Экзотермическая смесь для рафинирования металла

Экзотермическая смесь для рафинирования металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

изобретения и 0.А. Захватов

Донецкий ордена Трудового Красного Знаменн-- „ политехнический институт (7!) Заявитель (5") ЭКЗОТЕРИИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ

ИЕТАЛЛА

18-25

Изобретение относится к производству черных металлов, в частности к смесям для рафинирования металла в процессе разливки.

Известна смесь для разливки металла (1), содержащая, вес.3:

Алюминиевый порошок 12-17

Окисленная марганцевая руда

Сплав доменного шлака с кальцинированной содой 58-70

Недостатком этой смеси является то, что для ее приготовления необходимо сплавлять доменный шлак с кальцинированной содой, т.е. необходимо наличие специального плавильного агрегата. Смесь многокомпонента, что затрудняет работу отделения ее подготовки. Наличие в смеси алюминиевого 3 порошка в таком количестве удорожает смесь и делает невозможным применять ее на рядовом металле. Смесь пожаро- и взрывоопасна.

Известна также смесь для рафинирования металла l2), содержащая, вес.Ф:

Силикокальций 15-25

Селитра 5-15

Окалина 5-20

Криолит Основа

Недостатком такой смеси является то, что она применима только для сталей, раскисленных повышенным содержанием алюминия. При применении ее на сталях с обычным содержанием алюминия рафинирующие свойства смеси снижаются. Наличие в составе смеси селитры требует особых мер ее хранения и приготовления (гигроскопична, пожароопасна). Смесь многокомпонентна, что затрудняет ее приготовление.

Наиболее близкой к предлагаемой по использованным компонентам и достигаемой цели является экзотермическая смесь для рафинирования металла !3), содержащая, вес.4:

926025

Конвертерный шлак 60-85

Алюминиевый порошок 5-15

Плавиковый шпат Остальное.

Недостаток известной смеси состоит в том, что она взрывоопасна S и ее применение. требует постройки отделений подготовки в пожаро- и взрывобезопасном исполнении.

Смесь имеет недостаточные рафинировочные свойства по отношению к сере и неметаллическим включениям, в результате чего прокатанный металл имеет неудовлетворительную поверхность.

Целью изобретения является снижение взрывоопасности при изготовлении, повышение рафинировочных свойств по отношению к неметаллическим включениям, уменьшение потерь металла при прокатке.

Цель достигается тем, что экзотермическая смесь для рафинирования металла, включающая конвертерный шлак, плавиковый шпат и алюминийсодержащее вещество, в качестве алюминиисо25 держащего вещества содержит печные шлаки алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, вес.3:

Конвертерный шлак 60-70

Печной шлак алюминиевого производства 10-25

Плавиковый шлат 15-20

В качестве элемента, обеспечивающего повышение реакционной способ- N ности образовавшегося шлака к сере и оксидным неметаллическим включениям, снижения стоимости и взрывоопасности смесей при приготовлении, расширении сортамента сталей, отлива- 4» емых под шлаком, уменьшения потерь металла при прокатке рекомендуется использовать печной шлак производства алюминия и его сплавов следующего состава, вес.3: 45

Алюминий 15-36

Глинозем 30-35

Кремний 10-25

Карбид кремния IÎ-25

Монооксикарбид 50 алюминия Остальное

Применение горючего в виде шлака позволяет готовить экзотермическую смесь в существующих отделениях подготовки, так как она пожаро- и взры- Ss вобезопасна.

Смесь можно применять при разливке сверху сталей обыкновенного качества, что значительно расширяет сортамент сталей, отливаемых под шлаком.

Применение шлаков алюминиевого производства в смеси обеспечивает быстрое образование шлака, но без взрывного характера, как в смесях с алюминиевым порошком.

Введение шлаков алюминиевого производства обеспечивает также: а) снижение вязкости полученного расплава до 0,08 Нс/м при температуре разливаемой стали (в то время как в шлаке, полученном из смеси с алюминиевым порошком она составляет 0,2 Нс/и ), что увеличивает по2. верхность контакта шлака с металлом и создает благоприятные условия для рафинирования стали; б) получение поверхностных свойств улучшающих ассимиляцию неметаллических включений и свободное отделение шлаковых капелек от металла; в) снижение температуры плавления получаемого шлака до )160 С (из смеси с алюминиевым порошком 1240 С).

Наличие в составе смеси карбида кремния обеспечивает перемешивание шлакового расплава выделяющимся газом, усиливает реакции горения смеси, создает нейтральную атмосферу в изложнице, снижая окисленность металла в начальный период разливки.

Исследованиями поверхностных свойств на границе раздела стальшлак-включения установлено, что межфазная энергия шлака, полученного из смеси со шлаком алюминиевого производства, составляет для глинозема

2139 мДж/м, для кремнезема 1886 мДж/м, в то время как для шлака, полученного из смеси с алюминиевым порошком, эти величины равны, соответственно, 1893 мДж/м и

Е

1893 мДж/м .

