Теплоизолирующая смесь для разливки стали

Теплоизолирующая смесь для разливки стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистимеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()969431 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05. 01. 81 (2l) 3232415/22-02 (5i)M. Кл. с нрисоепинениеи заявки ¹(23) Приоритет

В 22 0 j/10

С 21 С 5/54 зооуАарстаенный коинтет

СССР ио долек изобретений к открытнй

Опубликовано 30. 10. 82. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 30.10.82 (53) УДК 669. .046 (088.8) /

Г. Г. Чернавск и, Л.Д, Пилипчатин, Е.М. Бауман, К.П. Вербицкий, Л,А. Пузанова и Н.ф. Саврасрва

/ » . (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель

Днепропетровский, ордена Трудового Красног металлургический институт (54) ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗЛИВКИ

СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к сталеплавильному производству и может быть использовано при разливке стали из сталеразливочных ковшей.

При выплавке нержавеющих сталей для снижения угара легирующих элементов в стали (титана, хрома и др.) и содержания водорода применяют как печное, так и внепечное рафинирование металла отработанными синтетическими шлаками, предварительно использованными при рафинировании других марок, сталей.

Однако эти шлаки в силу высокого содержания АЮ 0> имеют высокие температуры начала кристаллизации, а образовавшиеся при попадании печного шлака в процессе выпуска металла из печи продукты взаимодействия этого шлака с материалом огнеупорной футеровки сталеразливочного ковша имеют температуры плавления выше температур разливки стали, что вызывает образование на поверхности футеровки гарнисажа. Этот процесс уменьшает емкость ковша и требует очистки поверхности футеровки. При этом проч5 ныи контакт продуктов гарнисажа с огнеупором ведет к повреждению последнего при очистке, что снижает, в свою очередь, стойкость футеровки °

Для корректировки составов и физико-химических свойств шлаков, имеющих гетерогенную структуру, необходимо повысить их жидкоподвижность. Это достигается либо введением добавок в синтетический шлак, либо разработкой новых составов синтетических шлаков, либо утеплением поверхности шла ка в сталеразливочном ковше.

Известно введение в состав шлака

2о разжижающих добавок, например силикатной глыбы f1).

Недостатком этого состава следует считать присутствие в силикатной глы9694 бе кремнезема, что способствует yra" ру легирующих элементов в стали (Ti, AC, Cr). Введение же силикатной глыбы на поверхность шлака в сталеразливочном ковше вследствие сравнительно высокой теплопроводности ее мало приводит к защите поверхности шлака от переохлаждения и кристаллизации.

Известен состав 1 2 ) для рафинирования СаО 30-45; S10 10-2.0; АЕ<0> 2- 1о

10; CaF< 30-45.

Однако смесь имеет низкую температуру. плавления, однако ее применение в процессе выплавки и разливки сталей ответственного назначения ограничено 15 вследствие того, что в присутствии кремнезема угар легирующих элементов в стали не уменьшается. Введение в шлак легко гидратируемых оксидов, например СаО, повышает содержание во- 20, дорода в стали, что отрицательно сказывается на ее качестве.

Применение указанного состава шлака в качестве утепляющей теплоиэоли рующей смеси из-за высокой теплопро- 25 водности ее малоэффективно защищает поверхность шлака в сталеразливочном ковше от потерь тепла в окружающую среду.

Известен шлак 13), включающий СаО, зо

A+0>, Si0<, Fe0, Т102, MgO.

Однако отсутствие в его составе углерода и других газообразных веществ не приводит к последующему вспучиванию, что значительно увеличивает теплопроводность шлакового расплава и связанные с этим теплопотери.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому 4О эффекту является теплоиэолирующая смесь $4j, включающая 510, СаО, MgO, Fe0 + Fe2 0 С.

Однако известный состав теплоизолирующей смеси имеет сравнительно вы- 4 сокие температуры образования жидкой среды (более 1530 С). В нем,практически, отсутствует переход материала при разливке стали в термопластическое состояние, что значительно снижает

его теплоизолирующие свойства.

