ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЗАЩИТЫ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ МЕТАЛЛА В ПРОМЕЖУТОЧНОМ И СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОМ КОВШАХ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ СТАЛИ Российский патент 2007 года по МПК B22D11/111 

Описание патента на изобретение RU2308350C2

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к непрерывной разливке стали, конкретно к составам шлакообразующих смесей, предназначенных для защиты и теплоизоляции стали в промежуточном и сталеразливочном ковшах.

Известно теплоизоляционное покрытие зеркала металла при его разливке сифоном в изложницу [1], в котором для повышения качества и выхода годного используют продукт переработки золы углей, содержащих 35-60% углерода низкой реакционной способности и 40-65% оплавленных сфероидизированных частиц алюмосиликатов.

Высокое содержание углерода 35-60% приводит к науглероживанию металла выше верхнего содержания углерода в стали и выпуску беззаказной продукции.

Известна теплоизолирующая смесь для обмазки прибыльных надставок изложниц [2], включающая огнеупорный наполнитель, глину огнеупорную и сульфатный щелок, с целью улучшения качества поверхности слитка имеет следующее содержание ингредиентов, мас.%:

огнеупорный наполнитель 60-67глина огнеупорная 11-18сульфатный щелок 19-25

В качестве огнеупорного наполнителя ТИС для обмазки прибыльных надставок изложниц содержит золу-унос ТЭС - пылевидный продукт сгорания углей.

Основными составляющими золы-уноса ТЭС являются SiO2 - 58-59% и Al2О3 - 20-21%; углерод - 1,2-3,9%.

За счет использования золы-уноса ТЭС слиток не подвисает на прибыльной надставке, что исключает образование поверхностных трещин. Однако использование золы не устраняет запороченность поверхности слитка неметаллическими включениями.

Известна теплоизолирующая смесь [3], содержащая углеродсодержащий материал, рисовую лузгу в качестве органической добавки и кремнеземсодержащий материал, в который введены окислы кальция с содержанием не более 50% оксида кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углеродсодержащий материал 4-25лузга рисовая 4-90Кремнеземсодержащий материал остальное

Кремнеземсодержащий материал имеет следующий химический состав, мас.%: CaO 30-60; SiO2 20-50; Al2О3 3,0-7,0; MnO 0-5,5; MgO 3,0-7,0; Na2O+K2O 0,1-2,0; С 4,0-20,0; FeO 0,001-5,0; TiO2 0,1-2,0 при основности 0,6-3,0.

Шлак, образующийся при использовании этой смеси, легкоплавкий (tплавления - 1350-1400°С) с высокой ассимилирующей способностью по отношению к алюмосиликатным включениям.

Однако при разливке большой серии плавок (более 4) наблюдается образование твердой корки шлака, которая «прихватывает» стопор промежуточного ковша, что затрудняет регулирование связи положения стопора и уровня металла в кристаллизаторе, что приводит к сверхдопустимым колебаниям уровня металла в кристаллизаторе и запороченности заготовки неметаллическими включениями. На отдельных плавках зачистка составляет 100% заготовок.

Шлаковый расплав плохо ассимилирует коррозионно-активные неметаллические включения (КАНВ) типа СаО·Al2О3 при разливке марок стали, обрабатываемых кальцийсодержащими материалами. КАНВ вызывают интенсивную коррозию и снижают стойкость, например, газопроводных труб.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение технологичности непрерывной разливки и улучшение качества заготовки за счет теплоизолирующей способности смеси (шлака) путем поддержания его во время разливки в порошкообразном состоянии и повышения коррозионной стойкости стали.

Поставленная цель достигается тем, что теплоизолирующая смесь для непрерывной разливки стали, применяемая для теплоизоляции металла в промежуточном и сталеразливочном ковшах, включающая углеродсодержащий материал, рисовую лузгу и золу, содержит золу ТЭС, полученную от сжигания углей Подмосковного месторождения при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

углеродсодержащий материал 1-20рисовая лузга 4-20зола ТЭС углейПодмосковного месторождения 60-95

при этом дополнительно содержит кварц молотый в количестве 5-15%, оксидный состав смеси поддерживают в пределах, мас.%: Al2О3 - равно или более 20 мас.%; CaO равно или менее 10,0 мас.%; Na2О+К2О равно или менее 1,0 мас.%; FeO равно или менее 6,0 мас.%; остальное SiO2.

