Смесь для теплоизоляции зеркалаМЕТАллА пРи РАзлиВКЕ СТАли Советский патент 1981 года по МПК B22D7/10 

(54) СМЕСЬ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ЗЕРКАЛА МЕТАЛЛА ПРИ РАЗЛИВКЕ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам смесей используемых для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали. В отечественной практике применяют три основные группы теплоизолирующих смесей: на основе золы, вспученного или сырого вермикулита, а также вспученного перлита. Зола ТЭЦ как теплоизолирующий материал уступает вспученным перлиту и вермикулиту, так как ее объемный вес в 5-10 раз больше и соответственно больше поглощение тепла смесью. Лучшие сорта вспученного вермикулита по объемному весу (80-120 кг/) и теп лопроводности при 500 С(0,140,15 ккал/м ч град) приближаются к вспученному перлиту, но слишком быстро расплавляются иа границе с жидким металлом -Практика подтвердила преимущества смесей на основе перлита, особенно при использовании уширенных книзу изложниц с тёплоизолируняцими плитами В этих условиях экономия на головной обрези достигается только при использовании перлито-граф 1товой смеси. Известна смесь, содержащая 4-7об.% аморфного графита, остальное - вспученный перлит 2 . Однако при столь низком содержании графита теплоизолирующие свойства смеси невысоки: смесь спекается при высокой температуре,, в слитке образуется глубокая усадочная раковина. Известна также смесь, содержащая аморфный графрт, кремнезем и вспученный перлит з. Добавка кремнезема существенно не изменяет теплоизолирукмцие свойства перлито-графитовой смеси, так как основной составляющей перлита являетбя кремнезем, в связи с чем введение добавки кремнезема равносильно испояьзо ванию более тяжелых сортов перлита, что не повьш1ает теплоизолирукичих свойств смеси. На заводах СССР находит применение теплоизолирующая смесь на основе вспученного перлита и молотого угля, преимущественно антрицита 4. Теплоизолирующая способность данной смеси нуждается в существенном улучшении. Наиболее близкой к предлагаемой п технической сущности и достигаемому результату является смесь для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали, содержащая 10-20 об.% угле родсодержащей добавки, а именно амор ного графита и 80-90 об.% вспученног перлита З. Указанная смесь характеризуется значительным выносом мелких фракций перлита при даче смеси на зеркало жидкого металла, а также постепенным выгоранием графита и, как следствие, оседанием смеси. На крупных слитках (более 10 т) до окончания кристаллизации металла толщина слоя смеси уменьшается на 30-50%, что заметно , снижает ее зффективность. Поскольку уменьшение толщины слоя смеси протекает медленно, оно не сказывается на качестве слитков небольшого развеса, но отрицательно влияет на качество крупных слитков, кристаллизация которых заканчивается через 2,5-3,0 ч после наполнения металлом изложниц. Исследование перлито-графитовой смеси с 12 об.% графита под бинокуля ным микроскопом (при увеличении от 10 до 60 раз) показывает, что угловатые зеркала перлита представляют собой по форме многогранник, приближающийся к сфере, при зтом лишь незначительная доля мельчайших пластин графита налипает на грани зерен перлита, остальные располагаются между ними. При этом пустоты между зернами перлита, составляющие 40-50% объе ма смееи, лишь на части за полнены графитом. Это и обусловливае газопроницаемость смеси, постепенное выгорание графита на зеркале металла и слияние зерен перлита, не разделяемых более графитом, что приводит к ухудаению теплоизолирующих свойств Цель изобретения - улучшение теплоизрлирукщих свойств смеси и уменьшение головной обрези слитков. Поставленная цель достигается тем Что смесь для теплоизоляции зеркала ме талла при разливке с та л и, включающая вспученный перлит и углеродсодержащую добавку, содержит в качестве углеродсодержащей добавки графит аморфный и термоантрацит при следующем соотношении ингредиентов, об.%: Графит аморфный4-6 Т ер МО антр ацит10-12 Вспученный перлитОстальное. Кроме того, смесь содержит термоантрацит с величиной зерна 0,2-0,4 части величины зерна вспученного перлита. Выбор термоантрацита обусловлен формой его частиц, которая, как и у перлита, приближается к сферической, и его инертностью по отношению к кислороду воздуха (термоантрацит сгорает в струе кислорода при температуре не мене ), В отличие от графита, частицы которого при малой толщине по отношению к объему имеют большую поверхность, термоантрацит при том же объеме зерна имеет поверхность во много раз меньшую, что, в свою очередь, препятствует окислению термоантрацита. Необходимый фракционный состав термоантрацита был установлен при изучении структуры смесей под бинокулярным микроскопом. Для плотной упаковки частиц смеси (основное условие ее устойчивости и уменьшения выноса пьши) при расположении зерен перлита в вершинах куба размер частицы термоантрацита, расположенной внутри куба, составляет 0,4 диаметра частицы перлита, а при расположении ее внутри тетраздра, в вершинах которого расположены зерна перлита - около 0,2 диа- метра частиц перлита. Опыты показали, что при более крупной фракции термоантрацита смесь разрыхляется, при более мелкой становится неоднородной, так как термоантрацит накапливается в нижних слоях смеси. В то же время термоантрацит не может полностью заменить графит, так как частицы термоантрацита в отличие от аморфного графита не налипают на поверхность зерен перлита. При содержании графита аморфного и термоантрацита ниже нижних пределов наблюдается спекание смеси на зеркале слитка и ухудшение в связи с зтим ее теплоизолирующих свойств, а при содержании упомянутых ингредиентов выше верхних пределов существенного улучшения теплоизолирующих свойств не наблюдается, одновременно возрастает опасность науглероживани слитков. В табл. I приведены предлагаемый и известный fs составы смесей. В качестве исходных материалов и пользуются вспученный перлит с насы ным весом 60 кг/м, т ер МО антрацитов мелочь (подвергается дроблению и графит аморфный Красноярского место рождения. Фракционный состав исходных мате , риалов, %:-. Размер зерен, мм 10 Вспученный Тер перлит Более 630 629-500 499-400 399-315 314-250 249-200 199-160 159-125 Менее 125 Фракционный состав графита такой и термоантрацита. Для проверки устойчивости смесей в отношении спекаемрсти и выгорания .углеродсодержащих компонентов их Засыпают в тиглислоем толщиной 50 м и подвергают прокаливанию в силитр.чой электропечи при 1180 С в течение 1 ч 10 мин. Результаты опытов приведены в табл. 2. Здесь же приведены результаты, полученные при использований предлагаемой и известной зЗ смесей дл утепления металла в прибыли слитков массой 50 кг ( после наполнения излож

