Экзотермическая смесь для прибыльной части слитка Советский патент 1980 года по МПК B22D7/10 

(54)ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИБЫЛЬНОЙ ЧАСТИ СЛИТКА

1

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам экзотермических смесей, применяемых для обогрева прибылей слитков стали.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является экзотермическая смесь, включающая восстано.витель на основе алюминия, твердый окислитель - легко восстанавливаю-, щееся кислородсодержащее соединение и наполнитель, в качестве которого в смеси содержится вермикулит необожженный 1.

Однако эта смесь имеет недостаточньй экзотермический эффект.

/ Цель изобретения - повышение эффективности использования тепла экзотермических реакций.

Эта цель достигается тем, что

смесь содержит указанные ингредиенты при следующем соотношении,вес.%

Твердый окислитель Вермикулит необожженный

Восстановитель на основе алюминия

При этом вермикулит необоженной фракции 5-20 мм составляет в смеси 60-90%, а фракции 1,5-4,5 мм - 10-40%.

Увеличение в вермикулите доли фракции 5-20 мм более указанного выше количества сопровождается уменьшением величины распространения усадочных дефектов. Однако уже при 63% фракции 5-20 ммобеспечивается

0 уменьшение головной обрези в среднем до 5,9%, что близко к теоретически достижимому уровню (5,0-5,5%). Поэтому дальнейшее (вплоть до 100%) увеличение доли фракции 5-20 мм

5 будет полезным, однако в незначительной степени.

Кроме того, применение вермикулита такого Фракционного состава в указанных количествах обеспечивает

0 образование двухслойной засыпки в процессе горения смеси в прибыльной части слитка и надежную теплоизоляцию металла. Двухслойная засыпка образуется за счет того, что при рез5ком (S 10-15 раз) увеличении объема частиц вермикулита, нагретых до температуры 300-400 С, более мелкие частицы экзотермических компонентов (окислитель и восстановитель) осыпа0 |ются (соскальзывают) вниз. Происхо724271

ЙТ сеп&рэция частиц по высоте слоя меси: - экзотермические комоненты (максимальный -размер их час ти1Гвсмёсй непревышает З IMM) и мелкие частица вермикулита, вверху крупные частицы вспученного вермикулита, которые служат теплоизолятором иуменьшают потери тепла экзотер тачеёКйхрёакций в б1 ружающую

атмосферу. Данная экзотермическая смесь сочетает в себе свойства обогревающих и теплоизолирующих смесей. ,

1Раздёлёйие смеси на два слоя ; тем резче выражено, чем ниже содержание S исходном вермикулите частиц с размером менее 5 мм. При использовании мелкого вермикулита, фрак-, ционный состав которого приближается к 6Ьс аву экзотермических компонентов, горение смеси практически не происходит из-за сильного разобщения частиц восстановителя и окислителя. С повышением содержания в Вермикулите доли крупных частиц (размером 5 мм и более) загорание смеси становится более ранним,облегчается описанная выше сепарация частиц смеси по высоте ее ,слоя, олее резкое разделение смеси на два слоя (слой преимущественно экзо термических компонентов и слой теплоизолирующего материала) с повышением крупности вермикулита увеличивает эффективность экзотермической сМеси. Так, при утеплейии прибыльной части слитка массой 8,0т экзотермическими смесями состава, вес,%: алюминиевого порошка 14, маргенцевой руды 25, необожженного вермикулита 61 (расход смеси 25 кг на слиток) уЬтановлейного, что, если вис годном вермикулите содержание фракции 5-20 мм составляет около 34,55 и 63%, то усадочные дефектвраспространяются на глубину соответственно 9-10; 7-8,5; 5,5-6,3% от длины раската слитка.

Отмеченное влияние фракционного состава вермикулита на эффе ктивность смеси имеет место лишь тогда, когда смесь содержит достаточно высокое количество вермикулита.

При содержании вермикулита менее 45% происходит значительное расплавление слоя смеси и потеря его теплоизолирующих свойств. Увеличение концентрации необожженного вермикулита выше,70% нецелесообразно, так как получается смесь с низкой теплотворной способностью и ее применение с целью уменьшения величины голов н сэй -обрез и Вудё мал оэ Фективно. -. - - г.

