Результат интеллектуальной деятельности: ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали.

Известна шлакообразующая смесь для защиты металла в кристаллизаторе (RU 2025197 С1, МПК 5 B22D 11/00, С21С 5/54, опубл. 30.12.1994), содержащая основу шлаковой смеси, графит, фторсодержащее вещество, пыль газоочисток производства извести и ферросилиция, в качестве основы шлаковой смеси - феррохромовый саморассыпающийся сепарированный шлак, а в качестве фторсодержащего вещества - пыль газоочисток производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Известна шлакообразующая смесь (SU 1814587 A3, МПК 5 B22D 11/00, B22D 11/10, С21С 5/54, опубл. 07.05.1993), содержащая доменный шлак, графит и фторсодержащее вещество, причем в качестве фторсодержащего вещества смесь содержит пыль газоочисток производства алюминия и дополнительно пыль газоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Пыль газоочисток производства алюминия имеет следующий состав, мас. %:

Пыль газоочисток производства ферросилиция имеет следующий состав, мас. %:

Недостатки этих шлакообразующих смесей:

- выбранные соотношения компонентов в смесях не обеспечивают требуемую в ряде случаев необходимую легкоплавкость смеси, гарантирующую высокую степень смазывания поверхности кристаллизатор-заготовка, а также не обеспечивают требуемые рафинирующие свойства смеси по неметаллическим включениям;

- смеси включают шлаки доменного процесса и производства феррохрома, содержащие значительное количество MnO и FeO, которые в свою очередь повышают газопроницаемость шлакового слоя и увеличивают содержание кислорода в разливаемой стали.

Известна шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали (SU 1702696 А1, МПК 6 С21С 5/54, опубл. 20.08.1996), выбранная в качестве прототипа, включающая аморфный графит, известь, алюминийсодержащие и фторсодержащие вещества, пылевидные отходы производства ферросилиция, а в качестве алюминийсодержащего и фторсодержащего вещества - пылевидные отходы производства алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

Недостатки такой шлакообразующей смеси:

- выбранные соотношения компонентов в смеси не обеспечивают требуемую в ряде случаев необходимую легкоплавкость смеси, гарантирующую высокую степень требуемых рафинирующих свойств смеси по неметаллическим включениям;

- использование извести приводит к увеличению себестоимости смеси в связи с необходимостью дробления.

Задачей изобретения является улучшение условий формирования слитка при непрерывной разливке стали за счет рафинирования шлакообразующей смесью, уменьшение загрязненности стали по неметаллическим включениям и уменьшение концентрации кислорода в разливаемой стали.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, также как в прототипе, включает аморфный графит, известь, пылевидные отходы производства ферросилиция, пылевидные отходы производства алюминия.

Согласно изобретению шлакообразующая смесь дополнительно содержит ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали при следующем соотношении компонентов, мас. %

Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок.

Оксиды железа, марганца, содержащиеся в ковшевом белом шлаке производства рельсовой электростали, повышают газопроницаемость шлакового слоя, в связи с чем необходимо их ограничение. Содержание фтористых соединений в пылевидных отходах производства алюминия выбрано из условий уменьшения окомкования смеси и хорошей адгезии неметаллических включений шлаком, сформированным из шлакообразующей смеси. Воздействие фторидов натрия и калия из пылевидных отходов производства алюминия заключается в снижении температуры плавления и в дроблении полимерной структуры шлака, т.е. увеличении единиц течения, снижающих вязкость расплава.

Оксид алюминия, содержащийся в пылевидных отходах производства алюминия, повышает ассимилирующую способность шлака глиноземистых неметаллических включений, снижающих эксплуатационную стойкость железнодорожных рельсов.

Пылевидные отходы производства ферросилиция в шлакообразующей смеси ограничены вязкостью шлакового расплава. Для лучшей смазки кристаллизатора смесь имеет низкую основность - отношение CaO/SiO₂=0,6-0,9. Для регулирования основности шлакообразующей смеси вводится СаО в виде пылевидных отходов извести.

Концентрация углерода, вносимого аморфным графитом, выбрана, исходя из целесообразности смазки в зоне кристаллизатор - непрерывнолитая заготовка.

Заявляемую шлакообразующую смесь используют при разливке стали марок Э76Ф, Э90ХСФ на радиальных 4-х ручьевых машинах непрерывного литья заготовок с сечением кристаллизатора 300×360 мм.

Шлакообразующую смесь готовят смешением аморфного графита, извести, отходов производства алюминия (пыль газоочистки производства алюминия с химическим составом: 20-24% С, 0,5-2,0% Fe₂O₃, 25-45% AL₂O₃, 0,1-1,5% СаО, 0,5-1,5% MgO, 11-18% Na₂O+K₂O, 8-18% F);

пылевидных отходов производства ферросилиция (89-91% SiO₂, 0,5-1,0% СаО, 0,3-0,5% AL₂O₃, 0,5-1,0% Fe₂O₃; 0,8-1,5% MgO);

ковшевого белого шлака производства рельсовой электростали (18,9-21,8% SiO₂, 45,8-54,9% СаО, 6,09-7,4% AL₂O₃, 0,5-1,0% FeO; 7,13-19,2% MgO, 0,53-1,07% MnO).

Различные варианты компонентного состава шлакообразующей смеси, а также влияние состава на содержание кислорода и загрязненность стали неметаллическими включениями (строчки оксидные) представлены в таблице.

Шлакообразующая смесь присаживалась в медные водоохлаждаемые кристаллизаторы в количестве 0,5-1,0 кг/т жидкой стали. После разливки заготовки режут на мерные длины, после чего заготовки охлаждают, осматривают и отгружают для прокатки.

Техническими результатами изобретения являются: уменьшение загрязненности стали по неметаллическим включениям и уменьшение концентрации кислорода в разливаемой стали.

Использование шлакообразующей смеси для непрерывной разливки стали по сравнению с прототипом позволяет уменьшить загрязненность рельсовой стали неметаллическими включениями (максимальная длина строчки хрупкоразрушенных оксидов не превышает 0,03 мм, в прототипе - до 0,15 мм); снизить содержание кислорода в рельсовой стали с 6 ppm (прототип) до 2 ppm.