Графит аморфный 4 Термоантрацит 10 Вспученный перлит 86 ант цит

Таблица I

12

6 12 82

88 НИЦ жидкой сталью в -прибыль присаживают 500 см смеси). Результаты прокаливания смесей в печи при и утепления ими металла в прибыли в целом идентичны. Смеси I и 2 не спекаются при прокаливании в прибыли слитка, что обусловливает их улучшенные теплоизолирукщие свойства и, как следствие, получение минимальной глубины усадочной раковины (34-35 мм). Как показывают исследования структуры смесей I и 2 (после воздействия на них высоких температур )) под бинокулярным микроскопом, 4-6.% графита достаточно для нанесения на поверхность зерен перлита графитовых пластинок, а 10-12.об.% термоантрацита обеспечивают уплотнение смеси и предотвращают проникновение вглубб ее кислорода воздуха. Предотвращение окисления углеродсодержащего компонента и связанное с ним отсутствие спекаемости смеси является основным условием повышения теплоизолирующих свойств смеси при утеплении крупных слитков. Это условие достигается при использовании предлагаемой теплоизолирующей смеси.. Ввиду повышения теплоизолирующих свойств предпагаемой смеси наблюдается уменьшение головной обрези слитков на 1-2%, сокращается расход дорогого и дефицитного графита в два раза, уменьшается выброс пьши в атмосферу цеха. Предпочтительно использовать пред-; лагаемую смесь для теплоизоляции при- былей крупных слитков (массой более 10 т).

ния слитка

Глубина усадочной ракоФормупа изобретения

Графит аморфныйА-6

Термоантрацит10-12

Вспученный перлитОстальное

2,. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что содержит термо.Таблица 2

антрацит с величиной зерна 0,2-0,4 части величины зерна вспученного перлита.

Источники информации, прирштые во внимание при экспертизе

1, Сталь, 1972, № 10, с. 901-903

2,Авторское свидетельство СССР № 589067, кл. В 22D 7/10, 1976.

3,Авторское свидетельство СССР № 470354, кл. В 22D 7/10, 1974.

4,Технологическая инструкция по разливке стали. Макеевка, металлургический завод им. С,М. Кирова, 1975.

5,Авторское свидетельство СССР № 348288, кл. В 22 1Э 27/06, 1970.