Шлакообразующая смесь для защиты металла в кристаллизаторе Советский патент 1993 года по МПК B22D11/00 B22D11/10 C21C5/54 

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам шлакообразующих смесей, используемых для защиты металла в кристаллизаторе в процессе непрерывной разливки стали.

Целью изобретения является повышение качества непрерывнолитых заготовок за счет улучшения теплоизолирующих свойств смеси, снижение ее себестоимости путем утилизации отходов промышленного производства, улучшение санитарно-гигиениче- ских условии труда.

Поставленная цель достигается тем, что шлакообразующая смесь для защиты металла в кристаллизаторе, содержащая доменный шлак, графит и фторсодержащее вещество, согласно изобретению, в качестве фторсодержащего вещества смесь содержит пыль газоочисток производства алюминия и дополнительно содержит пыль газоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Доменный шлак15-23 Пыль газоочисток производства алюминия 18-22 Пыль газоочисток производства ферросилиция 25-30 Пыль газоочисток производства извести 26-30 . Графит 3-8,

пыль газоочисток производства алюми: ния имеет следующий состав, мас.%:

С25-30

00

а

N СП 00

VJ

СдЭ

тые

12-15

18-22

12-15

0.5-1,0

2.5-3,0 5

0,7-1,0

10-15,

а пыль газоочисток производства ферросилиция имеет состав, мае. %:

SI0286-88 А1аОз 1,8-2,5 SI 1,1-1,45 CaO+MgO 5,0-5,8 Реобщ 2.5-3,0. Доменный шлак является источником окислов кальция, алюминия, ремния и магния, введение которых в смесь в виде сплава, как показали эксперименты, ускоряет процесс образования гомогенного шлака. Кроме того, содержащаяся в составе домен- ного шлака окись магния способствует повышению ассимилирующих свойств шлакового расплава и обеспечивает прочность сцепления гарнисажа со стенками кристаллизатора. Указанный эффект дости- гается при содержании доменного шлака в смеси в пределах 15-23%. Введение в состав шлакообразующей смеси менее 15% доменного шлака снижает толщину слоя расплавленного шлака в кристаллизаторе и его ассимилирующую способность. При содержании доменного шлака в смеси свыше 23% повышается температура плавления расплава, резко увеличивается вязкость шлакового покрытия, ухудшается качество отливаемых заготовок.

Используемая в качестве фторсодержа- щего вещества пыль газоочисток производства алюминия, имея в своем составе как соединения фтора, так и соединения на- трия, является плавнем для всей смеси, одновременно снижая температуру плавления смеси и вязкость полученного шлака и способствует быстрому формированию гомогенного шлака при более низкой температуре. Кроме того, она содержит до 30% углерода и смолистый остаток, при сгорании которых в кристаллизаторе выделяется тепло, дополнительно подогревающее шлаковую смесь, а выделяющиеся продукты горения и разложения способствуют улучшению теплоизолирующих свойств за счет ее разрыхления.

Пыль представляет собой твердый тонкодисперсный продукт высокотемператур- ных выносов материалов плавки алюминия. Низкая насыпная плотность (0,25 т/м. малый размер частиц (0,1-20 мкм) и наличие углерода определяют ее высокие теплоизо- лирующие и защитно-смазывающие свойства. Пыль дешева, при подготовке к использованию не требует помола, ее применение уменьшит загрязнение окружающей среды отходами. При формировании защитного покрытия в процессе разливки практически устраняется загрязнение атмосферы фтором.

При содержании в смеси фторсодержа- щего вещества ниже 18% возрастает вязкостьшлака, увеличивается теплопроводность смеси, ухудшается качество литых заготовок (наблюдаются шлаковые включения, трубая складчатость), нарушается стабильность процесса непрерывной разливки. В случае превышения содержания в смеси 22% фторсодержащего вещества недопустимо уменьшается толщина слоя шлакового покрытия, снижается вязкость шлака, увеличивается расход смеси. При этом происходит увеличение выделений фтора и загрязнение атмосферы.

Пыль газоочисток производства ферросилиция, входящая в состав смеси, обеспечивает ее теплозащитные свойства (коэффициент теплопроводности 0,08 Вт/мК), предотвращает образование на ме- нирке окисленной корочки и является источ- ником аморфного диоксида кремния, химическая активность которого выше всех модификаций окислов кремния, поэтому процесс образования силикатов в шлаковой смеси происходит до ее полного расплавления. Имея фракцию 0,1-10 мкм, пыль не требует предварительной подготовки. Уменьшение содержания пыли газоочисток производства ферросилиция ниже 25% в составе шлаковой смеси, приводит к возрастанию температуры плавления смеси и снижению теплоизолирующих свойств. Если содержание пыли газоочисток производства ферросилиция превышает 30%, то наблюдается увеличение вязкости шлака, ухудшаются условия формирования гарнисажа, снижается качество отливаемых заготовок.

Пыль газоочисток производства извести является источником СаО и, совместно с другими компонентами смеси обеспечивает оптимальные физико-химические характеристики шлакового расплава, необходимые для ассимиляции неметаллических включений, изоляции металла и сохранения в нем глинозема в процессе разливки при минимальном исходном содержании фтора. Экспериментально установлено, что указанный эффект достигается при содержании в смеси известковой пыли в пределах 25-30%.

Углеродсодержащий материал-графит в уставе смеси вводится в качестве регулято,pa скорости плавления. При содержании графита менее 3% резко увеличивается расход смеси, а увеличение его содержания более 8% ведет к с нижению положительных свойств защитного покрытия, наблюда- ется науглероживание металла и образование трещин на поверхности заготовок.

