ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ Российский патент 2005 года по МПК B22D11/108 B22D11/111 

Предлагаемое изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок.

Известна шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая углеродсодержащий материал, шпат плавиковый, криолит, концентрат датолитовый, слюду и цемент (Технологическая инструкция ТИ 106-СТ.КК2-17-86. Приготовление шлакообразующих смесей, г. Липецк, 1986 г., ШОС-9).

В другой известной смеси (Пат. РФ №2214888, 7 B 22 D 11/108. Бюл. №30, 2003 г.) дополнительно содержится силикокальций.

Недостатком обеих известных смесей является высокое начальное содержание в них оксидов алюминия из-за использования слюды (или флогопита), что существенно снижает их ассимилирующую способность по отношению к алюминатам, всплывающим из стали. Кроме того, обе смеси содержат значительные количества фторсодержащих веществ.

Известна шлакообразующая смесь, содержащая плавиковый шпат 16-24%, силикатную глыбу 8-12, материалы с окислами кремния 8-12% и окислами бора 12-18% и цемент - остальное (Пат. РФ №2169633, кл. 7 B 22 D 11/00, С 21 С 5/54. Бюл. №18, 2001 г.). Смесь обладает вышеуказанными недостатками в меньшей степени.

Однако из-за достаточно высокого содержания в смеси плавикового шпата наблюдается повышенный износ оборудования МНЛЗ - повышенная коррозия деталей оборудования.

Известная также шлакообразующая смесь, содержащая графит 7-12%, фторсодержащее вещество 18-22%, концентрат датолитовый 12-16%, кварцевый песок 10-20% и цемент - остальное (Пат. РФ №2165823, кл. 7 B 22 D 11/00, С 21 С 5/54. Бюл. №12, 2001 г.). При ее использовании также наблюдается повышенная коррозия деталей оборудования МНЛЗ.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шлакообразующая смесь, содержащая 7-12% графита, 12-18% плавикового шпата, 12-18% силикатной глыбы, 5-10% датолитового концентрата, 5-15% кварцевого песка и остальное - цемент (Пат. РФ №2164191, кл. 7 B 22 D 11/00, С 21 С 5/54. Бюл. №8, 2001 г. - прототип).

Недостатком такой смеси является относительно высокое (в среднем 15% наличие фторсодержащего вещества, приводящее к повышенной коррозии оборудования МНЛЗ в зоне вторичного охлаждения непрерывнолитого слитка и к достаточно высоким выделениям фтористого водорода в рабочей зоне разливочной площадки.

Также недостаточным является суммарное содержание остальных разжижающих ингредиентов (силикатной глыбы и датолитового концентрата), снижающих ассимилирующую способность шлакового расплава этой смеси.

Технический эффект при использовании заявляемого состава шлакообразующей смеси заключается в повышении ее ассимилирующей способности при снижении фторсодержащего материала, улучшении экологической обстановки в рабочей зоне разливочной площадки и снижении коррозионного износа деталей оборудования МНЛЗ в зоне вторичного охлаждения.

Указанный технический эффект достигается тем, что в шлакообразующей смеси, содержащей углеродсодержащий материал, фторсодержащий материал, глыбу силикатную, концентрат датолитовый и цемент, ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Углеродсодержащий материал6-10Фторсодержащий материал5-11Глыба силикатная22-28Концентрат датолитовый8-14ЦементОстальное

В качестве углеродсодержащего вещества в смеси применяется графит скрытокристаллический (аморфный) марок ГЛС-2 и 3 (ГОСТ 5420-74), коксовая пыль установки сухого тушения кокса (ТУ 14-7-115-89).

Фторсодержащее вещество используется в виде плавиковошпатового флюоритового концентрата (ГОСТ 29219-91 и 29220-91), глыба силикатная - по ГОСТ 13079-81, концентрат датолитовый - по ГОСТ 16108-80, цемент (портландцемент, шлакопортландцемент) - по ГОСТ 10176-76.

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

При содержании в смеси углеродсодержащего материала менее 6% ухудшается утепление зеркала металла в кристаллизаторе, а при его содержании более 10% заметно снижаются скорость формирования слоя жидкого шлака необходимой толщины.

