СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.06.81. Бюллетень № 21 е (45) Дата опубликования описания 07.06.81 (53) УДК 669.18.046-558.7 (088.8) (72) Авторы изобретения P. П. Коновалов, Я. А. Шнееров, Е. М. Кривко, В. В. Сеничкин, A. А. Алымов, Г. Д. Быков, А. И. Слонин и В. А. Бабаев

Институт черной металлургии, Днепродзержинский ордена Трудового Красного Знамени индустриальный институт им. М. И. Арсеничева и Череповецкий ордена Ленина металлургический завод им. 50-летия СССР (71) Заявители (54) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗЛИВКИ

КИПЯЩЕИ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к разливке кипящей стали в изложницы или кристалл изаторы

МНЛЗ.

Низкоуглеродистая кипящая сталь для 5 изготовления изделий методами глубокой и сложной вытяжки и высадки должна иметь высокие пластические свойства. Для повышения уровня пластических характеристик кипящей стали в процессе разливки по из- 10 ложницам или в кристаллизаторы МНЛЗ ее обрабатывают рафинировочными шлаками, что приводит к очищению металла от вредных примесей и неметаллических включений и повышению его качества. 15

Известен шлак для разливки металла, содержащий, вес. %:

Нефелиновый концентрат 65 вЂ” 95

Фторсодержащий материал 5 вЂ” 35 (1)

Недостаток шлака является отсутствие 2О в нем борсодержащих материалов, вследствие чего кипящая сталь, обработанная этой смесью, имеет повышенную склонность к старению.

В качестве прототипа можно принять шлакообразующую смесь, состоящую из борсодержащего вещества (боракса) и фтористого соединения (криолита), соотношение которых в смеси находится в пределах от

1:1 до 3: 1, т. е. смесь имеет состав, вес. %:

Борсодержащее вещество 50 вЂ” 75

Фтористое соединение 25 вЂ” 50 (2)

Присадка такой смеси на зеркало металла во время интенсивного кипения позволяет очистить сталь от неметаллических включений, главным образом от включений глинозема (А1зОз).

Недостатком смеси является ее слабое рафинирующее действие в отношении вредных примесей стали (серы и фосфора), а также повышенный уровень токсичных выделений фторидов в атмосферу разливочного пролета из-за высокого (25 вЂ” 50%) содержания в смеси криолита.

Целью изобретения является улучшение рафинирующей способности смеси, уменьшение в листовой стали содержания неме таллических включений, снижение содержания и уменьшение ликвации серы.

Цель достигается путем дополнительного введения в состав смеси нефелина при соотношении компонентов, вес. %:

Фтористые соединения металлов из группы: криолит, плавиковый шпат, флюоритовый концентрат 5 вЂ” 15

Нефелин 30 вЂ” 50

835610

Соединения бора, из группы: бура, датолит, боракс, улексит Остальное

Нефелин вЂ” природный минерал, содержащий около 50 S10, около 30 /о А1 0з, до 22 /о окислов щелочных металлов (Ма О и К О), улучшает рафинирующую способность смеси и, соответственно, шлаковой пены. Обусловлено это увеличением содержания в шлаке окислов щелочных металлов (NagO и К О) и связанным с этим,возрастанием коэффициента распределения серы и фосфора между шлаком и металлом.

Кроме того, переходящие в состав шлаковой .пены окислы натрия и калия при взаимодействии с серой образуют прочные, летучие;при температурах кристаллизации стали соединения вЂ” сульфиды натрия и калия, в результате чего часть серы удаляется в газовую фазу, Введение в смесь нефелина обеспечивает также и улучшение ассимилирующей способности шлаковой .пены по отношению к находящимся в жидкой стали неметаллическим включениям за счет увеличения межфазного натяжения и уменьшения работы адгезии между металлом и шлаком. Таким образом, введение в состав смеси нефелина обеспечивает более высокую рафинирующую способность шлаковой пены и, соответственно, большую степень очищения стали от вредных примесей (серы и фосфора) и неметаллических включений.

Борсодержащие соединения являются хорошими плавнями, уступающими в этом отношении только фтористым соединениям, но, в отличие от последних, не дают вредных выделений. Кроме того, в условиях разливки и кристаллизации кипящей стали, сопровождающихся выделением большого количества восстановительного газа

СО и интенсивным перемешиванием металла и шлака в изложнице, бор восстанавливается из соединений и переходит в металл.

При этом происходит микролегирование кипящей стали бором и снижается склонность ее к старению.

Соединения фторидов щелочных или щелочноземельных металлов обеспечивают снижение вязкости и увеличение жидко.под.вижности шлаковой пены.

Смесь готовят путем механического смешивания измельченных до фракции не более 2 мм исходных компонентов смеси. Расход смеси вЂ” 0,3 вЂ” 1,0 кг/т стали. Смесь в расфасованном виде (в полиэтиленовых или бумажных мешках) вводят в изложницу перед началом разливки стали. При разливке стали на МНЛЗ смесь вводят на зеркало металла в кристаллизаторе равномерно отдельными порциями или непрерывно по ходу разливки. При разливке стали в изложницы смесь может быть использована в окомкованном виде (окатыши, брикеты и др.).

З0

Выбор пределов содержания компонентов смеси определяется следующим.

При разливке кипящей стали с повышенным содержанием углерода (типа СтЗкп), а также легированной хромом, кристаллизация которой сопровождается недостаточно интенсивным кипением и образованием относительно большого количества шлаковой пены, применяется смесь с содержанием фтористых соединений металлов, например, криолита на верхнем пределе (14вЂ”

15o ), а нефелина вЂ” на нижнем пределе (30 вЂ” 32 /о), остальное вЂ” соединения бора.

