СМЕСЬ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА
MIXTURE FOR HEAT INSULATION OF LIQUID METAL SURFACE

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к теплоизоляции поверхности жидкого металла.
Известна смесь (SU 1516221, опубл. 1989 г.) /1/, предназначенная для теплоизоляции зеркала металла в сталеразливочном ковше. Известная смесь содержит вермикулит (50-70 мас.%) и золу ТЭЦ или КХЗ (30-50 мас.%). При использовании известная теплоизоляционная смесь проявляет низкую огнеупорность, т.к. золы ТЭС состоят в основном из шлакового стекла, огнеупорность которого, как правило, не превышает 1100°С. Вермикулит имеет огнеупорность до 1350°С, но при наличии жидкой фазы стремится к огнеупорности золы. Кроме того, при использовании такой смеси наблюдаются значительные пылевыделения, представленные в основном мелкими частицами золы.
Известен способ теплоизоляции жидкого металла (RU 2308352, опубл. 2007 г.) /2/, согласно которому на зеркало металла в сталеразливочном ковше подают теплоизолирующую смесь, содержащую вспученный вермикулит или вспученный перлит фракции 0,6-2,5 мм (60-70 об.%), древесные опилки фракции 0,5-5,0 мм (30-40 об.%). Смесь подают в полипропиленовом контейнере. Под действием температуры металла 1550-1600°С дно контейнера со смесью расплавляется и смесь рассыпается по поверхности металла. При этом необходимо обеспечить высоту теплоизолирующей смеси, рассыпанной после расплавления дна контейнера, равную 0,045-0,050 от высоты жидкого металла в ковше. Для защиты металла и теплоизолирующей смеси от доступа кислорода ковш закрывают крышкой.
Огнеупорность смеси, используемой для реализации известного способа, не превышает 1350°С, поэтому при воздействии на нее температуры 1550-1600°С, вне зависимости от того, закрыта она крышкой или не закрыта, происходит практически мгновенное расплавление входящего в состав смеси вермикулита с образованием тонкой пленки расплава на поверхности металла, которая не позволяет получить нужной высоты слоя, тем более зависящей от высоты жидкого металла в ковше, и соответственно достижения надежной тепловой защиты.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности тепловой защиты поверхности жидкого металла в ковше перед разливкой.
Для решения поставленной задачи смесь для теплоизоляции поверхности жидкого металла содержит вспученный вермикулит и древесные опилки. Смесь отличается тем, что она дополнительно содержит огнеупорный порошок и поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вспученный вермикулит
60-65
Древесные опилки
29,9-37,7
Огнеупорный порошок
2-5
Поверхностно-активное вещество
0,1-0,3,
3
при этом смесь имеет насыпную плотность от 150 до 350 кг/м.
Кроме того, в качестве огнеупорного порошка смесь содержит оксид магния, оксид кальция; в качестве поверхностно-активного вещества смесь содержит технические лигносульфонаты, асидол, мылонафт.
2
2
3
2
4
Поверхностно-активное вещество обеспечивает прочную склейку огнеупорного порошка с вермикулитом, а опилки находятся между гранулами вермикулита. При подаче смеси на поверхность металла, поверхностно-активное вещество, находящееся на поверхности вермикулита, практически мгновенно сгорает, а огнеупорный порошок, например оксиды магния и кальция, находящиеся на поверхности вермикулита, вступают в топохимические реакции с оксидами вермикулита (SiO, MgO, AlO) с образованием тугоплавких соединений. При использовании оксида магния, в результате топохимической реакции образуется форстерит Mg[SiO], имеющий огнеупорность 1750-1800°С, а при использовании оксида кальция высокоосновные оксиды алюминия и кремния или их кальций-магниевые шпинели с огнеупорностью не ниже 1700°С. Образовавшиеся тугоплавкие соединения не позволяют смеси расплавиться от действия температуры жидкого металла 1550-1600°С перед разливкой, вне зависимости накрыт ковш крышкой или нет, при этом ее теплоизоляционные свойства сохраняются в течение всего периода разливки. Количества огнеупорного порошка менее 2 мас.% недостаточно для образования тугоплавких соединений, а увеличение его содержания сверх 5 мас.% приводит к утяжелению смеси и увеличению ее теплопроводности. Достигаемая в ковше огнеупорность смеси 1650°С необходима и достаточна для обеспечения стабильной работы способа по теплоизоляции металла в ковше перед разливкой. Это новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением.
3
3
Поверхностно-активного вещества менее 0,1 мас.% недостаточно для образования однородного адсорбционного слоя, а более 0,3 мас.% может привести к образованию слоя углерода на границе огнеупорный порошок - вермикулит, который будет препятствовать протеканию топохимической реакции между вермикулитом и огнеупорным порошком. При содержании опилок в смеси менее 29,9 мас.% недостаточно образующего в системе углерода для предотвращения обезуглераживания поверхностного слоя металла. При содержания древесных опилок в смеси более 37,7 мас.% возможно снижение огнеупорности смеси из-за недостатка неорганического компонента теплоизолирующей смеси. При насыпной плотности менее 150 кг/м смесь может расплавиться, а при насыпной плотности более 350 кг/м снижается тепловое сопротивление смеси.
Теплоизолирующую смесь, приготовленную последовательным смешением вермикулита, поверхностно-активного вещества, огнеупорного порошка и опилок, в полипропиленовом пакете подают на поверхность жидкого металла, температура которого в ковше перед разливкой составляет 1550-1600°С, обеспечивая при этом высоту слоя теплоизолирующей смеси в ковше не менее 200 мм. Вследствие повышенной огнеупорности смеси, она позволяет сохранять исходную высоту и поддерживать теплоизолирующий эффект до окончания разливки металла.