Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

Авторы патента:

Сапаев Николай Михайлович (RU)

Козырев Николай Анатольевич (RU)

Бойков Дмитрий Владимирович (RU)

Корнева Лариса Викторовна (RU)

Мухатдинов Насибулла Хадиатович (RU)

Токарев Андрей Валерьевич (RU)

Кузнецов Евгений Павлович (RU)

B22D11/111 - с применением защитных порошков

Владельцы патента RU 2430808:

Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к черной металлургии. Шлакообразующая смесь получена смешением аморфного графита, фторсодержащего вещества и материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов. В качестве материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов смесь содержит полевошпатовую смесь, соду кальцинированную, тонкомолотый кварцит и цемент. Компоненты смеси взяты в следующем соотношении, мас.%: аморфный графит 19-26, фторсодержащее вещество 13-17, полевошпатовая смесь 15-20, сода кальцинированная 3-8, тонкомолотый кварцит 11-15 и цемент остальное. Смесь имеет основность (CaO/SiO₂) 0,5-1,1 и следующий химический состав, мас.%: С 14,0-20,0, СаО 19,0-31,0, SiO₂ 28,0-38,0, Al₂O₃ 3,0-8,0, F 4,0-9,0, (Na⁺+K⁺) 4,0-8,0. Достигается повышение ассимилирующей способности смеси по отношению к неметаллическим включениям, повышение качества стали за счет улучшения макроструктуры, снижение поверхностных дефектов заготовок за счет улучшения смазки кристаллизатора. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составам шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали.

Известна шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали [1], содержащая углеродсодержащее вещество, фторсодержащий материал, силикатную глыбу, кремнийсодержащий материал и цемент, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего материала она содержит материал на основе окислов кремния при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Углеродсодержащий материал	6-10
Фторсодержащий материал	17-23
Силикатная глыба	24-30
Материал на основе окислов кремния	2-6
Цемент	Остальное

Существенным недостатком данной смеси является высокое содержание плавикового шпата, приводящее к повышенному износу оборудования МНЛЗ в результате коррозии.

Известна шлакообразующая смесь [2], состоящая из экологически вредных и неиспользуемых пылевидных отходов из аспирационных установок производства алюминия, ферросилиция и извести. Эти материалы характеризуются следующими физико-химическими свойствами: пыль рукавных фильтров ОАО "Кузнецкие ферросплавы" (SiO₂ - 89,0%; CaO - 1,0%; Al₂O₃ - 0,5%; Fe₂O₃ - 2,0%; MgO - 1,5%); пыль рукавных фильтров известкового производства ОАО "ЗСМК" (SiO₂ - 3,0%; CaO - 88,0%; Al₂O₃ - 0,5%; Fe₂O₃ - 4,0%; MgO - 3,0%); пыль электрофильтров ОАО "Новокузнецкий алюминиевый завод" (SiO₂ - 1,0%; CaO - 1,0%; Al₂O₃ - 30,0%; Fe₂O₃ - 2,5%; MgO - 1,0%; (K₂O+Na₂O) - 10%; F - 20,0%; С - 15,0%).

Химический состав смеси: 15,0-20,0% С; 26,0-32,0% CaO; 30,0-36,0% SiO₂; 6,5-8,0% Al₂O₃; 0,7-1,0 CaO/SiO₂; 4,0-4,5% F; 3,5-4,0% Na⁺; 0,7-1,0 К⁺.

Несмотря на невысокую стоимость, данная смесь не позволяет получать высокие качественные показатели в части отбраковки непрерывнолитых заготовок по поверхностным шлаковым включениям.

Известна также шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали [3] - прототип, включающая углеродсодержащее вещество, фторсодержащее вещество, концентрат датолитовый и цемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит силикатную глыбу, формовочный песок при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Графит аморфный	7-12
Фторсодержащее вещество	12-18
Концентрат датолитовый	5-10
Формовочный песок	5-15
Силикатная глыба	12-18
Цемент	Остальное

Существенным недостатком такой смеси является недостаточное суммарное содержание разжижающих ингредиентов (силикатной глыбы и датолитового концентрата), в результате низкая ассимилирующая способность шлакового расплава этой смеси и невозможность обеспечения необходимой легкоплавкости смеси, гарантирующей высокую степень смазывания поверхности кристаллизатор-заготовка.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются повышение качества стали за счет улучшения макроструктуры, снижение загрязненности стали неметаллическими включениями и уменьшение отбраковки непрерывнолитых заготовок по поверхностным дефектам за счет улучшения смазки кристаллизатора расплавленной ШОС.

