесь является дорогой из-за высокого содержания в ней аморфного графита. Кроме того, из-за высокого содержания в смеси фторсодержащего материала (плавикового шпата) уменьшается стойкость футеровки промежуточного ковша.
Известна смесь, используемая для непрерывной разливки, содержащая аморфный графит 5-12%, плавиковый шпат 20-30%, портландцемент и доменный шлак 1-62%, силикатную глыбу 5-15% и материал на основе оксидов кремния (5-25% нефелинового концентрата) (а.с. СССР №1668018, В22D 11/00). Приведенная смесь является сложной по составу (содержит 6 ингредиентов) и дорогой из-за силикатной глыбы. Содержащийся в смеси нефелиновый концентрат содержит нежелательные оксиды алюминия, что снижает ассимилирующую способность шлакового расплава смеси по отношению к оксидам алюминия, всплывающим из металла.
Ближайшим аналогом заявляемой смеси является смесь для защиты металла в промежуточном ковше при непрерывной разливке, содержащая 2-10% углеродсодержащего материала, 10-20% фторсодержащего материала, 10-25% материала на основе оксидов кремния и цемент остальное (RU №2174893, В22D 11/111). Недостатком указанной смеси является высокое содержание в смеси фторсодержащего материала, что приводит к износу футеровки промежуточного ковша в районе шлакового пояса и стопоров.
Задача, решаемая изобретением, - подбор оптимального состава гранулированной шлакообразующей смеси, который снижает износ футеровки промежуточного ковша.
Поставленная задача решается тем, что гранулированная шлакообразующая смесь для защиты металла в промежуточном ковше при непрерывной разливке стали, включающая углеродсодержащий и фторсодержащий материалы, материал на основе оксидов кремния и цемент, согласно изобретению дополнительно содержит сульфитно-спиртовую барду (ССБ) и карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), при этом ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас.%:
| Углеродсодержащий материал | 2-10 |
| Фторсодержащий материал | 5-10 |
| Материал на основе оксидов кремния | 8-15 |
| Цемент, ССБ и КМЦ | остальное. |
В качестве материала на основе оксидов кремния используется песок формовочный по ГОСТ 2138-91.
В качестве фторсодержащего материала применяются концентраты плавиковошпатовые флотационные марок ФФ-85-97 (Б) по ГОСТ 29219-91.
В качестве углеродсодержащего материала применяются графит аморфный по ГОСТ 5420-74, ОСТ 6-08-7-79, коксовая пыль (мелочь) - пыль установки сухого тушения кокса (пыль УСТК) по ТУ 14-7-115-89.
Цемент применяется в виде шлакопортландцемента марки 300 по ГОСТ 10178-85.
В качестве интенсификаторов гранулообразования применяют лигносульфонаты технические порошкообразные (ССБ) по ТУ 2455-002-00281039-00 и карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) по ТУ 2231-034-79249237-2006.
Углеродсодержащий материал регулирует скорость проплавления смеси и в процессе сгорания обеспечивает выделение тепла, что приводит к повышению теплоизоляции расплава и защите металла от вторичного окисления.
Содержание углеродсодержащего материала в пределах 2-10% способствует равномерному проплавлению смеси и, как следствие, препятствует загущению шлака и образованию твердой корки.
При использовании смеси с содержанием углеродсодержащего материала более 10% наблюдается нежелательное науглероживание сталей с низкими пределами по содержанию углерода - низкоуглеродистых и особонизкоуглеродитстых, а также приводит к удоражанию смеси.
При использовании смеси с содержанием углеродсодержащего материала менее 2% наблюдается ухудшение условий утепления поверхности металла в промежуточном ковше и образование твердой шлаковой корки, для растворения которой требуется повышенный расход смеси.
При содержании в смеси фторсодержащего материала менее 5% повышается температура плавления и вязкость шлакового расплава смеси. Снижается ассимилирующая способность шлакового расплава. Образуется твердая корка - «крыша», затрудняющая технологию разливки металла из промежуточного ковша.
При содержании в смеси фторсодержащего материала более 10% не наблюдается существенного улучшения ассимилирующей способности шлакового расплава смеси. При этом шлаковый расплав начинает разъедать футеровку промежуточного ковша в районе шлакового пояса и стопора, что приводит к снижению стойкости промежуточного ковша.
При содержании в смеси материала на основе окислов кремния менее 8% основность смеси повышается. Это приводит к образованию вязкого шлака и далее - к загущению шлака и к образованию твердой шлаковой корки, препятствующей нормальной разливке металла из промежуточного ковша.
