Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам смесей для изоляции зеркала металла в промежуточных ковшах при непрерывной разливке стали. 5

При разливке на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) металл. из сталераэливочного ковша сначала поступает в промежуточный ковш, а затем подается в кристаллизатор. В 10 настоящее время типичной технологией разливки стали на МНЛЗ являетсясерийная разливка методом плавка на плавку, при которой длительность пребывания металла в промежуточном 15 ковше обычно составляет 4-5 ч.

Необходимым элементом указанной технологии является изоляция зеркала металла в промежуточном ковше различными смесями и материалами, примене- 20 ние которых направлено на снижение тепловых потерь поверхностью металла, предупреждение его окисления кислородом воздуха и исключение "прихватывания" стопора, формирующейся вокруг 25 него шлакометаллической коркой.

Известна телпоизолирующая смесь, содержащая перлит вспученный (основа) и графит аморфный в количестве 1020 об. Ъ.

Вспученный перлит наиболее известных месторождений (например, Арагацкое, Армянская ССР) с объемным весом

0,06-0,11 т/м при комнатных .темпера-. турах характеризуется очень низким коэффициентом теплопроводности (0,050,08 вт/м оград) f1). Однако ввиду низкой температуры плавления .(11201350 С) при контакте с жидким металлом его частицы оплавляются и спекаются, вследствие чего теплопроводность перлита резко увеличивается и его применение в качестве теплоиэолятора в таких условиях становится нецелесообразным.

Для предотвращения оплавления перлита его смешивают с графитом аморфным. При этом частицы графита располагаются по поверхности зерен перлита, образуя тугоплавкий защитный слой, предохраняющий.в течение определенного времени зерна перлита. от нагревания до высоких температур и, следовательно, от оплавления. Последнее способствует сохранению.требуемых теплоизоляционных свойств смеси в течение 1,5-2,5 ч, т..е. Ъ период времени, обычно достаточный для окончания формирования слитков наиболее распространенных раэвесов.

789219

Увеличение содержания графита в смеси, включая полную замену перлита графитом, сопровождается непрерывным снижение коэффициента теплопроводности смеси при температурых эксплуатации (улучшением ее теплоизолирующих свойств) и, соответственно, обеспечивает воэможность более длительного ее использования в условиях воздействия высоких температур.

Однако в известной смеси содержа- 1© ние графита ограничено 35-65 вес. В, что эквивалентно 10-20 об. %. Это связано с тем, что при увеличении в составе смеси для отливки слитков содержания графита сверх указанных пределов, наблюдается значительное И науглероживание верхней (подприбыльной) части слитка, приводящее к развитию подусадочной ликвации и увеличению головной обрези.

Таким образом, несмотря на целый ;Щ ряд положительных свойств известной смеси вЂ” возможность исключения окисления металла кислородом воздуха, сохранение в течение относительной длительного периода (до 2,5 ч) высоких теплоизоляционных свойств, ее применение для изоляции зеркала металла в промежуточном ковше является нецелесообразным, поскольку длительность серийной разливки (4-5 ч) значительно превышает период сохранения смесью требуемых теплоизоляционных свойств. Кроме этого, следует учитывать, что температура металла в промежуточном ковше заметно (на 30-70 С) выше, чем средняя температура металла в изложнице за период отливки и кристаллизации слитка. Поскольку величина коэф" ициента теплопроводности смеси увеличивается с повышением температуры ее эксплуатации, эффект от использования известной смеси в дан ных условиях (для изоляции зеркала металла в промежуточном ковше) ниже.

Цель изобретения - стабилизация процесса разливки, снижение потерь металла и повышение стойкости Футеровки ковшей.

Поставленная цель .достигается тем, вективная и радиационная составляющие теплопередачи при высоких температурах, что снижает эффективный коэффициент теплопроводности смеси и, слечто смесь содержит компоненты в следующих количествах, вес. Ъ: $0

Графит аморфный 71-85

Перлит вспученный Остальное

Повышение содержания графита до

71 -85 вес.,Ъ против 35-65 вес. Ъ в изфестной смеси обеспечивает более надежную защиту зерен перлита от рас плавления и, следовательно, возможность использования смеси в .условиях воздействия расплавленного металла в течение более длительного времени, заполнение пор между частицами перли- 40 та, вследствие чего уменьшается коидовательно, улучшает ее теплоизолирунацие свойства, а также улучшает изоляцию металла от окисления кислородом воздуха, так как выделяемое в единицу времени количество окиси углерода повышается.

