Экзотермическая смесь для разливки стали

Экзотермическая смесь для разливки стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включающая золу агримуса, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности утепления слитка и уменьшения степени ликвации углерода в осевой зоне слитка, смесь дополнительно содержит агримус при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Агримус35-80 Зола а гримуса 20-65 2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она имеет следующий фракционный состав, мас.%: Фракция 0,005-0,5 мм 9-50 § Фракция 0,51-10 мм 50-91 W Эд :о СП о

„.Я0„„1061350 COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3371276/22-02 (22) 24. 12.81 (46) 23. 11.84. Бюп. И 43 (72) Ю.А. Нефедов, Н.И. Виниченко, В.Д. Гончаренко, Е.И. Мельников, А.А.Герасименко, И.С.Билык, В.А.Митько, О.А.Сидоренко, В.М.Галушка и П.М.Щастный

/ (71) Днепропетровский ордена Трудо.вого Красного Знамени металлургический институт им. Л.И. Брежнева и Металлургический завод "Запорожсталь" им. Орджоникидзе (53) 669. 18:62 1.746.589(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 602298, кл. В 22 Р 27/06, 1976..

2. Патент ФРГ Р 1558225,. кл. ЗIb2 7/ 10, опублик. 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

У 743777, кл. В 22 D 7/12, 1978.

4. Авторское свидетельство СССР

У 7554 15, кл. В 22 D 7/00, 1980.

5. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3311873, кл. В 22 D 7/10, 07.07.81.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ дц В 22 D 7/10; В 22 Э 27/06 (54)(57) 1. ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ CMECb

ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включающая золу агримуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности утепления слитка и уменьшения степени ликвации углерода в осевой зоне слитка, смесь дополнительно содержит агримус при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Агримус 35-80

Зола агримуса 20-65

2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она имеет следующий фракционный состав, мас.%:

Фракция 0,005-0,5 мм . 9"50

Фракция 0,51-10 мм 50-91 дующем соотношении ингредиентов, мас.Х:

Агримус 35-80

Зола агримуса 20-65

Смесь имеет следующий фракционный состав, мас. :

Фракция 0,005-0,5 мм 9-50

Фракция 0,51 — 10 мм 50-91

Агримус представляет собой однородный мелкодисперсный порошок коричневого цвета, содержащий 20-30Х золы, 5-15Х влаги, остальное-летучие, состоящие преимущественно из гидролиз— ного лигнина. Насыпной вес 0 50,6 г/см ; теплотворная способность

3.

16 МДж/кг. При удалении влаги из агримуса в сушильных барабанах частицы агримуса окомковываются в виде шариков диаметром до 10 мм. В настоящее время агримус не находит применения; на Верхнеднепровском крахмалопаточном комбинате за 20 лет работы накопилось 2 млн.т. агримуса в отвалах и ежегодно к ним добавляется еще

100-150 тыс. т.

Применение агримуса в составе экзотермических смесей для разливки стали обусловлено его высокой теплотворной способностью (16 МДж/кг), хорошими теплоизоляционными свойствами остатка после сгорания, способностью выделять при нагревании сажу, Зола агримуса представляет собой неорганический остаток после сгорания агримуса в окислительной атмосфере; она содержит следующие основные тсомпоненты: 40-50 SiO» 15 — 20 СаО;

5-10Х А120з 10 20Х (FeO+Fe>0>) До бавление золы агримуса к агримусу ния как утепляющего материала при разливке стали путем замедления процесса горения агримуса. Уменьшение скорости горения агримуса приводит к тому, что передача тепла от смеси к слитку происходит более длительное время в течение всего периода затвердевания слитков, в результате уменьшаются потери тепла в окружающую среду.

Ограничение фракционного состава смеси обусловлено особенностями горения крупных и мелких частиц материала. Мелкие (диаметром .0,005-0,5 мм) частицы сгорают на зеркале металла в первые 1-3 мин после присадки практически до золы. Крупные (диаметром

0,5- 10 мм) частицы материала при

1 1061350 2

Изобретение относится к области черной металлургии, .:,онкретно к составам утепляющих и теплоизолирующих смесей для разливки стали, Известны теплоизолирующие .и утепляющие экзотермические смеси, содержащие экзотермические компоненты: порошкообразный алюминий, графит, древесную муку и огнеупорные теплоизолирующие наполнители f1 1, $2 $. 10

Недостатком этих смесей является дефицитность и взрывоопасность порошкообразного алюминия и графита, применение компонентов, загрязня ощих окружающую среду. (фториды, щелочи) .

Известно также применение в качестве экзотермического компонента гидролизного лигнина в составе брикета для

;защиты зеркала жидкого металла (3 ).

Известна шлакообразующая смесь для разливки стали, содержащая 28-52 термообработанного гидролизного лиг— нина, 4-11 кальцинированной соды, остальное — каменно-угольная зола(4).

