Смесь для теплоизоляции зеркаламеталла при разливке стали
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советск ив Социалистическик республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву-(51)М. Кл. В 22 33 7/10 (22) Заявлено 22.11.79 (21) 2862128/22-02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— Опубликовано 30.05 ° 81. Бюллетень,%20 Дата опубликования описайия 30.05.81 тееуяеретееииык комитет СССР ио делом изеоретеиий и открытий (53) УДК 669.18$ :621.746.58 (088.8) Ю.Ф. Радько, А.Г. Рабинович, В.И. Хмиров и В.П. Вутг - :. .:,.- т (72) Авторы изобретения Ъ Украннскай ордена крудоаого Красного ЗнамеНа научно-исследовательский институт металлов (7l) Заявитель (54) CMECb ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ЗЕРКАЛА METAJUIA ПРИ РАЗЛИВКЕ СТАЛИ Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам смесей, используемых для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали. В отечественной практике применяют три основные группы теплоизолирующих смесей: на основе золы, вспученного или сырого вермикулита, а также вспученного перлита. Зола ТЭЦ как теплоизолирующий материал уступает вспученным перлиту и вермикулиту, так как ее объемный вес в 5-10 раз больше и соответственно больше поглощение тепла смесью. Лучшие сорта вспученного вермикулита -по объемному весу (80-120 кг/м ) и теп15 лопроводности при 500 С (0,140,15 ккал/меч град) приближаются к вспученному перлиту, но слишком быстро расплавляются на границе с жид20 ким металлом (1 ). -Практика подтвердила преимущества смесей на основе перлита, особенно при использовании уширенных книзу 2 изложниц с теплоизолирующими плитамн, В этих условиях экономия на головной обрези достигается только при использовании перлито-графт товой смеси. Известна смесь, содержащая 4-7 об.Х аморфного графита, остальное = вспученный перлит (2 1. Однако при столь низком содержании графита теплоизолирующие свойства смеси невысоки: смесь спекается при высокой температуре„ в слитке образуется глубокая усадочная раковина, Известна также смесь, содержащая аморфтый графит, кремнезем и вспученный перлит (3). Добавка кремнезема существенно не изменяет теплоизолирующие свойства перлито-графитовой смеси, так как основной составляющей перлита являетСя кремнезем, в связи с чем введение добавки кремнезема равносильно испопьэо ванию более тяжелых сортов перлита, что не повышает теплоиэолирующихсвойств смеси. 3 83336 На заводах СССР находит применение теплоизолирующая смесь на основе1 вспученного перлита и молотого угля, преимущественно антрицита 14 ). Теплоизолирующая способность дан5 ной смеси нуждается в существенном улучшении. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является смесь для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали, содержащая 10-20 об.Е углеродсодержащей добавки, а именно аморфного графита и 80-90 об.Е вспученного перлита,(5 1. Указанная смесь характеризуется значительным выносом мелких фракций перлита при даче смеси на зеркало жидкого металла, а также постепенным выгоранием графита и, как следствие, 20 оседанием смеси. На крупных слитках (более 10 т) до окончания кристаллизации металла толщина слоя смеси уменьшается на 30-507, что заметно снижает ее эффективность. Поскольку уменьшение толщины слоя смеси протекает медленно, оно не сказывается на качестве слитков небольшого развеса, но отрицательно влияет на качество крупных слитков, кристаллизация которых заканчивается через 2,5-3,0 ч после наполнения металлом изложниц. Исследование перлито-графитовой смеси с 12 об.7 графита под бинокулярным микроскопом (при увеличении от 10 до 60 раз) показывает, что угловатые зеркала перлита представляют собой по форме многогранник, приближающийся к сфере, при этом лишь нез- 40 начительная доля мельчайших ппастин графита налипает на грани зерен перлита, остальные располагаются между ними. При этом пустоты между зернами перлита, составляющие 40-50Х объе- 45 ма смеси, лишь на 1/10 1/15 части заполнены графитом. Это и обусловливает ràçîïðoHèöàåìoñòü смеси, постепенное выгорание графита на зеркале металла и слияние зерен перлита, не разделяемых более графитом, что приводит к ухудшению теплоизолирующих свойств. Цепь изобретения — улучшение теплоизолирующих свойств смеси и уменьшение головной обрези слитков. Поставленная цепь достигается тем, что смесь для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали, включающая вспученный перлит и углеродсодержащую 7 4 добавку, содержит в качестве углеродсодержащей добавки графит аморфныи и термоантрацит при следующем соотношении ингредиентов, об.X: Графит аморфный 4-6 Термоантрацит I0-12 Вспученный перлит Остальное, Кроме того, смесь содержит термоантрацит с величиной зерна 0,2-0,4 |части величины зерна вспученного перлита. Выбор термоантрацита обусловлен формой его частиц, которая, как и у перлита, приближается к сферической, и его инертностью по отношению к кислороду воздуха (термоантрацит сгорает в струе кислорода при температуре не мене 600 С ), В отличие от графита, частицы которого при малой толщине по отношению к объему имеют большую поверхность, термоантрацит при том же объеме зерна имеет поверхность во много раз меньшую, что, в свою очередь, препятствует окислению термоантрацита. Необходимый фракционный состав термоантрацита был установлен при