Шлакообразующая смесь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик »984663 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.02.81 (21) 3283060/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 22 D 27/06

В 22 D 7/00

Гееударствекнмй комитет (53) УДК 621.745, .58 (088.8) Опубликована 30.12.82. Бюллетень X 48

Дата опубликования описания 05.01.83 по делам нзевретений и открытий

Ю. М. Цикарев, А. С. Чуркин, Г. Ф. Коновалов

Н. Н. Власов, М. Н. Рушковский, Н. Ф. Бахчеев, Г

Ю. Н. Селиванов, С. М. Швейкин, В. И. Лурье, и В. П. Ногтев

Уральский научно-исследовательский институт ч рных Металлов и Уральский ордена 1рудового Красного(Знает ни .

:,: " s""., " . „. политехнический институт им. С. М. Ки мвц. - Б.":1 (72) Авторы изобретения

Л,! /

У (71) Заявители (54) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ

Изобретение относится к металлургии, в частности к разливке металлов под шлакообразующими материалами.

Шлакообразующие материалы и смеси находят широкое применение при разливке металлов и сплавов для улучшения условий кристаллизации металла, повышения качества поверхности слитка и защиты металла от вторичного окисления (1).

Известны шлакообразующие смеси, включающие в качестве основных компонентов окислы кремния, алюминия и кальция, а также флюсующие соединения: фториды, карбонаты, борсодержащие соединения, окислы железа или вещества, содержащие их; кроме того в состав смесей вводят углерод (2) и (3) .

Однако применение данных шлакообразующих смесей не обеспечивает полностью защиты металла от вторичного окисления, они создают недостаточно благоприятные условия для кристаллизации металла, не обеспечивают достаточного качества поверхност и сл и тк о в.

Известна шлакообразующая смесь, включающая SiOz, А! 0а, FeO, СаО, NgO (Na О + К О), С, плавиковый шпат, кальцинированную соду (4), При разливке металла с использованием указанной смеси реакция окислов железа и углерода, а следовательно, и пенообразование не получают существенного развития, так как мало количество окислов железа (3 — 10%). Углерод смеси расходуется здесь в основном на уменьшение окислительного потенциала газовой фазы, снижая при этом, вторичное окисление металла. Кроме того, наличие в смеси плавикового шпата (1 — 6%), кальцинйрованной соды (1 — 7%), Na О, КаО (0,2 — 4%) сйижает температуру плавления и вязкость образующегося при разливке слоя шлака, но не является оптимальным, так как указанные вещества летучи и токсичны, резко снижают устойчивость шлаковой пены.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффек2О ту является шлакообразующая смесь для разливки стали; включающая двуокись кремния, окись алюминия, окись кальция. окись магния, углеродсодержащий материал и окислы железа (5).

984663

Однако данная смесь обеспечивает улучшенное качество лишь при разливке сифонным способом; она не образует при разливке сверху устойчивой шлаковой пены.

Кроме этого, наличие в смеси большого количества окислов щелочных металлов так- 5 же значительно снижает устойчивость шлаковой пены. Сравнительно невысокая термичность . смеси не позволяет в короткое время, характерное для условий разливки стали сверху, образовать шлаковый расплав.

Образовавшийся слой шлакового расплава, содержащий окислы щелочных металлов, обладает теплопроводностью порядка !в

12 ВТ/м град. Слитки, полученные при использовании данной шлакообразующей смеси, имеют недостаточно высокие показатели качества поверхности и головной части слитка.

Целью изобретения явпяется повышение качества поверхности и головной части слитка за счет снижения теплопроводности и 20 повышение устойчивости шлаковой пены при разливке сверху.

Для достижения указанной цели шлакообразующая смесь для разливки стали, включающая двуокись Кремния, окись алюминия, окись кальция, окись магния, углеродсодержащий материал и окислы железа, дополнительно -одержит карбид кремния при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:

Двуокись кремния 15 — 45

Окись алюминия 5 — 20

Окись кальция 10 — 20

Окись магния 1 — 10

Углеродсодержащий материал

Карбид кремния

Окислы железа

10 — 30

0,1 — 10

Остальное з1

Указанное выше соотношение компонентов позволяет получить шлак, обладающий в начале разливки невысокой температурой плавления, низкой вязкостью. Плавление шлака практически не сопровождается по- 40 терями тепла. При его образовании вследствие взаимодействия окислов железа, углерода и карбида кремния выделяется значительное количество окиси углерода. Это приводит к уменьшению (из-за образова- 45 ния пены) удельной массы шлака, получению вы" îêîãî слоя шлака, способность гасить кинетическую энергию струи металла и обладающего высокими теплоизолируюшими свойствами. Высокое содержание окислов железа в смеси приводит к образова- 50 нию легкоплавкого и относительно маловязкого шлака.

Общее количество углерода, необходимое для наиболее полного восстановления окислов железа, а также для защиты металла от окисления, составляет в зависимости от содержания окислов железа 10 — 30%.

