Смесь для утепления слитков спокойной стали

Смесь для утепления слитков спокойной стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: утепление головной части слитков спокойной стали. Сущность изобретения: смесь, в которой компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: вспученный при нагревании материал на основе графита 5...15, отсевы алюминиевой стружки 30...45, твердый окислитель 20...35, силикатная глыба 10...30, ставролитовый концентрат 5...10. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 22 D 27/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i 4

j . (л)

О (21) 4714118/02 (22) 04.07,89 (46) 15.10.92. Бюл. N 38 (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (72) Л.И. Круп ма н, Д. М,Максименко, С.В,Шостак, Ю,В,Климов, А,Е.Сочнев, В.Т.Лобачев, С.С,Бродский. А.А.Ситало, Ю.Б,Хван и В.В.Байдуж (56) Авторское свидетельство СССР

N- 910331, кл. В 22 D 7/00, 1982.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам экзотермических смесей, используемых для утепления головной части слитков спбкойной стали.

Цель изобретения — уменьшение величины головной обрези на слитках спокойной стали за счет снижения потерь ТЕпла прибыльной частью слитка, Указанная цель достигается тем, что в известную смесь дополнительно вводится материал на основе графита, вспучивающейся при нагревании, который предотвращает сплавление компонентов смеси и сохраняет верхний слой в порошкообразном состоянии, Смесь для утепления слитков спокойной стали содержит, мас,%:

Вспучивающийся при нагревании материал на основе графита 5-15

Отсевы алюминиевой стружки

Твердый окислитель

Силикатная глыба

„„ 4 „„1768349 А1.(54) СМЕСЬ ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ СЛИТКОВ

СПОКОЙНОЙ СТАЛИ (57) Использование: утепление головной части слитков спокойной стали. Сущность изобретения: смесь, в которой компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: вспученный при нагревании материал на основе графита 5...15, отсевы алюминиевой стружки 30...45, твердый окислитель 20.„35, силикатная глыба 10...30, ставролитовый концентрат 5...10. 2 табл, Ставролитовый концентрат 5-10, причем отношение массовых процентов силикатной глыбы к ставролитовому концентрату находится в пределах 2„,3, В качестве вспучивающегося при нагревании материала на основе графита может быть использован: вермикулярный графит, бисульфат графита, Вермикулярный графит образуется в результате обработки серебристого графита, а бисул ьфат графита — природных кристаллических графитов кислыми окислительными агентами, либо, при электроливе водных растворов сульфатов. при использовании графита в качестве анода.

Наличие материала на основе графита, вспучивающегося при нагревании, приводит к тому, что при горении смеси происходит увеличение его объема, сопровождающиеся сегрегацией компонентов смеси. Более тяжелые ингредиенты (горючие, окислитель и др.) опускаются вниз, попадая в зону горения, а вспученный материал концентрируется в верхних уровнях

1768349 смеси. Благодаря этому верхняя часть прибыли заполняется преимущественно вспученным материалом, предотвращая тем самым потери тепла металлом прибыли, Результаты экспериментов по выбору рационального состава экзотермической смеси, обеспечивающего наименьшие потери тепла металлом и соответственно минимальную головную обрезь, приведены в табл.1. и 2, .@,." Я » ; ":К

Испытуемйе смеси в кбличестве 800 г помецфВМ 4а йоверхность метаЛла, нагретого до те мйефа гуры 1150 10 С, который находился в огнеупорном цилиндре диаметром 200 мм.

При этом непрерывно замерялась температура металла на глубине 20 мм от границы металл-шлак, Падение температуры металла на глубине 20 мм от границы металл-шлак можно характеризовать тепловую работу прибыли.

Чем меньше падение температуры, тем выше теплоизолирующие свойства смеси и тем меньше потери тепла прибыльной части слитка, что способствует уменьшению величины головной обрези.

Из приведенных данных видно, что введение в смесь вспучивающегося при нагревании материала на основе графита способствует повышению теплоизолирующих свойств смесей. Наименьший процент. головной обрези наблюдался при содержании в смеси (5„,15%) укаэанного материала (смеси 2, 3 и 4), Нижний предел содер>кащегося в смеси вспучивающегося при нагревании материала на основе графита обусловлен тем, что при более низком его содержании (менее

5%) не происходит сегрегации примесей при горении смеси, При этом образующийся вспученный слой не заполняет все свободное пространство в верхней части прибыли, следовательно, не происходит улучшения теплоизолирующих свойств смеси и снижения потерь тепла прибылью.

При увеличении содержания этого компонента свыше 15% возрастают затраты тепла на его вспучивание. В прибыли образуется значительный слой вспученного материала и часть его выносится в окружающую атмосферу конвективными потоками воздуха, при этом снижается эффективность утепления металла в прибыли слитка, При содержании металлического алюминия в отсевах алюминиевой стружки в пределах (50„,70)% смесь шихтуется таким образом, чтобы содержание металлического алюминия в ней находилось в пределах (21...27)%, что соответствует содержанию отсевов алюминиевой стружки в готовой смеси в пределах (30„.45) .

При содержании металлического алюминия в готовой смеси менее 21 не про5 исходит загорание смеси, а при содержании 27 происходит очень бурное горение, что приводит к сильным конвективным потокам, выносу вспученного материала из прибыли, увеличению

10 количества тепла, в результате чего растут тепловые потери прибыльной частью слитка, происходит подплавление и спекание смеси.

В качестве твердого окислителя можно

15 использовать марганцевый или железорудный концейтрат; железную окалину и другие кислородсодержащие материалы, вступающие в реакцию с алюминием с выделением тепла.

20 Содержание твердого окислителя подбирается таким образом, чтобы обеспечить горение металлического алюминия в смеси, и находится в пределах 20 — 35%.