изучении структуры смесей под бинокулярным микроскопом, Для плотной упаковки частиц смеси (основное условие ее устойчивости и уменьшения выноса пыли) при расположении зерен перлита в вершинах куба размер частицы термоантрацита, расположенной внутри куба, составляет 0,4 диаметра частицы перлита, а при расположении ее внутри тетраэдра, в вершинах которого расположены зерна перлита — около 0 2 диа— J) S метра частиц перлита. Опыты показали, что при более крупной фракции термоантрацита смесь разрыхляется, при более мелкой становится неоднородной, так как термоантрацит накапливается в нижних слоях смеси. Б то же время термоантрацит не может полностью заменить графит, так как частицы термоантрацита в отличие от аморфного графита не налипают на поверхность зерен перлита. При содержании графита аморфного и термоантрацита ниже нижнйх пределов наблюдается спекание смеси на зеркале слитка и ухудшение в связи с этим ее теплоизолирующих свойств, а при содержании упомянутых ингредиентов выше верхних пределов существенного улуншения теплоизолирующих свойств не наблюдается, одновременно 5 83336 возрастает опасность науглероживания слитков. В табл. 1 приведены предлагаемый и известный P) составы смесей. В качестве исходных материалов ис- 5 пользуются вспученный перлит с насыпным весом 60 кг j M, термоантрацитовая мелочь (подвергается дроблению) и графит аморфный Красноярского месторожд ения . 1О Фракционный состав исходных мате. риалов, 7: -Ъ Размер зерен, мм 10 Вспученный Термоперлит антрацит 0,5 0,9 10 2 20 37,8 9,7 26,7 14,2 такой Таблица! 12 Термоантрацит 82 Более 630 629-500 499-400 399-315 314-250 249-200 199-160 159-125 Иенее 125 ,Фракционный состав графита же, Как и термоантрацита. Для проверки устойчивости сиесей в отношении спекаемости и выгорания . углеродсодержащих компонентов их засыпают в тиглислоем толщиной 50 мм и подвергают прокаливанию в силито О . вой электропечи при 1180 С в течение 1 ч 10 мин. Результаты опытов приведены в табл. 2. Здесь же приведены результаты, полученные при использовании предлагаемой и известной $5) смесей для утепления металла в прибыли слитков массой 50 кг (после наполнения излож-, 40 (;рафит аморфный 4 Вспученный перлит 86 7 6 ниц жидкой сталью в прибыль присаживают 500 см смеси). Результаты прокаливания смесей в печи при 1180 С и утепления ими меО тапла в прибыли в целом идентичны. Смеси 1 и 2 не спекаются при прокаливании в прибыли слитка, что обусловливает их улучшенные теплоизолирующие свойства и, как следствие, получение минимальной глубины усадочной раковины (34-35 мм). Как показывают исследования структуры смесей 1 и 2 .(после воздействия на них высоких температур )) под бинокулярным микроскопом, 4-67 графита достаточно для нанесения на поверхность зерен перлита графитовых пластинок, а 10-12,об.7 термоантрацита обеспечивают уплотнение смеси и предотвращают проникновение вглубь ее кислорода воздуха. Предотвращение окисления углеродсодержащего компонента и связанное с ним отсутствие спекаемости смеси является основным условием повышения тел свойств смеси при . утеплении крупных слитков. Это условие достигается при использовании предлагаемой теплоизолирующей смеси. Ввиду повышения теплоизолирующих свойств предлагаемой смеси наблюдается уменьшение головной обрези слитков на 1-27 сокращается расход дорогого и дефицитного графита в два раза, уменьшается выброс пыли в .атмосферу цеха. Предпочтительно использовать предлагаемую смесь для теплоизоляции при былей крупных слитков (массой более 10 т) . 833367 8 . ;Таблица 2 :а " <ивов основном В основном Смесь полностью спеклась, графит выгорел остояние смеси после ее прокаливания в тигле :при 1180 С (1 ч 10 мин) не спекне спекшаяся мас- шаяся масса,. термоатрацит не выгорел са, термоатрацит не выгорел Смесь не . Смесь спеклась Характеристика смеси в прибыпьной части изложниц после застывания слитка Смесь не спеклась спеклась со стороны металла Глубина усадочной рако— вины мм Сокращение головной обрези слитка,X 34-35 34-35 40-42 1-2 по срав— нению с известной 1-2 по сравнению с известной смесью смесью Формула изобретения Составитель С. Тепляков Редактор Н. Бгриаева Техред Н Иайорош Корректор C.llloìàê Заказ 3862/10 Тираж 869 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ЛЛП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 l . Смесь для теплоизоляции зерка- 30 аа металла при разливке стали, включаалцая вспученный перлит и углеродсодержащую добавку, о т „л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью уменьшения головной обрези слитков, она з5 содержит в качестве углеродсодержащей добавки графит аморфный и термоантрацит при следующем соотношении ингре-,, диентов, об.7.: Графит аморфный 4-6 40 Т ермо антрацит 10-12 Вспученный перлит Остальное 2. Смесь по п.l о т л и ч а ющ а я с я тем, что содержит термоантрацит с величиной зерна 0,2-0,4 части величины зерна вспученного перли та. Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе f. "Сталь", 1972, Р 10 с. 901-903. 2. Авторское свидетельство СССР 11 - 589067, кл. В 22D 7/10, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР В 470354, кл. В 22 D 7/IO, 1974. 4. Технологическая инструкция по разливке стали. Макеевка, металлургический завод им. С.M. Кирова, 1975. 5. Авторское свидетельство СССР Ф 348288, кл. В 22:0 27/06, 1970.
