ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ
HEAT INSULATING MIXTURE

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к утеплению поверхности жидкой стали и чугуна в ковше во время транспортировки и разливки.
Известна теплоизолирующая смесь для разливки стали (Авт. свид. СССР № 582054, МПК В22D 27/00, B22D 7/10, опубл. в БИ №44, 1977 г.). Смесь содержит углеродсодержащее вещество, в качестве которого используются древесные опилки, а также перлит вспученный. Опилки - отход деревообработки, перлит - силикатная составляющая - вулканическое стекло. Его вспучивание происходит при нагревании за счет удаления из его состава химически связанной воды. Вспученный перлит является теплоизолирующим материалом и в смеси с опилками за счет их горения обеспечивает теплоизоляцию поверхности стали.
Однако эта теплоизолирующая смесь имеет следующий недостаток: - после полного сгорания опилок, что происходит в течение нескольких минут, теплоизолирующие свойства смеси резко снижаются, оставшийся в смеси вспученный перлит благодаря контакту с расплавленной сталью расплавляется и теряет свои теплоизолирующие свойства.
По этой причине такая смесь не может быть использована для теплоизоляции поверхности жидкой стали или чугуна в ковше при транспортировке и разливке, где необходимо поддерживать высокую температуру расплавленного металла в течение длительного времени.
Известна также теплоизолирующая смесь для разливки стали, являющаяся ближайшим аналогом заявляемого изобретения (патент РФ № 2289493, МПК B22D 7/00, опубл. 20.12.2005 в Бюл. № 35). Теплоизолирующая смесь включает полевой шпат (амазонит), кокс молотый и алюминиевый порошок.
Однако недостатком указанной смеси является то, что в период транспортировки и разливки металла при непосредственном контакте смеси с огнеупорной футеровкой ковша происходит ее эрозионный износ. Величина износа футеровки ковша составляет 2,3-3,1 мм/плавку.
Технической задачей изобретения является снижение износа огнеупорной футеровки ковша в месте ее контакта с теплоизолирующей смесью при транспортировке и разливке в машинах непрерывного литья заготовок до 2,1-2,2 мм/плавку.
Поставленная задача решается тем, что теплоизолирующая смесь, включающая полевой шпат (амазонит), кокс молотый и алюминиевый порошок, дополнительно содержит рисовую лузгу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полевой шпат (амазонит)
45-56
Кокс молотый
15-18
Алюминиевый порошок
6-8
Рисовая лузга
22-30
Приготовление теплоизолирующей смеси с добавкой рисовой лузги не отличается от приготовления обычной теплоизолирующей смеси.
Рисовая лузга (иногда ее называют рисовой шелухой) является отходом при переработке риса.
Размер частиц рисовой лузги в процессе приготовления теплоизолирующей смеси, как правило, не превышает 3 мм, что соответствует наибольшему размеру фракций других компонентов смеси и поэтому обеспечивает хорошую сыпучесть смеси при заполнении ею поверхности расплава в ковше.
2
2
3
2
3
Характерной особенностью рисовой лузги является химический состав ее золы, которая содержит, мас.%: SiO 90,7-92,4; (CaO+MgO) 3,3-4,2; АlО 3,3-3,6; (FeO+FеО) 1,0-1,5.
2
Высокое содержание SiO в золе обеспечивает ее практически не изменяющуюся вязкость при снижении температуры во время разливки и транспортировки. В результате этого теплоизолирующие свойства смеси практически не изменяются, это не приводит к снижению перепада температуры расплавленного металла при транспортировке и разливке в машине непрерывного литья заготовок более чем на 11-12°С, что приводит к снижению износа огнеупорной футеровки ковша.
При расходе рисовой лузги менее 22% не обеспечивается формирование расплава в зоне контакта теплоизолирующей смеси с расплавленным металлом необходимой вязкости и не обеспечивается требуемая теплоизолирующая способность смеси, что приводит к повышению износа огнеупорной футеровки.
При расходе же рисовой лузги более 30% наблюдается интенсивное горение теплоизолирующей смеси в начальный период, что также снижает ее теплоизолирующую способность и приводит к повышению износа огнеупорной футеровки.
Таким образом, оптимальными пределами расхода рисовой лузги в смеси является расход 22-30%.
При отношении содержания рисовой лузги к коксу менее 1,2 возможно интенсивное горение смеси в начальный период, что снижает ее теплоизолирующую способность и приводит к повышению износа огнеупорной футеровки.
При соотношении содержания рисовой лузги к коксу более 2,0 интенсивность горения смеси возрастает, что также снижает ее теплоизолирующую способность и повышает износ огнеупорной футеровки.
Таким образом, оптимальным пределом соотношения содержания рисовой лузги и кокса является 1,2-2,0.
Пример конкретного выполнения
В сталеплавильном цехе ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" провели опыты по использованию теплоизолирующих смесей в сталеразливочных ковшах номинальной емкостью 175 тонн при выплавке стали марки Ст3сп. Провели 24 плавки - плавки № 570410÷570434.
В опытах использовали теплоизолирующую смесь в соответствии с прототипом и заявляемую смесь.
В составе заявленной смеси использовали следующие материалы:
- полевой шпат (амазонит) Вишневогорского месторождения по ТУ 5726-96;
- кокс сухой молотый по СТП 101-68-98;
- алюминиевый порошок вторичный пассированный марки АПВ-П по ТУ 1790-99
- рисовая лузга ПАМ-73.
2
2
Зола рисовой лузги имеет в своем составе более 90% SiO (в нашем конкретном случае 90,7…92,4% SiO).
Из практики известно, что рисовая лузга обеспечивает теплоизоляцию стали в ковшах при транспортировке и разливке.
2
Кремнезем (SiO) золы имеет аморфное или стекловидное состояние, причем отдельные зерна этого кремнезема окружены «коксовой» оболочкой, образованной в результате коксования органической составляющей рисовой лузги на границе - расплавленный металл - засыпка. Доступ кислорода исключается из атмосферы за счет верхнего теплоизолирующего слоя засыпки, доступ кислорода из расплавленного металла также исключается, так как контактный слой засыпка - металл - состоит из частиц кремнезема, заключенных в коксовые оболочки, образующие сплошной коксовый каркас.
Стойкость коксовых оболочек достаточна на время транспортировки и разливки жидкого металла.
2
Диффузия (проникновение) кремнезема, заключенного в коксовые оболочки в футеровку ковша, замедляется, что снижает проникновение SiO золы в футеровку, в результате чего износ футеровки снижается.
В опытах использовали следующие составы смесей:
№ состава
Содержание компонентов, мас.%
Полевой шпат
Кокс молотый
Алюминиевый порошок
Рисовая лузга
1
45
18
7
30
2
47
17
8
30
3
55
15
8
22
Получены следующие результаты: износ огнеупорной футеровки ковша в месте ее контакта с теплоизолирующей смесью при транспортировке и разливке в машинах непрерывного литья заготовок составил при использовании теплоизолирующей смеси по прототипу 2,3-3,1 мм/плавку, заявляемой теплоизолирующей смеси (составы 1, 2, 3) - 2,1-2,2 мм/плавку, что ниже на 20,4%.