Фракционный состав смеси: по техническим условиям содержание мелкой фракции не ограничивается. Недостаток этой смеси — неэффективное утепление головной части слитков за счет того что гидролизный лигнин вследЪ

30 ствие малой (2-4X) зольности после сгорания оставляет огарок с низкими теплоизолирующими с.войствами, при- дешевизной и доступностью. чем повышение содержания гидролизногс лигнина увеличивает количество выделяемого при сгорании тепла и ухудшает тенлоизолирующие свойства огарка, а понижение его содержания улучшает теплоизоляции зеркала слитка, но уменьшает количество выделяемого при горении лигнина тепла. .40 повышает эффективность его применеНаиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигае— мому эффекту является экзотермическая смесь для разливки стали, вклю- чающая золу агримуса (5 ). Однако

45 при использовании золы агримуса нельзя регулировать экзот ермичность смеси; кроме того, при использовании только золы агримуса наблюдается переход углерода в осевую зону слитка, Целью изобретения является повышение эффективности утепления слитка и уменьшения степени ликвации углерода в, осевой зоне слитка.

Для достижения поставленной цели 55 экзотермическая смесь для разливки стали, включающая золу агримуса, до-, полнительно содержит агримус при сле"

Э 10613 нагреве выделяют сажистый углерод из лигнина, входящего в состав этих частиц, который защищает их от интенсивного горения и расплавления. В результате крупные частицы материала тлеют в толще засыпки в течение нескольких часов и соответственно все это время выделяют тепло. Применение мелкой (количество частиц разме" ром менее 0,5 мм больше 50X) фракции характеризуется нестабильностью результатов, так как мелкая фракция раньше, чем крупная, подплавляется и соответственно раньше появляются в слое смеси разломы и трещины, кото-15 рые в трудно контролируемой степени снижают ее теплоизолирующие свойст- ва.

Применение крупной (количество частиц размером более 0,5 мм больше

90X) фракции увеличивает "продуваемость" смеси воздухом и потери тепла излучением. Скорость горения агримуса в смеси увеличивается, происхо- дит раннее покраснение смеси и 25 соответственно ухудшение теплоизоляции зеркала металла слитка, причем ч ем б ольше поток т епла от з ер кала металла к засыпке,. тем быстрее прогр еваются частицы мат ериала и тем больше скорость их тления и соответственно больше встречный поток тепла от засыпки к., зеркалу металла. Такой ,механизм горения зкзотермических смеi сей из агримуса и его золы -обеспечивает высокие теплоизолирующие свой. 35 ства смесей предлагаемого фракционного и химического состава. Выбор указанных соотношений компонентов, входящих в состав:экзотермической смеси 40 обеспечивает уменьшение скорости горения смеси до значений, меньших скорости затвердевания металла, сохранение высоких теплоизолирующих и сыпучих свойств засыпки в течение

45 всего периода кристаллизации слитка.

При содержании агримуса более 80 в смеси происходит сильное выбивание пламени из изложницы, скорость горения смеси превышает скорость эатвердевания металла, что определяется визуально по поведению засыпки и металла головной части слитков. В этом

Ъ случае эффективность утепления зерка- > . ла металла уменьшается и применение в составе смеси более 80Х агримуса нецелесообразно.

50 Ь

При содержании агримуса в смеси менее 357 экзотермичность смеси составляет менее 6 МДж/кг и,следовательно,по основному показателю смесь становится не лучше известных экзотермических смесей. Поэтому применение в составе смеси менее 35Х агримуса также нецелесообразно.

Использование мелкой фракции

<0,5 мм не менее 1/10 общего количества обусловлено образованием пыли при истирании частиц во время перемешивания и транспортирования смеси.

Количество этой фракции более 50Х (соотношение 1: 1) нецелесообразно, так как при этом ухудшаются теплоизолирующие свойства смеси, что определено опытным путем.

Оптимальной является смесь (при которой получены наилучшие результаты в промышленных условиях) следующего состава: содержание агримуса

60Х золы 40Х и соотношение крупной и мелкой фракции 5: 1 соответственно.

Экзотермическую смесь для разливки стали изготавливают путем просеивания агримуса и золы через сито

0,5 мм и последующего перемешивания в необходимых пропорциях либо путем частичного сжигания агримуса до получения заданного содержания золы и последующего просеивания.

Пример 1. Смесь для утепления зеркала металла слитка содержит

357 агримуса и 657 его золы. Теплота сгорания -этой смеси составляет

6 МДж/кг, содержание углерода 187., причем весь углерод находится в связанном виде. Частицы смеси размером менее 0,5 мм составляют 107 от общего веса смеси. Смесь присаживается в бумажных мешках на зеркало листового 14-тонного слитка в количестве

3 кг/т. Получена протяженность осевого расслоя по длине раската 8,5Х; степень ликвации углерода 807, серы

35Х фосфора 607 в осевой зоне на горизонте 117.

