Результат интеллектуальной деятельности: СМЕСЬ ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ВЫПУСКНОГО КАНАЛА СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО КОВША

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разливке стали из бесстопорных ковшей.

Известна уплотняющая смесь для ковшевого стакана шиберного затвора, состоящая из кварцевого песка и фторида церия (А.с. СССР №1183294).

Фторид церия является ингибитором, замедляющим спекание смеси и предотвращающим «закозление» стакана шиберного затвора. Однако второй компонент смеси - кварцевый песок содержит примеси оксидов железа и других компонентов, которые приводят к спеканию и последующему «закозлению» стакана, что снижает производительность разливочного агрегата и является недостатком данной смеси.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и решаемой задачи является смесь для заполнения выпускного канала разливочного ковша, содержащая чешуйчатый графит и жильный кварц (Патент РФ №2228819) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

При этом размер фракций жильного кварца составляет не более 3 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:

Недостатком данной смеси является образование высоковязкого расплава чистого кварцевого стекла на поверхности смеси, контактирующей с жидкой сталью, температура которой при сливе в ковш достигает 1680-1700°С.

Высоковязкий расплав цементирует зерна кварца, препятствует полному удалению верхнего слоя кварца из сталевыпускного канала и истечению металла без применения кислорода, снижается производительность разливочного агрегата.

Технической задачей изобретения является повышение производительности разливочного агрегата за счет более быстрого открывания плавки без применения кислорода и обеспечения полного удаления смеси из выпускных каналов шиберных затворов.

Поставленная задача решается тем, что смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша, включающая жильный кварц и чешуйчатый графит, дополнительно содержит хромитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

При этом размер фракции хромитового концентрата составляет не более 2 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:

Для устранения спекания смеси и лучшего скольжения зерен необходимо введение в ее состав графитовой составляющей, предотвращающей смачиваемость сталью зерен жильного кварца и хромитового концентрата и предотвращающей последующее спекание и «закозление» выпускного канала сталеразливочного ковша, что позволяет обеспечить высокую производительность сталеразливочного агрегата, стабилизацию струи металла и полное высыпание засыпки из дозирующих стаканов.

В качестве графитовой составляющей можно использовать графит по ГОСТ 4596-75 марок ГТ1, ГТ2, ГЛ, ГЭ.

Сыпучесть графита, его смешиваемость с кварцем и хромитовым концентратом и обволакивание им зерен жильного кварца и хромитового концентрата обеспечивается при размере фракции чешуйчатого графита не более 0,5 мм.

Чешуйчатый графит предотвращает смачиваемость сталью жильного кварца и хромитового концентрата и последующее спекание смеси.

При содержании чешуйчатого графита менее 1% не предотвращается смачиваемость зерен смеси, что приводит к спекаемости зерен при разливке и последующему «закозлению» выпускного отверстия и снижению производительности сталеразливочного агрегата.

При содержании чешуйчатого графита более 4% не обеспечивается его хорошее перемешивание и равномерное обволакивание им зерен смеси, что также приводит к «закозлению» сталевыпускного канала и снижению производительности.

В заявляемой смеси содержание жильного кварца составляет 34-11%.

При содержании жильного кварца в смеси более 34% количество образующейся жидкой фазы высоковязкого расплава кварцевого стекла связывает зерна хромитового концентрата, так как количество твердофазных соединений в кварцевом расплаве недостаточно для обеспечения подвижности зерен и полного освобождения сталевыпускного канала от смеси, что приводит к его «закозлению» и снижению производительности разливочного агрегата.

При содержании жильного кварца в смеси менее 11% количество высоковязкого расплава кварцевого стекла недостаточно для удержания зерен смеси, что приводит к вымыванию зерен смеси жидкой сталью и «закозлению» сталевыпускного канала.

Кроме того, при содержании жильного кварца в смеси менее 11%, теплопроводность смеси значительно возрастает, что способствует образованию на верхней части сталевыпускного канала твердой корочки металла, что препятствует свободному истечению металла и требуется применение кислорода, что снижает производительность разливочной машины.

В качестве кварцевой составляющей можно использовать жильный кварц, содержащий не менее 99,9% окиси кремния SiO₂, с размером фракции в пределах 0,1-3 мм.

Введение в состав смеси хромитового концентрата обеспечивает наличие в контактном слое смеси и жидкого металла большого количества зерен хромита (FeO Cr₂O₃) с температурой плавления 2180°С.

