Интенсификатор кипения Советский патент 1980 года по МПК B22D7/00 B22D27/00 

(54) ИНТЕНСИФИКАТОР КИПЕНИЯ

1

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам интенсифицирующих смесей, применяемых при получении слитков кипящей стали.

Известно, что получение качественных слитков с наружной корочкой до.статочной толщины при больших скоростях разливки обеспечивается применением интенсификаторов кипения различного состава как в порошкообразном, так и в брикетированном виле 1 и L2l .

Недостатками известных порошкообразных интенсификаторов являются постоянство состава жидкой окислительной шлаковой фазы, образующейся при их вводе в металл, а также затруднения, возникающие при их изготовлении и применении.

Это объясняется изменением химического состава жидкого шлака, вызванного различием компонентов, входящих в состав смеси как по фракционному составу, так и по их физикохимическим свойствам. Колебание размеров частиц от 0,1 до 5 мм приводит к сепарации смеси во время ее ввода, выдуванию мелких и легких частиц, а различие свойств - к разложению легкоплавких кислородсодержащих составляющих до соприкосновения с металлом.

Брикетирование же порошкообразных смесей известных составов позволяет

5 исключить ряд их недостатков, однако Б этом случае возникают трудности, связанные с получением и использованием брикетов, которые заключаются в отсутствии простого способа

0 брикетирования смесей и осложнениями в применении их из-за плохого или раннего растворения брикетов в метгшле в процессе отливки слитков.

Существующие способы получения брикетов из известных составов смесей включают ввод в исходные для брикетирования смеси связующих веществ, сушку готовых брикетов для их упрочнения. Применение таких брикетов при

20 больших скоростях наполнения изложниц не обеспечивает эффективного их воздействия на кипящую сталь из-за . плохого растворения брикетов, вызываемого наличием связугацих веществ, задерживающих растворение их в металле. При скоростной же разливке интенсификаторы кипения должны вызывать устойчивое интенсивное кипение ме-талла в изложнице на протяжении, всего времени отливки, слитка. Это должно обеспечивать формирование достаточно .толстой и плотной корковой зоны услитков кипящей стали, являю щейся определяющим фактором при оце ке качества слитка. Однако, в связи с тем, что донная часть слитков фор руется в условиях быстро нарастающе го ферростатического давления, сниж ется интенсивность кипения метгшла на этих горизонтах, а это приводит к получению слитков а утоненоЯ наружной корочкой, пораженной порами и канальцами. При прокатке таких сл ков на слябах и листах образуются дефекты типа сотовых рванин и грубых плен. Кроме того, поскольку порошкообразный иитенсификатор присаживается в виде смеси компонентов с различны ми физико-химическими свойствами, то присаживается в- виде смеси компонентов в совместном вводе их в метгшл интенсивно охлаждаемой донно части происходит .запутывание более тугоплавких частиц: обеспечить же раздельное введение составляющих для обработки разных частей слитка, тем более изменение режима дозирова ния их в условиях высоких скоростей наполнения не представляется возмож ным. Наиболее технологичным способом воздействия на процесс газообразования и газовыделения является разливка кипящей стали с применением интенсификаторов кипения в виде бри кетов, рационально выбранный состав которых обеспечит активную доставку нужного количества кислорода к фрон ту затвердевания как в период форми рования донной части слитка, так и его вышележащих зон, что обеспечит получение слитков с толстой и плотной наружной корочкой по всей его высоте. Поскольку получение брикетов из известных интенсифицирующих смесей заключается в добавке в их состав связукидих веществ, то все это не только усложняет их производство, что нежелательно, но и вызывает осложнения с применением из-за снижения эффективности их воздействия, вызванного сравнительно длительным соиранением формы брикеты без его расплава, что задерживает взаимодей ствие частиц его- с металлом. Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемся результату является смесь, интенсифицирующая процесс ки пеиия при разливке кипящей стали, содержащая вес. %: Прокатная окалина 82-84 Натриевая селитра 10-12 Плавиковый шпат 5-7 влажность которой должна составлять не более 0,5% 2 . Недостаток интенсифицирующей смеси состоит в том, что, хотя общее количество кислорода, вносимое смесью за время наполнения слитка и достаточно для создания интенсивного кипе- ния, однако, равномерный ввод при скорюстной разливке не обеспечивает достаточно толстой и плотной наружной корочки в донной части слитков, которая формируется при быстро нарастающем ферростатическом давлении, так как при больших скоростях наполнения количества- кислорода, поступающего из селитры на протяжении времени формирования донной части, явно недостаточно для создания условий, обеспечивающих рост и выделения пузырьков СО, а содержащаяся окалина, обладая высокой температурой плавления, к этому времени не успевает расплавиться и сформировать окислительный железистый шлак. Ранняя же присадка смеси с целью подвода максимально возможного количества кислорода, выделяющегося при разложении селитры для формирования донной части, приведет к запутыванию частиц окалины в металле интенсивно охлаждающейся донной части. Кроме того, известный состав смеси не позволяет ее брикетировать простым способом (метод сухого прессования). Ввод же в эту смесь связующих веществ приводит, кроме удорожания и значительного усложнения технологии производства брикетов, к ухудшению контакта составляющих брикета с металлом в результате трудности его расплава и ошлакования, что вызовет дополнительную задержку начала протекания реакций газообразования, а это, в свою очередь, приведет к формированию у слитка в его донной части утоненной наружной корочки, пораженной газовыми канальцами, поскольку скорость реакции газообразования будет меньше скорости кристаллизации из-за дефицита в кисло- роде. Цель изобретения получение брикета без применения связующего и повышения качества слитка за счет по- лучения плотной наружной корочки по всей высоте слитка. Цель достигается тем, что интенсификатор содержит вышеуказанные компоненты в следующем соотношении, вес.% Прокатная окалина 70-75 Натриевая .селитра 15-20 Плавиковый шпат 5-10 а влажность его составляет 1,0-2,5%. Применение интенсифицирующей смеси предлагаемого состава и влажности обеспечивает брикетирование ее при давлении прессования 280-500 ати без применения связующих веществ. Это позволяет исключить как ряд технологически трудных операций, так и отказаться от применения сушильных агрегатов, что значительно упрощает технологию производства брикетов. Пр применении брикетов из указанной сме си при скоростной разливке сталей он обеспечивают интенсивный подвод кисл рода к фронту кристаллизации на всем протяжении поступления металла в изложницу. Поскольку удельный вес брикета меньше жидкой стали, то он все время поступления стали в изложницу всплывает и будет некоторое время на ходиться во взвешенном состоянии и по образованию подушки жидкого метал ла 80-100 мм распадается; все количество легкоплавкой составляющей (се литры) брикета будет воздействовать на нижние уровни металла слитка, т.е. его донную часть. Количество кислорода, образующегося при разложении селитры и доставляемое к фронту затвердевания, где происходит рост и выделение газовых пузырей, будет достаточным для интенсивного протекания реакции обезуглероживания в течение формирования донной части. Тугоплавкая же составляющая смеси, облёщая некоторой инерционностью физико-химического воздействия, обусловленной времени на прогрев, плавления и формирование окислительного железистого ишака, будет работать на уровнях, лежсодих вваие донной части (600-700 мм, считая от низа слитка),