Отличительной особенностью данной теплоизолирующей смеси является то, что при температурах разливки стали в промежуточном ковше (1520-1550°С) смесь не проплавляется, а находится в порошкообразном состоянии, так как температура плавления составляет 1600-1700°С.

В качестве наполнителя используется зола ТЭС улей Подмосковного месторождения, характеризующаяся низким содержанием СаО.

Зола ТЭС углей Подмосковного месторождения имеет химический состав, мас.%: Al2О3 - 20-40; SiO2 - 45-60; СаО - 3,0-10,0; Na2O+K2O - 0,5-1,0, FeO - 2,0-6,0.

Температура плавления золы ТЭС углей Подмосковного месторождения - в зависимости от состава 1600-1700°С, что обуславливает поддержание смеси (шлака) в порошкообразном состоянии в промежуточном ковше при температурах разливки стали. Пределы содержания отдельных оксидов в золе ТЭС углей Подмосковного месторождения определяются их природой.

Золы углей других месторождений имеют в своем составе содержание Al2O3, равное или менее 20%, что снижает температуру плавления их и шлак при разливке находится в жидком состоянии.

Использование золы ТЭС углей Подмосковного месторождения с указанным содержанием SiO2, СаО, Al2O3 и Na2О+К2О обеспечивает рафинирование металла от коррозионноактивных неметаллических включений.

Углеродсодержащий материал в процессе сгорания углерода регулирует скорость проплавления смеси, обеспечивает выделение тепла и создание восстановительной атмосферы над расплавом, что обеспечивает теплоизоляцию расплава и защиту металла от вторичного окисления.

В качестве углеродсодержащего материала может использоваться графит, кокс, электродный бой, пыль с установок сухого тушения кокса, угли с высокой зольностью, теплообработанная пыль коксовой мелочи.

Использование рисовой лузги в качестве органической добавки увеличивает толщину слоя теплоизолирующей смеси в исходном состоянии, при сгорании выделяется тепло, что снижает потери тепла жидкого металла. Теплоизолирующая смесь применяется при разливке стали широкого сортамента марок, содержащих углерод от 0,005 до 1,0%.

Наибольшая эффективность достигается при разливке марок стали, обработанных кальцийсодержащими материалами.

При использовании теплоизолирующей смеси с содержанием углеродсодержащего материала в пределах 1-20% обеспечивается хорошая теплоизоляция расплава, смесь находится в порошкообразном состоянии без заметного проплавления и науглероживания стали, причем масса его в смеси снижается пропорционально содержанию углерода в стали и величине диапазона содержания углерода.

При содержании углеродсодержащего материала более 20% наблюдается науглероживание металла выше верхнего предела углерода в стали и отливке беззаказной продукции.

При содержании углеродсодержащего материала менее 1% смесь не разрыхляется, не происходит процесс выделения СО и СО2, ухудшается теплоизоляционная способность смеси.

При использовании теплоизолирующей смеси с содержанием 4-20% рисовой лузги обеспечивается требуемая теплоизоляция металла в промежуточном ковше за счет поддержания смеси в порошкообразном состоянии и обеспечения стабильной температуры металла при разливке как единичной плавки, так и серии плавок.

При применении теплоизолирующей смеси с рисовой лузгой менее 4% не обеспечивается требуемая структура шлака с необходимой низкой теплопроводностью.

При содержании рисовой лузги более 20% резко увеличивается расход теплоизолирующей смеси из-за большой доли сгораемых компонентов, что экономически не оправдано.

Добавка кварца молотого в количестве 5-15% обеспечивает хорошую теплоизоляцию металла, технологичность работы стопора и управление уровнем металла в кристаллизаторе, поддерживая смесь в порошкообразном состоянии. Добавление молотого кварца необходимо, когда содержание СаО в золе ТЭС углей Подмосковного месторождения ближе к верхнему пределу - 10,0 и более процентов.

Добавка кварца молотого снижает долю оксида кальция и увеличивает долю оксида кремния и тем самым повышает температуру плавления смеси выше 1600°С.

Добавка кварца менее 5% не обеспечивает поддержание смеси в порошкообразном состоянии.

