Смесь для утепления головной части слитка стали

Смесь для утепления головной части слитка стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СМЕСЬ ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ СЛИТКА СТАЛИ, включающая кокс или древесный уголь и кремне земсодержащий материал, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью улучшения макроструктуры слитков, снижения пожароопасности и себестоимости смеси, в качестве кремнеземсодержащего материала она содержит конденсационную аэрозоль кремнезема - сопутствующий продукт реакции восстановления кремния углеродом из кварцита шихты электротермическим способом при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Кокс шш древесный уголь5-15 Конденсационная аэрозоль кремнеземасопутствую1Щ1й продукт реакции восста (Л новления кремния углеродом из кварцита шихты электротермическим способом85-95

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECOYS JIHH (1% 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И «щ.»„.

85-95

»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТ1 я1 (21) 3432028/22-02 (22) 06.05.82 (46) 30.11.84. Бюп. ¹ 44 (72) Т.М. Бабков, А.Ф. Старцев, Н.Т. Заозерный, К.П. Вербицкий, С.А. Артеменко, Б.П. Громов и Ю.П. Пляцковский (71) Запорожский индустриальный институт и Днепровский алюминиевый завод им. С.M. Кирова (53) 621.745.45:621.746.58(088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1298702, кл. С 1 3, опублик. 1972.

2. Патент США № 3704230, кл.252182, опублик ° 1972.

3. Сборник технологических инструкций по разливке стали. 3 д "Днепроспецсталь", 1970, с. 75. (54)(57) CMECb ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ СЛИТКА СТАЛИ, включающая кокс нли древесный уголь и кремнеземсодержащий материал, о т л и ч аза В 22 D 27/06; В 22 D 7/10 ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения макроструктуры слитков, снижения пожароопасности и себестоимости смеси, в качестве кремнеземсодержа- щего материала она содержит конденсационную аэрозоль кремнезема — сопутствующий продукт реакции восстановления кремния углеродом из кварцита шихты электротермическим способом при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Кокс или древесный уголь 5-15

Конденсационная аэро-. золь кремнеземасопутствующий продукт реакции восстановления кремния углеродом из кварцита шихты электротермическим способ.ом

1126365

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к смесям, используемым для утепления головной части слитка стали, и может быть использовано для уменьшения потерь

5 тепла жидкого металла в изложницах и ковшах при разливке стали и сплавов иного состава.

Известен экзотермичг".кий противоусадочный состав, содержащий определенный огнеупорный материал, экзотермический и обработанный кислотами графит, сильно расширяющийся при йагреве и приобретающий при этом высокие теплоизоляционные свойства.ука-15 занный состав содержит 10-50 мас.7 мелкоизмельченного легко окисляемого металла в смеси с окислителем и

3-5 мас.Е обработанного кислотами графита (1) .

Недостаток противоусадочного состава заключается в трудоемкости подготовки взрывоопасной смеси мелкоизмельченного легко окисляемого металла и окислителя и наличии дефицитного графита.

Известен также экзотермический состав для компенсации усадки,.содержащий карбид кремния и катализатор для разложения карбида кремния ,(двуокись свинца, дихромат свинца).

Смесь может содержать также горючий органический наполнитель (замедлитель разложения карбида кремния) и ферросилиций (2g .

Недостаток экзотермических соста35 вов заключается в переходе восстановленного свинца в сталь и дефицитности применяемых материалов (карбид кремния и ферросилиций).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является смесь (3g используемая при разливке стали для утепления головной части слитка, содер45 жащая, мас.7:

Кокс или древесный уголь 24-26

Алюминий 27-29

Ферросилиций

657-ный 2-4 50

Бокситовая руда 12-16

Шамот 28-32

Использование смеси, содержащей кокс или древесный уголь, как органическую горючую составляющую, обес- 55 печивает получение не всегда удовлетворительной макроструктуры слитка стали.

Недостаток r меси для утепления головной части слитка стали заключается во взрывоопасности при изготовлении, высокой стоимости (200 руб/т) и дефи цитности используемых материалов.

Целью изобретения является улучшение макроструктуры слитков, снижение пожароопасности и себестоимости смеси. Поставленная цель достигается тем, что смесь для утепления головной части слитка стали, включающая кокс или древесный уголь и кремнеземсодержащий материал, в качестве кремнеземсодержащего материала содержит конденсационную аэрозоль кремне,зема — сопутствующий продукт реакции

;восстановления кремния углеродом из кварцита шихты электротермическим способом при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

Кокс или древесный уголь 5-15

Конденсационная аэрозоль кремнезема — сопутствующий продукт реакции восстановления кремния углеродом из кварцита шихты электротермическим способом 85-95

Конденсационная аэрозоль кремнезема представляет собой уловленную и окомкованную вибрирующими рукавными фильтрами пылегазоочистных установок пыль. фракции 0,1-30 мк с насыпным весом 0,20-0,30 г/см следующего

3 состава, мас. X:

Окислы кремния 88-95

Примеси Остальное

Выбор указанных соотношений ингредиентов, входящих в состав смеси для утепления головной части слитка стали, обеспечивает отсутствие проникновения усадочной раковины и пористости в объем годной части слитка в результате образования неразрушающейся в процессе кристаллизации стали пористой теплоизолирующей корки за счет спекания конденсационной аэрозоли кремнезема в присутствии органической горячей составляющей.

