Теплоизолирующая шлакообразующая смесь
Владельцы патента RU 2639187:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для теплоизоляции металла в промежуточном и сталеразливочном ковшах. Теплоизолирующая шлакообразующая смесь содержит, мас.%: ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали – 45-65 и органическая добавка – 35-55. Использование в качестве органической добавки смеси шелухи зерновых культур – 50-60 и опилок деревьев лиственных пород – 40-50 приводит к увеличению толщины слоя теплоизолирующей смеси и образованию на поверхности ковшевого шлака из шлакообразующего материала жидкого шлака с высокой теплоизолирующей способностью. Обеспечивается уменьшение брака, связанного с перепадами температуры и затвердеванием стали в ковше, снижение тепловых потерь при разливке стали и увеличение серийности разливаемой стали. 1 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам теплоизолирующих смесей, предназначенных для теплоизоляции металла в промежуточном и сталеразливочном ковшах.
Известна теплоизолирующая шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали [SU 1702696 A1, МПК 6 C21C 5/54, опубл. 20.08.1996] следующего состава, мас. %:
| Аморфный графит | 10-20 |
| Известь | 20-30 |
| Пылевидные отходы | |
| производства ферросилиция | 30-40 |
| Пылевидные отходы | |
| производства алюминия | 20-30 |
Недостатками этой смеси при использовании в промежуточном ковше является неконтролируемый процесс науглероживания стали и низкие теплоизолирующие и рафинирующие свойства в связи с содержанием в составе смеси аморфного графита, а так же низкие теплоизолирующие свойства смеси в связи с отсутствием органической составляющей.
Известна теплоизолирующая шлакообразующая смесь (RU 2380194 C2, МПК (2006.01) B22D 11/111, B22 D7/10, опубл. 27.01.2010), выбранная в качестве прототипа, содержащая шлакообразующий материал, органическую добавку и кокс. В качестве органической добавки она содержит лузгу зерновых культур, а в качестве шлакообразующего материала она содержит материал следующего химического состава, мас. %:
| С | 5,0-15,0 |
| CaO | 25,0-48,0 |
| SiO2 | 33,0-39,0 |
| Al2O3 | 7,0-12,0 |
| F | ≥3,5 |
| Na2O | ≥3,0 |
| K2O | ≥0,7 |
с основностью 0,7-2,2, с учетом содержания SiO2 и CaO в ковшовом шлаке, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| кокс | 5-30 |
| лузга зерновых культур | 10-70 |
| шлакообразующий материал | 10-85, |
обеспечивающем расход теплоизолирующей смеси 1-7 кг/т жидкой стали.
Недостатками этой смеси являются:
- высокое содержание углерода, приводящее к науглероживанию жидкой стали и невозможностью проводить разливку низкоуглеродистых сталей,
- низкие теплоизолирующие свойства смеси из-за неоптимального соотношения между шлакообразующим материалом и органической добавкой,
- высокие тепловые потери, приводящие к увеличению уровня брака, связанного с перепадом температур и затвердеванием стали в промежуточном и сталеразливочном ковшах при длительных выдержках.
Задачей изобретения является уменьшение уровня брака, связанного с перепадами температуры и затвердевания стали в сталеразливочных и промежуточных ковшах; снижение тепловых потерь при разливке стали и увеличение серийности разливаемой стали.
Предложенная теплоизолирующая шлакообразующая смесь также как в прототипе содержит шлакообразующий материал и органическую добавку.
Согласно изобретению она содержит шлакообразующий материал и органическую добавку при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Шлакообразующий материал | 45-65 |
| Органическая добавка | 35-55, |
причем в качестве шлакообразующего материала она содержит ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали, а в качестве органической добавки содержит смесь шелухи зерновых культур и опилки деревьев лиственных пород при соотношении, мас. %:
| Шелуха зерновых культур | 50-60 |
| Опилки деревьев лиственных пород | 40-50 |
Использование ковшевого белого шлака производства рельсовой электростали в качестве шлакообразующего материала позволяет снизить тепловое излучение.
Использование смеси шелухи зерновых культур и опилок деревьев лиственных пород в качестве органической добавки приводит к увеличению толщины слоя теплоизолирующей смеси, и при сгорании дополнительно выделяется тепло. Продуктом сгорания органической добавки является шлаковый расплав, имеющий пористую структуру, вследствие чего обеспечивается низкая теплопроводность. На поверхности ковшевого шлака из шлакообразующего материала образуется жидкий шлак с высокой теплоизолирующей способностью.
В качестве шлакообразующего материала использовали ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали со следующим химическим составом: 18,9-21,8% SiO2, 45,8-54,9% CaO, 6,09-7,4% Al2O3, 0,5-1,0% FeO; 7,13-19,2% MgO, 0,53-1,07% MnO.
Утепление проводили в сталеразливочных и промежуточных ковшах. Удельный расход теплоизолирующей смеси при защите зеркала расплава в сталеразливочном коше составлял 0,5-3,0 кг/т жидкого металла, в промежуточном ковше 1,8-6,0 кг/т жидкого металла.
Теплоизолирующая смесь при соотношении, мас. %: шелухи зерновых культур 50-60 и опилок деревьев лиственных пород 40-50 обеспечивает высокую теплоизоляцию при разливке серии плавок.
Использование органической добавки менее 35 мас. % не обеспечивает требуемый градиент температур при разливке серии плавок.
При использовании органической добавки более 55 мас. % наблюдается интенсивное сгорание смеси с образованием факела, что приводит к небезопасным условиям труда и к снижению теплоизоляции поверхности расплава.
Различные варианты компонентного состава теплоизолирующей шлакообразующей смеси, а также влияние состава на уровень брака по поверхностным дефектам представлено в таблице 1.
Опыты проводили с использованием 130-тонных сталеразливочных ковшей и 24-тонных промежуточных ковшей на четырехручьевой блюмовой машине непрерывного литья заготовок с сечением кристаллизатора 300×360 мм при разливке стали марок ст. 20, 45, 50-60Г.
Перед подачей металла на машину непрерывного литья заготовок на агрегате типа «ковш-печь» в каждый сталеразливочный ковш, предназначенный для разливки, в серию задавали теплоизолирующую смесь в количестве 100-600 кг.
В процессе разливки стали в промежуточный ковш на зеркало металла первой плавки в серии задавали теплоизолирующую шлакообразующую смесь в количестве 50-200 кг, при смене очередного разливочного ковша в промежуточный ковш присаживали шлакообразующую смесь в количестве до 50 кг.
Техническими результатами изобретения являются:
- уменьшение уровня брака, связанного с перепадами температуры и затвердеванием стали в сталеразливочных и промежуточных ковшах;
- снижение тепловых потерь при разливке стали и увеличение серийности разливаемой стали.
Использование теплоизолирующей шлакообразующей смеси при непрерывной разливке стали позволило снизить отбраковку металла по нарушению температурно-скоростного режима на 0,08%, а также уменьшить градиент температуры металла в промежуточном ковше до 3-5°C.
Теплоизолирующая шлакообразующая смесь, включающая шлакообразующий материал и органическую добавку, отличающаяся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:
| Шлакообразующий материал | 45-65 |
| Органическая добавка | 35-55, |
причем в качестве шлакообразующего материала она содержит ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали, а в качестве органической добавки содержит смесь шелухи зерновых культур и опилки деревьев лиственных пород при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Шелуха зерновых культур | 50-60 |
| Опилки деревьев лиственных пород | 40-50 |
