Экзотермическая смесь для утепления головной части слитка

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (5.1)М. Кл

В 22 D 7/10 (22) Заявлено 150678 (21) 2656460/22-02 с присоединением заявки Й9

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,1080 Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 201080 (53) УДК 621. 746..586:662.289 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Я. Миневич, В. Ф. Поляков, Я. A. Шнееров, P. П. Коновалов, И. A. Леонов, О. В. Филонов, Г. Г. Матухно и Н. М. Омесь

Институт черной металлургии (71) Заявитель (54) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ

ГОЛОВНОИ ЧАСТИ СЛИТКА

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам экэотериических смесей, используемых для обогрева головной части стальных слитков. 5

В настоящее время при отливке слитков спокойной. стали с целью уменьшения потерь тепла через зеркало металла широко используются экэотермические порошкообраэные смеси. При их сгорании!О выделяется значительное количество тепла, достаточное не только для нагревания смеси,. но и для передачи части избыточного тепла металлу головной части слитка. Вместе с тем для современных эффективных смесей, кроме необходимого уровня экэотермичности, характерно также получение огарка с достаточно высокими показателями теплоиэолирующих свойств. Последняя характеристика влияет на форму усадочной раковины не меньше, а в ряде случаев H больше, чем экэотермичность смеси и, следовательно, в значительной степени определяет величину отхо- 25 дов с головной обрезью.

В состав упомянутых экзотермических смесей входят горючий ингредиент в виде алюминия, ферросилиция или силикомарганца, кокса, древесного угля, З0

2 древесного продукта, в частности опилок или муки; окислитель в виде натрневой или калиевой,или бариевой селитры, прокатной окалины, железной или марганцевой руды; изоляционный материал в виде перлита, вермикулита, уноса эолы ТЭЦ, инертный оГнеупорный материал в виде шамотного порошка, технического глинозема корунда и другие катализаторы горения горючих компонентов в виде плавикового шпата и других материалов Г1) и 2 .

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является экзотермическая смесь, содержащая горючий ингредиент в виде алюминиевого порошка и древесного продукта, твердый окислитель в виде нитрата натри.=,калия, или бария, изоляционный материал в виде вспученного перлита, инертный огнеупорный материал на основе окиси алюминия в виде технического глинозема или корунда, а также материалы, обеспечивающие, получение цельного каркаса пористого огарка,— речной песок или кварц и плавиковый шпат 31 .

Указанная смесь характеризуется достаточно высокой эффективностью, 770б49

9с5 10к3

10,3-11,2

1,1 -1,2 однако ее применение связано с некоторыми недостатками. Так, в ее состав входит технический глинозем или корунд, потребность в которых в различных отраслях народного хозяйства постоянно увеличивается, что ограничивает сырьевую базу производства екзотермических смесей.

Кроме того, известная смесь включает, хотя и в небольших количествах, компоненты (песок или кварц), содержащие свободный (химически не связанный) кремнезем. Это определяет необходимость принятия дополнительных мер по обеспечению силикозобезопасности ее применения (аспирация, кондиционирование кабин кранов, местный отдув 15 и т„ и.).

В известной смеси p3) технический глинозем (корунд) применяется как материал распределяющийся на поверхности зерен перлита и предохраняющий их 20 от расплавления. Однако иэ-за особенностей структуры частиц глинозема (округлая форма) последние относительно плохо удерживаются на отдельных (малорельефных) участках поверхности зерен перлита. В результате защитные функции частиц глинозема реализуются не полностью, что приводит к частичному подплавлению или расплавлению перлита. Это снижает теплоизоляционные свойства получаемого после сгора- З ния смеси огарка, приводит к увеличению потерь тепла через зеркало металла и, тем самым, к повышению протяженности усадочных дефектов В прибыльной части слитка.

Целью изобретения является улучшение санитарно-гигиенических условий использования экэотермической смеси и уменьшение протяженности усадочных дефектов в головной части слитка. 40

Для достижения поставленной цели экзотермическая смесь для утепления головной части слитка, включающая алюминий, древесную муку, нитрат натрия, калия или бария, плавиковый д5 шпат, вспученный перлит и.инертный огнеупорный материал на основе окиси алюминия, содержит в качестве инертного огнеупорного материала алюмосиликатный катализатор — отход химичес- 50 кой промышленности при следующем соотношении ингредиентов, вес.Ъ:

Алюминий 15-35

Древесная мука 5-15

Нитрат натрия, калия или бария 1-10

Плавиковый шпат 1- 5

Алюмосиликатный катализатор 20-45

Вспученный перлит 15-35 . 60

Алюмосиликатный катализатор содержит, вес.Ъ:

Двуокись кремния

Двуокись хрома

Окись кальция 65

Окись магния 0,45-0,46

Сера 0,05-0,54

Окись алюминия Остальное

Алюмосиликатный катализатор является отходом химической .промышленности и имеет вид порошка со средним размером зерен, имеющих остроконечную вытянутую форму, не более 50 мк.