Для этого предлагается шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая аморфный графит, фторсодержащее вещество, отличающаяся от ближайшего аналога [3] тем, что она имеет основность (CaO/SiO₂) 0,5-1,1 и следующий химический состав, мас.%:

С	14,0-20,0
СаО	19,0-31,0
SiO₂	28,0-38,0
Al₂O₃	3,0-8,0
F	4,0-9,0
(Na⁺+K⁺)	4,0-8,0

при этом в качестве материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов, содержит полевошпатовую смесь, соду кальцинированную, тонкомолотый кварцит и цементит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Аморфный графит	19-26
Фторсодержащий материал	13-17
Полевошпатовая смесь	15-20
Сода кальцинированная	3-8
Тонкомолотый кварцит	11-15
Цемент	Остальное

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из следующих предпосылок.

Концентрация углерода выбрана исходя из целесообразности смазки в зоне кристаллизатор - непрерывнолитая заготовка. При снижении содержания углерода в смеси менее 14% повышается отбраковка стали по поверхностным дефектам, а при увеличении углерода более 20,0% возможно уменьшение скорости расплавления смеси и значительное науглероживание стали.

Кремнезем в ШОС должен быть ограничен из соображений вязкости расплава. Для лучшей смазки кристаллизатора смесь должна иметь низкую основность (отношение СаО/SiO₂=0,5-1,1). Для регулирования основности в ШОС вводится цемент и мука кварцита.

Содержание глинозема в смеси должно быть не более 8% для лучшей ассимилирующей способности глиноземистых неметаллических включений.

Содержание фтора должно быть не менее 4% для уменьшения вероятности окомкования смеси и хорошей адгезии неметаллических включений шлаком, сформированным из ШОС и не более 9,0% с целью исключения повышенного содержания фтористого водорода в рабочей зоне. Воздействие фторидов заключается, во-первых, в снижении температуры плавления, во-вторых, в дроблении полимерной структуры шлака, т.е. увеличении единиц течения, снижающих вязкость расплава.

Оксиды натрия и калия снижают температуру плавления ШОС, и их суммарное содержание должно быть не менее 4% и не более 8%. При суммарном содержании оксидов натрия и калия менее 4% не удается достичь необходимую температуру плавления смеси, при содержании более 8% смесь становится легкоплавкой, что приводит к ее повышенному расходу.

Введение полевошпатовой смеси в смесь позволяет повысить и стабилизировать суммарное содержание окислов натрия и калия, а введение соды кальцинированной обеспечивает достижение их суммарной необходимой концентрации, что снижает температуру плавления ШОС. Кроме того, кальцинированная сода способствует в результате разложения (Na₂CO₃=Na₂O+CO₂) перемешиванию сформировавшегося из ШОС шлака со сталью в кристаллизаторе при разливке, вследствие чего снижается уровень неметаллических включений.

Различные варианты компонентного состава, а также влияние химического состава на температуру плавления ШОС представлено в таблице.

Заявляемая шлакообразующая смесь использовалась при разливке стали на радиальных четырехручьевых МНЛЗ с сечением кристаллизатора 300×340 мм, скорость разливки 0,55-0,75 м/мин.

Смесь готовилась простым смешением аморфного графита ГЛСЗ по ГОСТ Р 52729-2007 (не менее 78,0% С), цемента ШПЦ400 по ГОСТ 30515-97 (50-60% CaO, 20-30% SiO₂, 5-10% Al₂O₃), полевошпатовой смеси ПШС 0,20-17 по ГОСТ 13451-77 (SiO₂<70%, Al₂O₃>16,0%, (Na₂O+K₂O)>11%), тонкомолотого кварцита по ГОСТ 9077-82 (CaO<0,08%, SiO₂>98,0%, Al₂O₃<0,90%), концентрата плавикошпатового (в качестве фторсодержащего материала) ФФС95 по ГОСТ 4421-73 (CaF₂>95%, SiO₂<3,0%), соды кальцинированной технической по ГОСТ 5100-85 (Na₂O>50,0%) на смесительной установке в течение 15 минут со скоростью 1000 об/мин.

Смесь присаживалась в медные водоохлаждаемые кристаллизаторы на радиальной МНЛЗ в количестве 0,4-0,9 кг/т жидкой стали. Температура разливки в промковше составила 1485-1560°С, а скорость вытягивания слитка из кристаллизатора - 0,55-0,75 м/мин. После разливки заготовки резались на машинах газовой резки на мерные длины, после чего заготовки охлаждались по режиму до температуры 200°С, осматривались, зачищались и отгружались для прокатки.

