Защитное покрытие для изложниц

 

Союэ Советских

Социалистических

Республик (1ц 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Д опол н и тел ь мое к в вт. с вид- ву (22) Заявлено 11.03.81 (21) 3299866/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень J% 41

Дата опубликования описания 09.11.82 (51}М. Кл.

В 22 С 3/00

1Ьеударстеенкьй каинтет

СССР во делаи изобретений и открытий (53) У@К 621.744. .079:621.744. .37 (088.8) Ю.И. Марков, А.И. Федоров, Э. П.Акимов, И. С. Билык, А.А. Герасименко„М. С. Гордиенко, Б. П. Громов, А. Ф. Долгополов, В.Г.Мазоха, В.А.Митько, О.А.Сидоренко, Б.В.Харченко .. и Н. Д. Чаплыгин (72) Авторы изобретения

Украинский ордена Трудового Красного Знамени научно ф — завод Запорожсталь ":""- :. ;. Ж3тт, т, (7!) Заявители

1 i(>

" " 1Чй:КМ (54) ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ИЗЬОЖНИЦ.11И„ ц ;;. I

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к покрытиям рабочей поверхности изложниц для разлив ки стали.

Известны различные виды покрытий для изложниц. Большое распространение в СССР и за рубежом получили летучие покрытия различных составов. Основные из них - каменноугольный лак и сульфитно-дрожжевая бражка fl 3.

Иногда для регулирования содержания летучих, а также для снижения обезуглероживания стенок изложниц в покрытия наряду с органическими крепителями вводят углеродсодержащие вещества, например графит (2 g алюминиевую пудру (3).

Общим недостатком летучих покрытий являются их недостаточные теплоизолирующие и огнеупорные свойства вследствие значительного выгорания покрытий в процессе их нанесения и разливки стали. Это наблагоприятно сказывается на качестве поверхности слитков и стойкости изложниц, выделение большого колинества газов

2 ухудшает санитарно-гигиенические условия труда и охрану окружающей среды.

Для устранения указанных недостатков в состав покрытий наряду с углеродсодержащими компонентами и неорганичео5 кими крепителями нередко вводят дисперсные шлакообраэующие материалы, например доменный шлак (4).

Создаваемътй при этом шлаковый гар ниссаж снижает разгар изложниц, улучшает поверхность слитков, оеливаемых сифоном.

Серьезным недостатком указанных покрытий является необходимость энергоемкого помола шлакообраэующих материалов.

Более совершенными являются покрытия, в составах которых используются при роднодисперсные шлакообраэующие материалы, например водопроводных станций 35).

Однако при использовании указанных покрытий требуется предварительная сушка шламов, так как их доставка во влажном состоянии сложна и нерентабельна. Кроме того, указанные шламы (также, как и другие шлакообразующие материалы) име ют низкую огнеупорность (с 1300ОС) и хорошо смачиваются жидкой сталью (О < с 90о), что в ряде случаев может приводить к "прилипанию брызг металла при разливке стали сверху, пораженности слит ков пленами, особенно если покрытие наносилось на горячие изложницы (4, Ъ 250оС) и органические примеси успевали выгорать.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является противопригарное покрытие, содержащее, вес.%: силикатный наполнитель (пылевидный кварц) 70; бентонит 3; водный раствор лигносульфонатов (сульфитная барда и вода) 27 (61.

Пылевидный кварц, составляющий оонову указанного покрытия, плохо смачивается жидкой сталью и может обеспечить частичное отражение заплесков и "брызг" металла при разливке стали сверху и удо влетворительное качество поверхности слитка.

Однако для обеспечения хорошей кроющей способности покрытия материалы, входящие в его состав, должны быть высокодисперсными (фракция 40-60 мкм), что обеспечивается специальным помолом в трубных, шаровых, вибрационных или струйных мельницах. Необходимость укаэанного дорогостоящего энергоемкого помола является основным обстоятельством, вызывающим резкий дефицит указанных материалов. В большинстве случаев при применении таких материалов требуется дополнительная чистка изложниц во избежание иэ зарастания материалами, вх дящими в состав покрытия. Кроме того, покрытие имеет высокую теплопроводность (0,3-0,45 ккал/м . час. оС), что связано с большим объемным весом огнь. упорных материалов (1,5-2,0 г/см ). В

3 результате брызги и заплески стали, раэливаемой сверху, быстро охлаждаются и могут вызвать частичное "прилипание стали к стенке изложниц. В результате этого слитки поражаются пленой и други ми дефектами.