Данный материал применяется для регулирования скорости химических реакций при производстве синтетического каучука. целесообразно испольэовать апюмосиликатный катализатор марки К-5 ( см. ТУ Стерлитамакского завода резинотехнических изделий Р 38 3032-78).

При вводе в экзотермическую смесь алюмосиликатный катализатор не оказывает какого-либо каталитического действия, а используется совсем по другому назначению — в качестве инертного огнеупорного материала (т. пл. более

1700 С) .

Применение алюмоснлнкатного катализатора взамен двух компонентов известной смеси Q) — технического глинозема (корунда) и речного песка, (кварца) позволяет упростить состав смеси и соответственно снизить трудоемкость ее подготовки. Как показал опыт, продолжительность операций связанных с изготовлением смеси, уменьшается на 5-10%.

Такая замена оказывается возможной благодаря тому, что при принятом расходе алюмосиликатного катализатора (в среднем 35%) и характером для него содержании двуокиси кремния (около 10%) количество вносимой в описываемую смесь двуокиси кремния составляет ориентировочно 3,5%, что соответствует среднему пределу содержания данного компонента в известной смеси P3) .

Замена технического глинозема или корунда на алюмосиликатный катализатор позволяет расширить сырьевую базу изготовления экзотермической смеси, так как в этом случае используется недефицитный материал, являющийся отходами производства, который, кроме того, в 1,5-2 раза дешевле технического глинозема (корунда).

Частицы алюмосиликатного катализатора вследствие болеЕ благоприятной (остроконечной) формы значительно лучше, чем частицы технического. глинозема, удерживаются на поверхности зерен перлита и равномерно обвола кивают их, тем самым эффективнее защищая их от расплавления. Это способствует улучшению теплоизоляционных свойств огарка, образующегося при сгорании смеси, повышает эффективность тепловой работы прибыли и обусловливает снижение протяженности усадочных дефектов. наличие в составе алюмосиликатцого катализатора такого тугоплавкого компонента, как двуокись хрома, спо770649 собствует упрочнению каркаса образующегося огарка, что исключает его растрескивание на всем протяжении кристаллизации. Благодаря этому потери тепла лучеиспусканием от поверхности кристаллизующегося металла в прибыльной части практически полностью устраняются, в том числе в середине кристаллизации слитка, когда условия службы огарка являются наиболее сложными е

И наконец, благодаря тому; что в алюмосиликатном катализаторе кремнезем находится в химически связанном виде, улучшаются санитарно-гигиенические условия применения предложенной смеси, так как полностью исклю- 15 чается воэможность возникновения силикозоопасной ситуации.

Соотношение содержания ингредиен.тов в составе смеси определяется весом слитка, для отливки которых она 2О предназначается, и связанным с этим количеством алюминия в смеси. При отливке небольших слитков (до 3 т), длительность кристаллизации которых невелика, а потери тепла прибыльной частью относительно больше, чем у слитков большегО развеса, для получения минимальной глубины усадочной раковины экэотермическая смесь при . сгорании должна прежде всего выделять большое количество тепла, при этом требования к изоляционным свойствам получаемого огарка не являются превалирующими. Для этого в ее состав необходимо вводить максимальное количество горючих компонентов (-28-35% алю- З5 миния, 12-15% древесной муки) н соответствующее количество окислителей (около 10% нитрата натрия или калия, или бария) и катализаторов горения (3-5% плавикового шпата). Количество 40 вспученного перлита и алюмосиликатного катализатора приближается к нижнему пределу (соответственно 15-20 и

20-25%).

При отливке крупных слитков (более 45

15 т), которые кристаллиэуются значительно дольше, необходимо иметь смесь с меньшим экзотермическим эффектом, но с лучшими теплоизоляционными свойствами, что позволит более длитЕльное время поддерживать металл в прибыльной части в жидком состоянии.

В этом случае смесь должна включать 15-18% алюминия и соответственно меньше древесной муки (5-7%), нитрата натрия, калия или бария (1-5%) и характеризоваться значительно большим содержанием вспученного перлита (3035%) и соответственно алюмосиликатного катализатора (40-45%).

