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 [1], содержащая наполнитель, кремнеземсодержащий материал и органическую добавку. В качестве органической добавки используется подсолнечная лузга.

Существенными недостатками данной смеси являются:

- недостаточные теплоизолирующие свойства смеси, связанные с использованием в качестве органической добавки подсолнечной лузги, не позволяющие получать требуемую для хорошей теплоизоляции толщину шлакового слоя, в связи с чем снижается серийность разливаемой стали и увеличивается брак, связанный с нарушением температурно-скоростных режимов разливки;

- высокие эрозионные свойства смеси, связанные с использованием только кремнеземсодержащего материала при основной футеровке сталь-ковша и пром-ковша.

Известна также теплоизолирующая шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая аморфный графит, известь, пылевидные отходы производства ферросилиция, пылевидные отходы производства алюминия [2].

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 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; К₂О≥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;

- повышение ассимилирующей способности сформировавшимся шлаком неметаллических включений.

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 смесь при содержании, мас.%:

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, пыль газоочистки производства алюминия, пыль известкового производства) повышает ассимилирующую способность шлакового расплава по отношению к хрупким силикатам, а также 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, а также ассимилирующей способностью по отношению к неметаллическим включениям.

В качестве шлакообразующего материала использовали смесь, полученную путем механического смешивания микрокремнезема (микрокремнезем конденсированный марки МК-85 по ТУ 5743-048-02495332-96 «Микрокремнезем конденсированный. Технические условия»); пыли газоочистки алюминиевого производства (с химическим составом: 20-24% С, 0,5-2,0% Fe₂O₃, 25-45% Al₂O₃, 0,1-1,5% CaO, 0,5-1,5% MgO, 11-18% Na₂O+K₂O, 8-18% F) и пыли известкового производства (с содержанием СаО не менее 85%).

Утепление проводили в сталеразливочных и промежуточных ковшах. Удельный расход теплоизолирующей смеси при защите зеркала расплава в сталеразливочном коше составлял 0,7-2,7 кг/т жидкого металла, в промежуточном ковше 2,5-6,9 кг/т жидкого металла.

Теплоизолирующая смесь при соотношении, мас.%: шелухи зерновых культур 40-50 и лузги подсолнечника 50-60 обеспечивает высокую теплоизоляцию при разливке серии плавок.

При использовании органической добавки более 45% наблюдается интенсивное сгорание смеси с образованием факела, что приводит к небезопасным условиям труда и к снижению теплоизоляции поверхности расплава.

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

Содержание микрокремнезема 37%, пыли газоочистки производства алюминия 21% и пыли известкового производства 42% обеспечивает высокую ассимилирующую способность шлакового расплава.

Опыты проводили на четырехручьевой блюмовой МНЛЗ с сечением кристаллизатора 300x340 мм при разливке стали марок ст.10-60.

Перед подачей металла на МНЛЗ на агрегат «ковш-печь»П в каждый сталь-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 5-11°С и как следствие отбраковку металла по нарушению температурно-скоростного режима на 0,08%, уменьшить загрязненность стали неметаллическими включениями (длина строчки силикатных включений снижена до 0,06 мм).

Источники информации

1. А.С. СССР 493289, B22D 7/10.

2. А.с. СССР 1702696, С21 С5/54.

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