Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки рельсовой стали


 


Владельцы патента RU 2436653:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составам шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали, в частности при производстве железнодорожных рельсов. Шлакообразующая смесь получена смешением аморфного графита, концентрата плавикошпатового и материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов, в качестве которых используют полевошпатовую смесь (ПШС), соду кальцинированную, тонкомолотый кварцит и цемент. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: аморфный графит 18-22, концентрат плавикошпатовый 11-15, ПШС 13-38, сода кальцинированная 1-15, тонкомолотый кварцит 1-15, цемент - остальное. Смесь имеет основность (CaO/SiO2) 0,6-1,0 и следующий химический состав, мас.%: С 12,0-18,0, СаО 22,0-28,0, SiO2 28,0-37,0, Al2O3 4,5-10,0, F 4,5-9,0, (Na++K+) 3,0-11,0. Достигается повышение ассимилирующей способности смеси по отношению к неметаллическим включениям, повышение качества стали за счет улучшения макроструктуры, снижение брака заготовок по поверхностным дефектам за счет улучшения смазки кристаллизатора расплавленной шлакообразующей смесью. 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, содержащая доменный шлак, графит и фторсодержащее вещество, причем в качестве фторсодержащего вещества смесь содержит пыль газоочисток производства алюминия и дополнительно пыль газоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас.%: доменный шлак - 15-23, пыль газоочисток производства алюминия - 18-22, пыль газоочисток производства ферросилиция - 25-30, пыль газоочисток производства извести - 26-30, графит - 3-8. Пыль газоочисток производства алюминия имеет следующий состав, мас.%: Al2O3 - 12-15; F - 18-22; Na2O - 12-15; CaO - 0,7-1,0; SiO2 - 0,5-1,0; Fe2O3 - 2,5-3,0; C - 35-30; смолистые - 10-15. Пыль газоочисток производства ферросилиция имеет следующий состав, мас.%: SiO2 - 86-88; Al2O3 - 1,8-2,5; Si - 1,1-1,45; CaO+MgO - 5,0-5,8; Feобщ - 2,5-3,0 [1].

Существенным техническим недостатком данной смеси является то, что она не позволяет получать высокие качественные показатели в части отбраковки непрерывнолитых заготовок по поверхностным шлаковым включениям из-за содержащегося тугоплавкого компонента, в частности доменного шлака.

Кроме того, выбранные соотношения компонентов в смеси не обеспечивает необходимую легкоплавкость смеси, гарантирующую высокую степень смазывания поверхности кристаллизатор-заготовка, а также не обеспечивает требуемые рафинирующие свойства смеси по неметаллическим включениям.

Известна шлакообразующая смесь для непрерывной разливки рельсовой стали, содержащая фторсодержащий материал, силикатную глыбу, кремнийсодержащий материал и цемент, отличающийся тем, что она дополнительно содержит материал, содержащий окислы бора, а в качестве кремнийсодержащего материала она содержит материал на основе окислов кремния при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Фторсодержащий материал 16-24

Силикатная глыба - 8-12

Материал на основе окислов кремния - 8-12

Материал, содержащий окислы бора - 12-18

Цемент - остальное [2].

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

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 ингредиентов, мас.%:

Графит аморфный - 7-12

Фторсодержащее вещество - 18-22

Концентрат датолитовый - 12-16

Формовочный песок - 10-20

Цемент - остальное.

Существенным недостатком такой смеси является высокое содержание фторсодержащего вещества (18-22%), приводящее к значительной коррозии элементов МНЛЗ и высоким содержаниям фтористого водорода в рабочей зоне. Также недостаточным является содержание концентрата датолитового, что не обеспечивает необходимую легкоплавкость смеси, гарантирующую 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 шлакообразующей смесью.

Для этого предлагается 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) 0,6-1,0 и следующий химический состав, мас.%:

С 12,0-18,0
СаО 22,5-28,0
SiO2 28,0-37,0
Al2O3 4,5-10,0
F 4,5-9,0
(Na++K+) 3,0-11,0,

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

Аморфный графит 18-22
Концентрат плавикошпатовый 11-15
ПШС 13-38
Сода кальцинированная 1-15
Тонкомолотый кварцит 1-15
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 12% повышается отбраковка стали по поверхностным дефектам, а при увеличении углерода более 18,0% 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=0,6-1,0). Для регулирования основности в ШОС вводится цемент и полевошпатовая смесь. Для обеспечения указанных пределов в шлакообразующую смесь дополнительно вводится мука кварцита, корректирующая содержание кремнезема.