Описываемая экзотермическая смесь d0 является эффективным материалом для утепления зеркала металла в прибыльной части слитка, так как она по сравнению с известной P3) имеет лучшие теплоизоляционные свойства несмот-65

Алюминий

Древесная мука

Нитрат бария

Вспученный перлит

Плавиковый шпат

23 15

10 5

5 1

24 35

3 1

Алюмосиликатный катализатор

35 43

8-10 20-25 (для. (для сор- листотово- вого го прокапро- та.) ката

Предпочтительный вес слитков, т до 3

Расход смеси, кг на 1 т жидкой стали

1,0- 1,2- 1,41,1 1,3 1,5

Известная смесь $3) имеет следующий состав, вес.%:

Алюминиевый порошок 23,0

Древесная мука 10,0

Нитрат бария 5,0

Вспученный перлит 24,0

Речной песок 3,0

Плавиковый шпат 3,0

Технический глинозем 32,0

Известная смесь p) сравнивалась по свойствам с предлагаемой смесью (состав 2 в табл. 1). ря на практически одинаковый объемный вес.

Расход смеси в зависимости от ее состава и развеса слитка составляет

1,0-1,5 кг на 1 т стали.

При разливке стали сверху эк отермическая смесь присаживается на зеркало металла прибыльной части после окончания наполненця слитка. При разливке сифоном смесь на зеркало металла присаживается после входа его в прибыльную часть или после окончания. наполнения слитка..

Предлагаемая экзотермическая смесь может быть приготовлена путем механического смещения компонентов, степень измельчения которых должна быть, в основном, меньше 1 мм. При этом сначала смешиваются вспученный перлит и алюмосиликатный катализатор, после чего в смесь добавляются остальные компоненты.

В табл. 1 приведены составы пред . лагаемой смеси.

Таблица 1

770649

Указанные экзотермические смеси испытаны при отливке 0,8 т слитков стали марки 30-35 сп. Металл с температурой 1640-1650оС разливают на два слитка, один из .которых утепляют новой смесью (состав 2), другой — известной (3)(утеплением боковой поверхности головной части слитка не производят). Расход смеси на утепление головной части одного слитка каждой плавки составляет 2,4 кг.

Свойства смесей и образующихся

10 огарков приведены в табл. 2.

Формула изобретения

1. Экзотермическая смесь для утепления головной части слитка, включающая алюминий, древесную муку, нитрат

l5 натрия, калия или бария, плавиковый шпат, вспученный перлит и инертный огнеупорный материал на основе окиси алюминия, отличающаяся тем, что, с целью улучшения санитарно2О гигиенических условий ее использования и уменьшения протяженности усадочных дефектов в головой части слитка, она содержит в качестве огнеупорного материала на основе окиси алю- . миния алюмосиликатный катализатор— отход химической промышленности при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Алюминий 15-35 Древесная мука 5-15

Нитрат натрия, калия или бария 1-10

Плавиковый шпат 1-5

Алюмосиликатный катализатор 20-45

Вспученный перлит 15-35

2. Смесь по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что алюмосиликатный катализатор содержит, вес.%:

Двуокись кремния 9,5-10,3

4р Двуокись хрома 10,3-11,2

Окись кальция -1,1-1,2

Окись магния 0,45-0,46

Сера 0,05-0,54

Окись алюминия Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СИА Р 3867155, кл. 106-38.27, 1975.

2. Патент ФРГ 9 1458038, кл. В 22 0 27/06, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 550236, кл. В 22 D 27/04, 1975.

Таблица 2

Объемный вес смеси, кг/м 500-600

550-650

Температура воспламенения смеси, ОС

Скорость горения, кг/мин

480-510 480-510

0,07-0,10

0,07О, 15

Теплотворная способность, ккал/кг

780-800 780-800

Коэффициент теплопровод, ности огарка, ккал/м ч х град, при Т

С: 20

0,85

0,195

0,310

0,85

0,175

500

0,260

0,400

800

1000

0,470

Составитель С. Тепляков

Редактор Г. Мозжечкова Техред E. Гаврилешко Корректор В. Бутяга

Подписное

Тираж 889

Заказ 7343/11

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35,.Раушская наб., д. 4/5

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

Как,показано изучение продольных разрезов слитков, суммарная протяженность усадочной раковины и полусадочной рыхлости при утеплении слитков предлагаемой смесью составляет 2427,3%,а при утеплении известной экзотермической смесью 30-32,8% высоты слитка.

Таким образом., предлагаемая экзотермическая смесь характеризуется более простым составом и более широкой сырьевой базой изготовления; ее применение позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия в разливочном пролете и уменьшить протяженность усадочных дефектов в головой части слитка, что обеспечивает снижение головной обрези слитков при их прокат; ке на 0,5-1%.