Экзотермическая шлакообразующая смесь для разливки металла

 

»»»»»»

;»01 .еНСАКИЕ

БРЕТЕНИЕ

»

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.06.75 (21) 2146065/02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 25 0З 77,Áþëëåòeèü ¹ ll (45) Дата опубликования описания 23.06.77 (51) М. Кл е

В 22 Д 27/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и отноытий (53) УДК 669. В:

:621. ?46,5В (0ЬВ.Е) В. A. Носов, Б. П. Шиленко, П, П. Семененко, В. И. Баранов, А. A. Чепурнова, М. В. Зайченко и B. М. Левин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Металлургический ордена Трудового Красного Знамени завод им. А. К. Серова (54) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРАЗУЮШАЯ СМЕСЬ ЙЛЯ

РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области металлургии, преяму?цественпо к экзотермическим смесям, используемым при разливке металла в изложницы.

Известна экзотермическая шлаксобразу— ющая смесь, вводимая в изложницы с целью получения слитков с хорошей поверхностью и макрострукт5рсй, " состав кстсрси входит вещество с высокими теплоизслиру-юшями свойствами-вермикулит вспученный (1 ), Однако отсутствие в сь,еси ускорите,?ей шлакообразовакия (флюсов ) — силикатной глыбы и плавикового шпата замедляет процесс шлакообразования, что не позволяет 15 иметь бездефектную поверхность нижней части слитка.

Наиболее близкой к изобретению по тех— ническсй сущности и достигаемому резуль— тату является экзотермическая шлакообразу-20 ющая смесь, в составе которой содержатся горючие вещества — магний я алюминий, теплоизолирующяе вещества — вермикулит и асбестит, окислитель — марганцевая руда,флюсы — плавиковый шпат и боксит (2J. 25

Из-за наличия магния и отнсс??тельна:,1*1соксгс содеожания алюминия ук занная .:,.ась горит достаточно интенсивно с сбразоьа,;; ем жидкого шлака с самого HB.?ало разливе?.:.

Поэтому по всей вь»соте слитка достиг-.-, cs: хорошая поверхность. а присутствие в с; .ес?1 вермикулига и асбесгига позволяет яме "ь дсстато?нс 1?адежную теплснзсляц»по сте . гсй псвевхкостя жидкой стали ь излсже, е, что в конечном итоге 1?риводят ?< улучцее?ее?с теп:10ЕОЙ расОт?»1 псибыли н ?10!?)»чсняес б . це» плочной макрострукту?зы головной .асти слитка.

Однако эта экзс ? срмичес к ая ш, i!ßê00» р.;-зуесшая смесь имеет следу10?цие су?це стo011НЫЕ ЦЕДОСтат!\И, Котс РЬ?с. СГРанк-?ИЬ ?1?ст Е»а применение при разливке стали. ?зрыв??е:,.эст:-.. т к как в состав смеси входит ма?ниев1.»;, порошок, который является о?снь взр1»?в.. снь?м ве?цеством: высокая стоимость cl ..à ", обусловленная относительно большим соде:. жанпем в ней магниевого i? а.пс мяккево;-= порошков. которые являются дорогсстсяц веществами (отпуск?еая цека одной тонны магнневого порошка составляет 1В50 руб, 551117 а порошка алюминия — 515 руб. Поэтому, даже при минимальном содержании в смеси порошков магния (2%) и алюминия (15%) и среднем содержании в ней остальных компонентов, стоимость веществ для изготовления 5 одной тонны смеси составляет 169 руб. 10коп. причем стоимость магния и алюминия равна 114 руо. 25 коп„что составляет

67,5% от стоимости всех компонентов смеси. 10

Е1ель изобретения — создание такой экзотермической шлакообразуюшей смеси для улуч .ения поверхности и макроструктуры слитка, которая повысила бы технику безопасности при ее использовании и имела низ- 15 кую себестоимость.

Зто достигается тем, что экзотермическая шлакообразующая смесь наряду с алюминием, марганцевой рудой, плавиковым шпатом, вермикулитом дополнительно содержит древесные опилки, силикатную глыбу и хлоТаблица М 1

Содержание, вес.%: смесь No 1 смесь N 2 смесь No 3 смесь N. 4 (по прототипу) Ингредиенты

7,5

17,5

12,5

17,5

9,5

35,5

30

1,5

Смеси N1,,2, 3 по изобретению, смесь

1Ф 4 — согласно известному составу. в каждую изложницу вводили смесь одного состава. Затем производили разливку стали

После охлаждения слитков в нижней их части отмечали границу появления специфической волнистой поверхности, которая соответствует началу шлакообразования при горении смеси и появления между изложницей и слитком шлаковой прослойки. Измеренные расстояния от дна слитков до этой границы ф) приведены в табл. 2.