Целью изобретения является улучшение технологических свойств покрытия и качества поверхности слитков.

Для достижения цели защитное покрытие для изложниц, включающее силикатный наполнитель и водный раствор лигносульфонатов, содержит в качестве силикатного наполнителя плавильную пыль электротермического производства кристаллического кремния при следующем соотношении ингредиентов, об.%:

Плавильная пыль электротермического производства . кристаллического кремния 20-60

Водный раствор лигносульфонатов 40-80

Плавильная пыль образуется при получении кристаллического кремния в мощных

16 электротермических печах. Высокие температуры в районе взаимодействия электрической дуги и кварцитов приводят к расплавлению и, вероятно, частичному испаpe Si0 иэ расплава, при доокислеt5 нии и резком охлаждении в пылеулавливающих системах образуется легкая силикатная пыль с особыми свойствами.

Примерный химический состав плавиль ной пыли, об.%: 5i О 92-95; СаО 1-3;

FeO 0,1-0,3; А Р О3 1-3; С 2-4.

Как видно, химический состав плавильной ныли близок к кварцу (за исключением того, что в состав ее входит угперод, являющийся полезным компонентом в соотавах покрытий для изложниц).

Петрографическое исследование плавильной пыли показало следующее.

Микроскопически плавильная пыль пред ставляет собой светло-серый тонкодисперсный порошок. Под микроскопом в иммерсии наблюдаются близкие к округлым или слегка вытянутые образования, состоящие из бесцветного аморфного стекловидного вещества (N =1,458- показа-.

3s тель преломления), называемого лешательеритом. Пузырьки газа и точечные вкрапления в лешательерите составляют 7-10%.

Примеси представлены углеродистыми час типами и карбидом кремния. ео В природе лешательерит обнаружен в местах удара молний в кварцевые породы, образованы лешательерита зафиксированы при оплавлении кварцевых пород при взрыве атомных бомб.

Пыль электротермического производства кристаллического кремния является природнодисперсным огнеупорным материалом с низким насыпным весом, что отличает его от пылевидного кварца и друго гих отнеупорных или теплоизоляционных материалов. Использование плавильной пыли позволит улучшить охрану окружающей среды, так как в настоящее время такая пыль удаляется в сточные воды.

Для закрепления плавильной ныли на стенках изложниц необходимо иметь компонент-связку. Применение в качестве . связки воды неаффективно, так как проиоПлавильная пыль производства кристаллического кремния

15 20 40 60 65

Водный раствор лигносульфонатов плотностью 1,06-1,1 2 г/см 85 80 60 40 35

Пылевидный кварц

Бентонит

Таблица 2

002 003 03 04

0,04

Вязкость, пз

0,39

Седиментационная устойчивость через час, 9,5 27 39 25

6,1

Кроющая способность

Слой то с

0,05 мм, покры тие осыпается

Равномерный слой, Покрыравный 0,3 мм тие пуэыPg TCB неравномерный слой, c -=0,050,8 мм

Покрытие осыпается, слой неравномерный с под теками, с = 0,000,8 мм

5 9718 ходит осыпание покрытия после ее испа- рения.

Применение неорганических связок, на пример жидкого стекла, как показал опыт, неприемлемо, так как 51 О, входящая в сосТВВ cBsL3KH B плавильной lIbULH взаимо действует с окислами железа, находящимися на мениске расплавленного металла, в результате образуются легкоплавкие соединения типа FeO. SiО, которые вы-to зывают образование шлака на мениске металла. Отсутствие летучих в этом покрытии приводит к заворотам корок, а огнеупорный слой (S О ) разрушается.

В качестве связующего предлагаемое и покрытие содержит водный раствор лигносульфонатов плотностью 1,06-1,12 г/смЭ например сульфнтно-дрожжевую бражку

87 d (СДБ). Последняя при сгорании защищает мениск металла от окисления, в результв те чего не образуйся соединения типа

РеО . 5 О . Кроме того,С,ИБ способ ствует отгону корочки металла, вффеа тивному отбою металлических брызг н исключает загрязнение атмосферы вредны ми выделениями.

Снижение плотности раствора лигносульфонатов менее 1,06 ухудшает условия крепления покрытия на изложнице, приводив к его осыпанию; увеличение плот ности выше 1,12 приводит к резкому пузырению смазки и получению неравн6мерного, некачественного покрытия.