Использование заявляемой смеси по сравнению с базовой (прототип) позволяет:

1. Снизить загрязненность стали экзогенными неметаллическими включениями длиной более 1,0 мм на 95%.

2. Повысить качество поверхности непрерывнолитой заготовки, обеспечив снижение брака по поверхностным дефектам типа шлаковые включения с 0,7 до 0,35%.

Литература

1. Патент РФ №2311258 С2.

2. Патент РФ №4625629, С21С 5/54.

3. Патент РФ №2164191, C1 B22D 11/00, С21С 5/54.

Влияние химического состава ШОС на температуру начала размягчения и плавления
Состав ШОС	Варианты ШОС
1	2	3	4	5	6
компонентный состав ШОС, %
аморфный графит	19,0	21,0	26,0	23,0	26,0	19,0
концентрат плавикошпатовый	17,0	16,0	17,0	15,0	13,0	13,0
полевошпатовая смесь	15,0	19,0	15,0	18,0	20,0	20,0
сода кальцинированная	3,0	5,0	8,0	6,0	8,0	3,0
тонкомолотый кварцит	11,0	13,0	11,0	13,0	15,0	15,0
цемент	35,0	26,0	23,0	25,0	18,0	30,0
химический состав ШОС
С	14,5	16,0	20,0	17,5	19,8	14,0
СаО	31,0	25,2	24,2	23,9	19,0	25,3
SiO₂	31,5	33,8	28,0	32,8	34,2	38,0
Al₂O₃	5,4	5,5	3,0	5,2	5,1	8,0
F	9,0	7,4	7,9	7,0	4,0	6,0
(К⁺+Na⁺)	4,0	5,0	6,4	5,5	8,0	4,2
Температура начала размягчения	1210	1190	1160	1145	1090	1200
Температура плавления	1240	1200	1170	1160	1130	1210
Отбраковка по поверхностным дефектам	0,27	-	-	-	0,35	0,19

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, полученная смешением аморфного графита, фторсодержащего вещества и материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов, отличающаяся тем, что она имеет основность (CaO/SiO₂) 0,5-1,1 и следующий химический состав, мас.%:

С	14,0-20,0
СаО	19,0-31,0
SiO₂	28,0-38,0
Al₂O₃	3,0-8,0
F	4,0-9,0
(Na⁺+К⁺)	4,0-8,0

при этом в качестве материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов, смесь содержит полевошпатовую смесь, соду кальцинированную, тонкомолотый кварцит и цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Аморфный графит	19-26
Фторсодержащее вещество	13-17
Полевошпатовая смесь	15-20
Сода кальцинированная	3-8
Тонкомолотый кварцит	11-15
Цемент	Остальное.

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке стали. .

Шлакообразующая смесь для промежуточного ковша // 2419510

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам шлакообразующих смесей, используемых для теплоизоляции и защиты зеркала металла в промежуточном ковше от вторичного окисления при непрерывной разливке стали.

Устройство для подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор // 2416488

Изобретение относится к металлургии. .

Шлакообразующая смесь для подачи в кристаллизатор установки непрерывной разливки стали // 2410193

Изобретение относится к области металлургии, в частности к защите поверхности металла в кристаллизаторе. .

Гранулированная шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2403124

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в кристаллизаторе машины непрерывного литья слябовых заготовок. .

Теплоизолирующая смесь для сталеразливочного ковша // 2393050

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам теплоизолирующих смесей, используемых для теплоизоляции поверхности зеркала металла в сталеразливочных и промежуточных ковшах.

Теплоизолирующая смесь // 2384386

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к утеплению поверхности жидкой стали и чугуна в ковше во время транспортировки и разливки. .

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь // 2380194

Изобретение относится к литейному производству. .

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2378085

Изобретение относится к черной металлургии. .

Теплоизолирующая смесь // 2377094

Изобретение относится к области литейного производства. .