Ингредиенты применяли в порошкообразном виде.

Смесь указанных составов испытывали при разливке стали на 5 плавках. Смеси вводили на дно четырех изложниц, установленных на одном поддоне, и сообщающихся между собой сифоном через одну центровую;

Древесные опилки

Магний

Алюминий

Марганцевая руда

Плавиковый шпат

Силикатная глыба

Вермикулит

Хлористый аммоний

Асбестит

Боксит ристый аммоний при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Алюминий 4,0-1 1,0

Древесные опилки 5,0-35,0

Марганцевая руда 9-13

Плавиковый шлат 8-22

Силикатная глыба 6-13

Хлористый аммоний 1-2

Вермикулит Сстальное.

При горении смеси хлористый аммоний повышает реакционную способность алюминия благодаря разрушению окисной пленки (Щф.), имеюшейся на поверхности алюминия. Горение смеси ускоряется и за счет древесных опилок. Наличие в смеси силикатной глыбы и плавикового шпата, которые понижают температуру плавления шлака и придают ему необходимую вязкость, способствуют образованию жидкого шлака при горении смеси с самого начала наполнения изложницы жидкой сталью.

Составы смесей приведены в табл. 1.

551 117

Таблица 2

Расстояние от дна слитков до границы появления у них волнистой поверхности, фиксирующей начало шлакообразования при горении смеси

ТаблицаЛ .3

85 ких смесей ¹ 1 и Л" 4 приведены в табл. 4.

Таблица М 4

Как видно из табл. 2, при горении смесей МеМ 1, 2 и 3 шлакообразование начинается с самого начала разливки стали и про20 исходит не хуже, чем у известной смеси (смесь % 4) .

Температура плавления и вязкость шлаков, полученных от сгорания экзотермичесОптимальным составом экзотермической шлакообразуюшей смеси является состав ¹ 2, Физико-механические и технологические свойства смесей приведены в табл. 3, 551117

Таблица5

Марки стали

Легированные (с основных печей) ШХ15 (с кислых печей) Наименование первый вариант технологии разливки второй вариант технологии разливки смесь № 2 смесь № смесь № 1 смесь № 3 смесь № 1 смесь № 4 А, Сортовая сталь 1. Число плавок

1 2. Число проконтроли1рованных макрстемп, летов: .; от; оловной части слитка

112

273

112

383

186 1516

86 1037

390

129! от донной части слитка

1 !

274

98 йз табл. 4 видно, что температура начала плавления шлака для смеси № 1 составляет 1085оС, для смеси ¹ 4 — 1450 С.

Сопоставляя смеси ¹1 и №4по табл.3, < ледует, что смесь № 1 менее взрывоопасна. так как имеет меньшую скорость

:-on-.-.ния и теплоту процесса горения.

Для изучения влияния состава экзотермической шлакообразующей смеси на качест 3o поверхности и макроструктуры стали бы — 10, и и".оведень: промышленные испытания двух смесей согласно изобретению со следующим оотяошением ингредиентов, вес. Ж:

Смесь ¹ 1 Смесь № 2

lðåâåñíûå опилки 10 30

И

Алюминий 9 6

Марганцевая руда 1 1 11

Плавиковый шпат 20 10

С иликатная глыба 10 10

Веомпкулит 39 32

Хлооистый аммоний 1 1

Экзотермичесую шлакообразующую смесь

<Ф 1 испытывали при разливке 30 1 плавки легиоованных сталей марок 15Х, 20Х, 40ХН, 45ХН, 1 5ХГНР, 12ХМФК, 1 5ГСК, 30ХГСА, 25

35ХГСА, 38Х2МЮА и др„выплавленных в основных мартеновских печах с выпуском

-.тали из печи в два сталеразливочных ковда, а смесь № 2 — при разливке 92 плавок