Составы и свойства предлагаемого покрытия и покрытия-прототипа приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Продолжение табл. 2

Показатели свойств для составов табл. М1

1 2 3 4 5

Свойства

Прототип

Адгезионная способность, кгс/см

12 30 35 39

3,5

5,2

Теплопроводнисть при

20оС, ккал/м. час. С

0,14 0,14 0,14

0,18 0,18 0,8

0,30

0,85

Коэффициент тепловой изоляции, К" tn, /ma

0,7

05 035 028 048

0,7

Краевой угол смачивания сталью, град.

118 118 118

107

Качество поверхности слитков, % площади, пораженной пленами

24 20 22 28

40-60

Содержание плавильной пыли в по- рЗ крытии более 60 об.% резко ухудшает условие ее нанесения из- за забивания форсунки и трубопроводов.

Снижение ее расхода менее 20 об.% неэффективно, так как приводит к сниже- щ аппо производительности установки для смазки изложниц.

Предлагаемое покрытие по изобретению приготавливается следующим образом.

Сначала в лопастном смесителе разбавляют водой сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) до требуемой плотности, затем в работающкй смеситель (скорость

1 20 об/мин) через цилиндрические сетчатые емкости (ячейки: 3 мм — начальная, 1 мм - конечная) вводят дисперсную добавку. Через 5-10 мин указанная добавка вымывается в основной раствор. Приготовленная таким образом суспензия подается центробежным насосом в специальную воздушно-щелевую форсунху инжекционного действия. Форсунка состоит из материального (бокового) и воздушного сопел, а также корпуса и отражателя (зазор между ними "2-3 мм). Нанесение смазки осуществляется при перемещении

SO штанги с форсункой по высоте и ширине изложницы.

Как видно кз табл. 2 предлагаемое покрытие имеет следующие преимущества: при применении в составе покрытий плавильной пыли не требуется специального

4 дорогостоящего помола, так как природная дисперсность пыли высокая (фракция

20-50 мкм); низкий насыпной вес плавильной пыли (в 5-7 раэ меньший, чем кварцевой муки) и однородный фракционный состав позволяют наносить покрытие на ее основе без добавок стабилизаторов (КМЦ, глины), что более технологично.

Как показывает опыт, для поддержания плавильной пыли во взвести достаточно незначительного перемешнвания жидкости (1 об/мин); лучшие теплоизолирующие свойства покрытия на основе плавильной пыли замедляют скорость охлаждения

"брызг и заплесков стали на стенках изложниц, что снижает вероятность образования плен на слитках; лучшие теплокзоляционные свойства покрытий на основе плавильной пыли замедляют скорость охлаждения слитка в начальные моменты кристаллизации, что сн ижает вероятность образования горячих трещин.

Реализация изобретения позволит повысить качество поверхности слитков (снизить площадь, пораженную плеками на 20-36%) и технологические свойства покрытия (снизить коэффициент тепловой изоляции в 1,4-2,3 раза и увеличить краевой угол смачивания сталью до 118 ).

Формула изобретения

Защитное покрытие для изложниц, вкгпо чающее силикатный наполнитель и водный раствор лигносульфонатов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с пенью улучшю40-80

9 9715 ния технологических свойств покрытия и качества поверхности слитков, оно содер жит в качестве силикатного наполниталя плавильную пыль электротермического производагва кристаллического кремния при следующем соотношении ингредиентов, об.%:

Плавильная пыль электротермического производства кристаллического крем- 10 ния 20-60

Водный раствор лигносульфонатов

Источники информации, принятые во внимание при экснертиэе

1. Технический отчет ЕВЛ Иэучение целесообраэности првменения в качестве.

57 10 смаэки изложниц концентратов срп фаьноспиртовой барды. Совершенствование технологии=-проюводства рельсов . НТМК, Нижний Тагил, 1975, с. 101.

2. Патент США М 40;34794, кл. 164-72, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

М 5666709, кл. В 22 С 3/00, 1975.

4. Авторское свидетельство СССР

l4 532451, кл. В 22 С 3/00, 1975.

5. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2843736/02, кл. В 22 С 3/00, 1979.

6. Ткаченко К.М. и др. Противопри -: гарные покрытия для литейных фэрм и стеркней. М., Машиностроение, 1968, с. 47.

Составитель И. Волкова

Редактор Н. Багирова Техред Л.Пекарь Корректор М. Лемчик

Закаэ 8810/22 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ЕССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4