Изобретение иллюстрируется составами смесей, которые приведены в табл. 1.

Каждая смесь подготавливалась отдельно и применялась для утепления головной части слитка стали массой

0,6-14,7 т при разливке быстрорежу3 11263 щих, нержавеющих и других марок ста- лей.

Расход смеси составляет 1,5 кг/т для утепления головной части при разливке под слоем жидкого шлака и

1,05 кг/т — при разливке стали под слоем инертных материалов. Смесь для утепления головной части слитка при разливке под слоем жидкого шлака вводят через 30 с после входа ста-10 ли в головную часть слитка, а при разливке под слоем инертных материалов — через 10-15 мин после окончания наполнения сталью всего объема слитка.

% 15

Ввод в состав смеси для утепления головной части слитка стали мелкодисперсной ультралегковесной негигроскопйчной конденсационной аэрозоли кремнезема увеличивает внутреннюю поверхность слоя смеси, достигающую, согласно математических расчетов, 90-120 м /г, в результате чего кристаллизация металла в головной части слитка существенно замедляется без использования порошков алюминия и

65Х-ного ферросилиция, реакции окисления которых являются экзотермичес.— кими, а использование органической горючей составляющей в виде кокса иди древесного угля обеспечивает спе- ЗО каемость конденсационной аэрозоли ( кремнезема и образование неразрушающейся в процессе кристаллизации стали теплоизолирующей корки.

Сведения по поведению утепляющей 35 смеси и по качеству металла приведе- ны в табл. 2.

Как видно из табл. 1 и 2, спекаю.щаяся пористая. корка конденсационной аэрозоли кремнезема не разрушается 40 во время кристаллизации слитка, в результате чего зеркало жидкого металла не обнажается. За счет этого свойства смеси обеспечивается длительное поддержание металла в жидком состо-. 45 янин в головной части слитка и предот-. вращается проникновение усадочной раковины и пористости в объем годной части слитка стали.

Уменьшение или увеличение входящих50 в состав смеси для утепления слитка стали за оптимальные количественные диапазоны не обеспечивает получение необходимых технологических свойств смеси. SS

Уменьшение содержания органической горючей, составляющей менее 5 мас.Х,, не обеспечивает достаточную спекае65 мость и пористость корки конденсационной аэрозоли кремнезема, а увеличение содержания ее более 15 мас.X не обеспечивает необходимую толщину и пори-:. стость корки.

Каждую смесь ингредиентов готовят отдельно и применяют для утепления головной части слитка стали массой

0,6-14,7 т при разливке быстрорежущих, подшипниковых, нержавеющих и конструкционных сталей.

Смесь для утепления головной части слитка вводят в надставку в количестве 1,05-1,78 кг/т для слитков массой

3,3-3,6 т.подшипниковых сталей, 1,051,80.кг/т. для слитков массой 9-14, 7 т нержавеющих сталей, 1 "05-2,60 кг/т, для слитков массой 3,3-3,6 т нержавеющих и конструкционных сталей, 1,05- .

2,6 кг/т для слитков массой 0,60,7 т быстрорежущих сталей.

Вввод. смеси в головную часть слит.» ка осуществляют следующим- образом.

Первую порцию расчетной массы сме- си вводят при наполнении головной час-: ти слитка (надставки) на 30:50Х (отн) ее высоты. Смесь вводят мерным черпаком или в бумажных и других пакетах.

Вторую порцию расчетной массы смеси вводят. через 10 мин после на- копления головной части слитка (надставки) жидким металлом.

Через 10-15 мин после разливки в момент ввода второй порции расчетной массы смеси уровень жидкого металла понижается. на 50-60 мм. Слой первой порции смеси, контактирующий со шпаком, образующимся от сгорания экзо- термической или зольнографитовой сме-. си, введенной в изложницу до начала разливки стали, спекается, образуя

"мост", удерживающийся на этом уровне. Через 40- 45 мин после ввода вто рой порции расчетной массы смеси прй толщине теплоизолирующего слоя 50"

60 мм температура его поверхности о достигает 140"150 С. В то же время температура корки, об1Уаэующейся посх3е сгорания смеси, содержащей алканий,: ферросилиций, шамот, боксит и твердое топливо в виде кокса или древесного угля, достигает 700-800 С. о

После полной кристаллизации стали в изложнице смесь для утепления головкой части слитка спекается, образуя пористую, легковесную, прочную, беэ наличия крупных трещин коржу бе- лого цвета. В результате спекания.мвл.

