Экзотермическая смесь для обогрева прибылей слитков
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (щ952430 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230181 (21) 3268769/22-02
1511М. Кт1.З, с присоединением заявки ¹
В 22 D 27/06
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 230882, Бюллетень № 31 (53) УДК 621 ° 745..58 (088. 8) Дата опубликования описания 23.08.82 (72) Авторы изобретения у Ч ОИЗ,"1."1 я )д®т щ1) Ъ
Д (1ЩЧЕСК.М
1 о 3 щяЫЦЯ)ТЙ; . !к
В.A Носов и Б.П. филенко (71) Заявитель
Металлургический ордена Трудового Красн завод им. А.К. Серова (54) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБОГРЕВА ПРИБЫЛЕЙ
СЛИТКОВ
Изобретение относится к металлургии, в частности к составам экзо" термических смесей для обогрева и теплоизоляции верха прибыли слитков.
Известна экзотермическая смесь, имеющая в своем составе: горючие алюминиевый порошок, окислители окислы железа и марганцевая руда, являющаяся наиболее активным окислителем (по сравнЕнию с окислами железа) и понижающая температуру воспламенения смеси, фторсодержащее вещество — криолит, предназначенный для депассивирования зерен алюминиевого порошка с целью повышения его реакционной способности, огнеупбрный наполнитель - огнеупорная глина; связующее — например силикатная глыба (1) . Последняя, являясь флюсующим веществом, способствует спеканию образующегося от окисления алюминия глинозема (Ag Данная смесь горит довольно медленно, является мало калорийной и не может обеспечить эффективный обогрев прибыли слитка. Известна также .:экзотермическая смесь, имеющая в своем составе: горючие — алюминиевый порошок и древесная мука; окислители — нитрат натрия или калия, нли бария; огне-. упорные. наполнители — технический глинозем или корунд, речной песок илн кварц, теплоизолирующий наполнитель - вспученный перлит; фторсодержащее вещество — плавиковый 15 шпат. За счет горения алюминиевого порошка и древесной муки выделяется необходимое количество тепла для обогрева прибыли. Кроме того, древесная мука значительно снижает температуру воспламенения смеси, что интенсифицирует процесс ее горения, имеющийся в составе смеси вспученный перлит улучшает теплоиэолирующие свойства смеси, а после ее сгорания вспученный .перлит способствует образованию над поверхностью прибыли пористой корки, которая препятствует потерям тепла через верх 30 прибыли (2)". 952430 Древесная легконесная стружка Коксик Фторсодержащее вещество 1-3 Недостатками смеси являются то, что в ее составе имеется активная пара натриевая (или калиевая) селитра — алюминиевый порошок, которая при изготовлении смеси, может вызвать взрывоопасную ситуацию, при- 5 меняемый н смеси технический глинозем или корунд являются весьма дефицитными и дорогостоящими материалами, вспученный перлит является сильно пылящим материалом, ухудшая 10 условия работы обслуживающего персонала. Все это ограничивает применение смеси указанного состава для обогрева прибыли слитков. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигае-, мому результату является экэотермическая смесь f,31, включающая,мас.%: Алюминий 10-35 Ферросилиций 3-15 Коксик 20-40 Огнеупорный нанолнитель 30-45 Фторсодержащее вещество 0,5-5,0 25 В данном составе смеси фнорсодержащее вещество, например флюорит, депассивирует зерна алюминиевого порошка, повышая его реакционную спо собность. Указанные:концентрации горючих компонентов - депассивированного алюминия, ферросилиция.и коксйка могут обеспечивать достаточно высокую калорийность смеси, необходимую для обогрева прибыли. В то же время н составе смеси не имеется дре- несных продуктов, значительно снижающих температуру начала экзотермической реакции, и нет твердых окислителей. Иэ-за недостаточного поступ ления кислорода атмосферь| в зону ре- 40 ,акции смесь горит медленно. Горючие компоненты используются не полностью что не позволяет улучшить макроструктуру головной части слитков. Целью изобретения является улуч- 45 шение макроструктуры головной части слитка путем увеличения скорости горения смеси и более полного использования ее горючих компонентов. Поставленная цель достигается тем, что экэотермическая смесь для обогрева прибылей слитков, включающая алюминий, коксик, огнеупорный наполнитель и фторсодержащве вещество, дополнительно содержит древесную легковесную стружку и марганцевую руду при следующем соотношении инградиентов, мас. %: Алюминий 18-22 Марганцевая руда 1б-20 Огнеупорный наполнитель Остальное Кроме .