ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ Российский патент 1997 года по МПК B22D7/10 B22D27/06 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сталеплавильному производству, и может быть использовано при разливке стали в изложницы и кристаллизатор.

Известны теплоизолирующие смеси, применяемые при разливке стали, обеспечивающие необходимое качество поверхности слитков и выход годного металла при их последующей прокатке. При этом широкое распространение получили двухкомпонентные теплоизолирующие смеси, включающие вспученный перлит и углеродсодержащий материал.

Известна теплоизолирующая смесь для разливки стали, включающая вспученный перлит и углеродсодержащее вещество, в качестве которого используют древесные опилки, при этом содержание компонентов в смеси составляет, вес. древесные опилки 35 60, перлит вспученный 40 65 [1]
Недостатком этой смеси являются невысокие теплоизолирующие свойства, значительные затраты времени и тепла на расплавление смеси, обусловленные низкой теплотой, выделяемой при горении опилок при сравнительно высокой температуре плавления перлита.

Известна смесь для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали, включающая вспученный перлит и углеродсодержащую добавку, в качестве которой используют графит и термоантрацит при следующем соотношении ингредиентов, об. графит аморфный 4 6, термоантрацит 10 12, вспученный перлит - остальное [2]
Однако известная смесь вследствие интенсивности сгорания графита и термоантрацита не обеспечивает необходимой теплоизоляции в течение всего периода затвердевания слитка из-за образования в первый момент взаимодействия смеси с жидким металлом шлакометаллических коржей. Кроме того, использование смеси вызывает науглероживание металла в головной части слитка и не предотвращает окисления металла в изложнице.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смесь, включающая вспученный перлит и лигнин при следующем соотношении ингредиентов, мас. лигнин 50 85, вспученный перлит 15 85 [3]
Состав смеси обеспечивает высокие теплоизолирующие свойства, но не оказывает защитного действия от окисления металла, что значительно снижает ее эффективность. Кроме того, изготовление смеси требует дополнительных затрат в связи с необходимостью подготовки лигнина к смешению.

Задачей, на решение которой направлено предложенное техническое решение, является создание смеси для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали, обеспечивающей повышение качества поверхности слитка и снижение отходов металла при зачистке, а также утилизация отходов.

Для решения поставленной задачи теплоизолирующая смесь, включающая вспученный перлит и углеродсодержащий материал, согласно изобретению, в качестве углеродсодержащего материала содержит остаток гидрозной переработки древесины при следующем соотношении ингредиентов в смеси, мас.

вспученный перлит 30 75
остаток гидролизной переработки древесины 25 70
Вспученный перлит получают путем обжига сырого перлита при температуре 900 1000^oC, обеспечивающей выделение структурной воды и гидроксила. В состав перлита входят окислы, мас. SiO₂ 68 76, TiO₂ 0,1 0,5, Al₂O₃ 11 14, Fe₂O₃ 0,2 1,0, FeO 0,4 1,5, CaO 0,5 1,5, Na₂O 2,0 4,0, K₂O 1,5 4,0. Таким образом, такой материал не может предотвратить окисление и тем самым угар легкоокисляющихся легирущих элементов стали, как алюминий, титан, ванадий, кремний, хром, марганец, образование окисных пленок, ухудшение качества поверхности слитка.

Остаток гидролизной переработки древесины является промышленным отходом гидролизной переработки древесины и представляет собой смесь остатков моносахаридов, полисахаридов и лигнина. Моносахариды (гексозы и пектозы) и полисахариды являются соединителями с одним или несколькими кольцами или циклами, состоящих из углеродных атомов. Лигнин ароматическое соединение с конденсированной системой, что обеспечивает повышенную теплотворную способность. Все перечисленные соединения являются углеводами с различным содержанием углерода.

Наличие широкого спектра соединений обеспечивает смеси длительный интервал деструкции. Благодаря этому в течение всего периода контакта смеси с металлом создается обогащенная углеродом, т.е. восстановительная атмосфера. За счет этого высокое содержание оксидов в перлите не вызывает окисления марганца, кремния, алюминия и других элементов при его контакте с жидкой сталью. Более того, предотвращается окисление металла на контакте с изложницей.

При контакте теплоизолирующей смеси с жидким металлом происходит постепенное сгорание углеродистой составляющей, в результате чего происходит постепенный разогрев теплоизолирующего слоя вспученного перлита и обогащение сажистым углеродом, который остается на стенках изложницы. Благодаря этому восстановительная атмосфера обеспечивается на весь период утепления зеркала металла.

При обработке состава смеси установлены пределы изменения содержаний компонентов: вспученный перлит 30 75% остаток гидролизной переработки древесины 25 70% Снижение содержания вспученного перлита менее 30% и повышение остатка более 70% увеличивает объемную насыпную массу смеси и тем самым ухудшает теплоизолирующие свойства смеси, что приводит к увеличению глубины усадочной раковины и увеличению головной обрези металла. Повышение содержания перлита более 75% и уменьшение расхода остатка менее 25% не обеспечивают необходимого разогрева смеси и газовыделения для создания восстановительной атмосферы.

Пример осуществления изобретения. Смесь готовили перемешиванием ингредиентов до равномерного распределения по объему смеси. Металл разливают сифонным способом в 8-местные поддоны в сквозные уширения книзу изложницы без прибыльных надставок. Смесь засыпали после образования "подушки" металла отливаемого 2 т слитка трубной стали.

В таблице представлены составы предлагаемой известной смеси и свойства и технико-экономические показатели при их использовании.

Преимуществами предлагаемой теплоизоляционной смеси перед известными являются:
повышение качества слитков за счет предотвращения окисления металла;
утилизация и использование отходов производства;
возможность разливки высоколегированных сталей, содержащих легкоокисляющиеся элементы;
значительное снижение стоимости.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при разливке стали в изложницы и кристаллизатор. Теплоизолирующая смесь содержит вспученный перлит и углеродсодержащий материал, в качестве которого используют остаток гидролизной переработки древесины, являющийся отходом производства. При этом соотношение ингредиентов в смеси составляет, мас.%: вспученный перлит - 30 - 75, остаток гидролизной переработки древесины - 25 - 70. Предложенная теплоизолирующая смесь по сравнению с известными обеспечивает высокие теплоизолирующие свойства в течение длительного времени, повышение качества поверхности слитков, утилизацию промышленных отходов. 1 табл.

Теплоизолирующая смесь для разливки стали, содержащая вспученный перлит и углеродсодержащий материал, отличающаяся тем, что она в качестве углеродсодержащего материала содержит остаток гидролизной переработки древесины при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Вспученный перлит 30 75
Остаток гидролизной переработки древесины 25 70