При содержании плавиковошпатового флюоритового концентрата менее 5%, глыбы силикатной менее 22% и концентрата датолитового менее 8% резко повышаются вязкостные и плавкостные характеристики шлакового расплава смеси в кристаллизаторе - система "Кристаллизатор-2000" отмечает появление вибрации кристаллизатора и возрастание усилия вытягивания слитка выше предельно допустимых значений. На поверхности непрерывнолитого слитка появляются шлаковые включения.

При содержаниях вышеперечисленных ингредиентов соответственно более 11, 28 и 14% температура плавления и вязкость шлакового расплава понижаются настолько, что шлак в кристаллизаторе протекает в поддон, а следы качания кристаллизатора на поверхности слитка становятся настолько глубокими, что по этим следам появляются поперечные трещины.

Кроме того, в атмосфере на рабочих местах разливщиков отмечается увеличение содержания фтористого водорода.

Расход цемента с учетом СаО и SiO₂, содержащихся в остальных ингредиентах, подобран таким образом, чтобы основность смеси составляла 0,9-1,20.

При выходе содержаний ингредиентов за указанные пределы нарушается стабильность технологии разливки, увеличивается коррозия деталей МНЛЗ и понижается качество поверхности непрерывнолитого слитка.

Смесь среднего состава содержит 8% графита, 8% концентрата плавиковошпатового, 25% глыбы силикатной, 11% концентрата датолитового и 48% цемента.

Конкретные примеры составов с граничными №1 и 2 и средним №3 значениями ингредиентов новой смеси и другим составом №4 известной смеси (по прототипу) приведены в таблице.

Таблица
Компонентный состав заявляемой (1-3) и известной (4) смеси и величина коррозии индикаторных металлических пластинНомер смесиСодержание ингредиентов, мас.%Коррозия индикаторных пластин, мм/годГрафитКонцентрат плавиково-шпатовыйГлыба силикатнаяКонцентрат датолитовыйПесок кварцевыйЦемент165228-590,66210112814-370,683882511-480,674101515810423,50

Все шлакообразующие смеси были изготовлены в гранулированном виде с размерами гранул 0,1-1,0 мм. Содержание влаги во всех смесях не превышали 0,20%.

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

Пример. В процессе непрерывной разливки стали, например, 08Ю из кристаллизатора вытягивается сляб сечением 250×(750-1750) мм со скоростью 0,6-1,0 м/мин. В кристаллизатор подается шлакообразующая смесь с удельным расходом 0,7-0,9 кг/т стали следующего состава с соотношением ингредиентов, мас.%:

Графит аморфный6-10Шпат плавиковый5-11Глыба силикатная22-28Концентрат датолитовый8-14ЦементОстальное

В промежуточный ковш подается смесь такого же состава с заменой графита на пыль установки сухого тушения кокса.

До начала разливки на средние опоры первой роликовой секции подвешивали индикаторные металлические пластины. После разливки стали в течение месяца пластины снимали и определяли величину коррозии в мм в пересчете на 1 год. Результаты измерений приведены в таблице.

В оптимальных примерах 1-3 вследствие соблюдений предлагаемых соотношений ингредиентов, содержащихся в смеси, обеспечивается существенное снижение величины коррозии металлических пластин по сравнению в случае использования известной смеси.

Измерения содержания HF в воздухе рабочей зоны на разливочной площадке показали снижение HF до 10% относительных в случае использования смеси №1-3.

В результате получения положительных данных при использовании смеси заявляемого состава были внесены и утверждены изменения в технологические инструкции по изготовлению и использованию смеси нового состава при непрерывной разливке стали.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок. Технический результат - повышение ассимилирующей способности шлакообразующей смеси при снижении фторсодержащего материала, улучшение экологической обстановки в рабочей зоне разливочной площадки и снижение коррозионного износа деталей оборудования МНЛЗ в зоне вторичного охлаждения. Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали содержит, мас.%: углеродсодержащий материал 6-10, фторсодержащий материал 5-11, глыбу силикатную 22-28, концентрат датолитовый 8-14 и цемент - остальное. 1 табл.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая углеродсодержащий материал, фторсодержащий материал, глыбу силикатную, концентрат датолитовый и цемент, отличающаяся тем, что ингредиенты смеси взяты в следующем соотношении, мас.%:

Углеродсодержащий материал6-10Фторсодержащий материал5-11Глыба силикатная22-28Концентрат датолитовый8-14ЦементОстальное