Силы сцепления между оксидной фазой и оксидной с металлической характеризуют отделяемость шлака от металла. Эта величина для описываемой и известной смесей составляет, соответственно, 186 мДж/м и

115 мДж/м", т.е. лучшей ассимилирующей способностью по отношению к оксидным неметаллическим включениям обладает шлак из предлагаемой смеси. Кроме того, такой шлак менее подвержен запутыванию в металле.

Таблица 1 одержание компонентов, Ф

Смесь, и

Плавиковый шпат

Алюминиевый порошок

Шлак алюминиевого производства

Конвертерный шлак

15

17

10

4 (известная) 10

5 9260

Конвертерный шлак выполняет роль окислителя флюсующего компонента и наполнителя.

При содержании в смеси свыше 803 конвертерного шлака на восстановление окислов железа требуется повышенный расход шлаков алюминиевого производства. При этом снижаются рафинирующие свойства шлака, так как возрастает содержание S10, что при- 1О водит к увеличению вязкости и температуры плавления расплава, Содержание конвертерного шлака менее 653 не обеспечивает течения экзотермической реакции.

Плавиковый шпат способствует улучшению рафинирующих свойств формирующегося из смеси шлака. При содержании его менее 154 рафинирующие свойства. смеси не улучшаются, а при со- 26. держании его более 204 увеличивается количество фтористых вь1делений в атмосферу цеха.

Наличие конвертерного шлака и печного шлака алюминиевого производства в сплавленном состоянии улучшает санитарно-гигиенические условия при разливке металла.

Приготовление смеси заключается в том, что отсеянный конвертерный шлак фракцией не более 5 мм и печные шлаки алюминиевого производства в заданных пропорциях загружаются в смеситель, оборудованный катками

6 для дробления непрочных материалов.

При этом происходит их помол и смешивание. Операция смешивания производится в течение 5- 7 мин, а затем готовая смесь ссыпается в емкость для хранения.

Приготовленная смесь поступает в распределительный бункер, находящийся в цехе подготовки составов, где с помощью устройства для засыпки мерных порций сыпучих засыпается на дно изложниц иэ расчета 3-3,5 кг/т стали при подготовке составов. Меньший расход - для глуходонных изложниц, больший — для сквозных уширенных книзу.

Пример. Иэ исходных материалов фракцией не крупнее 5 мм приготовляют смеси 1-3, а также известную смесь 4, составы которых приведены в табл. 1.

Смесь 1-4 используют для обработки металла во время разливки.

Результаты испытаний по рафинированию стали от серы и неметаллических включений приведены в табл. 2.

Кроме того, при разливке сверху промышленных плавок стали под предлагаемой смесью уменьшается количество дефектов на поверхности проката(плен, рванин, трещин) на 0,33, уменьшается приваривание слитков к изложницам и снижается расход изложниц на 104.

926025

Таблица 2 о

Содержание в стали, 3

Смесь, Р неметаллических велючений, вес.3 кисло серы кислорода серы, отн. рода, отн.4 отн.3

О 0047

0,00 5

0,016

О, 020

0,0157

0,0225

36

О 0049

0,0065

0 0146

О 017

0,026

32

0,0225

0,0052

0,0065

О 018

0,026

О 0135

0,0225

20

4 О 018 О 0052 (иввест- 0,026 0,0065 ная) 2Р О О!79

0,0225, 30 к.

В:числителе представлены данные по стали, обработанной смесью; в знаменателе - без обработки. производства при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Конвертерный шлак 60-70

Печной шлак алюминиевого производства 10-25

Плавиковый шпат 15-20

2. Смесьnon. 1, отличающ а я с я тем, что печной шлак алю1 миниевого производства имеет следующий состав, вес.4:

Алюминий

Кремний

Карбид кремния

1линозем

Ионооксикарбид алюминия Остальное

15-36

10-25

10-25

30-35 формула изобретения

1. Экзотермическая смесь для рафинирования металла в процессе разливки, включающая конвертерный шлак, плавиковый шпат и алюминийсодержащее ве45 щество, о т л и ч а ю щ.а я с я тем, что, с целью снижения взрывоопасности при изготовлении, повышения рафинировочных свойств по отношению к неметаллическим включениям, уменьшения по50 терь металла при прокатке, в качестве алюминийсодержащего вещества она содержит печные шлаки алюминиевого

ВНИИПИ Заказ 2892/10 Тираж 587 Подписное филиал ПНП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 !

Таким образом, предлагаемая экзотермическая смесь по сравнению с известной менее взрывоопасна при изготовлении, имеет более высокие рафинировочные свойства по отношению к неметаллическим включениям, обеспечивает уменьшение потерь металла при прокатке на 0,33 и снижение расхода изложниц на 103.

Ожидаемый экономический эффект

= 0,68 руб/т стали.

Снижение в результате рафинирования

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

М 383530, кл. В, 22 0 27/06, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

И 336085, кл. В 22 О 27/06, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР и 628176, кл. С 21 С 5/54, 1977.