При этом окись хрома Cr₂О₃ не образует соединений в виде твердых или жидких растворов с основной составляющей жильного кварца, двуокисью кремния (SiO₂), а присутствие в хромитовом концентрате закиси железа (FeO), которая при нагреве выделяется по границам зерен и в слабоокислительной среде окисляется до окиси железа (Fe₂О₃) с увеличением объема, что значительно увеличивает подвижность зерен, и приводит к полному удалению смеси из выпускного канала и истечению жидкой стали полной струей без применения кислорода и не нарушает технологический режим разливки.

При содержании хромитового концентрата в смеси менее 65% количество твердофазных соединений в кварцевом расплаве недостаточно для обеспечения подвижности зерен и полного освобождения сталевыпускного канала от смеси, что приводит к его «закозлению» и снижению производительности агрегата.

При содержании хромитового концентрата в смеси более 85% значительно возрастает теплопроводность смеси, что может привести к образованию на верхней части сталевыпускного канала твердой корочки металла, что препятствует истечению металла и требует применение кислорода и снижается производительность разливочной машины. Кроме того, повышенное содержание хромитового концентрата значительно повышает стоимость смеси.

В предлагаемой смеси можно использовать хромитовый концентрат Донского месторождения, содержащий не менее 46% Cr₂О₃ при содержании компонентов, мас.%:

Для обеспечения сыпучести заявляемой смеси требуется размер зерен хромитового концентрата в пределах 0,1-2 мм.

При размере фракции хромитового концентрата менее 0,1 мм возможно агрегатирование частиц в крупные гранулы при равновесной влажности около 2%, что не обеспечивает равномерное перемешивание с графитом, снижает сыпучесть порошка и затрудняет полное удаление смеси из дозирующих стаканов. При размере фракции крупнее 2 мм возможно растрескивание зерен, большое разрыхление и повышение теплопроводности смеси, что приводит к проникновению жидкой стали в смесь, «закозлению» сталевыпускного канала и нарушению плотности струи при разливке.

Содержание в хромитовом концентрате фракции 2-1 мм менее 5% повышает плотность смеси, что затрудняет ее удаление из ковшевого стакана.

При содержании в хромитовом концентрате фракции 2-1 мм более 10% пористость смеси значительно возрастает, что приводит к проникновению жидкой стали в смесь и не обеспечивает стабильную струю при разливке.

Содержание в хромитовом концентрате фракции 1-0,5 мм менее 87% снижает образование по границам зерен хромита достаточного количества Fe₂О₃ и не обеспечивает подвижность зерен для полного удаления смеси из выпускного канала.

Содержание в хромитовом концентрате фракции 1-0,5 мм более 93% приводит к образованию большого количества окиси железа (Fe₂О₃) значительному повышению пористости смеси, легкому вымыванию зерен смеси в процессе подготовки металла к разливке, «закозлению» канала и нарушению истечения жидкой стали.

Содержание в хромитовом концентрате фракции 0,5-0,1 мм менее 2% затрудняет образование окиси железа (Fe₂О₃) и последующей подвижности зерен, что ухудшает удаление смеси из дозирующих стаканов.

Содержание в хромитовом концентрате фракции 0,5-0,1 мм более 3% приводит к раннему образованию окиси железа (Fe₂O₃), преждевременному разрыхлению и вымыванию зерен смеси, что в конечном счете приводит к «закозлению» смеси и снижению производительности разливочной машины.

Пример конкретного исполнения №1.

В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3сп (плавки №26390-28690) из большегрузных сталеразливочных ковшей вместимостью 350 т смесь для запонения выпускных каналов следующего состава, мас.% (Таблица №1):

Пример конкретного исполнения №2.

В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3сп из большегрузных ковшей 350 т смесь для заполнения выпускных каналов сталеразливочных ковшей (плавки №29442-29784) следующих составов, мас.% (Таблица №2):

При использовании заявленной смеси не происходит ее спекание и «закозление» выпускного канала, струя металла стабильная, производительность агрегата увеличилась на 1-2%.

Оптимальность заявленного размера фракции хромитового концентрата подтверждается примером конкретного исполнения.

Пример конкретного исполнения №3

В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3пс (плавки 29842-30228) из большегрузных сталеразливочных ковшей вместимостью 350 т смесь для заполнения выпускных каналов сталеразливочных ковшей следующего состава:

При этом размер фракции хромитового концентрата имел следующие значения (Таблица №3):

Опытные данные показали, что оптимальным является размер фракции хромитового концентрата в пределах 0,1-2 мм при следующем соотношении фракций, мас.%: