Экзотермическая смесь для утепления головной части слитка

 

О П И С А Н И Е (и1548371

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.09.75 (21) 2169243!02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.77. Бюллетень че 8

Дата опубликования описания 23.03.77 (51) М. Кл з В 22D 27/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.18:621.746. .589 (088.8) (72) Авторы изобретения

P П. Коновалов, В. Ф. Поляков, Я. А. Шнееров, И. М. Коновалов, В. И. Красовицкий и Г. Д. Быков

Институт черной металлургии и Череповецкий ордена Ленина металлургический завод им. 50-летия СССР (71) Заявители (54) Э КЗОТЕРМ И Ч ЕС КАЯ СМЕСЬ ДЛЯ УТЕ ПЛ Е Н ИЯ

ГОЛОВНОИ ЧАСТИ СЛИТКА

1,0 — 15,0

1,0 — 5,0

Изобретение относится к области металлургии черных металлов, в частности к экзотермическим смесям, используемым для обогрева головной части стальных слитков.

Экзотермические порошкообразные засыпки широко используются для утепления головной части слитков спокойной стали и снижения протяженности усадочных дефектов в них.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь, содержащая торф, экзотермический материал в виде металлических алюминия и магния, окислы железа и других металлов, твердый окислитель, нитраты натрия или калия, карбонаты кальция и магния, силикаты магния и огнеупорный наполнитель, например шамот (1).

Однако такая смесь имеет большую теплоемкость и низкие теплоизоляционные свойства образующегося после ее сгорания огарка, что связано с наличием в составе смеси 50 — 95% (за вычетом торфа) исходных материалов с большой теплоемкостью и высокой теплопроводностью. Это особенно проявляется при использовании такой смеси для утепления слитков большого развеса (более 5 — 7т) и при применении эффективной теплоизоляции боковой поверхности головной части слитков (например, с помощью теплоизоляционных вкладышей), когда значительно возрастают потери тепла через зеркало металла в головной части слитка.

С целью уменьшения протяженности усадочных дефектов в головной части листовых слитков массой 15 — 22 т содержащиеся в экзотермической смеси ингредиенты имеют следующее соотношение, вес. % ..

Торф 51,0 — 75,0

Алюминий 10,0 — 25,0

10 Нитраты натрия или калия, или бария

Плавпковый шпат

Огнеупорньш наполнитель 13,0 — 25,0

15 Прп указанном соотношении компонентов предлагаемая экзотермическая смесь имеет следующие преимущества.

Содержание торфа в смеси в количестве

51 — 75 вес. %, имеющего низкую теплоем20 кость, обеспечивает уменьшение охлаждающего эффекта, наблюдающегося во время ввода смеси на зеркало металла. B то же время смесь обладает и высокой степенью экзотермичности, т. е. при ее сгорании выделяется

25 большое удельное количество тепла.

Связано это с тем, что торф, легкий пористый материал, при большом его содержании в смеси горит, в основном, за счет кислорода воздуха. При горешш торфа образуются газо30 образные продукты, что способствует разрых548371

390 †4

65 лспшо смеси и образующегося огарка и улучшает Ilx теплоизолирующие свойства. Появление пор способствует проникновению кислорода атмосферы ьнутрь смеси и участию его в р ;II(IIIIII oKIIc;IQIIIIH не только торфа, но и ялюllIIIIIIII. Это позволяет ограничиться в составе смеси минимальным содержанием твердого ок слптеля — нитратов натрия, калия или бярпя (не более 15 вес. о/о), необходимым для зя,кпгянпя смеси, и увеличить удельное коли сство выделяющегося тепла. Существенным преимуществом предлагаемой смеси является также то, что образующийся при сгорании огарок является твердым пористым легковесныч мятсрпялом с низкой теплопроводностью.

Тякис высокие теплоизоляционные свойства смеси и образующегося огарка обеспечивают минимальные тепловые потери через зеркало металла в головной части слитка, что особенно важно для слитков большого развеса (15—

22 т), кристяллизующихся в течение нескольких часов.

Содержание торфа в смеси в количестве

51 — 75 вес. /о определяется развесом слитка и разновидностью торфа. Так для утепления слитков развесом 7 — 9 т можно применять счесь, содержащую 52 — 57 О/О торфа, а для утепления более крупных слитков — смесь с

65 — 75% торфа. При использовании низкозольного торфа (до бо/о золы) его содержание в смеси может быть уменьшено до нижнего предела, а при повышенной зольности торфа (более 6/о) его содержание в смеси может быть увеличено до верхнего предела.

