ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО КОВША Российский патент 2010 года по МПК B22D11/111 B22D41/00 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам теплоизолирующих смесей, используемых для теплоизоляции поверхности зеркала металла в сталеразливочных и промежуточных ковшах.

Известна выбранная в качестве прототипа теплоизолирующая смесь для разливки стали, содержащая перлит вспученный и графит аморфный, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества стали, указанные компоненты взяты в следующем соотношении, об.%:

графит аморфный 10-20;

перлит вспученный - остальное [1].

Существенными техническими недостатками данной смеси при использовании в сталеразливочном ковше являются неконтролируемый процесс науглероживания стали, высокая стоимость и повышенная трудоемкость, связанная с необходимостью ручного разравнивания смеси скребком по поверхности расплава в связи с низкой растекаемостью по поверхности жидкого металла и шлака (вследствие использования в качестве углеродсодержащего материала аморфного графита).

Известна также теплоизолирующая смесь для непрерывной разливки стали, содержащая кремнеземсодержащий материал и органическую добавку, отличающаяся тем, что она содержит углеродсодержащий материал, в который введены оксиды кальция, с содержанием в нем не более 50% оксида кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеродсодержащий материал 4-25

Рисовая лузга 4-90

Кремнеземсодержащий материал - Остальное

Кремнеземсодержащий материал, имеет следующий состав, мас.%; CaO 30,0-60,0; SiO₂ 20,0-50,0; Al₂O₃ 3,0-7,0; MnO 0,5-5,0; MgO 3,0-7,0; (Na₂O+K₂O) 0,1-2,0; C 4,0-20,0; FeO 0,1-5,0; F 0,001-5,0; TiO₂ 0,1-2,0 при основности CaO/SiO₂=0,6-3,0.

В качестве углеродсодержащего материала теплоизолирующая смесь содержит кокс.

Существенными техническими недостатками данной смеси при использовании в сталеразливочном ковше являются неконтролируемый процесс науглероживания стали, повышенная себестоимость смеси за счет использования в ее составе импортной органической составляющей (рисовой лузги), высокая травмоопасность вследствие интенсивного горения органической составляющей.

Техническими результатами изобретения являются:

- повышение теплоизолирующей способности смеси;

- снижение трудоемкости и повышение безопасности при использовании;

- увеличение выхода годного за счет увеличения серийности разливки стали на МНЛЗ.

Для этого предлагается теплоизолирующая смесь для утепления стали в сталеразливочном ковше, содержащая вспученный перлит и углеродсодержащий материал, отличающаяся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используются пылевидные отходы установки беспылевой выдачи кокса фракции 0÷0,1 мм 6-10%, 0,1÷0,25 мм 47-50%, 0,25÷0,5 25,8-26,8%, 0,5÷3,0 10,7 - 16,7, >3,0 мм - менее 1,2%, с содержанием углерода не менее 82%, зольностью - менее 9,7%, влажностью менее 0,8%, причем указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

перлит 52,63-63,16;

пылевидные отходы установки беспылевой выдачи кокса 36,84-47,37

Заявляемое соотношение компонентов подобрано опытным путем, причем при изменении соотношения компонентов снижаются растекаемость по поверхности расплава и теплоизолирующие свойства шлаковой смеси. Функциональное назначение входящих в теплоизолирующую смесь ингредиентов следующее:

- вспученный перлит, являясь сыпучим компонентом с массовой долей элементов: CaO - менее 2,0%; SiO₂ 65,0-75,0%; Al₂O₃ 10,0-16,0%; MgO - менее 1,0%; (Na₂O+K₂O) 9%; Fe₂O₃ - менее 3,0%, имеющий малый насыпной вес 60-200 кг/м³ и высокие теплоизолирующие свойства (теплопроводность 0,052-0,07 вт/мК⁰) используется в качестве каркаса смеси при создании пористой (рыхлой) структуры;

- пылевидные отходы установки беспылевой выдачи кокса служат для снижения процесса спекания зерен перлита и тем самым позволяют длительное время сохранять пористую (рыхлую) структуру смеси, а также вследствие своей псевдотекучести - повышению растекаемости смеси по поверхности расплава, что исключает проведение операции ручного разравнивания смеси с целью исключения наличия оголенных участков жидкого расплава.