Пример 2. Смесь для утепления зеркала 14-тонного листового слитка содержит 607 агримуса и 40Х золы, причем количество смеси фракции. менее 0,5.мм составляет 16Х. Экзотерf мичность смеси равна 10 МДж/кг, одержание углерода в связанном виде ЗЗХ.Смесь присаживается на зеркало слитка сразу после окончания его отливки в количестве 2,8 кг/т. Получена протяженЭ 10613 ность осевого расслоя 8,1Х; ликвация в осевой зоне на горизонте 11Х для углерода, серы и Ь.-.сфора составляет

90, 40 и BOX соответственно.

Пример 3. Утепляющая смесь из 80Х агримуса и 20Х золы, содержащая 50Х частиц размером менее 0,5 мм, присаживается на зеркало 14-тонного слитка в количестве 2,2 кг/т. Теплота сгорания смеси 13 МДж/кг, содер- !О жанне углерода в связанном виде 45Х.

Получена протяженность усадочных дефектов 98Х по длине раската слитка; степень ликвации углерода в осевой зоне на горизонте 11 составляет

100Х, серы 35Х, фосфора 70Х.

Теплофизические свойства описываемой и известной смесей практически одинаковы: коэффициент теплопроводности 0,03-0,05 Вт/м.град; температу- рр ропроводность (0,10-0,25) -10 м /с; теплоемкость 0,1-0,8 кДж/кг К. Как следует из примеров, преимущество предлагаемой смеси заключается в том, что в агримусе углерод находится 2S в связанном виде, конкретно в составе углеродов типа С„Н „О„, составляющих основу растительного сырья, продуктом переработки которого является агримус. В составе смеси по прототипу углерод находится в свободном виде — в виде сажи. Переход углерода иэ смеси в тело слитка в первом случае существенно меньше, чем во втором. Это подтверждается практичес35 кими примерами, которые показывают, 50 что степень ликвации углерода в осевой зоне, слитка, вызванная науглероживанием металла под усадочной раковиной, составляет при отливке низкоуглеродистых марок стали (ст. 10, 20, 09Г2 и др.) s первом случае 80-100Х, а во втором — 150-200 на горизонте

10-11Х.

Экзотермические смеси по изобретению испЫтаны при разливке спокойных углеродистых и низколегированных марок стали. В идентичных условиях испытана известная смесь.

Технологические показатели отливки -14-тонных листовых слитков с применением экзотермической засыпки из агримуса и его золы приведены в таблице.

Как следует из данных таблицы, применение описываемых смесей обеспечивает снижение осевого расслоя по длине раската листового слитка до 10Х и менее. По визуальной оценке опытные смеси технологичнее применяемых ранее, в том числе люнкерита Л28, что выражается в резком уменьшении пылевыделения при транспортировке и присадке опытных смесей на слиток, отсутствии токсичных выделений при

rорении.

Экономический эффект от внедрения предлагаемых смесей вместо люнкерита Л28 в условиях завода "Запорожсталь" составляет 0,86 руб/т с та-. ли.

1061350

Иарка стали

Расход смеси,л

Поведение смеси в ность осевого агримус

0,5- (0,5 мм

10 мм зола по дли= не раската,X

130 120

12,6

09Г2Д 80

80

Горение средней интенсив10сп

130 125

8,5 нет

1Осп

25

100 90

8,6

Гореьие средней интенсивнет

09Г2Д - 80

130 115

100 85

8,1

50

09Г2св 60

9,8

Сильное покраснение через

40-45 мин

09Г2св 80

60 металла

Состав смеси,X Фракционный состав,X

30 70 90

35 65 91 50 50 75

60 40 83

80 20 50

90" 10 40

Толщина слоя, Протямм женрасч. факт. расслоя

130 100 14, 2 процессе кристаллизации слитка

Слабое горение сме" си, покраснение смеси через 2530 мин ности, трещин и оголения металла ности,трещин и, оголения металла горение смеси в первые

15 с, небольшое

Сильное выбивание пламени, оголение по периметру поверхности слитка

1061350

Продолжение таблицы

Состав смеси,Ж

Фракционный состав,%

ПротяженТолщина слоя, мм

Марка стали

Расход смеси,л ность ос евоС0,5 мм

0,510 мм агримус зола

I расч. акт. раослоя по длине раската,%

40% лингина, 4% соды, 130 95

16,0 Горение умеренное, раннее появ-

09Г2Д

56% каменноугольной золы

Корректор И.Муска

Составитель

Редактор О.Юркова Техред T.äó6Hí÷àê

Заказ 9141/3 Тираж 774 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Поведение смеси в процессе кристалзации слитка ление трещин, разломов, свищей, затвердевание поверхности слитка