Цель изобретения - повышение стойкости футеровки ковшей путем устранег ния образования гарнисажа °

Для достижения поставленной цели теплоизолирующая смесь для разливки стали, включающая углерод, оксид кремния, оксид кальция, оксид магния, 31 4 оксиды железа, дополнительно содержит оксид натрия, оксид титана и оксид алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас.3:

Оксид кальция 6-12

Оксид магния 5-15

Оксид железа 5-15

Углерод 12-.22

Оксид алюминия 5-15

Оксид натрия 1-3

Оксид титана 1-3

Оксид кремния Остальное

Введение АЕ О менее 53 не обес.печивает перевода состава смеси в пиропластическое состояние, а более

153 способствует повышению температуры кристаллизации шлаков ввиду образования высокотемпературной шпинели

АЕ,О, Mgo.

Т О также способствует переводу

SiO в более легкоплавкую эвтектику.

Поэтому содержэнйе его менее 13 не дает эффекта по связыванию высокотемпературных окислов, а более 33 экономически нецелесообразно.

Введение щелочного окисла натрия способствует процессу вспучивания смеси при переводе ее в пиропласти.ческое состояние. Добавка в нее менее 1В Na О, как показывают исследования, незначительно снижает объемный вес смеси, а более 34 Na O резко снижает температуру плавления всей смеси, переводя ее в легкоплавкую подвижную, которая теряет теплоизолирующие свойства.

При введении в состав смеси АВ О, TiO u Na О содержание других компонентов, таких как SiO и С уменьшается. Содержание Si0 в смеси менее

353 экономически невыгодно, так как при введении 5 102 используется дешевый материал - песок. Содержание его более 450 сильно повышает. вязкость расплава, который не способен вспучиваться.

Введение СаО и MgO в предлагаемых пределах обеспечивает перевод всей системы в пиропластическое состояние при 1450-1500 . И СаО и И90 при указанных соотношениях обеспечивают минимальную вязкость смеси. Введение

ИцО более 15 и СаО более 124 приводит к повышению вязкости более чем в 4 раза, так как это связано с ограниченной растворимостью этих окисJloB O

969431

14-20

Введение Fe0 + Ее Оэ менее 54 не в достаточной мере снижает темпера туру образования жидкой фазы в смеси, а содержание окислов железа более 154 сильно снижает температуру плавления смеси в результате чего смесь становится жидкоподвижной и не вспучивается.

Таким образом, предлагаемый способ в указанных граничных значениях обеспечивает при 1450-1500"С пиропластическое состояние, а углеродосодержащие материалы при окислении выделяют окись углерода, который выходя из объема засыпки вспучивает смесь, значительно увеличивая ее пористость.

Последнее приводит к тому, что слой смеси превращается в пористый слой, обладающий отличными теплоизо- 20 лирующими свойствами.

Менее 12 углерода в смеси не обеспечивает достаточного газовыделения, необходимого для образования теплоизолирующего слоя, а введение 25 более 22/ приводит к выгоранию углерода и интенсивному выделению СО> в результате чего вспучивание пиропластического слоя не происходит ° Поэто1 му содержание углеродосодержащего 30 компонента в смеси s количестве 12224 обеспечивает удовлетворительный теплоизолирующий слой, который предотвращает переход шлака в гетерогенную область, снижая образование гарнисажа.

В связи с тем, что теплоизолирующая смесь находится не в объеме шлака, à íà его поверхности, то компоненты смеси (С, S i0>, Fe0 + Fe>0>) не контактируют с металлом и не вызывают опасений науглероживания его и прохождения реакций между SiO<, Fe0, Ге О и легирующими элементами в стали (Т», А, С).

Для синтеза теплоизолирующей смеси как в лабораторных исследованиях, так и при проведении промышленных испытаний, использовали следующие ис5О ходные материалы: зола Энергодаровской ГРЭС, отходы графитизации Запорожского электродного завода, пегматит и отработанный шлак завода "Днеп. роспецсталь". Исходные вещества взя55 ты в следующих отношениях, йас.4:

Зола 36-40

Отходы графитизации 18-25

Пегматит

Отработанный синтетический шлак 22-25

Химический состав теплоизолирующей смеси согласно данным химического состава исходных материлов, приведенных в табл. 1.

В промышленных условиях теплоизолирующие смеси готовят следующим образом.

Исходные материалы, взятые в указанном соотношении, дробят на щеко- . вой дробилке, измельчают в шаровой мельнице до прохода через сито

0,088 мм. Тонкодисперсная теплоизолирующая смесь помещается в бумажные пакеты развесом по 5-6 кг.