Оптимальность заявленного соотношения подтверждается тем, что содержание в смеси пылевидных отходов установки беспылевой выдачи кокса 36,84-47,37 мас.% отвечает высоким теплоизолирующим свойствам и достаточной растекаемости по поверхности жидкого расплава, исключающей операцию разравнивания. При увеличении содержания пылевидных отходов установки беспылевой выдачи кокса более 47,37 мас.% наблюдалось некоторое увеличение теплоизолирующих свойств при значительной растекаемости смеси, однако приводило к резкому науглероживанию металла.

Содержание пылевидных отходов установки беспылевой выдачи кокса менее 36,84 мас.% снижает теплоизолирующие свойства и растекаемость смеси по поверхности расплава.

Использование пылевидных отходов установки беспылевой выдачи кокса с влажностью более 0,8% и фракцией 0,1-0,25 мм менее 47% приводит к резкому снижению растекаемости смеси.

В опытах использовался вспученный перлит с массовой долей элементов: CaO - менее 2,0%; SiO₂ 66,0%; Al₂O₃ 12,0%; MgO - менее 1,0%; (Na₂O+K₂O) 8,7%; Fe₂O₃ - менее 3,0%, насыпным весом 60-70 кг/м³ и пылевидные отходы установки беспылевой выдачи кокса фракции 0÷0,1 мм 6-10%, 0,1÷0,25 мм 47-50%, 0,25÷0,5 25,8-26,8%, 0,5÷3,0 10,7-16,7, >3,0 мм - менее 1,2%, с содержанием углерода не менее 82%, зольностью - менее 9,7% и влажностью менее 0,8%.

Опытную теплоизолирующую смесь изготавливали путем перемешивания исходных компонентов в смесительной установке. Для достижения равномерного состава смеси компоненты перемешивали в течение не менее 30 минут при скорости вращения ротора 22 об/мин.

Использование теплоизолирующей смеси производили в сталеразливочных ковшах при производстве сталей марок ст.3-5 сп., Э76, Э76Ф. По окончании внепечной обработки на установке печь-ковш либо установке дегазации стали непосредственно перед отдачей стали на МНЛЗ на зеркало жидкого расплава задавали теплоизолирующую смесь в количестве 500 литров.

Использование теплоизолирующей смеси в сталеразливочном ковше при непрерывной разливке стали позволило снизить градиент температуры металла в промежуточном ковше до 7-9°C и, как следствие, отбраковку металла по нарушению температурно-скоростного режима на 0,7%, повысить серийность в среднем на 0,5 плавки, снизить технологические отходы на 0,4 кг/т стали.

Источники информации

1. А.с. СССР 348288 B22D 27/04.

2. Патент RU 2175279, B22D 11/111.

Смесь может быть использована для теплоизоляции поверхности зеркала металла в сталеразливочных и промежуточных ковшах. Смесь содержит вспученный перлит и пылевидные отходы установки беспылевой выдачи кокса следующего фракционного состава: 0÷0,1 мм 6-10%, 0,1÷0,25 мм 47-50%, 0,25÷0,5 25,8-26,8%, 0,5÷3,0 10,7-16,7, >3,0 мм - менее 1,2%. Содержание углерода в пылевидных отходах не менее 82%, зольность - менее 9,7%, влажность менее 0,8%. Компоненты смеси взяты в следующем соотношении, мас.%: перлит 52,63-63,16, пылевидные отходы установки беспылевой выдачи кокса 36,84-47,37. Достигается повышение теплоизолирующей способности смеси.

Теплоизолирующая смесь для утепления стали в сталеразливочном ковше, содержащая вспученный перлит и углеродсодержащий материал, отличающаяся тем, что в качестве углеродсодержащего материала она содержит пылевидные отходы установки беспылевой выдачи кокса фракций 0÷0,1 мм - 6-10%, 0,1÷0,25 мм - 47-50%, 0,25÷0,5 - 25,8-26,8%, 0,5÷3,0 - 10,7-16,7, >3,0 мм - менее 1,2%, с содержанием углерода не менее 82%, с зольностью менее 9,7% и влажностью менее 0,8%, причем указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Вспученный перлит 52,63-63,16 Пылевидные отходы   установки беспылевой выдачи кокса 36,84-47,37