Повышение содержания кварца более 15% не оказывает существенного влияния на поддержание смеси в порошкообразном состоянии и, следовательно, не влияет на ее теплоизолирующие свойства.

При обеспечении условий содержания оксидов в шлаке Al2O3 более или равно 20%; СаО менее или равно 10%; Na2O+K2O менее или равно 1% теплоизолирующая смесь не проплавляется и обеспечивает хорошую теплоизоляцию и технологичную работу стопоров промежуточного ковша.

При необеспечении указанных пределов хотя бы одного оксида приводит к проплавлению смеси и образованию жесткой корки, что нарушает работу стопоров промежуточного ковша.

Применение данной теплоизолирующей смеси позволяет:

- держать стабильную температуру металла в промежуточном ковше в серии до 14 плавок;

- обеспечивать рабочее состояние привода стопоров промежуточного ковша и стабильный уровень металла в кристаллизаторе;

- снизить содержание коррозионно-активных включений;

- обеспечить горячий всад заготовок без зачистки поверхности до 95%;

- повысить качество готового проката.

Ниже приведены примеры применения предлагаемой теплоизолирующей смеси при непрерывной разливке стали (см. таблицу).

Сталь марки 20ХНР выплавляется в электросталеплавильной печи емкостью 130 тонн. Во время слива в сталеразливочный ковш присаживают FeCr, Ni, кокс, известь и плавиковый шпат. В конце выпуска отсекают окисленный печной шлак. На агрегате комплексной обработки стали металл нагревают с одновременной продувкой аргоном через пробку в днище сталеразливочного ковша, обрабатывают силикокальциевой проволокой из расчета 0,6 кг кальция на тонну, отбирают пробу металла, измеряют температуру, после чего корректируют содержание Si, Al и Mn и доводят температуру до заданной 1565°С.

Сталь разливают на установке непрерывной разливки на заготовки сечением 300×360. В промежуточный ковш присаживают теплоизолирующую смесь следующего состава, мас.%:

углерододсодержащий материал 8рисовая лузга 7зола ТЭС углей Подмосковногоместорождения 85

из расчета 0,5 кг на тонну.

Для приготовления теплоизолирующей смеси используются зола ТЭС углей Подмосковного месторождения следующего химического состава, мас.%: Al2O3 - 30; SiO2 - 55; CaO - 5,5.

По ходу разливки каждой плавки трижды (в начале, середине и в конце) замерили температуру металла в промежуточном ковше, значения которой равны: 1533, 1530, 1530°С, что свидетельствует о хорошей теплоизоляции металла в процессе разливки. При этом при разливке 8 плавок в серии смесь находилась в порошкообразном состоянии, что обеспечивало нормальное управление положения стопора и уровня металла, чистота поверхности соответствует 1 баллу; анализ состава неметаллических включений в стали показал, что доля коррозионноактивных неметаллических включений в стали отсутствует.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1311843 А1, B22D 7/10. Опубл. 23.05.87. Бюлл. №19.

2. Авторское свидетельство СССР №850276, B22D 7/10. Опубл. 30.07.81. Бюлл. №28.

3. Патент Российской Федерации №2175279 С2, B22D 11/111. Опубл. 27.10.2001.