Содержание экзотермических компонентов в смеси и ее расход вьаби раются в зависимости от массы слит- , ка. При этом следует учитывать возрастание скорости горения с повышением теплотворной способносгт;йГ

4

смеси, которая определяется в основ ном-количеством горючего элемента алюминия.

Содержание окислителя выбирается в зависимости от содержания горючего компонента, причем последнее на 3-5% превышать стехиометрическое соотношение с окислителем.

Для слитков массы 2-4 т, характеризующихся непродолжительным затвердеванием металла в прибыли, целесообразно использовать смесь с относительно высокой скоростью горения (повышенным количеством . экзотермических компонентов) при малом ее расходе (например 2 кг/т

5 стали). Для слитков большой массы (более 12 т) целесообразно использовать смесь с малой скоростью горения при относительно большом, ее расходе (например 4 кг/т стали). ВосQ .становителем в смеси служат или порошкообразный алюминий, или отходы .переработки алюминиевых сплавов фракции 0,5-3 мм, содёр5кащие не менее 40% металлического алюминия; окислителем - маргенцевая руда (пиролюзит) или железная окалина.

Так, для слитков малой массы используют смесь состава, вес.%:

Алюминиевый порошок

16

Марганцевая руда,

содержащая 85%

32 52

двуокиси марганца

Необоженный

вермикулит

Если окислителем служит железная калина, то смесь имеет состав,вес.%;

Алюминиевый порошок

Железная окалина .35

Необоженный вермикулит 49

Для слитков большой массы примеяют состав, вес.%:

10 20

Алюминиевый порошок

Марганцевая руда

Вермикулит

70

необожженный

Алюминиевый порошок Окалина

Вермикулит

необожженный

Если в качестве восстанов используюу отходы переработкминиевых сплавив, содержащие алюминия, состав этих смесей следующий-, вес.%:

Отходы переработки алюминТ1евых сплавов Марганцевая руда

, Вермикулит .необожженный

-ИЛИ Отходы переработки

алюминиев.ых сплавов

Окалина

Вермикулит

необожженный В качестве примера утепления при быльной части блюмингового слитка массой 8,0 т, отливаемого в растиренные книзу изложницы с теплоизоля ционным вкладышем, используют смесь в количестве 3,0 кг/т стали следующего состава, вес.%: Восстановитель - ешюминиевый порошок . 14 Окислитель марганцевая руда25 Необоженный вермикулит 61 При этом применяют вермикулит сле дующего фракционного состава: Фракция,мм.20 10 5 3 1,5 менее 1 Остаток на сите,% 2,7 20,9 39,5 12,0 10,4 14 В результате опробования установл на высокая эффективность смеси, позволяющая уменьшить величину головной обрези при прокатке слитков на блюминге до б% по сравнению с 8,8 и 9,6 обрези, которая получена для слитков утепленных перлитографитЬвой (расход 1 кг/т стали) и коксошамотной (расход 2,5 г/т стали) смесями,, Предлагаемая смеоь малокомпонентна, не содержит .токсичных веществ и может быть приготовлена на оборудозвании существукицих люнкеритных отделений. Готовится она путем механического смешения предварительно просеянных через сито с размером ячеек 3 мм восстановителя и окислителя. К смеси экзотермических компонентов добавляется необоженный вермикулит, после чего производится их повторное перемешивание. В прибыльную часть смесь вводится после окончания разливки слитка. Объемный вес смеси составляет 1100-1300 кг/м, а ее расход 2-4 кг/т стали. Формула изобретения 1. Экзотермическая смесь для п рибыльной части слитка, включающая восстановитель на основе алюминия, твердый окислитель и необоженный вермикулит, отличающаяс я тем, что, с целью повышения эффективности использования тепла экзоте ических реакций, она содержит указанные ингредиенты при следуюем соотношении, вес.%: Твердый окислитель 25,0-35,0 Вермикулит необожженный 45,0-70,0 Восстановитель на основе алюминияОстальное2. Смесь ndn.l, отличаюаяся тем, что вермикулит еобожженный фракции 5-20 мм составяет в смеси 60-90%, а фракции ,5-4,5 мм - 10-40%. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании №10942233 л. С 5 .