Увеличение в смеси фтористых соединений более 15 /О приводит к увеличению количества токсичных выделений в атмосферу и ухудшению санитарно-гигиенических условий труда в различных пролетах сталеплавильных цехов.

При разливке низкоуглеродистой кипящей стали (типа 08кп), интенсивно кипящей в изложнице с образованием относительно небольшого количества шлаковой лены, в составе смеси достаточно иметь содержание фторидов на нижнем пределе (5 вЂ” бо/о); содержание нефелина в этом случае должно быть на верхнем пределе (47вЂ”

50 ), остальное вЂ” соединения бора.

При разливке кипящей стали, условия кристаллизации которой (интенсивность кипения, количество и консистенция шлаковой пены) отличаются от указанных крайних случаев, выбираются смеси с промежуточным содержанием фторидов и нефелина, Применение смеси с содержанием фторидов 5 вЂ” 15Р/ обеспечивает снижение вязкости и увеличение жидкоподвижности, и, как следствие рафинирующей способности, образование густой и вязкой шлаковой пены.

Прим ер 1. При разливке сифоном кипящей стали марки СтЗкп на слитки массой 9 т в изложницы перед началом разливки помещали в полиэтиленовых пакетах по 9 кг шлакообразующей смеси следующего состава, вес. : криолит вЂ” 15, нефелин вЂ” 30, бура вЂ” остальное (смесь № 1, табл.). Время наполнения изложниц металлом вЂ” 8 мин. Слитки накрывали тяжелыми чугунными крышками спустя 10 мин. после конца наполнения изложниц.

П р и мер 2. При разливке сверху стали марки 08кп с линейной скоростью 0,6вЂ”

0,8 м/мин (стакан сталеразливочного ковша с отверстием диам. 35 мм) на слитки массой 12 т в изложницы перед началом разливки помещали по 4 кг шлакообразующей смеси следующего состава, вес. /о. криолит вЂ” 5, нефелин вЂ” 50, датолитовый концентрат вЂ” остальное (смесь ¹ 2). Время наполнения изложниц 2,5 вЂ” 3 мин. Слитки закупоривали алюминием через 5 мин после их отливки, 835610

12 мин или закупоривали ферроалюминием через 5 вЂ” 8 мин после отливки.

При разливке сверху кипящей стали марок 08кп, Ст1кп, Ст2кп, СтЗкп на листо5 вые слитки массой 14 вЂ” 14,5 т (через стакан с диаметром канала 60 мм) были опробованы шлакообразующие смеси 1 вЂ” 5, а также смесь прототип (6), смесь, не содержащая фтористых соединений (7), и смесь с

10 повышенным содержанием фтористых соединений (8) . Составы смесей, содержание серы и неметаллических включений в заготовке из слитков приведены в таблице.

Общее содержание неметаллических включений, %

Состав шлакообразующей смеси, вес. %

Снижение содержания серы в металле, % отн.

Номер смеси фтористые соединения (криолит) соединения бора (бура) нефелин

0,0075

0,0081

0,0071

0,0078

0,0070

0,0094

6 по (прототипу)

8 остальное остальное остальное остальное остальное

4,5

0,0113

0,0098

20 остальное

Анализ полученных данных показывает, что использование для рафинирования ки- 15 пящей стали шлакообразующих смесей, содержащих 5 вЂ” 15% криолита, 30 вЂ” 50% нефелина, остальное вЂ” бура позволяет снизить содержание в металле серы на 0,001вЂ”

0,002% при начальном ее содержании 20

0,020 вЂ” 0,025% и неметаллических включений на 0,001 вЂ” 0,002 % по сравнению с применением смеси по прототипу. Применение смеси обеспечивает снижение степени ликвации серы в раскатах из головной части 25 слитков с 220 вЂ 55 до 50 вЂ 17 .

Визуальные наблюдения позволили констатировать снижение уровня газовыделения при разливке стали с предлагаемыми смесями по сравнению со смесью по прототипу.

Таким образом, применение предлагаемой шлакообразующей смеси позволяет уменьшить в листовой кипящей стали содержание неметаллических включений, снизить содержание и уменьшить ликвацию серы. Ожидаемый экономический эффектвЂ”

0,6 вЂ” 0,9 руб,/т стали.

Пример 3. При разливке сверху стали марки 08кп, выплавленной в двухванной печи (переокисленный металл) с линейной скоростью 0,1 вЂ” 1,5 м/мин (стакан сталеразливочного ковша с отверстием диам. 60 мм) на листовые слитки массой 14 т в изложницы перед началом разливки помещали по

7 кг шлакообразующей смеси следующего состава, вес. : криолит вЂ” 11, нефелинвЂ”

32, бура вЂ” остальное. Время наполнения изложниц 1,7 вЂ” 2,2 мин. Слитки накрывали тяжелыми чугунными крышками через 10вЂ”

Формула изобретения

Шлакообразующая смесь для разливки кипящей стали, содержащая соединения бора и фтористые соединения металлов, отличающаяся тем, что, с целью улучшения рафинирующей способности смеси, уменьшения в листовой стали содержания .неметаллических включений, снижения содержания и уменьшения ликвациии серы, она дополнительно содержит нефелин при следующем соотношении компонентов, в вес. %:

Фтористые соединения металлов 5 вЂ” 15

Неф елин 30 вЂ” 50

Соединение бора Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 508531, кл. С 21С 5/54, 1974.

2. Патент Народной Республики Волгарии № 16492, кл. В 22D 7/00, опубл. 1977.