ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ Российский патент 2017 года по МПК B22D11/111 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали.

Известна шлакообразующая смесь для защиты металла в кристаллизаторе (RU 2025197 С1, МПК 5 B22D 11/00, С21С 5/54, опубл. 30.12.1994), содержащая основу шлаковой смеси, графит, фторсодержащее вещество, пыль газоочисток производства извести и ферросилиция, в качестве основы шлаковой смеси - феррохромовый саморассыпающийся сепарированный шлак, а в качестве фторсодержащего вещества - пыль газоочисток производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

пыль газоочисток производства алюминия 20,0-23,0 пыль газоочисток производства ферросилиция 28,0-32,0 пыль газоочисток производства извести 20,0-24,0 графит 3,0-8,0 феррохромовый саморассыпающийся сепарированный шлак 18,0-24,0

Известна шлакообразующая смесь (SU 1814587 A3, МПК 5 B22D 11/00, B22D 11/10, С21С 5/54, опубл. 07.05.1993), содержащая доменный шлак, графит и фторсодержащее вещество, причем в качестве фторсодержащего вещества смесь содержит пыль газоочисток производства алюминия и дополнительно пыль газоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас. %:

доменный шлак 15,0-23,0 пыль газоочисток производства алюминия 18,0-22,0 пыль газоочисток производства ферросилиция 25,0-30,0 пыль газоочисток производства извести 26,0-30,0 графит 3,0-8,0

Пыль газоочисток производства алюминия имеет следующий состав, мас. %:

оксид алюминия 12,0-15,0 фтор 18,0-22,0 оксид натрия 12,0-15,0 оксид кальция 0,5-1,0 оксид железа 2,5-3,0 углерод 25,0-30,0 смолистые вещества 10,0-15,0

Пыль газоочисток производства ферросилиция имеет следующий состав, мас. %:

оксид кремния 86,0-88,0 оксид алюминия 1,8-2,5 кремний 1,1-1,45 оксиды щелочно- и щелочно-земельных металлов 5,0-5,8 железо (Fe_общее) 2,5-3,0

Недостатки этих шлакообразующих смесей:

- выбранные соотношения компонентов в смесях не обеспечивают требуемую в ряде случаев необходимую легкоплавкость смеси, гарантирующую высокую степень смазывания поверхности кристаллизатор-заготовка, а также не обеспечивают требуемые рафинирующие свойства смеси по неметаллическим включениям;

- смеси включают шлаки доменного процесса и производства феррохрома, содержащие значительное количество MnO и FeO, которые в свою очередь повышают газопроницаемость шлакового слоя и увеличивают содержание кислорода в разливаемой стали.

Известна шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали (SU 1702696 А1, МПК 6 С21С 5/54, опубл. 20.08.1996), выбранная в качестве прототипа, включающая аморфный графит, известь, алюминийсодержащие и фторсодержащие вещества, пылевидные отходы производства ферросилиция, а в качестве алюминийсодержащего и фторсодержащего вещества - пылевидные отходы производства алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

аморфный графит 10-20 известь 20-30 пылевидные отходы производства ферросилиция 30-40 пылевидные отходы производства алюминия 20-30

Недостатки такой шлакообразующей смеси:

- выбранные соотношения компонентов в смеси не обеспечивают требуемую в ряде случаев необходимую легкоплавкость смеси, гарантирующую высокую степень требуемых рафинирующих свойств смеси по неметаллическим включениям;

- использование извести приводит к увеличению себестоимости смеси в связи с необходимостью дробления.

Задачей изобретения является улучшение условий формирования слитка при непрерывной разливке стали за счет рафинирования шлакообразующей смесью, уменьшение загрязненности стали по неметаллическим включениям и уменьшение концентрации кислорода в разливаемой стали.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, также как в прототипе, включает аморфный графит, известь, пылевидные отходы производства ферросилиция, пылевидные отходы производства алюминия.

Согласно изобретению шлакообразующая смесь дополнительно содержит ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали при следующем соотношении компонентов, мас. %

аморфный графит 10-20 известь 0,1-2 пылевидные отходы производства ферросилиция 30-40 пылевидные отходы производства алюминия 20-30 ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали 18-28

Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок.