Пакеты в контейнере доставляют на площадку электропечи. Сразу же после слива металла в ковш пакеты с теплоизолирующей смесью равномерно разбрасывают по поверхности шлака в ковше.

Общее количество теплоизолирующей смеси на один 60 т ковш составляет

55-60 кг.

При контакте со шлаком материал теплоизолирующей смеси нагревается, частично расплавляясь, переходит в пиропластическое состояние. Взаимодействие углерода с кислородом воздуха приводит к образованию оксида углерода, который из-за большой вяз- кости материала, находящегося в пиропластическом состоянии, остается в объеме материала, образуя высокопористую структуру с хорошими теплоизолирующими свойствами.

Для иллюстрации изобретения из тонкодисперсных материалов (фракция (0,088 мм) синтезированы составы теплоизолирующих смесей. После термообработки смеси при 1200, 1300, 1400 и 1500 С определяют объемную массу и проверяют действие смесей на изменение температуры поверхности шлака в 50 кг в сталеразливочном ковше за 3 мин.

Составы смесей иллюстрирующие изобретение, и присущие им свойства приведены в табл. 2 и 3. (ак следует из результатов испытаний, составы теплоизолирующих смесей в предлагаемом изобретении при

1500 С переходят в пиропластическое . состояние с уменьшением за счет протекания процесса вспучивания объемной массы на 14-25 . Это приводит к

7 969431 8 улучшению теплоизоляции поверхности няет образование гарнисажа на поверхшлака в сталеразливочном ковше. При ности огнеупорной футеровки, а, слеидентичных испытаниях снижение тем- довательно, повышает ее стойкость пературы составляет на 8-24 C меньше на 35-403. по сравнению с известной смесью. 5 .Хлуч зить

И нен шение теплоизоляции йозволяет сни- Зкономический эффект от применепроцессы образования гарнисажа. ния теплоиэолирующих засыпок, предласпытания показывают, что приме- гаемого состава составит 72864 руб. ие теплоизолирующих засыпок устра- в год.

Таблица 1

° »

Компоненты, мас. 4

Maтериалы

С Ь!О А(О ИцО СаО

Т О

Fe0+ Na>0+ е,О К О

3,72 53,80 11,08 2,10 5,60 1,20 14,50 3,03

Зола

Отходы графитации

64,00 16,00 6,00 7,20 6,80

72 00 16 30 0 40 0 60 0 20 0 70 1О 00

Пегматит

Отработанный синтетический

12,20 22,10 20,00 39,00. 6,00 0,60, шлак Табли ц а 2:

Составы смесей, вес ° 3

2 ) 3

Ингредиенты

45

35

Са0

0 5

1О

0,2

Mg0

1,7

Fe0 + Fe О.

10

35,6

17

12

3

АЕ,О,, Т102

Naà0

Таблица 3

Смесь

Физико-механические свойства

Объемный вес смесей г/см:, при температуре термообработки смеси,"С

1,65

1,68

1,63

1,60

1,75

1,81

1,84

1,89

1200

1300

969431

Продолжение табл. 3. Физико-механические свойства

Смесь

2 3

1400

1,92

1,58

1,83

1,40

1 73

1 79

1500

1,20

Снижение температуры шлака через 3минуты после слива металла, С

57

50

«формула изобретения

12-22

5-15

1-3

1 3

Остальное

Углерод

Оксид алюминия

Оксид натрия

Оксид титана

Оксид кремния

Составитель И. Гончарук

Редактор Е. Кинив Техред A.Бабинец Корректор 8. Бутяга

Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8261/13

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.Теплоизолирующая смесь для разливки стали, включающая углерод, оксид кремния, оксид кальция, оксид магния, оксиды железа, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости футеровки ковшей путем устранения образования гарнисажа, она дополнительно содержит оксид натрия,оксид титана и оксид алю- I миния при следующем соотношении ингредиентов, мас.3:

Оксид кальция 6-12

Оксид магния 5-15

39

Оксиды железа 5-1Ф

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 417486, кл. С 21 C 5/54, 1972

2. Акцептованная заявка Японии 47-48763, кл. С 21 С 7/00, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

N 428000, кл. С 21 С 5/54, 1972.

4. Авторское свидетельство СССР Г 428852, кл. В 22 D 27/06, 1976.