Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки рельсовой стали


 


Владельцы патента RU 2430809:

Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составам шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали, в частности для производства железнодорожных рельсов. Шлакообразующая смесь получена смешением аморфного графита, концентрата плавикошпатового и материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов. В качестве материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов, смесь содержит пегматит тонкомолотый марки КПШТМ 0,2-2,0, соду кальцинированную и тонкомолотый кварцит. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: аморфный графит 17-23, концентрат плавикошпатовый 9-15, пегматит тонкомолотый 17-39, сода кальцинированная 1-12, тонкомолотый кварцит 1-13, цемент - остальное. Смесь имеет основность (CaO/SiO2) 0,6-0 и следующий химический состав, мас.%: C 13,0-19,0, CaO 22,0-28,0, SiO2 30,0-36,0, Al2O3 5,0-8,5, F 4,0-7,0, (Na++K+) 3,0-12,0. 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, в частности для производства железнодорожных рельсов.

Известна шлакообразующая смесь для непрерывной разливки рельсовой стали [1], включающая аморфный графит, пылевидные отходы производства извести, ферросилиция, алюминия, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит соду кальцинированную и криолит при соотношении компонентов, мас.%:

Аморфный графит 5,5-8,5
Пылевидные отходы
производства извести 29-35
Пылевидные отходы
производства ферросилиция 37-40
Пылевидные отходы
производства алюминия 20,5-24,5
Сода кальцинированная до 1%
Криолит до 1%,

обеспечивающих основность (CaO/SiO2) 0,6-0,9, и следующий химический состав шлакообразующей смеси, мас.%:

С 13,0-18,0
CaO 24,0-32,0
SiO2 31,0-37,5
Al2O3 5,5-10,0
F ≥4,0
Na+ ≥0,7
K+ ≥0,7
FeO ≤2,0
MnO ≤2,0

Существенным недостатком такой смеси является недостаточное суммарное содержание разжижающих компонентов (криолита и кальцинированной соды), что не обеспечивает необходимую легкоплавкость смеси, гарантирующую высокую степень смазывания поверхности кристаллизатора-заготовки, а также не обеспечивает требуемые рафинирующие свойства смеси по неметаллическим включениям. Кроме того, смесь в своем составе содержит MnO и FeO, а данные компоненты повышают газопроницаемость шлакового слоя и увеличивают содержание кислорода в разливаемой стали.

Известна шлакообразующая смесь для защиты металла в кристаллизаторе [2], содержащая основу шлаковой смеси, графит, фторсодержащее вещество, которая дополнительно содержит пыль газоочисток производства извести и ферросилиция, в качестве основы шлаковой смеси - феррохромовый саморассыпающийся сепарированный шлак, а в качестве фторсодержащего вещества - пыль газоочисток производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас %:

Пыль газоочисток производства алюминия 20,0-23,0
Пыль газоочисток производства ферросилиция 28,0-32,0
Пыль газоочисток производства извести 20,0-24,0
Графит 3,0-8,0
Феррохромовый саморассыпающийся
сепарированный шлак 18,0-24,0.

Несмотря на высокие теплоизолирующие свойства смеси, низкой себестоимости за счет использования отходов промышленного производства, улучшения санитарно-гигиенических условий труда данная смесь не позволяет получать высокие качественные показатели в части отбраковки непрерывнолитых заготовок по поверхностным шлаковым включениям из-за содержащегося тугоплавкого компонента, в частности феррохромового шлака. Причем для обеспечения требуемого качества поверхности непрерывнолитых заготовок необходима зачистка поверхности последних после разливки, что в ряде случаев экономически нецелесообразно и невозможно.

Кроме того, выбранные соотношения компонентов в смеси хотя и обеспечивают ШОС высокие теплоизолирующие свойства, однако не обеспечивают требуемую в ряде случаев необходимую легкоплавкость смеси, гарантирующую высокую степень смазывания поверхности кристаллизатора-заготовки, а также не обеспечивают требуемые рафинирующие свойства смеси по неметаллическим включениям. Кроме того, смесь содержит шлак производства феррохрома, который содержит значительное количество MnO и FeO, а данные компоненты повышают газопроницаемость шлакового слоя и увеличивают содержание кислорода в разливаемой стали.

Известна также шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали [3] - прототип, включающая графит аморфный, фторсодержащее вещество, концентрат датолитовый и цемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит формовочный песок при следующем соотношении инградиентов, масс.%:

Графит аморфный - 7-12

Фторсодержащее вещество - 18-22

Концентрат датолитовый - 12-16

Формовочный песок - 10-20

Цемент - остальное.

Существенными недостатками такой смеси являются: высокое содержание фторсодержащего вещества (18-22%), приводящее к значительной коррозии элементов МНЛЗ и высоким содержаниям фтористого водорода в рабочей зоне; использование концентрата датолитового, не обеспечивающего необходимую легкоплавкость смеси и гарантирующую высокую степень смазывания поверхности кристаллизатора-заготовки.

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.

Для этого предлагается шлакообразующая смесь для непрерывной разливки рельсовой стали, отличающаяся от ближайшего аналога [1] тем, что она имеет основность (CaO/SiO2) 0,6-0,9 и следующий химический состав, мас.%:

С 13,0-19,0
СаО 22,0-28,0
SiO2 30,0-36,0
Al2O3 5,0-8,5
F 4,0-7,0
(Na++K+) 3,0-12,0

при этом в качестве материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов смесь содержит пегматит тонкомолотый марки КПШТМ 0,2-2,0, соду кальцинированную, тонкомолотый кварцит и цементит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Аморфный графит 17-22
Концентрат плавикошпатовый 9-15
Пегматит тонкомолотый
марки КПШТМ 0,2-2,0 17-39
Сода кальцинированная 1-12
Тонкомолотый кварцит 1-13
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 13% повышается отбраковка стали по поверхностным дефектам, а при увеличении углерода более 19,0% 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 CaO/SiO2=0,6-0,9). Для регулирования основности в ШОС вводится цемент и пегматит тонкомолотый марки КПШТМ 0,2-2,0. При невозможности попадания в указанные пределы дополнительно вводится мука кварцита, корректирующая содержание кремнезема в ШОС.

