Утепляющий состав для разливки стали


 


Владельцы патента RU 2443503:

Салех Ахмед Ибрагим Шакер (RU)

Изобретение относится к области металлургии. Состав содержит в мас.%: керамзит мелкой фракции 49-55, углеродсодержащее вещество 39-49, карбонат щелочного металла 0,2-0,8, хлорид натрия 1,4-4,0 и криолит 0,4-1,2. Обеспечивается улучшение качества поверхности, макро- и микроструктуры слитков, снижение брака и повышение выхода качественного металла. 3 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.

Также 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.

Например, 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.) (1).

Недостатком этой смеси является дефицитность и высокая стоимость перлита (месторождение перлита находятся за пределами РФ), а кроме того, трудности в изготовлении смеси из-за низкой плотности перлита и его высокой летучести.

Известен утепляющий состав, который в качестве теплоизолирующего вещества 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.) (2).

Керамзит используют в виде пыли, измельченного песка или измельченных гранул, т.е. мелкой фракции.

Недостатком этой смеси является ее недостаточная утепляющая эффективность как следствие ухудшение качества выплавляемого металла.

Наиболее близким к предлагаемому является утепляющий состав, содержащий в качестве теплоизолирующего вещества керамзит мелкой фракции, углеродсодержащее вещество, дополнительно щелочь (карбонат и/или гидрокарбонат щелочного металла и/или гидроксид щелочного и/или щелочноземельного металла) и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Керамзит 50,0-93,9
Углеродсодержащее вещество 1,0-48,9
Щелочь 0,1-2,0
Плавиковый шпат 1,0-5,0

(Патент РФ №2315679, 2006 г.) (3).

Это решение (3) обеспечивает большую утепляющую эффективность, чем (2), однако оно является недостаточной для обеспечения высокого качества продукта.

Технической задачей изобретения является повышение утепляющей эффективности как следствие повышения качества стали путем понижения температуры плавления состава, снижения адгезии расплавленной утепляющей смеси к стенкам прибыльной надставки, повышения степени вспучивания этой смеси.

Поставленная задача решается тем, что в утепляющем составе, содержащем керамзит мелкой фракции, углеродсодержащее вещество и карбонат щелочного металла, новым является то, что он дополнительно содержит хлорид натрия и криолит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Керамзит 49-55
Углеродсодержащее вещество 49-39
Карбонат щелочного металла 0,2-0,8
Хлорид натрия 1,4-4,0
Криолит 0,4-1,2

Технический результат обеспечивается совокупностью следующих существенных признаков изобретения.

Функция утепляющей смеси при разливке стали заключается в том, что после наполнения прибыльной надставки благодаря ей над зеркалом металла образуются два слоя: вспученная спеченная корка на открытой поверхности и зоне расплавленной смеси. Чем более «вспучена» корка, тем меньше потери тепла, а расплавленная смесь под ней предохраняет сталь от охлаждения и окисления.

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

Вспученная 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.

Наличие в составе хлористого натрия (NaCl), имеющего температуру плавления около 800°С, особенно в присутствии карбоната щелочного металла и криолита, понижает температуру плавления состава до температуры ниже 1200°С, снижает адгезию (сцепление) расплавленной смеси к стенкам прибыльной надставки.

При этом наличие в смеси карбоната щелочного металла также снижает температуру плавления состава из-за образования легкоплавких силикатов и усиливает вспучивание расплавленной смеси в результате разложения карбоната щелочного металла при температуре выше 850°С и выделения углекислого газа, что обеспечивает лучшую теплозащиту зеркала жидкого металла от охлаждения, т.е. увеличивает время затвердевания стали и обеспечивает более эффективную тепловую защиту слитка по сравнению с прототипом.

Наличие в составе криолита Na2(NaAlF6), имеющего температуру плавления около 1000°С, также способствует снижению адгезии смеси к стенкам изложниц благодаря свойствам его мелкодисперсных частиц образовывать центры, вокруг которых образуются легкоплавкие комплексные соединения с температурой плавления ниже 1200°С. Кроме того, наличие криолита и хлористого натрия предотвращает образование тугоплавких шлаков и прилипание их к стенкам изложниц, способствует образованию рыхлых, хорошо удаляемых отложений.

В таблице 1 приведены примеры вариантов смеси.

Таблица 1
Наименование компонентов Содержание компонентов, мас.%
А Б В
Керамзитовая пудра 49 52 55
Углеродсодержащее вещество 49 44 39
Карбонат натрия 0,2 0,5 0,8
Криолит 0,4 0,8 1,2
Хлорид натрия 1,4 2,7 4,0

Смесь готовят следующим образом.