1126365

S кодисперсного конденсата производства кремния отсутствует пылевыделение при снятии надставок и стрипперо ванин слитков

Глубину усадочной раковины в ro- 5 ловной части слитка исследуют путем .погружения "шомполов" в головную часть в период кристаллизации стали и после кристаллизации, продольной пореэкой 6 слитков, разлитых с опыт10 ной смесью, и 3 слитков, разлитых по действующей технологии, а также массовым металлографическим контролем в объеме. ГОСТ и ТУ макроструктуры верхних штанг готового проката.: 15

Результаты оценки качества макроструктуры металла приведены в табл.

2и3.

Анализ оценок содержания неметаллических включений в подшипниковых 20 сталях ШХ 15 и 11К15СТ, разлитых со смесью предлагаемого состава,подтверж-1 дает, что содержание оксидов, сульфидов и глобулей не превышает баллов 2 и 3, что соответствует ГОСТУ 801-60.

Результаты сдаточного и исследовательского контроля макроструктуры слитков нержавеющих, конструкционных и.быстрорежущих сталей, со смесью предлагаемого состава, по "централь- gp ной пористости" оценивают баллом 0,51,0 при допустимом 2-3, по "точечной неоднородности" баллом 0,0-1,0 при допустимом,1,0-3,0, по "ликвацион-, ному квадрату" — баллом 0,0 при допустимом 1,0-3,,0, что убедительно подтверждает возможность улучшения макроструктуры подголовной части слитка стали.

Гарантия улучшения макроструктуры 40 слитка массой 0,6-3,6 т обеспечивается меньшей глубиной усадочной раковины в головной части слитков, для утепления головной части слитков,. для утепления головной части которых применяется смесь, содержащая 8595 мас.7 конденсата производства кремния.

Как следует,из табл. 2 и 3, спекшаяся пористая легковесная корка конденсата производства кремния не разрушается во время кристаллизации литка, в результате чего зеркало жидкого металла не обнажается. 3а счет этих свойств смеси обеспечивается длительное поддержание металла в жидком состоянии в головной части слитка и предотвращается проникновение усадочной пористости и раковины в объем годной части слитка.

Уменьшение содержания твердого топлива меньше 5 мас.X не обеспечивает достаточную спекаемость слоя конденсата производства кремния, а увеличение содержания твердого топлива .более. 15 мас.7 не обеспечивает необходимую толщину и сплошность слоя конденсата производства кремния в результате образования многочисленных крупных трещин "свищей".

Разливку стали производят с вводом в изложницу экзотермической смеси, зольнографитовой или других смесей, а также в смазанные изложницы. Первую порцию смеси для утепления головной части в количестве, примерно, половины массы из расчета суммарного ,расхода смеси 1,05-2,59 кг/т металле вводят при наполнении головной части слитка (надставки) на 30:507 (отн.) ее высоты. Смесь вводят мерной тарой в бумажных или других пакетах.

Вторую порцию расчетной массы смеси вводят через 10-15 мин после наполнения головной части слитка (надставки) жидким металлом.

При увеличении высоты головной части слитка (надставки) на 50-70 мм смесь в количестве 1,05-2,59.кг/т вводят любым способом в один прием при наполнении головной части жидким металлом на 30-50Х (отн.) ее высоты.

Использование предлагаемой смеси для утепления головной части слитка стали обеспечивает улучшение макроструктуры слитка без науглероживания металла, создание безопасных условий труда при изготовлении, уменьшение расхода дефицитного порошка алюминия на 1100-1200 т в год, снижение себестоимости производства смеси на 110117 руб/т, снижение затрат на строительство здания во взрывобезопасном исполнении.

Применение предлагаемой смеси позволяет получить экономический эффект около 600 тыс руб. в год.

Утилизация конденсата производства кремния позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды н получить экономический эффект около 200 тыс. руб. в год;

Ю л

1Г

С«!

Ю л

П4 са

1

Ю л л (4 о л

СЧ

Ю I

1 л л и

I 1

1

1 л л.Ф

00 л и

1

I

Ю л и

Ю л

Щ

00 ь л о

1

Ю и

CV

1 ло

О

Э

Ю л б

°вЂ”

Ю л О

00 о л

C)

"О

Ю л

0 4 Ю л

00

1

1 1 1

1 1

1 1 г

1 М 1

1 Ж 1, Е I -1 o

Е 1 р

О» 1

I !х 1

I 1

1 с 1

» 1 .! 1

1 л

>х л

Q) !» о

X 1

О

l Ю у 1

Э 1

Р\ I .3 I

Е» 1 Ch .0 1

v I 1

1126365 о о о о

»»Ъ 0. о о о о

С«) р )»

I I !! 1 I

1 1 1! !