При содержании твердого окислителя

25 менее 20% не происходит воспламенение смеси. При содержании окислителя более

35 уменьшается тепловыделение при горении алюминия, т.к. уменьшается его количество, окисляемое за счет кислорода

30 воздуха. Это приводит к уменьшению количества тепла, передаваемого в тело слитка, а следовательно, к увеличению глубины усадочной раковины и головной обрези, В качестве инертного наполнителя вы35 бираются силикатная глыба и ставролитовый концентрат.

Выделяющиеся при нагревании из силикатной глыбы пары оксида натрия понижают температуру расплавления и

40 размягчения оксида алюминия, находящегося на поверхности алюминиевого сплава, что приводит к снижению температуры воспламенения на 230..360 С и увеличению скорости горения смеси.

45 Ставролитовый концентрат является хорошим теплоизолятором и, кроме того, улучшает растекаемость смеси в прибыльной части слитка, что позволяет исключить операцию разравнивания смеси на поверхно50 сти металла.

Однако силикатная глыба является легкоплавким, ставролитовый концентрат тугоплавким компонентом, Поэтому необходимо выбрать их соотношение, чтобы

55 обеспечить заданные свойства смеси, Содержание инертных наполнителей выбирается так, чтобы отношение массовых процентов силикатной глыбы и ставролитового концентрата находилось в пределах

2...3.

1768349

При отношении их более 3 происходит плохое растекание смеси по зеркалу металла, что приводит к его неравномерному покрытию, а следовательно, неравномерному утеплению металлов прибыли и 5 уменьшение выхода годного. При отношении менее 2 — увеличивается время прогрева смеси, т.к. ставролитовый концентрат хороший теплоизолятор, при этом значительная частьтепла теряется на 10 прогрев смеси, тем самым увеличивая потери тепла прибылью.

Соотношение силикатной глыбы и ставролитового концентрата в смеси в пределах

2...3 обеспечивает хорошую растекаемость 15 смеси, быстрый ее прогрев, à cooTBGTGTBBHно, относительно низкую температуру воспламенения.

При содержании ставролитового концентрата менее 5 ухудшается растекае- 20 м ость смеси, оголяется зеркало, а следовательно, увеличиваются потери тепла прибылью. При содержании более 10 значительная часть тепла теряется на прогрев смеси, и, как следствие, увеличиваются 25 потери тепла прибылью. Содержание силикатной глыбы должно обеспечивать отношение ее к ставролитовому концентрату в пределах 2„,3, На основании проведенного анализа 30 можно сделать вывод, что предложенная смесь обладает существенными отличиями, а указанная совокупность признаков позволяет снизить потери тепла прибыльной частью слитка и уменьшить величину головной 35 об рези.

Смесь готовят путем смешения подготовленных и сдозированных компонентов фракций 0,1 — 1,0 мм. Крупность отсевов алюминиевой стружки не более 3,0 мм. 40

Смеси 2, 3, 4 (табл.1) иллюстрируют примеры выполнения смесей с предельными и средними значениями ингредиентов.

Смесь 2 имеет содержание вспучивающегося при нагревании материала на осно- 45 ве графита (вермикулярный графит) на нижнем пределе, соотношение силикатной глыбы и ставролитового концентрата также находится на нижнем пределе, а смесь 4— имеет эти же соответствующие на верхнем пределе.

Из табл,2 видно, что эти смеси имеют наименьшую головную обрезь. По сравнению с прототипом головная обрезь уменьшилась на.(1,9 — 2,8) .

Смеси 1 и 5, по составу выходящие за пределы данного изобретения, характеризуются более высокой головной обрезью.

Пример. Отсевы алюминиевой стружки смешиваются с марганцевым концентратом и к этой смеси добавляется силикатная глыба, ставролитовый концентрат и вермикулярный графит, Все компоненты тщательно перемешиваются и расфасовываются в кульки. Кулек смеси вводится в изложницу при заполнении металлом прибыльной части слитка примерно на 100 мм. 3а время заполнения металлом прибыльной части слитка смесь сгорает, вермикулярный графит вспучивается и к моменту окончания наполнения слитка образуется рыхлый огарок, полностью изолирующий зеркало металла.

Формула изобретения

Смесь для утепления слитков спокойной стали, включающая взрывобезопасные отсевы алюминиевой стружки, твердый окислитель, силикатную глыбу, ставролитовый концентрат и вспучивающийся при нагревании материал на основе графита, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения величины г0ловной обрези за счет сокращения потерь тепла прибыльной части слитка, компоненты взяты в следующем соотношении, мас. :

Вспучивающийся при нагревании материал на основе графита — 5-15

Отсевы алюминиевой стружки — 30-45

Твердый окислитель — 20 — 35

Силикатная глыба — 10 — 30

Ставролитовый концентрат — 5 — 10, причем отношение массовых процентов силикатной глыбы к ставролитовсму концентрату находится в пределах 2-3.

1768349

Таблица 1

Составы экзотермических смесей

Таблица 2

Потеря тепла прибыльной части слитка

Номер смеси

Процент головной обрези

Примечание

Количество тепла, потерянного металлом в прибыльной части слитка, к ж

400

14,0 .

100

Об аз ется и очный спекшийся ога ок

Составитель А.Забродин

Техред М.Моргентал Корректор Н.Тупица

Редактор Н.Куницкая

Заказ 3607 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

3.

4.

5.

П ототип

550

10,2

10,6

12,5

Смесь после сгорания находилась в полуспекшемся состоянии, огарок склонен к растрескиванию

Смесь после сгорания находилась в порошкообразном состоянии, оголения металла в прибыли в процессе затвердевания слитка не наблюдалось