того, древесная легконеc ная стружка имеет объемную массу 85-120 кг/м В качестве фторсодержащего вещестна могут быть использованы флюорит, криолит и др., в качестне огнеупорного. наполнителя — шамот, кварцевый песок и др. Древесная легковесная стружка образуется при чистовой обработке пиломатериалов. В известный смесях древесные продукты (древесную муку и древесные опилки) вводят для понижения темпе-. ратуры воспламенения и повышения калорийности. В предлагаемую смесь древесные продукты вводят в виде. легковесной стружки, которая не только понижа ет температуру воспламенения смеси и повышает ее калорийность, но и является веществом значительно понижающим объемную массу смеси. Снижение объемной массы имеет следующие преимущества: 1. При горении смеси кислород атмосферы лучше проникает в реакционную зону, поэтому экэотермические реакции протекают с большей скоростъюа 2. Кислород атмосферы и кислород марганценой руды сонместно,обеспечивают более полное использование в смеси горючих компонентов - алюминиевого порошка, древесной легковесной стружки и коксика. 3. После сгорания смеси над поверхностью.прибыли зависает пористая огнеупорная корка, которая уменьшает потери тепла через верх прибыли при затвердевании слитка. В случае замены древесной легковесной стружки, например древесными опилками, их пришлось бы вводить в состав смеси в количестве 15-21% (с учетом разницы объемной массы стружки и опилок), и соответственно, снизить содержание в смеси огнеупорного наполнителя, что не дает возможности, по нашим исследованиям, получить над прибылью .пористую огнеупорную корку. Составы смесей приведены н табл.1. Физико-механические и технологические свойства смесей приведены н табл. 2. Компоненты смеси применяют в порошкообразном виде. Физико-механические и технологические свойства смесей, определяют следующим образом. 952430 Температуру воспламенения и ре- акционную способность смесей определяют методом нагрева испытываемых образцов и присутствии определенного источника тепла. Для опыта используют четыре кварцевых трубки диаметром 20 мм и емкостью 20 см каждая. В каждую труб-ку насыпают только одну смесь указанного выше состава. Затем во все трубки нстанляют термопары и трубки вводят в рабочее пространство печи Таммана, в котором на всем протяжении опытов поддерживается постоянная температура, равная 1000ОС ° После этого производят отсчет времени и фиксируют температуру в рабочем пространстве, .а также во всех кварцевых трубках. Температуру воспламенения определяют по скачкообразному изменению температуры смесей, т.е. в момент начала экзотермической реакции. Реакционную способность определяют временем, необходимым для начала экзотермической реакции. По проведенным пяги опытам получили пределы колебаний по температуре воспламенения смесей и их реакционную способность по средним значениям. Скорость горения смесей определяют продолжительностью сгорания изготовленных из них таблеток на зеркале металла при температуре 1550 С. Таблетки изготовляют методом полу" сухого прессования при давлении . 150 кгс/см . В качестве связки при- . меняли раствор жидкого. стекла в количестве 10% по массе сверх 100%. По данным пяти опытов подсчитывают средние скорости горения смесей. По данным двух опытов определяют калорийность смесей 2 и 4 калориметрическим методом. Результаты полученных исследований приведены в таблице 2 ° Как следует из этих данных, смеси 1 - 3 имеют более низкую температуру воспламенения, более высокую реакци»онную способность и скорость горения, чем смесь 4. Калорийность смесей 2 и 4 получена примерно одинаковой. Из данных таблиц, следует, что по сравнению с известной смесью 4, предлагаемая смесь 2 горит с уве0 личенной скоростью, в ней полнее используются горючие компоненты и улучшается макроструктура головной части слитков. Затем смесь 2 испытывают при разливке 200 плавок углеродистых и легированных сталей, выправленных в 180-.тонных основных мартеновских печах с выпуском металла из печи в два 90-тонных сталеразливочных ковша. Сталь разливают сифонным способом на слитки массой 5,25 т. На каждой плавке металл одного ковша разливают с применением для обогрева и теплоизоляции верха прибыли смеси 2, а металл другого ковша— 65 с использованием известной смеси Для определения полноты сгорания горючих компонентов у всех четырех смесей на пяти плавках различных марок стали, на которых металл разливают сифон ным .способом, на слитки массой 5,25, на верх прибыли засыпают испытуемые смеси в количестве 1, 75 кг/т стали. При этом на каждой плавке одновременно испытывают все четыре смеси, отливая по одному слитку с одной смесью. Смеси 1 — 3 по визуальным наблюдениям сгорают в основном за 20-23 мин., а смесь 4 за 27-30 мин. Поэтому пробы от остатков догорающих смесей, для определения содержания алюминия и углерода, отбирают через 30, 60, 90 и 120 мин. после начала их горения. После отбора пробы быстро 5, охлаждают в ноде, подвергают сушке при 1000С и химическим методом в них определяют содержание алюминия и углерода. По данным пяти опытов среднее 10 содержание алюминия и углерода в указанных пробах приведено в табл.3 ° .