Оксиды железа, марганца, содержащиеся в ковшевом белом шлаке производства рельсовой электростали, повышают газопроницаемость шлакового слоя, в связи с чем необходимо их ограничение. Содержание фтористых соединений в пылевидных отходах производства алюминия выбрано из условий уменьшения окомкования смеси и хорошей адгезии неметаллических включений шлаком, сформированным из шлакообразующей смеси. Воздействие фторидов натрия и калия из пылевидных отходов производства алюминия заключается в снижении температуры плавления и в дроблении полимерной структуры шлака, т.е. увеличении единиц течения, снижающих вязкость расплава.

Оксид алюминия, содержащийся в пылевидных отходах производства алюминия, повышает ассимилирующую способность шлака глиноземистых неметаллических включений, снижающих эксплуатационную стойкость железнодорожных рельсов.

Пылевидные отходы производства ферросилиция в шлакообразующей смеси ограничены вязкостью шлакового расплава. Для лучшей смазки кристаллизатора смесь имеет низкую основность - отношение CaO/SiO₂=0,6-0,9. Для регулирования основности шлакообразующей смеси вводится СаО в виде пылевидных отходов извести.

Концентрация углерода, вносимого аморфным графитом, выбрана, исходя из целесообразности смазки в зоне кристаллизатор - непрерывнолитая заготовка.

Заявляемую шлакообразующую смесь используют при разливке стали марок Э76Ф, Э90ХСФ на радиальных 4-х ручьевых машинах непрерывного литья заготовок с сечением кристаллизатора 300×360 мм.

Шлакообразующую смесь готовят смешением аморфного графита, извести, отходов производства алюминия (пыль газоочистки производства алюминия с химическим составом: 20-24% С, 0,5-2,0% Fe₂O₃, 25-45% AL₂O₃, 0,1-1,5% СаО, 0,5-1,5% MgO, 11-18% Na₂O+K₂O, 8-18% F);

пылевидных отходов производства ферросилиция (89-91% SiO₂, 0,5-1,0% СаО, 0,3-0,5% AL₂O₃, 0,5-1,0% Fe₂O₃; 0,8-1,5% MgO);

ковшевого белого шлака производства рельсовой электростали (18,9-21,8% SiO₂, 45,8-54,9% СаО, 6,09-7,4% AL₂O₃, 0,5-1,0% FeO; 7,13-19,2% MgO, 0,53-1,07% MnO).

Различные варианты компонентного состава шлакообразующей смеси, а также влияние состава на содержание кислорода и загрязненность стали неметаллическими включениями (строчки оксидные) представлены в таблице.

Шлакообразующая смесь присаживалась в медные водоохлаждаемые кристаллизаторы в количестве 0,5-1,0 кг/т жидкой стали. После разливки заготовки режут на мерные длины, после чего заготовки охлаждают, осматривают и отгружают для прокатки.

Техническими результатами изобретения являются: уменьшение загрязненности стали по неметаллическим включениям и уменьшение концентрации кислорода в разливаемой стали.

Использование шлакообразующей смеси для непрерывной разливки стали по сравнению с прототипом позволяет уменьшить загрязненность рельсовой стали неметаллическими включениями (максимальная длина строчки хрупкоразрушенных оксидов не превышает 0,03 мм, в прототипе - до 0,15 мм); снизить содержание кислорода в рельсовой стали с 6 ppm (прототип) до 2 ppm.

Изобретение относится к черной металлургии. Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали содержит следующие компоненты, мас. %: аморфный графит 10-20, известь 0,1-2, пылевидные отходы производства ферросилиция 30-40, пылевидные отходы производства алюминия 20-30, ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали 18-28. Обеспечивается уменьшение загрязненности стали по неметаллическим включениям и уменьшение концентрации кислорода в разливаемой стали. 1 табл.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая аморфный графит, известь, пылевидные отходы производства ферросилиция, пылевидные отходы производства алюминия, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали при следующем соотношении компонентов, мас. %:

аморфный графит 10-20 известь 0,1-2 пылевидные отходы производства ферросилиция 30-40 пылевидные отходы производства алюминия 20-30 ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали 18-28