Содержание глинозема в смеси должно быть не более 10% для лучшей ассимилирующей способности глиноземистых неметаллических включений.

Содержание фтора должно быть не менее 4,5% 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 3% и не более 11%. При суммарном содержании оксидов натрия и калия менее 3% не удается достичь необходимую температуру плавления смеси, при содержании более 11% смесь становится легкоплавкой, что приводит к ее повышенному расходу.

Введение полевошпатовой смеси 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+СО2) 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 рельсовой стали марки Э76Ф и НЭ76Ф на радиальных 4-ручьевых МНЛЗ с сечением кристаллизатора 300×340 мм, скорость разливки 0,5-0,65 м/мин.

Для приготовления смеси использовались: аморфный графит (76,0% С), цемент (54,6% СаО, 27,0% SiO2, 7,6% Al2O3, 1,0% K2O), полевошпатовая смесь ПШС 0,20-17 (0,3% СаО, 71,3% SiO2, 17,8% Al2O3, 6,7% Na2O, 3,10% K2O, 0,09% F), мука кварцита (0,08% СаО, 98,0% SiO2, 0,90% Al2O3), в качестве фторсодержащего материала применялся концентрат плавикошпатовый (68,21% СаО, 3,0% SiO2, 46,23% F), сода кальцинированная техническая (58,47% Na2O). Смесь готовилась простым смешением на смесительной установке в течение 15 минут при скорости вращения барабана 1000 об/мин.

Смесь присаживалась в медные водоохлаждаемые кристаллизаторы на радиальной МНЛЗ в количестве 0,2-0,9 кг/т жидкой стали. Температура разливки в промковше составила 1480-1500°С, а скорость вытягивания слитка из кристаллизатора - 0,5-0,55 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 0,4 до 0,15%.

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 №1814587, B22D 11/00, 11/10; С21С 5/54.

2. Патент РФ №2169633, B22D 11/00, С21С 5/54.

3. Патент РФ №2165823.

Таблица
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 20,2 21,9 22,0 18,0 18,0 18,0
концентрат плавикошпатовый 11,4 12,4 11,0 15,0 13,0 13,0
ПШС 23,7 25,7 13,0 38,0 20,0 27,0
сода кальцинированная 8,8 1,0 6,0 4,0 15,0 1,0
тонкомолотый кварцит 7,0 7,6 15,0 1,0 8,0 8,0
цемент 28,9 31,4 33,0 24,0 26,0 33,0
химический состав ШОС
С 15,3 16,7 18,0 13,7 13,7 12,0
СаО 23,7 25,7 25,6 23,5 22,5 28,0
SiO2 31,9 34,7 33,2 35,0 28,0 37,0
Al2O3 6,5 7,0 4,5 10,0 5,6 7,4
F 5,3 5,7 4,5 9,0 6,0 6,0
(K++Na+) 7,7 3,0 5,1 6,3 11,0 3,6
Температура начала размягчения 1120 1210 1130 1130 1090 1160
Температура плавления 1150 1240 1140 1140 1130 1180
Отбраковка по поверхностным 0,05 0,15 - - - 0,09

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) 0,6-1,0 и следующий химический состав, мас.%:

С 12,0-18,0
СаО 22,5-28,0
SiO2 28,0-37,0
Al2O3 4,5-10,0
F 4,5-9,0
(Na++K+) 3,0-11,0,

при этом в качестве материалов, содержащих окислы кремния, алюминия и щелочных металлов, смесь содержит полевошпатовую смесь (ПШС), соду кальцинированную, тонкомолотый кварцит и цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Аморфный графит 18-22
Концентрат плавикошпатовый 11-15
ПШС 13-38
Сода кальцинированная 1-15
Тонкомолотый кварцит 1-15
Цемент Остальное


 

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