I I 1

I I 1

О . л о, Ю

»« о

<Д\

Ю л

0«! (\

Ю л

Я1

О л о

1 1

Ю. л!./ (, 3\ ь л

4Г ! ! п (I 1 I

I сч

1 I

1 1

О

1 I л

»

2 I

I f» I

1 Й I

I Э 1

1 1 а

1 Э l

I О

1 (ч ! 1

I Ж 1

I

I.1

I о л

А

1 о! ц

)g и

Э

0!

Э

О!

О

34 о

«Я

1

I

1

1

1

1

Х 1

Х I

cd I 00 1

lA 1

»! !

Е 1 1

О I 1 Ю о л о I л 00 ! !

A ——

1 !

0 I 1 о 1

Е I O

Ж 1

Э х 1

t(1

Э I

О, 1

Г-! х

»

Э 1 х х 1

cd I

1 — — — — I

О 1

Э

I 1 о о и 1сз о л

lA сс» ь л О сс»

° « О (1

1 о

О»

Е» cd

cd C0

Е» A о х э0Ех ро X

О С0 О»

l I 1! 1 1! 1 I

1 I 1

1 I 1

1 1 1

I 1 I

1126365

Та блица 2

Утепляющая смесь, применяемая при разливке сталей ШХ15, P6_#_5, 25Х1ИФ,. 08-12Х18Н10Т, 08Х17Н13И2Т, 20Х13 и других в слитки массой 0,7-3,6 т

ВФ пп оказа7 8! "Центральная пористость", баллов 3,5 . 3,5

0,5 0,5 0,5 0,5

0 5

0,5

1,5 1,0

1,0 1,0 0

О.

О

1,0

1,5

4 "Усадка"

Прони- Проникает кает

Крупные

Мелкие Мелкие трещи- трещины ны трещины

Не происходит т.ели сонт роля качества металла и утепляющей:смеси

2 "Точечная неоднородность", балпов

3 "Ликвационный квадрат" баллов

5 Наличие провалов и трещин в слое утепляющей смеси

:6 . Науглеровивание металла углеродов кокса или древесного угля

Круп" ные трещины

12

Продолжение табл. 2

1126365

; Утепляющая смесь, применяемая- при разливке сталей ШХ!5, Р6М5, 25Х1Иф, 08-12Х18Н10Т, 08Х17Н!ЗМ2Т, 20Х13 и других в слитки. массой 0,7-3,6 т

Ю пп и утепляющей сме9

16 17

14

10 си

"Центральная пористость", 0 5 баллов

"Точечная

0 5 . 0 5 0 5 3 5 3,0 2,5 2,5

0,5 неоднородность", баллов

1,0 1,0

1,0

10 10 05 10

4 "Усадка

Про- - Прони- никает кает

Мел- Круп- Крупкие- ные ные

5 Наличие

Мелкие тре- трещи» щи трещи трены ны ны в не слитосе- ка вой зоне слитка

6 Наугл ер сживание метал-

Не происходит угля

Таблица 3

Порядковый номер теплоизолирующей смеси, примененной при разливке стали 12Х18Н10Т,10Х17НЗМ2Т, 08Х18Т1 и 10Х2ХН18, в листовые слитки массой 0,0+14,7 т

Показатель контроля качества металла и смеси

1,2;14; 15 Э; 4, 12; 13

5 -11 16; 17

Наличие провалов и трещин в слое теплоизолирующей сме.си

Крупные трещины

Мелкие трещины

Трещины и провал, в осевой

Сплошной слой зоне

:"нитка

Показатели контроля качества металла

3 "Ликвационный квадрат", баллов провалов и трещин в слое утепляющей смеси ла углеродов кокса или древесного

Трещи» ны провал

Трещины провал в осевой зо1! 26365

l3 йоказатель качества ме и смеси

Ь юю ю

0,15

0,0

0,0

0,09

Науглерозивание металла

Не происходит

Не происходит

Не происходит

Не происходит

Редактор М. Товтин

Заказ 8601/8 Тирах 774

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

П и и отбраковке. металла" и центральной порнстости, мас.Х

l4

Про по,п:женщ. бд 3

ый номер теплоизолнрукицей смеси, примененной явке стали 12Х18Н10Т 10Х!7НЗМ2Т, 08Х18Т1 !

8, в листовые слитки массой 0,0114 7 т

5 3; 4; 12; 13 5-11 16, 17

Составитель. И. Гончарук

Техред Л. Микеш: Корректор М. Демчик