Результат интеллектуальной деятельности: ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам теплоизолирующих смесей, предназначенных для теплоизоляции металла в промежуточном и сталеразливочном ковшах.

Известна теплоизолирующая шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая аморфный графит, известь, пылевидные отходы производства ферросилиция, пылевидные отходы производства алюминия [1].

Существенными недостатками данной смеси при использовании в промежуточном ковше является неконтролируемый процесс науглероживания стали и низкие теплоизолирующие и рафинирующие свойства в связи с содержанием в составе смеси аморфного графита, а также низкие теплоизолирующие свойства смеси в связи с отсутствием органической составляющей.

Известна также шлакообразующая смесь для промежуточного ковша, содержащая пылевидные отходы производства алюминия, которая содержит микрокремнезем и пылевидные отходы производства извести, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при следующем химическом составе, мас.%:

и отношении СаО/SiO₂=0,7-1,0.

Существенными недостатками данной смеси являются:

- высокие теплопотери при длительных выдержках стали в сталеразливочных и промежуточных ковшах из-за низких теплоизолирующих свойств смеси в связи с отсутствием органической составляющей,

- высокая эрозия футеровки ковшей из-за значительной концентрации фтора, оксидов кальция и натрия,

- сложное изготовление смеси в связи с большим количеством входящих в состав смеси компонентов.

Известна также теплоизолирующая шлакообразующая смесь - прототип [3], содержащая шлакообразующий материал и органическую добавку, которая дополнительно содержит углеродсодержащий материал (кокс), лузгу зерновых культур в качестве органической добавки и шлакообразующий материал, следующего химического состава, мас.%: С - 5,0÷15,0; СаО 25,0÷48,0; SiO₂ - 33,0÷39,0; Al₂O₃ - 7,0÷12,0; F≥3,5; Na₂O≥3,0; K₂O≥0,7 при основности 0,7÷2,2 в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кокс - 5-30

Лузга зерновых культур - 10-70

Шлакообразующий материал - 10-85

Существенными недостатками данной смеси являются:

- высокое содержание углерода, приводящее к науглероживанию жидкой стали и невозможности проводить разливку низкоуглеродистых сталей,

- низкие теплоизолирующие свойства смеси из-за неоптимального соотношения между шлакообразующим материалом и органической добавкой,

- высокие тепловые потери, приводящие к увеличению уровня брака, связанного с перепадом температур и затвердеванием стали в пром-ковшах и сталь-ковшах при длительных выдержках.

Техническими результатами изобретения являются:

- снижение тепловых потерь при разливке стали и увеличение серийности разливаемой стали;

- уменьшение уровня брака, связанного с перепадами температуры и затвердеванием стали в сталь-ковшах и пром-ковшах.

Для этого предлагается теплоизолирующая шлакообразующая смесь, содержащая шлакообразующий материал и органическую добавку, в которой данные компоненты взяты при следующем соотношении, мас.%:

причем в качестве шлакообразующего материала используют микрокремнезем, а в качестве органической добавки используют смесь шелухи зерновых культур и лузги подсолнечника при соотношении, мас.%:

Состав смеси выбран исходя из следующих предпосылок.

Добавка шлакообразующего материала (микрокремнезем) позволяет снизить тепловое излучение.

Применение смеси шелухи зерновых культур и лузги подсолнечника в качестве органической добавки приводит к увеличению толщины слоя теплоизолирующей смеси, а при сгорании дополнительно выделяется тепло. Продуктом сгорания органической добавки является шлаковый расплав, имеющий пористую структуру, вследствие чего обеспечивается низкая теплопроводность. На поверхности ковшевого шлака из шлакообразующего материала образуется жидкий шлак с высокой теплоизолирующей способностью.

В качестве шлакообразующего материала использовали микрокремнезем конденсированный марки МК-85 по ТУ 5743-048-02495332-96 «Микрокремнезем конденсированный. Технические условия».

Утепление проводили в сталеразливочных и промежуточных ковшах. Удельный расход теплоизолирующей смеси при защите зеркала расплава в сталеразливочном коше составлял 0,6-3,0 кг/т жидкого металла, в промежуточном ковше 2,0-6,0 кг/т жидкого металла.

Теплоизолирующая смесь при соотношении, мас.%: шелухи зерновых культур 40-60 и лузги подсолнечника 40-60 обеспечивает высокую теплоизоляцию при разливке серии плавок.

Применение органической добавки менее 35% не обеспечивает требуемый градиент температур при разливке серии плавок.

При использовании органической добавки более 50% наблюдается интенсивное сгорание смеси с образованием факела, что приводит к небезопасным условиям труда и к снижению теплоизоляции поверхности расплава.

Опыты проводили с использованием 130-тонных сталеразливочных ковшей и 24- тонных промежуточных ковшах на четырехручьевой блюмовой МНЛЗ с сечением кристаллизатора 300×340 мм при разливке стали марок ст.10-60, 50-60Г.

Перед подачей металла на МНЛЗ на агрегат «ковш-печь» в каждый сталеразливочный ковш, предназначенный для разливки, в серию задавали теплоизолирующую смесь в количестве 100-500 кг.

В процессе разливки стали в промежуточный ковш на зеркало металла первой плавки в серии задавали теплоизолирующую шлакообразующую смесь в количестве 50-150 кг, при смене очередного разливочного ковша в промежуточный ковш присаживали шлакообразующую смесь в количестве до 50 кг.

Использование теплоизолирующей шлакообразующей смеси при непрерывной разливке стали позволило снизить градиент температуры металла в промежуточном ковше до 4-9°С и как следствие отбраковку металла по нарушению температурно-скоростного режима на 0,06.

Источники информации

1. А.с. СССР 1702696, С21С 5/54.

2. Пат. РФ 2356687, B22D 11/111, С21С 5/54.

3. Пат. РФ 2380194, B22D 11/111, B22D 7/10.