Содержание глинозема в смеси должно быть не более 8,5% для лучшей ассимилирующей способности глиноземистых неметаллических включений, снижающих эксплуатационную стойкость железнодорожных рельсов.

Содержание фтора не менее 4% для уменьшения вероятности окомкования смеси и хорошей адгезии неметаллических включений шлаком, сформированным из ШОС и не более 7,0% 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 3% и не более 12%. При суммарном содержании оксидов натрия и калия менее 3% не удается достичь необходимую температуру плавления смеси, при содержании более 12% смесь становится легкоплавкой, что приводит к ее повышенному расходу.

Введение пегматита тонкомолотого марки КПШТМ 0,2-2,0 в смесь позволяет повысить и стабилизировать суммарное содержание окислов натрия и калия. Введение в состав ШОС соды кальцинированной позволяет регулировать содержание окислов натрия и соответственно 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 представлены в таблице 1.

Заявляемая шлакообразующая смесь использовалась при разливке рельсовой стали марки Э76Ф и НЭ76Ф на радиальных 4-х ручьевых МНЛЗ с сечением кристаллизатора 300×340 мм, скорость разливки 0,5-0,55 м/мин.

Смесь готовилась смешением аморфного графита (76,0% С), цемента (54,6% CaO, 27,0% SiO2, 7,6% Al2O3, 1,0% K2O), пегматита тонкомолотого марки КПШТМ 0,2-2,0 (1,0% CaO, 67,5% SiO2, 15,5% Al2O3, 5,0% Na2O, 5,0% K2O), муки кварцита (0,08% CaO, 98,0% SiO2, 0,90% Al2O3), концентрата плавикошпатового (68,21% CaO, 3,0% SiO2, 46,23% F), соды кальцинированной технической (58,47% Na2O). Смешение производилось в смесительной установке в течение 15 мин со скоростью вращения барабана 1000 об/мин, после чего выпускалась в контейнер и отправлялась на МНЛЗ.

Таблица 1
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 17,0 23,0 18,0 18,0 18,6 17,1
концентрат плавикошпатовый 9,0 9,0 9,0 15,0 9,5 9,7
КПШТМ 0,2-2,0 24,0 18,0 17,0 39,0 25,1 25,8
сода кальцинированная 5,0 5,0 12,0 1,0 5,0 11,9
тонкомолотый кварцит 10,0 10,0 13,0 1,0 2,5 5,5
цемент 35,0 35,0 30,0 26,0 39,2 29,0
химический состав ШОС
C 13,0 19,0 13,6 13,7 14,1 13,0
CaO 25,5 25,4 22,7 24,9 28,0 22,0
SiO2 36,0 31,7 32,6 34,8 30,0 30,0
Al2O3 6,5 5,5 5,0 8,5 6,9 6,1
F 4,0 4,2 4,2 7,0 4,4 4,3
(K++Na+) 5,7 5,1 9,7 3,0 5,8 12,0
Температура начала размягчения 1130 1160 1120 1210 1130 1090
Температура плавления 1140 1180 1150 1240 1140 1130
Отбраковка по поверхностным дефектам, % - 0,09 0,05 0,11 - -

Смесь присаживалась в медные водоохлаждаемые кристаллизаторы в количестве 0,2-0,8 кг/т жидкой стали. После разливки заготовки резались на машинах газовой резки на мерные длины, после чего проводили охлаждение заготовок по режиму до температуры 200°С, их осмотр и отгрузку для прокатки на рельсы железнодорожные типа Р65.

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 0,4 до 0,11%.

3. Обеспечить повышение качества макроструктуры железнодорожных рельсов, при этом количество забракованных плавок по дефекту «светлая корочка» уменьшится в 2 раза.

Источники информации

1. Патент РФ №2260494.

2. Патент РФ №2025197 B22D 11/00, C21C 5/54.

3. Патент РФ №2165823.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки рельсовой стали, полученная смешением аморфного графита, концентрата плавикошпатового и материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов, отличающаяся тем, что она имеет основность (CaO/SiO2) 0,6-0,9 и следующий химический состав, мас.%:

С 13,0-19,0
CaO 22,0-28,0
SiO2 30,0-36,0
Al2O3 5,0-8,5
F 4,0-7,0
(Na++K+) 3,0-12,0

при этом в качестве материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов, смесь содержит пегматит тонкомолотый марки КПШТМ 0,2-2,0, соду кальцинированную, тонкомолотый кварцит и цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Аморфный графит 17-23
Концентрат плавикошпатовый 9-15
Пегматит тонкомолотый
марки КПШТМ 0,2-2,0 17-39
Сода кальцинированная 1-12
Тонкомолотый кварцит 1-13
Цемент Остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к черной металлургии. .

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

Изобретение относится к металлургии. .

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

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в кристаллизаторе машины непрерывного литья слябовых заготовок. .
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам теплоизолирующих смесей, используемых для теплоизоляции поверхности зеркала металла в сталеразливочных и промежуточных ковшах.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к утеплению поверхности жидкой стали и чугуна в ковше во время транспортировки и разливки. .

Изобретение относится к литейному производству. .

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

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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Наверх