Повышение содержания углерода в, составе смеси в условиях испольэования ее для утепления зеркала металла в промежуточном ковше, не приводит к тем отрицательным последствиям (черезмерно науглероживание), которые имеют место в случае применения такой смеси для отливки слитков. Даже если предположить, что весь углерод смеси полностью переходит в металл. то при обычнсм расходе смеси

0,05 кг/т и максимальном содержании в ней графита 85% концентрация углерода в раэливаемой стали увеличивается не более, чем на 0,004 абс. Ъ, что значительно ниже, чем ошибка.анализа. При использовании смеси для изоляции зеркала металла в промежуто- чном ковше, углерод переходит в металл постепенно и распределяется в нем равномерно, в то время как при отливке слитков наблюдается местное и, следовательно, более высокое обогаи;ение углеродом отдельных участков слитка.

Дальнейшее повышение содержания графита в смеси, несмотря на возможность улучшения ее теплоизоляционных свойств, оказывается нецелесообразным, так как ухудшаются некоторые эксплуатационные свойства смеси (повышение комкуемости, усложнение выдачи смеси из смесительных агрегатов и т. д.), а также снижается способность смеси свободно растекаться по зеркалу металла, что имеет важное значение в связи с большими размерами промежуточных ковшей. Лабораторные и. произ- . водственные опыты показали, что по этим причинам содержание графита в смеси, применяемой в укаэанных усло- виях, ограничивается.до 85%.

Нижний предел по содержанию графита в смеси определяется исходя из условия обеспечения возможности ее пребывания на металле в течение длительного периода времени (4-5 ч)., При содержании углерода менее 70% смесь теряет свои теплоизолирукнцие свойства уж через 1,5-2,5 .ч.

Для более значительного уменьшения склонности смеси к оплавлению при воздействии .высоких температур и обеспечения возможности применения ее в условиях длительного теплового воздействия расплавленного металла, целесообразно использовать имеющиеся в СССР разновидности перлита вспученного, отличающеГося от обычно применяемых более высокой температурой плавления и объемным весом. Так например, перлит Закарпатского месторождения имеет температуру плавления

789219

Расход смеси в этом случае составляет 0,03 кг/т стали.

Пример 2. В случае отливки плавок из агрегатов средней емкости (150-200 т) на крупную сортовую заготовку размером до ЗООх300 мм, а также листовую заготовку больших размеров (до 300xi900 мм) применяется смесь, включающая> %: графит аморфный 78 и перлит вспученный 22. Содержание перлита мелких фракций ограничивается

3-4%, при этом объемный вес перлита составляет 0,18-0,20 -./ì, а температура плавления 1410-1415 С. Расход смеси н этом случае увеличивается до

0,04 кг/т.

Пример 3. При использовании смеси в более тяжелых условиях, например при отливке плавок большего веса (300-350 т ), на заготовки среднего сечения (сортовая 250х250 мм и листовая 150х1600 мм) применяют смесь включающую, %: графита аморфного 85 и перлита вспученного 15. В этом случае содержание перлита мелких фракций не должно превышать 1,5-2%, а температура плавления и объемный вес должо ны быть максимальными (1430 С и

0,25 т/м ). Расход смеси ув,личивают до 0,05 кг/т.

Таблица 1

Предлагаемая смесь с содержанием графита на нижнем пределе 71

1430 0,25 1,5

1400-1430 С и объемный вес 0,120,25 т/м, в то время как для широко%

ro распространенного перлита Арагацкого месторождения эти показатели. значительно ниже и составляют соответственно 0,06-0,11 т/м и 11201350 С ..

Поскольку увеличение содержания мелких фракций перлита в смеси повышает ее плавкость, то оно ограничивается. Экспериментально установлено, что содержание фракции менее 0,1 мм не должно превышать 5%.