При содержании в смеси этого материала более 15% основность в смеси снижается, что приводит к снижению вязкости шлакового расплава и как следствие к увеличению износа футеровки промежуточного ковша.
При выходе содержаний ингредиентов в смеси за указанные пределы нарушается (затрудняется) технология обслуживания промежуточного ковша, ухудшается теплоизоляция металла и снижается стойкость футеровки промежуточного ковша.
Предлагаемую смесь изготавливали в отделении шлакообразующих смесей ООО «Шлаксервис» ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Шлакообразующую смесь изготавливали следующим образом. Подготовленные шихтовые материалы из бункеров-накопителей загружали в мельницу «мокрого» помола, где происходило измельчение материалов с одновременном смешиванием. Первыми в мельницу «мокрого» помола (ММП) загружали взвешенные порошковые молотые кусковые материалы (песок формовочный). Через 2-4 часа совместного помола отбирают пробу для определения тонины помола материалов (т.е. содержание фракции более 0,063 мм в процентах).
При величине тонины помола 5-15% в мельницу добавляли остальные материалы (пылевидные - плавиковошпатовый концентрат, графит аморфный и цемент), затем ССБ, а также раствор клея КМЦ в количестве 1,3 м3. После совместного помола и перемешивания всех материалов в течение 1,0-1,5 ч готовую суспензию сливали в приемную мешалку, в которой она постоянно перемешивалась для предотвращения выпадения осадка и расслоения. Далее суспензия перекачивается в расходную мешалку для последующего распыления и получения гранул в сушильном агрегате. Сушку суспензии проводили при температуре 190-350°С.
Компонентный состав и температура плавления заявляемой смеси представлены в таблице. Температуру плавления определяли на нагревательном высокотемпературном микроскопе фирмы Hesse-Instruments.
| Таблица | |||||||
| № смеси | Содержание компонентов, мас.% | Температура плавления, °С | |||||
| Графит | Плавиковый шпат | Песок | Цемент | КМЦ | ССБ | ||
| 1 | 3 | 7,5 | 13 | 76,5 | 2 | 0,5 | 1210 |
| 2 | 15 | 15 | 20 | 50 | 2 | 0,5 | 1200 |
| 3 | 12 | 3 | 5 | 80 | 2 | 0,5 | 1230 |
Готовую смесь расфасовывали в бумажные мешки массой по 10-15 кг. Полученную смесь использовали в промежуточном ковше слябовой машины непрерывного литья заготовок. Работу смеси в промежуточном ковше и ее расход оценивали визуально.
При использовании новой смеси №1 было отлито 9 плавок стали марки SAE 1006 на один промежуточный ковш. Замечаний по работе смеси и шлака в промежуточном ковше не отмечено. Средний расход смеси составил 0,34 кг/т отлитой стали. После окончания разливки проводился осмотр промежуточного ковша. Износ футеровки промежуточного ковша в районе шлакового пояса соответствовал норме.
При использовании новой смеси №2 было отлито 6 плавок на один промежуточный ковш. Замечаний по работе смеси и шлака в промежуточном ковше не отмечено. Расход смеси составил 0,39 кг/т отлитой стали. Во время использования смеси отмечен износ футеровки по шлаковому поясу. После окончания разливки проводился осмотр промежуточного ковша: отмечен износ футеровки промежуточного ковша в районе шлакового пояса, а именно полный износ рабочего слоя футеровки (100 мм) и износ арматурного слоя (15 мм), что привело к выводу ковша из оборота и постановке его на капитальный ремонт.
При использовании новой смеси №3 было отлито 4 плавки на один промежуточный ковш. Дальнейшее использование смеси было прекращено по причине образования вязкого шлака, который превращался в твердую шлаковую корку, что затрудняло обслуживание промежуточного ковша технологическим персоналом. Средний расход смеси составил 0,40 кг/т отлитой стали.
Таким образом, данные наблюдения за работой смесей показали преимущество заявляемой смеси №1 по сравнению со смесями №2 и №3 по износу футеровки промежуточного ковша и по работе смеси в промежуточном ковше.
Гранулированная шлакообразующая смесь для защиты металла в промежуточном ковше при непрерывной разливке стали, включающая углеродсодержащий и фторсодержащий материалы, материал на основе оксидов кремния и цемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сульфитно-спиртовую барду (ССБ) и карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), при этом ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас.%:
| Углеродсодержащий материал | 2-10 |
| Фторсодержащий материал | 5-10 |
| Материал на основе оксидов кремния | 8-15 |
| Цемент, ССБ и КМЦ | Остальное |