Керамзит мелкой фракции, преимущественно керамзитовую пудру, смешивают с измельченным углеродсодержащим материалом, например серебристым графитом, карбонатом щелочного металла, натрия (Nа2СО3) или калия (K2CO3), хлоридом натрия (NaCl) и криолитом в соответствии с рецептурой.

В таблице 2 приведены физико-химические показатели состава

Таблица 2
Наименование показателя Характеристика, норма
1 Насыпная плотность, кг/м3 540-580
2 Коэффициент теплопроводности, °С/м 0,110-0,120
3 Температура плавления, °С 1100-1180
4 Фракционный состав
0-0,2 мм, % не менее 98

В таблице 3 даны сравнительные эксплуатационные показатели предлагаемого состава и прототипа.

Таблица 3
Показатели Прототип Предлагаемый состав
1 Количество проведенных плавок 175 175
2 Марки стали S355j2G3N, АЦ40ХМ, ст.3, ст.35, 40X, C45R+N, C45E+N, 55С2, 655М13, 38ХМ
3 Объем плавок, тонна 4760 4760
4 Брак первого передела, (%)/тонна (14-15%)/ (11-12%)/
~700 ~560
5 Общий брак, (%)/тонна (1,68%)~80 (1,24%)~60
6 Брак, отнесенный к теплоизолирующей смеси, (%)/тонна (0,88%)/~42 (0,46%)~22
7 Расход теплоизолятора, кг/тонна металла 1,3 1,3
10 Экономия металла при применении предлагаемого состава, кг на тонну готовой продукции
~27

Таким образом, изобретение позволяет:

- сократить брак первого передела на 15-20%;

- сократить общий производственный брак на 20-25%.

Утепляющий состав для разливки сталей, содержащий керамзит мелкой фракции в качестве теплоизолирующего компонента, углеродсодержащее вещество и карбонат щелочного металла, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлорид натрия и криолит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Керамзит 49-55
Углеродсодержащее вещество 39-49
Карбонат щелочного металла 0,2-0,8
Хлорид натрия 1,4-4,0
Криолит 0,4-1,2


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству, в частности к обогреву литейных прибылей. .

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к области металлургического производства. .

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к конструкциям изложниц с прибыльными надставками. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при разливке стали в изложницы. .

Изобретение относится к литейному производству и касается изготовления элементов литниковой системы форм. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при разливке стали. .

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к теплоизолирующим материалам, применяемым при разливке металла в сталеразливочном ковше, промежуточном ковше и изложнице
Изобретение относится к литейному производству. В баке-мешалке приготавливают водный раствор клеящих веществ и силикатного клея. Добавляют в раствор компоненты экзотермической смеси и осуществляют суспендирование смеси путем перемешивания при 1500 об/мин в течение 10 мин. Водную суспензию заливают в форму, которую выполняют в виде наружного цилиндра, внутренней обечайки, имеющей сквозные отверстия диаметром 1,2-1,5 мм, и подвижной верхней части формы, прикрепленной к пуансону. После заливки в форму водную суспензию вибрируют, затем сжимают подвижной частью формы, при этом выжатая водная смесь откачивается вакуумом из внутренней полости нижней части формы. Вставку извлекают путем подачи сжатого воздуха в нижнюю часть формы под обечайку. Сырую или влажную вставку укладывают на поддон, сушат в печи и охлаждают. Экзотермическая смесь содержит, в % объемных: металлический Al 12-25, Al2O3 13-35, Fe2O3 8-30, SiO2 17-28, Na2O+K2O 5-7, CaO 8-15, MgO 0,2-4, керамическое волокно 8-15. В смесь добавляют осадитель на органической основе. Обеспечивается повышение качества вставок, снижение дефектов отливок, повышение экологичности процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.
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 области литейного производства. Способ заключается в изготовлении литейной формы с установленными вставками для прибылей. На поверхности и внутри вставок устанавливают термопары, подключенные к регистратору, осуществляющему замеры температуры с интервалом не более 1 сек. Согласно полученным данным строят график изменения температуры поверхности вставки и остывания металла внутри вставки. С помощью графиков определяют время и температуру начала и окончания экзотермической реакции, максимальную температуру поверхности вставки, время сохранения стабильной температуры металла внутри вставки, время остывания металла внутри вставки до температуры солидус. Обеспечивается повышение выхода годных отливок. 2 ил.
Наверх