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки рельсовой стали // 2430809

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составам шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали, в частности для производства железнодорожных рельсов

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки рельсовой стали // 2436653

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составам шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали, в частности при производстве железнодорожных рельсов

Флюс для защитного покрытия расплава латуни // 2440868

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при защите расплава латуни в кристаллизаторе машины непрерывного литья

Пористый клинкер, содержащий оксид магния, способ его получения и его применение в качестве флюса для обработки металлсодержащих шлаков // 2548845

Изобретение относится к области металлургии. Клинкер содержит в химическом составе, мас.%: Al2O3 30-85, СаО 3-45, MgO 9-45, в минералогическом составе, мас.%: фаза Q (Ca20Al32-2xMgxSixO68, где 2,5≤х≤3,5) 15-65 и фаза MgAl2O4 5-40. Клинкер имеет открытую пористость, измеренную тестом по определению открытой пористости погружением в воду согласно модифицированному стандарту NF В 40-312, равную 4-60%. Обеспечивается снижение клинкером пылеобразования. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 табл.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2555277

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для защиты поверхности металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке стали. Шлакообразующая смесь содержит, мас.%: плавиковый шпат 10,0-25,0, графит 0,1-6,0, кварц пылевидный 10,0-24,0, соду техническую 1,0-17,0, сиенитовый концентрат 2,0-24,0, коксовую пыль 1,0-6,0, карбонат лития 1,0-5,0, мел технический 3,0-23,0, окись магния 0,5-5,0, один или несколько компонентов из группы: шлак производства феррохрома 30,0-45,0, силикатную глыбу 4,0-12,0, колеманит 2,0-15,0, микрокальцит не более 18,0, цемент остальное. Химический состав смеси, мас.%: C свободный 0,5-8,0, SiO2 21,0-42,0, Al2O3 0,5-12,0, CaO 23,0-52,0, MgO 0,5-10,0, R2O 1,0-15,0, F 1,0-13,0, Li2O не более 3,0, B2O3 не более 5,0, неизбежные примеси остальное. Основность смеси составляет 0,85-1,25. Обеспечивается улучшение макроструктуры стали, снижение загрязненности неметаллическими включениями, уменьшение количества поверхностных дефектов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь // 2566228

Изобретение относится к черной металлургии. Смесь содержит, мас.%: шлакообразующий материал 50-65 и органическую добавку 35-50. В качестве шлакообразующего материала используют микрокремнезем, а в качестве органической добавки используют смесь, содержащую, мас.%: шелуху зерновых культур 40-60 и лузгу подсолнечника 40-60. Формирующийся в ковше шлак обладает повышенной ассимиляцией неметаллических включений. Обеспечивается снижение тепловых потерь при разливке стали, уменьшение брака, связанного с перепадами температур и затвердеванием стали в ковше, и уменьшение загрязненности стали неметаллическими включениями. 1 пр.

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь // 2566229

Изобретение относится к черной металлургии. Смесь содержит, мас.%: шлакообразующий материал 55-65 и органическую добавку 35-45. Шлакообразующий материал содержит, мас.%: микрокремнезем 37, пыль газоочистки производства алюминия 21 и пыль известкового производства 42. В качестве органической добавки используют смесь, содержащую, мас.%: шелуху зерновых культур 40-50 и лузгу подсолнечника 50-60. Формирующийся в ковше шлак обладает повышенной ассимиляцией неметаллических включений. Обеспечивается снижение тепловых потерь при разливке стали, уменьшение брака, связанного с перепадами температур и затвердеванием стали в ковше, и уменьшение загрязненности стали неметаллическими включениями. 1 пр.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2572669

Изобретение относится к черной металлургии. Шлакообразующая смесь содержит, мас.%: аморфный графит 10-20, известь 20-30, микрокремнезем 30-40 и пылевидные отходы производства алюминия 20-30. Смесь обеспечивает снижение брака по поверхностным дефектам, уменьшение неметаллических включений и содержания кислорода в разливаемой стали.

Шлакообразующая смесь для защиты стали в промежуточном ковше // 2574903

Изобретение относится к металлургии. Шлакообразующая смесь содержит, мас.%: портландцемент 40-50, материал на основе оксида кремния 30-38, соду кальцинированную техническую 10-18, рисовую лузгу 4-10. Изобретение позволяет повысить ассимиляцию из стали глиноземистых включений, снизить эрозию футеровки промежуточного ковша и стопоров и снизить тепловые потери. 2 табл.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2582417

Изобретение относится к металлургии. Шлакообразующая смесь содержит, мас. %: углеродсодержащий компонент 8-13, фторсодержащий компонент 13-22, глыба силикатная 9-17, материал на основе оксида кремния 7-16, карбонат бария 0,5-3,0, цемент остальное. Наличие в шлакообразующей смеси карбоната бария позволяет идентифицировать включения шлакообразующей смеси в стальной заготовке и прокате без ухудшения ее других потребительских свойств. Доля дефектных прокатанных листов с неметаллическими включениями снижается на 19,6%. 3 табл.