ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ Российский патент 2010 года по МПК B22D11/111 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к утеплению поверхности жидкой стали и чугуна в ковше во время транспортировки и разливки.

Известна теплоизолирующая смесь для разливки стали (Авт. свид. СССР №582054, МПК В22D 27/00, B22D 7/10, опубл. в БИ №44, 1977 г.). Смесь содержит углеродсодержащее вещество, в качестве которого используются древесные опилки, а также перлит вспученный. Опилки - отход деревообработки, перлит - силикатная составляющая - вулканическое стекло. Его вспучивание происходит при нагревании за счет удаления из его состава химически связанной воды. Вспученный перлит является теплоизолирующим материалом и в смеси с опилками за счет их горения обеспечивает теплоизоляцию поверхности стали.

Однако эта теплоизолирующая смесь имеет следующий недостаток:

- после полного сгорания опилок, что происходит в течение нескольких минут, теплоизолирующие свойства смеси резко снижаются, оставшийся в смеси вспученный перлит благодаря контакту с расплавленной сталью расплавляется и теряет свои теплоизолирующие свойства.

По этой причине такая смесь не может быть использована для теплоизоляции поверхности жидкой стали или чугуна в ковше при транспортировке и разливке, где необходимо поддерживать высокую температуру расплавленного металла в течение длительного времени.

Известна также теплоизолирующая смесь для разливки стали, являющаяся ближайшим аналогом заявляемого изобретения (патент РФ №2289493, МПК B22D 7/00, опубл. 20.12.2005 в Бюл. №35). Смесь включает полевой шпат (амазонит), кокс молотый и алюминиевый порошок.

Однако недостатком указанной смеси является то, что в период транспортировки и разливки металла при непосредственном контакте смеси с огнеупорной футеровкой ковша происходит ее эрозионный износ. Величина износа футеровки ковша составляет 2,3-3,1 мм/плавку.

Технической задачей изобретения является снижение износа огнеупорной футеровки ковша в месте ее контакта с теплоизолирующей смесью при транспортировке и разливке в машинах непрерывного литья заготовок и снижение стоимости смеси.

Поставленная задача решается тем, что теплоизолирующая смесь включающая полевой шпат (амазонит), кокс молотый и алюминиевый порошок, дополнительно содержит кукурузную сечку (термически обработанную), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полевой шпат (амазонит) 47-53 Кокс молотый 15-18 Алюминиевый порошок 6-8 Кукурузная сечка 25-28

Приготовление теплоизолирующей смеси с добавкой кукурузной сечки не отличается от приготовления обычной теплоизолирующей смеси.

Известно использование термически обработанной (обожженной) кукурузной соломы (см. реф. 08.03-15А-32, РЖ «Металлургия, сводный том», №3. 2008 г., с.3. «Свойства и технологические характеристики обожженной кукурузной соломы как теплоизолирующего вещества для жидкого металла»).

Кукурузная солома дешевле рисовой лузги, имеет высокое содержание SiO₂, (CaO+MgO), Аl₂O₃, содержание железа в ней составляет 0,9-1,3%.

Кукурузная сечка (термически обработанная) является продуктом переработки кукурузной соломы на корм животным.

Размер частиц кукурузной сечки в процессе приготовления теплоизолирующей смеси, как правило, не превышает 3 мм, что соответствует наибольшему размеру фракций других компонентов смеси и поэтому обеспечивает хорошую сыпучесть смеси при заполнении ею поверхности расплава в ковше.

Характерной особенностью кукурузной сечки является химический состав ее золы, которая содержит, мас.%: SiO₂ 85,6-88,0; (CaO+MgO) 2,2-3,9; Аl₂О₃ 2,8-3,4; (FeO+Fe₂O₃) 0,9-1,3.

Высокое содержание SiO₂ в золе кукурузной сечки обеспечивает ее практически не изменяющуюся вязкость при снижении температуры во время разливки и транспортировки. В результате этого теплоизолирующие свойства смеси практически не изменяются, это не приводит к снижению перепада температуры расплавленного металла при транспортировке и разливке в машине непрерывного литья заготовок более чем на 11-12°С, что не приводит к снижению износа огнеупорной футеровки ковша.

При расходе кукурузной сечки менее 25% не обеспечивается формирование расплава в зоне контакта теплоизолирующей смеси с расплавленным металлом необходимой вязкости и не обеспечивается требуемая теплоизолирующая способность смеси, что также не приводит к снижению износа огнеупорной футеровки.

При расходе же кукурузной сечки более 28% наблюдается интенсивное горение теплоизолирующей смеси в начальный период, что также снижает ее теплоизолирующую способность и не приводит к снижению износа огнеупорной футеровки.

Таким образом, оптимальными пределами расхода кукурузной сечки в смеси является расход 25-28%.

Пример конкретного выполнения

В электросталеплавильном цехе ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" провели опыты по использованию теплоизолирующих смесей в сталеразливочных ковшах номинальной емкостью 175 тонн при выплавке стали марки Ст3сп. Провели 22 плавки - плавки №575050-575072.

В опытах использовали теплоизолирующую смесь в соответствии с прототипом и заявляемую смесь.

В составе заявленной смеси использовали следующие материалы:

- полевой шпат (амазонит) Вишневогорского месторождения по ТУ 5726-96;

- кокс сухой молотый по СТП 101-68-98;

- алюминиевый порошок вторичный пассированный марки АПВ-П по ТУ 1790-99;

- кукурузная сечка (термически обработанная).

В опытах использовали следующие составы смесей.

№ состава Содержание компонентов, мас.% Полевой шпат Кокс молотый Алюминиевый порошок Кукурузная сечка 1 47 18 7 28 2 47 17 8 28 3 53 15 7 25

Получены следующие результаты: износ огнеупорной футеровки ковша в месте ее контакта с теплоизолирующей смесью при транспортировке и разливке в машинах непрерывного литья заготовок составил при использовании теплоизолирующей смеси по прототипу 2,3-3,1 мм/плавку, заявляемой теплоизолирующей смеси (составы 1, 2, 3) - 2,0-2,1 мм/плавку, что ниже на 11,1%, при этом снижается стоимость смеси.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к утеплению поверхности жидкой стали и чугуна в ковше во время транспортировки и разливки. Теплоизолирующая смесь содержит, мас.%: полевой шпат в виде амазонита 47-53, кокс молотый 15-18, алюминиевый порошок 6-8, кукурузную сечку 25-28. Обеспечивается снижение износа огнеупорной футеровки ковша в месте ее контакта с теплоизолирующей смесью и снижение стоимости смеси. 1 табл.

Теплоизолирующая смесь, содержащая полевой шпат в виде амазонита, кокс молотый и алюминиевый порошок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кукурузную сечку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полевой шпат в виде амазонита 47-53 Кокс молотый 15-18 Алюминиевый порошок 6-8 Кукурузная сечка 25-28