Предлагаемая смесь является более эффективным материалом для утепления зеркала металла в промежуточном ковше, так как по сравнению с известной 15 она имеет лучшие теплоизолирующие свойства, характеризуемые возможностью использования в контакте с жидким металлом в течение более длитель вЂ” ного промежутка времени, лучше иэоли- 20 рует металл от воздействия кислорода воздуха, обеспечивает возможность снижения температуры металла на выпуске и, соответственно, ускорение плавки, а также предотвращает образование настылей в ковше, удаление которых приводит к разрушению футеровки промежуточного ковша.

Расход смеси в зависимости от. раз-. меров ковша и количества разливаемых плавок в сериях, а также их веса сос- ® тавляет 0,03-0,05 кг/т стали.

Пример 1. При отливке плавок иэ сталеплавильных агрегатов небольшой емкости (50-100 т) на сортовую заготовку размером до 150х150 мм И используется смесь следующего состава, %: графит аморфный 71, перлит вспученный 22 . При этом содержание перлита мелких фракций может быть близким к верхнему пределу (4,5-5%), à 4() температура плавления и объемный вес применяемого перлита составляют соответственно 1400 М и 0,12-0,15 т/м

Известная смесь на перлите

Арагацкого месторождения

Известная смесь на перлите

Закарпатского месторождения

Смесь присаживается на зеркало металла в промежуточном ковше .после наполнения его на 2/3 или на заданную высоту. Она может быть изготовлена путем механического смешения компонентов в лопастных или пропеллерных смесителях. Смесь целесообразно расфасовывать в полиэтиленовую: упаковку.

При испытании предлагаемой и известной смеси выявили, что описываемая смесь характеризуется более высокой эффективностью.

Для испытания были взяты смеси преведенные в табл. 1.

1250 0,09 1,5

1430 0,25 1,5

789219

Продолжение табл. 1

4. То же с содержанием графита на среднем пределе

1430 0,25 1,5

5. То же с содержанием графита на верхнем пределе

1420

0,25 1,5 б. Смесь, отличающаяся от предлагаемой более низким содержанием графита бб 34

1430

0,25 1,5

7. То же, отличающаяся более высоким содержанием графита

5 1430

0,25

1,5

8. Смесь, отличающаяся использованием перлита с меньшей температурой плавления 78 22

1380

0,25 15

Смесь, отличающаяся использованием перлита с меньшим объемным весом

1420 0,15 1,5

10. Смесь, отличающаяся повышенным содержанием мелких фракций

1430 0,5

10,0

Указанные смеси испытывают в лабораторных условиях (определяют величину коэффициента теплопроводности при температуре 1000 С и длительность пребывания смеси в нерасплавленном состоянии), а также при отливке промышленных плавок (при этом фиксируют изменение толщины слоя во времени и способность смеси пос, ле ввода растекаться на зеркале металла). Результаты испытаний приведены табл. 2.

Таблица 2

Площадь зеркала металла в промежуточном ковше, покрытая смесью через 30 сек, после ее ввода, Ъ от общей

Коэффициент теплопроводности (в т/м.град) при температуре, С

Номер смеси

1000

500

5 час.2,5 час х) Первоначальная толщина слоя 75 мм, 1 0,13

2 0,13.

3 0,15

4 0,16

5 0,17 б 0,14

7 0,17

8 0,15

9 0 15

10 0,16

0,42

0,40

0,35

0,32

0,29

0,38

0,26

0,36

0,35

0,37

Время пребывания на поверхности жидкого металла до снижения толщины слоя смеси на

75% от исходной час/мин

2-17

2-38

4-29

5-07

5-32

3-17

6-05

3-59

4-08

3-40

100, 87

100

Толщина непроплавленного слоя смеси (мм) при выдержке в течение

5 0

8 3

64 49

68 54

70, 61

63 41

71 65

65 . 45

62 45

55 28

789219

Формула изобретения

Составитель.В.Битков

Техред Т.Маточка Корректор Г.Решетник

Редактор А.Шишкина

Заказ 8935/9 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж.-35, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная., Полученные данные свидетельствуют как Об обоснованности выбранных пределов содержания компонентов смеси, так и более высокой ее эффективности по сравнению с известной .

Теплоизолирующая смесь для непрерывной разливки металла, включающая перлит вспученный и графит аморфный, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации процесса разливки, снижения потерь металла и повышения стойкости футеровки, она содержит указанные компоненты в следующих количествах, вес.

Графит аморфный 71-85

Перлит вспученный Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 348288, кл. В 22 D 27/04, 1970.