20 10 Прочные. Выделе70

72-73 17-18 7-8

15 10 Достаточная проч75

Смесь при влажности менее 1,0% и при максимальном давлении прессуется плохо, брикеты получаются нечеткой (ормы, облгщают пониженной прочностью, что вызывает затруднения при транспортировке их и присадке стро го определенного« количества в изложницы.

Если же влажность смеси выше 2,5%, то такой брикет, попадая в жидкую сталь, приводит к хлопкам и даже выния в пределах нормы 15-17 Прочные. Выделения на 10-15% ниже нормы 14-16 ность . Выделения ниже на 10-15% допустикваос концентраций14-15

бросам металла вследствие разложения избыточного количестйа влаги. Данные о влиянии состава смеси на технологические свойства брикетов и дымовыделенне при их растворении в металле представлены в таблице.

Указанную смесь можно брикетироват без связующих веществ, что позволяет исключить ряд технологических операций и отказаться от применения сушильных агрегатов. Получаемые бриТаким образом, будет достигнуто последовательно снижение кислородом металла на. различных уровнях слитка в процессе его отливки. Пределы по содержанию окалины и натриевой селитры обеспечивают подвод требуемого количества кислорода к фронту кристаллизации во время наполнения слитка, эффективного использования смеси и допустимого загрязнения атмосферы цеха токсичными выделениями. Так-, при содержании в смеси окалины более 75%, крюме осложнений, связанных с брикетированием (значительно уменьшается прочность брикетов) наблюдается утонение корочки в донной части слитков из-за недостаточно интенсивного кипения, вызванного уменьшением доли кислорода, вносимого легкоплавкой составляющей, т.е. селитрой. При использовании смеси с содержанием окалины менее 70% -брикеты получаются достаточно прочными, однако, при использовании их при разливке стали выделяется повышенное, вьие предельно допустимых концентраций, количество токсичных соединений, так как доля селитры в этом случае увеличивается до 30%. Поэтому содержание окалины в составе интенсификатора находится в пределах 70-75%. Пределы по валжности смеси выбраны из расчета облегчения прессования смеси и безопасности ее применения. кеты обладают прочностью, достаточной для транспортирования их и присадки в изложницы. Полученные брикеты весом 4,5-5 кг испытали при разливке стали марки 08кп в слитки весом 19-23 .т со скоростью 5-6. м/мин. Перед разливкой бри кеты присаживали на дно изложниц. В процессе заполнения изложниц металлом брикеты, имея меньший удельный ia6сj чемжидкая сталь; быстро всплывает и через 1,5-2 с распадаются. При этом наблюдается интенсивное выделение дыма, рез 7-10 с наделение дыма снижа ется, что свидетельствует о срабатывании легкой составляющей брикета (се литры) . После этого в реакцию вступает плавиковый шпат и окалины. Таким образом, обеспечивается подвод кислородна к металлу в соответствии со скоростью разливки и Физико-химически ми свойствами компонентов, входящих в состав смеси. Применение брикетов, изготовленных из смеси предлагаемого состава, обеспечивает интенсивное кипение металла в изложницах и получение качественных слитков с минимальным количеством поверхностных дефектов (плен) и с плотной наружной корочкой толщиной 15-40 мм против 10-30 мм в случае применения порошкообразного интенсификатрра. Прокатка опытных слитков показала, что применение брикетов позволяет снизить отсортировку горячеката; ных листов по пленам на 5-10%. Формула изобретения Интенсификатор кипения, содержащий окалину, натриевую селитру, плавиковый шпат, отличающийс я тем, что, с целью получения брикета без применения связующего и повышения качества за счет получения плотной наружной корочки по всей высоте слитка, она содержит указанные компоненты при следующем соотношении, вес.%: Прокатная окалина 70-75 Натриевая селитра 15-20 Плавиковый шпат 5-10 при этом влажность интенсификатора составляет 1,0-2,5%. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2854329, кл. 22-192, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР № 212297, кл. В 22 О 7/00, 1966.