Как видно из приведенных данных (табл. 3), содержание алюминия и углерода в остатках догорающих 15 смесей 1 — 3 значительно ниже, чем у смеси 4. У смеси 4 через 120 минут после начала ее горения имеется довольно высокое содержание алюминия (4,46%) и углерода (6,18%), которые теряются безвозвратно, так как за этот период н прибыли слитка массой 5,25 т полностью заканчи» вается формирование усадочной раковины Смеси испытали при разливке сифонным способом 25 плавок углеродистых и легированных сталей на слитки массой 5,25 т. Сталь выплавляют в 180-тонных основных мартеЗ0 новских печах. Металл иэ печи выпускают в дна 90-тонных сталеразливочных ковша. На каждой плавке равное количество металла разливают с применением смесей 1 - 4. Во всех случаях расход каждой смеси составляет 1,75 кг/т стали. Данные по макроконтролю поперечных. проб (макротемплетов}, отобрано ных при прокатке от головной части слиткон представлены в табл. 3. Оптимальным составом экзотермической смеси является состав 2. Обобщенные данные по физико-механическим и технологическим свойствам смеси 2 и известной даны 45 в табл, 4. 952430 Содержание, мас. %, в составе Компоненты 20 22 Алюминий Ферросилиций 65%-ный Древесная легковесная стружка 14 12 10 29 26 23 Кок сик Марганцевая руда 18 16 Шамот 18 Флюорит Таблица 2 Составы смесей Свойства 4 (известный) Обьею ная масса, кг/м 725 1130 611 515 Те мпер ат ур а воспламенения, С 485-515 460-485 480-505 650-675 Реакционная способность при 1000 С, с о &7 120 Скорость горения г/см -мин 4,55 Калорийность, ккал/кг 965 960 следуюшего состава, мас. %: алюминий 28, ферросилиций (65-75% Si) 3, древесный уголь (25, боксит — 12, шамот 32. Расход смесей составляет 1,75 кг/т стали. Результаты сравнительных промналенных испытаний предлагаемойэкэотермической смеси и известной приведены в табл. 5. Как следует из табл. 5, применение смеси 2 позволяет снизить количество дефектных макротемплетов от головной части слитков. 5 . Годовой экономический эффект от внедрения в производство новой экэотермической смеси составляет 100 тыс. руб. по ., заводу. Т а б л и ц а 1 Э 4 (известная) 4,85 4,65 2,95 10,952430 Таблица 3 Смесь Показатели Число плавок 25 25 25 Число проконтролированных макротемплетов 75 75 75 Еоличество дефектных макротемплетов, Ъ 5,33 4,00" 5,33 6,67 Т а б л и ц а 4 Содержание, мас.Ъ Смесь Алкминий Углерод 4,42 2,86 2р08 1,59 5,74 3,81 2,61 2,01 1,20 0,90 3,68 4,34 1,26 2,34 3 90 2,40 1,66 5,14 2,93 1,76 l,22 бг57 6 18 П р и м е ч а н и е. а, б, в, г — пробы, отобранные через 30, 60, 90 и 120 мин после начала горения смесей. Т а б л и ц а 5 Смесь Показатели ИзвестПредлагаемая (2) ная Углеродистые стали ° 80 240 240 4 (известная) 6,47 5,25. (4,74 4, 46 8,62 7,36 Число плавок (ковшей) Число проконтролированных макротемплетов от головной части слитка 2,96 1,56 2,21 952430 Продолжение табл. Смесь Показатели Известная Предлагаемая 2 ° Количество дефектных макротемплетов, % 4,16 5,0 Легированные стали Число плавок (ковшей} Число проконтролирован ных макротемплетов от головной части слитка 120 120 360 360 Количество дефектных макротемплетов, Ъ 5,56 6,12 -Формула изобретения 23-29 Составитель И.. Гончарук Редактор Г. Ус Техред М.Гергель Корректор Г. Огар Эаказ 6025/16 Тираж 852 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, 4 1. Зкзотермическая смесь для обогрева прибылей слитков включающая алюми) ний, коксик, огнеупорный наполнитель и фторсодержащее вещество, отличающаяся тем,что, с целью улучшения макроструктуры головной части слитка путем увеличения скорости горения смеси и более полного использования ее горючих компоиентов, она дополнительно содержит древесную легковесную стружку и марганцевую руду при следую-. щем соотношении ингредиентов, маФе В Алюминий 18-22 Древесная легковесная стружка 10-14 Коксик Фторсодержащее вещество 1-3 Марганцевая 25 руда 16-20 Огнеупорный наполнитель Остальное 2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что древесная лег30 ковесная стружка имеет объемную массу 85-120 .кг/м . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе З5 1. Авторское свидетельство СССР 9 608609, . 22 D 27/06, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР Р 550236, кл. В 22 D 27/04, 1975, 3. Сталь, 1972, 9 7,с. 601-602.