Новый положительный эффект заявляемого технического решения состоит в при- менении определенной совокупности мелкодисперсных отходов производства, упрощающих подготовку смесей и обеспечивающих получение необходимых физико- химических свойств шлакового расплава. Применение указанных компонентов обес- пе ивает получение шлаковой смеси с низ- кгм насыпным весом, высокими теплоизолиругоадоми свойствами и повышенной растекаемостью. Это позволяет до- стичь цели изобретения.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава шлакообразующей смеси были подготовлены пять составов шлакообразующей смесей. Смеси по вариантам № 2-4 (см. таблицу) соответствуют предлагаемым пределам состава и свойств, а смеси по вариантам № 1 и № 5 выходят за эти пределы.

П р и м е р 1 (вариант смеси № 3). Смесь приготавливалась путем механического перемешивания компонентов до однородного состояния, причем помолу и сушке подвергался только гранулированный доменный шлак. Предложенная смесь испытывалась в процессе непрерывной разливки заготовок сечением 300x300 мм и 140x140 мм сталей марок CT.20-CT.45.

Металл поступал из промежуточного ковша в кристаллизатор через прямоточный погруженный стакан. Смесь содержала: доменного шлака - 20%, пыли газоочисток производства алюминия-20%, пыли производства ферросилиция -27%, пыли извести - 28%, графита - 5%, имела плотность 0,56 т/м3, растекаемость - 380 мм. Расход смеси составил 0,5 кг/т. Теплопроводность смеси составила 0,88 Вт/мК, вязкость - 0,8 пуаз, температура начала плавления - 1070°С, толщина слоя расплавленного шлака в кри- сталлизаторе - 2,5 мм.

Пыль газоочисток производства ферросилиция представляла собой аморфный ди- оксид кремния фракции 0,1-10 мкм, пыль газоочисток производства алюминия имела фракцию 0,1-20 мкм, насыпную плотность- 0,25 т/м3.

Из таблицы видно, что лучшие результаты получены для составоа смесей вариантов № 2-4. Невысокие температуры плавления

смесей и вязкости их шлаковых расплавов в сочетании с повышенной рзстекаемостью и высокими теилоизолирующими свойствами обеспечивали получение высококачественной поверхности непрерывнолитой заготовки. В рассматриваемом варианте смеси № 3 дефекты на поверхности заготовок практически отсутствовали.

При использовании в ходе разливки для защиты металла в кристаллизаторе смеси составов по вариантам № 1 и № 5 отбраковка по поверхностным дефектам увеличивалась-на 0,01-0,06%.

Предложенные смеси в процессе разливки образовывали на зеркале металла равномерное покрытие, которое обеспечивало стабильный процесс разливки со скоростью 0,5-1,8 м/мин в зависимости от сечения заготовки. Благодаря невысокому содержанию графита в смеси (3-8%) на происходило науглероживания металла.

Использование шлзкообразующих смесей заявляемого изобретения практически устраняло выделение фтора в атмосферу. Содержание его в атмосфере над кристаллизатором составляло 0,01 мг/м , на рабочей площадке стальковша это содержание снизилось до 0,004 мг/м3, на остальных рабочих местах фтор не был обнаружен.

Экономический эффект от использования предложенной смеси складывается от ее себестоимости за счет утилизации отходов производства, исключения операций предварительной подготовки материалов, отсутствие в составе дорогостоящих материалов и снижения отбраковки металла по поверхностным дефектам.

Формула изобретения 1, Шлакосбразующая смесь для защиты металла в кристаллизаторе, включающая доменный шлак, графит, фторсодержащее вещество, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества непрерывноли- тых заготовок за счет улучшения теплоизо- лирующих свойств смеси, снижения ее себестоимости за счет утилизации отходов промышленного производства и улучшения санитарно-гигиенических условий труда, в качестве фторсодержащего вещества она содержит пыль газоочисток производства алюминия и дополнительно содержит пыль. газоочисток производства ферросилиция и извести при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Доменный шлак15,0-23,0 Пыль газоочисток производства алюминия 18,0-22,0 Пыль газоочисток производства ферросилиция 25,0-30,0 Пыль газоочисток производства извести26,0+30,0 Графит 3,0+8,0 2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, ыль газоочисток производства алюмиимеет следующий состав, мас.%: Оксид алюминия 12,,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

3. Смесь по п. 1,отличающаяся тем. что 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 щелочноземельных металлов 5,0+5,8 Железо (Реобщее)2,5+3,0

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам шлакообразующих смесей, используемых для защиты металла в кристаллизаторе в процессе разливки стали. Сущность изобретения: шлакообразую- щая смесь содержит доменный шлак, графит и фторсодержащее вещество 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 15-23; пыль газоочисток производства алюминия 18-22; пыль газоочисток производства ферросилиция 25-30; пыль газоочисток производства извести 26-30; графит 3-8. Пыль газоочисток производства алюминия имеет следующий состав, мас.%: 12-15; F 18-22; NaaO 12-15; СаО 0,7-1,0; SIC-2 0,5-1,0; Ре20з2,5- 3,0; С 25-30; смолистые 10-15. Пыль газоочисток производства ферросилиция имеет следующий состав, мас.%: SI02 86-88; 1,8-2,5; S11.1-1,45; СаО+ МдО 5,0-5,8; Р0бщ 2,5-3,0. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. W Ё