ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ Российский патент 2003 года по МПК B22D11/108 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к составам шлакообразующих смесей, применяемым для защиты стали в кристаллизаторе при непрерывной разливке слитков слябового сечения.

Наиболее близкой по технической сущности является шлакообразующая смесь, содержащая, мас.%:
Слюда - 15-30
Фтористый кальций - 8-20
Углеродистосодержащее вещество - 2-15
Бура - 0,2-15
Портландцемент - Остальное
(См. авт. свид. СССР 550430, C 21 C 5/54, 07.04.1977).

Недостатком известной шлаковой смеси является образование поверхностных дефектов на непрерывнолитых слябах в виде трещин и шлаковых включений. Наличие поверхностных дефектов требует применения огневой зачистки слябов, что приводит к значительным потерям металла.

Установлено, что основными причинами, способствующими пораженности поверхности слябов поверхностными дефектами, являются:
- недостаточная сыпучесть шлакообразующей смеси. В результате этого на зеркале расплава в кристаллизаторе не обеспечивается равномерность покрытия и условия для формирования по всему периметру рабочих стенок кристаллизатора равнотолщинного шлакового гарнисажа, ответственного за теплоотвод и образование растягивающих напряжений в оболочке слитка, приводящих к трещинообразованию;
- недостаточная экзотермичностъ шлаковой смеси для компенсации потерь тепла, затрачиваемого на формирование защитного покрытия. При разливке стали с небольшим перегревом над температурой ликвидуса на зеркале расплава в кристаллизаторе образуется корочка и имеет место комкование шлакового покрытия. В итоге поверхность слябов оказывается пораженной шлаковыми включениями.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении качества поверхности непрерывнолитых слябов.

Указанный технический эффект достигается тем, что шлакообразующая смесь содержит слюду, плавиковый шпат, углеродосодержащее вещество и портландцемент. Шлакообразующая смесь дополнительно содержит криолит и силикокальций, а в качестве углеродсодержащего вещества содержит коксовую пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Слюда - 10-30
Криолит - 2-20
Плавиковый шпат - 10-25
Коксовая пыль - 8-12
Силикокальций - 3-6
Портландцемент - Остальное
В качестве портландцемента смесь может содержать шлакопортландцемент.

Улучшение качества поверхности непрерывнолитых слябов будет происходить вследствие введения в состав смеси коксовой пыли и силикокальция.

Коксовая пыль с установок сухого тушения кокса выполняет роль экзотермической составляющей и регулирует скорость расплавления смеси на зеркале металла в кристаллизаторе. При содержании коксовой пыли в составе смеси более 12% скорость ее расплавления отстает от скорости инфильтрации расплавленного шлака в зазор между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора. В результате нарушаются условия формирования равнотолщинного шлакового гарнисажа между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора. Следствием этого процесса является трещинообразование на поверхности слябов, При содержании коксовой пыли менее 8% недопустимо снижается экзотермичность смеси. Наряду с этим скорость расплавления смеси в защитном покрытии начинает превышать скорость инфильтрации расплава в зазор между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора. При этом высота слоя жидкого шлака над зеркалом металла в кристаллизаторе постоянно растет. Это сопровождается комкованием покрытия и образованием шлакометаллической корочки. В итоге растет загрязненность поверхности слябов шлаковыми включениями.

Экспериментально установлено, что оптимальный технический эффект достигается при использовании силикокальция при его содержании в смеси 3-6 мас. %. При содержании силикокальция менее 3 мас.% недопустимо снижается эффективность смеси, а при содержании его выше 6 мас.% технический эффект увеличивается незначительно, а стоимость смеси значительно растет.

Силикокальций в составе смеси, наряду с выделением тепла в защитное покрытие при окислении, увеличивает "сыпучесть" смеси или ее способность равномерного распределения по защитному покрытию в кристаллизаторе. Кроме этого, силикокальций в состав смеси увеличивает прочность сцепления гарнисажа со стенками катализатора, что стабилизирует теплоотвод от слитка.

Слюда в составе шлакообразующей смеси является теплоизолятором и служит источником основных окислов SiO₂, Al₂O₃, МgО, NaO₂, K₂O. При содержании следы ниже заявляемых пределов теплоизолирующие характеристики защитного покрытия нежелательно снижаются. При разливке стали с небольшим перегревом над температурой ликвидуса возрастает вероятность образования шлакометаллической корочки в защитном покрытии. Содержание слюды выше заявленных пределов сопровождается нежелательным увеличением вязкости шлака за счет роста в нем Al₂O₃ и MgO.

Криолит и плавиковый шпат определяют требуемую температуру плавления смеси и вязкость шлака. Криолит и плавиковый шпат взаимосвязаны. Верхнему пределу содержания криолита соответствует нижнее значение содержания плавикового шпата.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемой шлакообразующей смеси с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Пример. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь марки Cт.3. Из кристаллизатора вытягивается сляб сечением 200-300х1200-1800 мм со скоростью 0,4-0,8 м/мин. В кристаллизатор подается шлакообразующая смесь с удельным расходом 0,8-1,2 кг/т стали следующего состава с содержанием компонентов, мас.%:
Слюда - 10-30
Криолит - 2-20
Плавиковый шпат - 10-25
Коксовая пыль - 8-12
Силикокальций - 3-6
Портландцемент - Остальное
В качестве портландцемента возможна подача шлакопортландцемента. В таблице приведены примеры использования шлакообразующей смеси.

В 1-м и 5-м примерах вследствие несоблюдения заявляемых соотношений компонентов в шлакообразующей смеси не обеспечивается снижение брака слябов по поверхностным дефектам, а также имеются потери металла при огневой зачистке слябов.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения заявляемых соотношений компонентов в шлакообразующей смеси обеспечивается снижение брака слябов по поверхностным дефектам, а также потерь металла при огневой зачистке непрерывнолитых слябов.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее - к составам шлакообразующих смесей, применяемых для защиты стали в кристаллизаторе при непрерывной разливке слитков слябового сечения. Технический результат - повышение качества поверхности непрерывнолитых слябов и снижение стоимости шлакообразующей смеси. Шлакообразующая смесь содержит слюду, плавиковый шпат, портландцемент, углеродсодержащее вещество и дополнительно содержит криолит, силикокальций, а в качестве углеродсодержащего вещества - коксовую пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%: слюда - 10-30; криолит - 2-20; плавиковый шпат - 10-25; коксовая пыль - 8-12; силикокальций - 3-6; портландцемент - остальное. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Шлакообразующая смесь, содержащая слюду, плавиковый шпат, углеродсодержащее вещество и портландцемент, отличающаяся тем, что шлакообразующая смесь дополнительно содержит криолит и силикокальций, а в качестве углеродсодержащего вещества содержит коксовую пыль при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Слюда - 10 - 30
Криолит - 2 - 20
Плавиковый шпат - 10 - 25
Коксовая пыль - 8 - 12
Силикокальций - 3 - 6
Портландцемент - Остальное
2. Шлакообразующая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве портландцемента она содержит шлакопортландцемент.