ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ
HEAT-INSULATING SLAG-FORMING MIXTURE

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 [SU 1702696 A1, МПК 6 C21C 5/54, опубл. 20.08.1996] следующего состава, мас. %:
Аморфный графит
10-20
Известь
20-30
Пылевидные отходы
производства ферросилиция
30-40
Пылевидные отходы
производства алюминия
20-30
Недостатками этой 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 так же низкие теплоизолирующие свойства смеси в связи с отсутствием органической составляющей.
Известна теплоизолирующая шлакообразующая смесь (RU 2380194 C2, МПК (2006.01) B22D 11/111, B22 D7/10, опубл. 27.01.2010), выбранная в качестве прототипа, содержащая шлакообразующий материал, органическую добавку и кокс. В качестве органической добавки она содержит лузгу зерновых культур, а в качестве шлакообразующего материала она содержит материал следующего химического состава, мас. %:
С
5,0-15,0
CaO
25,0-48,0
SiO<sub>2</sub>
33,0-39,0
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
7,0-12,0
F
≥3,5
Na<sub>2</sub>O
≥3,0
K<sub>2</sub>O
≥0,7
2
с основностью 0,7-2,2, с учетом содержания SiO и CaO в ковшовом шлаке, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
кокс
5-30
лузга зерновых культур
10-70
шлакообразующий материал
10-85,
обеспечивающем расход теплоизолирующей смеси 1-7 кг/т жидкой стали.
Недостатками этой смеси являются:
- высокое содержание углерода, приводящее к науглероживанию жидкой стали и невозможностью 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 промежуточном и сталеразливочном ковшах при длительных выдержках.
Задачей изобретения является уменьшение уровня брака, связанного с перепадами температуры и затвердевания стали в сталеразливочных и промежуточных ковшах; снижение тепловых потерь при разливке стали и увеличение серийности разливаемой стали.
Предложенная теплоизолирующая шлакообразующая смесь также как в прототипе содержит шлакообразующий материал и органическую добавку.
Согласно изобретению она содержит шлакообразующий материал и органическую добавку при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Шлакообразующий материал
45-65
Органическая добавка
35-55,
причем в качестве шлакообразующего материала она содержит ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали, а в качестве органической добавки содержит смесь шелухи зерновых культур и опилки деревьев лиственных пород при соотношении, мас. %:
Шелуха зерновых культур
50-60
Опилки деревьев лиственных пород
40-50
Использование ковшевого белого шлака производства рельсовой электростали в качестве шлакообразующего материала позволяет снизить тепловое излучение.
Использование смеси шелухи зерновых культур и опилок деревьев лиственных пород в качестве органической добавки приводит к увеличению толщины слоя теплоизолирующей смеси, и 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.
2
2
3
В качестве шлакообразующего материала использовали ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали со следующим химическим составом: 18,9-21,8% SiO, 45,8-54,9% CaO, 6,09-7,4% AlO, 0,5-1,0% FeO; 7,13-19,2% MgO, 0,53-1,07% MnO.
Утепление проводили в сталеразливочных и промежуточных ковшах. Удельный расход теплоизолирующей смеси при защите зеркала расплава в сталеразливочном коше составлял 0,5-3,0 кг/т жидкого металла, в промежуточном ковше 1,8-6,0 кг/т жидкого металла.
Теплоизолирующая смесь при соотношении, мас. %: шелухи зерновых культур 50-60 и опилок деревьев лиственных пород 40-50 обеспечивает высокую теплоизоляцию при разливке серии плавок.
Использование органической добавки менее 35 мас. % не обеспечивает требуемый градиент температур при разливке серии плавок.
При использовании органической добавки более 55 мас. % наблюдается интенсивное сгорание смеси с образованием факела, что приводит к небезопасным условиям труда и к снижению теплоизоляции поверхности расплава.
Различные варианты компонентного состава теплоизолирующей шлакообразующей смеси, а также влияние состава на уровень брака по поверхностным дефектам представлено в таблице 1.
Опыты проводили с использованием 130-тонных сталеразливочных ковшей и 24-тонных промежуточных ковшей на четырехручьевой блюмовой машине непрерывного литья заготовок с сечением кристаллизатора 300×360 мм при разливке стали марок ст. 20, 45, 50-60Г.
Перед подачей металла на машину непрерывного литья заготовок на агрегате типа «ковш-печь» в каждый сталеразливочный ковш, предназначенный для разливки, в серию задавали теплоизолирующую смесь в количестве 100-600 кг.
В процессе разливки стали в промежуточный ковш на зеркало металла первой плавки в серии задавали теплоизолирующую шлакообразующую смесь в количестве 50-200 кг, при смене очередного разливочного ковша в промежуточный ковш присаживали шлакообразующую смесь в количестве до 50 кг.
Техническими результатами изобретения являются:
- уменьшение уровня брака, связанного с перепадами температуры и затвердеванием стали в сталеразливочных и промежуточных ковшах;
- снижение тепловых потерь при разливке стали и увеличение серийности разливаемой стали.
Использование теплоизолирующей шлакообразующей смеси при непрерывной разливке стали позволило снизить отбраковку металла по нарушению температурно-скоростного режима на 0,08%, а также уменьшить градиент температуры металла в промежуточном ковше до 3-5°C.