Карбид кремния, являющийся экзотермическим восстановителем окислов железа, Шлакообразующую смесь можно составить из следующих компонентов, вес. %:

Пример 1.

Конверторный щлам 30--60

Шлак производства ферросилиция 30 — 60

Древесноугольная мелочь Остальное

Пример 2.

Шлак мартеновского производства 40

Кислый электропечной шлак

Кремнезем

Окись кокса

Пример 8.

Колошниковая пыль 30 — 60

Шлам газоочистки 30- 60

Аморфный графит 10 — 20

В качестве примера проводят разливку стали 45 сп.

Составы шлакообразующих смесей, иллюстрирующих изобретение и использованных при разливке, приведены в табл. 1.

Свойства слитков, полученных с использованием составов 1 — 7, приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 1 и 2, поверхность слитка нуждается в меньшей зачистке и обрез ь головной части меньше, если прп разливке используют предлагаемые шлакообразующие смеси. В составе таких смесей отсутствуют дефицитные компоненты. а так40

10 снижает необходимые для нагрева и шлакообразования затраты тепла. Кроме того, карбид кремния реагирует с окислами железа с выделением газообразного продукта —— окиси углерода (СО), способствуя образованию шлаковой пены. Соотношение между исходным содержанием Si02, СаО, А1 0з взято таким, чтобы после восстановления окислов железа из начального легкоплавкого и жидкоподвижного высокожелезистого шлака к концу разливки образовался шлак с температурой плавления порядка 1500 С и вязкостью 0,5 Н.с/м . В результате химического взаимодействия карбид кремния превращается в двуокись кремния. Поэтому минимальное и максимальное количе TBo

ЯО2 в исходной смеси ограничено 15 и 45%.

Происходящее к концу разливки металла увеличение вязкости шлаков, обусловленное изменением их состава, рост гетерогепности шлака способствуют удержанию пузырьков СО в шлаке: устойчивость шлаковой пены растет. Для увеличения стабильности шлаковой пены в состав смеси вводят

MgO. Этот окисел совместно с SiO, CaO (MgO до 10%) приводит к увеличению вязкости поверхностного слоя расплава.

Указанное выше содержание окиси магния увеличивает устойчивость шлаковой пены и при этом практически не изменяет температуру плавления и вязкость получающегося в конце разливки шлакового расплава (1500 С и 0,5 — 1,5 Н с/м") ..

984663

Та бли ца 1

Инг редиенты

1 2 3 4 5 6 7

45

15

Двуокись кремния

Окись алюминия

20

10

Окись кальция

Окись магния

2,5

10

5,5

Окислы железа

Углеродсодержащий материал

20

30

0,1

Карбид кремния

Окислы щелочных металлов

Таблица 2

Слитки, полученные с использованием состава

Наименование показателей

1 2 3 4 5 6

Качество поверхности, 3 напорченной поверхности

15

10 Нет

15 Нет плена

10

Нет трещина

Глубина распространения усадочной раковины, 1

13,5

13

13 10 же химические соединения, служашие источником токсичных выделений в окружающую атмосферу. Использование смесей позволяет улучшить качество поверхности, снизить количество обрези головной части слитка.

Шлаковый слой обладает меньшей теплопроводностью, сильнее снижает разбрызгивание металла на стенки изложницы, гасит колебания поверхности кристаллизующегося металла и улучшает условия формирова ния поверхности и головной части слитка. Экономический эффект от внедрения шлакообразующей смеси на металлургическом комбинате составит 100 тыс. руб. в год.

22 13

1Я 8

11 25

1 10

22 25

10 8

984663

Углеродсодержащий материал

Карбид кремния

Окислы железа

Формула изобретения

10 — 30

0,1 — 10

Остальное

Составитель И. Гопчарук

Редактор И. Рыбченко Техред И. Верес Корректор Н. Буряк

Заказ 0028/13 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Шлакообразующая смесь для разливки стали, включающая двуокись кремния, окись алюминия, окись кальция, окись магния, углеродсодержащий материал и окислы же- s леза, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества поверхности и головной части слитка за счет снижения теплопроводности и повышения устойчивости шлаковой пены при разливке сверху, смесь дополнительно содержит карбид кремния при следующем соотношении ингредиентов, вес. о/0.

Двуокись кремния 15 — 45

Окись алюминия 5 — 20

Окись кальция 10 — 20

Окись магния 1 — 10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ефимов В. А. Разливка и кристаллизация стали. М., «Металлургия», 1976, с. 453

2. Патент США № 3937269, кл. 164 — 73, 1973.

3. П ате нт Ф ра н ци и, № 2314785, кл. В 22 D 1/00, 1978.

4. Авторское свидетельство СССР № 262923, кл. С 21 С 7/00, 1968.

5. Авторское свидетельство СССР № 770648, кл. В 22 D 7/00, 1980.