=тали ШХ15, выплавленных в мартеновских .. очах с кислым подом, где сталь из печи выпускали в один сталеразливочный ковш, Сталь с основных печей разливали по двум зарпантам технологии: первый вариант — на каждой плавке сталь одного ковша разливаю с прпменением смеси ¹ 1, а сталь другого ковша — с использованием вспученного вормикулита (смесь № 3); второй вариант— на каждой плавке сталь одного ковша разливали применением смеси К 1, а сталь доугого ковша — с использованиел смеси № 4, согласно действующей технологии следующего состава, вес.Ъ:

Древесные опилки 18

Алюминий 7

Натриевая селитра 7

Марганцевая руда 15

Плавиковый шпат 25

Силикатная глыба 15

Доменныи шпак 13

При этом расход смесей и вермикулита составил, кг/т стали:

Смесь № 1 3

Смесь ¹ 4 3,8

В ермикулит (смесь М 3 1,9

При разливке стали ШХ15 смесь ¹ 2 применяли на 62 целых плавках с прокаткой слитков на сортовую сталь и на 30 плавках с назначением стали на холодное волочение.

На последних 30 плавках половину стали на каждой плавке разливали с применением смеси № 2, а другую половину — с использованием смеси ¹ 4. Для сравнительной оценки качества стали первых 62 плавок обработали данные по 273 плавкам, сталь которых разливали с применением смеси

Л" 4.

На всех плавках смеси и вермикулит в бумажных мешках вводили на но изложниц перед началом разливки стали. равнительные результаты промышленных ис пытаний эк зотермич еской шлакоо бразующей смеси согласно изобретению и смесей, применяемых по действующей технологии приведены в табл. 5.

551117

Продолжение табл. 5 кислых печей) Наименование смесь № 4 смесь

¹ 2

3. Количество дефектных макротемплетов, % от головной части слитка 3 66

3,23

2,32

8,2

2.64

4 45

4,08

3,29

3,96 от донной части слитка 3,15

4. Брак стали по поверхностным дефектам и макроструктуре, %

Б.Калиброванная сталь

2,01

1,39

3,42

1,56

2,36

1. Число плавок

89,3 87,7

1 120 1140

ПНИИПИ Заказ 57/5 Tape» 995 Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

На основании приведенных выше данных и полученных результатов промышленных испытаний (табл. 5) следует, что применение предлагаемой экзотермической шлакообразу- 30 ющей смеси при разливке стали имеет следующие преимущества: в смеси нет магния и имеется относительно небольшое содержание алюминия, поэтому при ее изготовлении обеспечивается необходимая взрывобезопасность; относительно низкая стоимость веществ для изготовления одной тонны смеси.

Так, для смеси № 1 она составляет 130руб.

50 коп, а смеси № 2 — 97 руб. 95 коп (отпускная цена не указанных выше веществ 4О составляет руб/т: силикатной глыбы — 70, хлористого аммония — 50, древесных опилок — 10); при горении смеси обеспечивается образование жидкого шлака с самого начала разливки, благодаря чему улучшается качество поверхности и макроструктуры слитка. При этом, по данным промышленных испытаний (табл. 5), брак прокатанного ме— талла по пов рхностным дефектам и макроструктуре снижается на 22,4-41,1% и на

15 — 20 кг/т снижаются расходные коэффициенты на метал при производстве калиброBHHHOII CTG.|ЧИ.

На основании проведенных расчетов годо1

55 вои экономический э1(1фект от внедрения в производство новой смеси составит 100 тыс, руб, по заводу.

Формула изооре ="íèÿ

3K3GTBPMическаЯ I2!IGKo06PGJ ющаЯ cMBcL для разливки металла, включающая ал1оминии, марганцегую руду, .плавиковь1.-". шпат, вермикулит, .отличающаяся тем, что, с целью повышения техники езопасности и снижения себестоимос:и, она дополнительно содержит древесные опилки, силикатную глыбу B хлористый аммоний прп следу—

BBC.%:

Алюминий -!,0-1. .,0

Древесные огилки iJ,0-3 5,0

ic3P1 аНЦЕВая Руца 9,0- 1 -,0

8,0 --2...0

Садика TiIB.я гль1ба 6,0--13,0

Хлористь111 амыоний

ОС;-;,. Ц-.11ОС, Источ;Illêl н11:".;. оп. !аци1 . По:ilнл i . . . во "ниЛЛс1НИЕ IIPlI ЭКСПЕат11ЗЕ.

1. Авторское св1щетельст:1о ССР, 2. Авторско=- свидетельство СССР, № 238726, ЯКл . В 22 о 7/00, 1967.