Содержание другого основного горючего компонента смеси — алюминия — определяется также развесом слитка и содержанием торфа в смеси. С увеличением развеса слитка и содержания торфа количество алюминия в смеси понижается и, наоборот, при относительно небольшом развесе слитков и содержании торфа на нижнем пределе содержание алюминия в смеси может составлять 20 — 25 вес. /о.

Содержание остальных компонентов смеси определяется содержанием основных горючих компонентов — торфа и алюминия — и находится в указанных пределах. При этом количество твердого окислителя (нитрата Na, К или Ва) и катализатора (связующего) пропорционально расходу алюминия, а количество огнеупорного наполнителя (технический глинозем, или магнезитовый, или шамотный порошок и др.) обратно пропорционально расходу торфа, т. е., например, с увеличением количества торфа в смеси количество огнеупорного материала уменьшается, так как зола торфа также является огнеупорным материалом.

Составы предлагаемой экзотермической смеси приведены в примерах.

Пример 1. При отливке листовых слитков весом 16 — 28 т с прибыльными надставками используется экзотермическая смесь следующего состава, вес. : торф — 75, алюминий

60 в виде порошка — 10, нитрат натрия — 1, огнеупорный порошок — 23, криолит — 1.

П р и и е р 2. При отливке листовых слитков весом 12 — 14 т в уширяющиеся книзу изло>кницы с теплоизоляционными вкладышами используется экзотермическая смесь следующего состава, вес. /о. торф — 52, алюминий в виде порошка — 18, нитрат натрия — 15, огнеупорн ы и п оро шок — 13, кр иол ит — 2.

Расход смесей 1,2 — 1,5 кг/т стали.

При разливке стали сверху экзотермическая смесь присаживается на зеркало металла в головную часть слитка сразу после его наполнения головной (прибыльной) части стали. Предлагаемая экзотермпческая смесь приготавливается путем механического смешивания ее исходных компонентов, степень измельчения которых должна быть, в основном, меньше 1 мм. Измельченный торф для приготовления смеси должен использоваться в воздушно-сухом состоянии, поэтому при необходимости должна быть обеспечена его предварительная сушка.

Оптимальный состав предлагаемой экзотермической смеси содержит, вес. /р. .торф — 55, алюминиевый порошок — 20, технический глинозем — 3.

Физико-механические свойства оптимального состава следующие:

Теплотворная способность смеси, ккал/кг 820 — 840

Температура воспламенения смеси, С

Коэффициент теплопроводности огарка, ккал/м.час С при температуре, С

20 0,078

500 0,192

800 0,236

1000 0,365

Как показывают лабораторные испытания, при проведении двух опытных плавок стали марки 30 с отливкой на каждой из них двух слитков весом по 45 — 50 кг (головная часть одного из которых утеплялась указанным оптимальным составом экзотермической смеси по прототипу) огарки смесей легкие, рыхлые, неспекшиеся, пепельно-серого цвета; протяженность концентрированной усадочной раковины и подусадочной пористости и рыхлости на первой плавке — 33,2 /о, на второй — 32,4 /о, а при утеплении смесью по прототипу соответственно — 37 7 и 36,4 /о

Из данных об испытании сравниваемых экзотермических смесей следует, что соотношение ингредиентов в предлагаемой смеси обеспечивает большую эффективность с точки зрения тепловой работы, позволяет уменьшить протяженность усадочных дефектов в слитке и увеличить таким образом выход годного из него.

Формула изобретения

Экзотермическая смесь для утепления головной части слитка, преимущественно листо548371

Составитель И. Куницкая

Техред Л. Гладкова

Редактор 3. Ходакова

Корректоры: Л. Брахнина и Л. Денискина

Заказ 351/5 Изд. Ко 238 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 вых слитков массой 15 — 22 т, включающая алюминий, торф, нитраты натрия или калия, или бария, огнеупорный наполнитель, плавиковый шпат, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения протяженности усадочных дефектов в головной части слитка, указанные ингредиенты имеют следующее соотношение, вес о/о.

Торф 51,0 — 75,0

Лл1ом иниЙ 10,0 — 25,0

Нитраты натрия илп калия, или бария 1,0 — 15,0

Плавиковый шпат 1,0 — 5,0

Огнеупорный наполнитель 13,0 — 25,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Лнглии ¹ 885595, кл. F 23P, 1961.