Похожие патенты RU2308350C2

название год авторы номер документа
ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТАЛИ В ПРОМЕЖУТОЧНОМ КОВШЕ 2013
  • Куклев Александр Валентинович
  • Топтыгин Андрей Михайлович
  • Лебедев Илья Владимирович
  • Копылов Александр Федорович
  • Бурков Дмитрий Владиславович
RU2574903C2
ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ 1999
  • Куклев А.В.
  • Топтыгин А.М.
  • Полозов Е.Г.
  • Объедков А.П.
  • Айзин Ю.М.
  • Соколова С.А.
RU2175279C2
ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ 2008
  • Курбацкий Михаил Никитович
  • Хоменко Александр Андреевич
  • Петров Леонид Викторович
  • Сарычев Александр Валентинович
  • Вдовин Константин Николаевич
  • Тарасов Анатолий Федорович
  • Точилкин Виктор Васильевич
RU2369463C1
ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ 2008
  • Юрьев Алексей Борисович
  • Годик Леонид Александрович
  • Козырев Николай Анатольевич
  • Бойков Дмитрий Владимирович
RU2380194C2
ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ 2008
  • Курбацкий Михаил Никитович
  • Петров Леонид Викторович
  • Тарасов Анатолий Федорович
  • Сарычев Александр Валентинович
  • Хоменко Александр Андреевич
  • Хоменко Нэля Рудольфовна
RU2377094C2
ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО КОВША 2009
  • Юрьев Алексей Борисович
  • Мухатдинов Насибулла Хадиатович
  • Козырев Николай Анатольевич
  • Бойков Дмитрий Владимирович
  • Токарев Андрей Валерьевич
  • Шишин Андрей Геннадьевич
RU2393050C1
СОСТАВ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ РАСПЛАВА МЕТАЛЛА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСТАВА 2017
  • Никифорова Мария Павловна
  • Лебедев Илья Владимирович
RU2661981C1
ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ 2008
  • Курбацкий Михаил Никитович
  • Петров Леонид Викторович
  • Хоменко Александр Андреевич
  • Хоменко Нэля Рудольфовна
RU2384386C1
ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ 2014
  • Протопопов Евгений Валентинович
  • Бойков Дмитрий Владимирович
  • Дементьев Валерий Петрович
  • Козырев Николай Анатольевич
  • Фейлер Сергей Владимирович
RU2566228C1
ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ 2008
  • Курбацкий Михаил Никитович
  • Хоменко Александр Андреевич
  • Петров Леонид Викторович
  • Сарычев Александр Валентинович
  • Вдовин Константин Николаевич
  • Хоменко Нэля Рудольфовна
  • Точилкин Виктор Васильевич
RU2366535C1

Реферат патента 2007 года ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЗАЩИТЫ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ МЕТАЛЛА В ПРОМЕЖУТОЧНОМ И СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОМ КОВШАХ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ СТАЛИ

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрервыной разливке стали, а именно к составам шлакообразующих смесей. Теплоизолирующая смесь содержит, мас.%: углеродсодержащий материал 1-20, рисовую лузгу 4-20, золу ТЭС углей Подмосковного месторождения 60-95. Изобретение позволяет улучшить качество заготовки за счет теплоизолирующей способности смеси путем поддержания ее во время разливки в порошкообразном состоянии и повышения коррозионной стойкости стали. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 308 350 C2

1.Теплоизолирующая смесь для защиты и теплоизоляции металла в промежуточном и сталеразливочном ковшах при непрерывной разливке стали, содержащая углеродсодержащий материал и рисовую лузгу, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золу ТЭС углей Подмосковного месторождения при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

углеродсодержащий материал1-20рисовая лузга4-20зола ТЭСуглей Подмосковного месторождения60-95

2. Теплоизолирующая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кварц молотый в количестве 5-15 мас.%.3. Теплоизолирующая смесь по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что оксидный состав смеси поддерживают в пределах, мас.%: Al2O3 больше или равно 20; СаО меньше или равно 10%; Na2O+K2O меньше или равно 1; FeO меньше или равно 6,0; SiO2 остальное.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2308350C2

ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ 1999
  • Куклев А.В.
  • Топтыгин А.М.
  • Полозов Е.Г.
  • Объедков А.П.
  • Айзин Ю.М.
  • Соколова С.А.
RU2175279C2
Теплоизолирующая шлакообразующая смесь 1974
  • Гаджи Евгений Никитович
  • Харитонов Анатолий Сергеевич
  • Плакущий Иван Павлович
  • Костюк Виктор Анатольевич
SU493289A1
Теплоизоляционное покрытие зеркала металла при его разливке 1985
  • Лавренко Сергей Иванович
  • Егоров Павел Алексеевич
  • Мнушкин Илья Иосифович
  • Кушнир Юрий Борисович
  • Бурков Владимир Ильич
  • Поюровский Анатолий Исаакович
  • Дерюгин Александр Александрович
  • Черныш Нина Николаевна
SU1311843A1
GB 1293979 А, 25.10.1972
Способ последовательной штамповки и штамп для его осуществления 1988
  • Аскинази Феликс Самуилович
  • Бальсис Альгимантас Ионович
  • Шустицкий Франц Михайлович
SU1547922A1

RU 2 308 350 C2

Авторы

Куклев Александр Валентинович

Топтыгин Андрей Михайлович

Объедков Александр Перфилович

Соколова Светлана Алексеевна

Полозов Евгений Гаврилович

Даты

2007-10-20Публикация

2005-12-28Подача