Защитное покрытие для изложниц Советский патент 1982 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к области чер- ной металлургии, а именно к покуаттиям рабочей поверхности изложшщ для разлив ки стали.

Известны различные виды покрытий для изложниц. Большое распространение в СССР и за рубежом получили летучие покрытия различных составов. Основные из них - каменноугольный тшк и сульфитно-дрожжевая бражка 1 .

Иногда для регулирования содержания летучих, а также для снижения обезуглероживания стенок изложниц в покрытия наряду с органическими крепителями вводят углерод содержащие вещества, например графит 2 }, алюминиевую пудру ЗТ.

Общим недостатком летучих покрытий являются их недостаточные теплоизолирующие и огнеупорные свойства вследствие значительного выгорания покрытий в процессе их нанесения и разливки стали. Это наблагоприятно сказывается на качестве поверхности слитков и стойкости изложниц, выделение большого копшества газов

ухудшает санитарно-гигиенические условия труда и охрану окружающей среды.

Для устранения указанных недостатков в состав покрытий наряду с углеродсодержащими компонентами и неорганичеокими крепителями нередко вводят дислероные шлакообразующие материалы, например деленный шлак 4.

Создаваемый при этом шлаковый гарниссаж снижает разгар изложний, улуч10шает поверхность слитков, огливаемых сифоном.

Серьезным недостатком указанных покрытий является необходимость 9Hepro«vfкого помола шлакообразующюс материалов.

15

Более совершенными являются покрытия, в составах которых используются npf роднодисперсвые шлакообразующве материалы, например водопроводных сташшй 5. Однако при испольйованви указанных по20крытий требуется предварительная сушка шламов, так как их доставка во влажном состоянии сложна и нерентабельна. Кроме того, указанные шламы (также, как и 3S7 другие шпакообраауюигае материалы) им ют низкую огнеупорность ( ) и хорошо смачиваются жидкой сталью (О 90°), что в ряде случаев может приводоть к прилипанию брызг металла при разливке стали сверху, пораженности слит ков пленами, особенно если покрытие наносилось на горячие изложницы ( -t 7/ 250С) и органические примеси успевали выгорать. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому 11езультату является противопригарное яокрытие, содержащее, вес.%: силикатный напопнитель (пылевиднь1й кварц) 70; бентонит 3; водный раствор лигносульфонатов (сульфитная барда и вода) 27 б. Пылевидный кварц, соста&пнющий оонову указанного покрытия, плохо смачивается жидкой сталью и может обеспечить частичное отражение заплесков и брызг металла при разливке стали сверху и удог влетворительное качество поверхности слитка. Однако для обеспечения хорошей крок. щей способности покрытия материалы. входящие в его состав, должны быть высок одисперсными (фракция 40-60 мкм), что обеспеч шается специальным помолом в трубных, шаровых, вибрационных или струйных мельницах. Необходимость указанного дорогостоящего энергоемкого помола является основным обстоятельством, вызывающим резкий дефицит указанных материалов. В больщивстве случаев при применении таких материалов требуется дополнительная чистка изложнщ во избежание из зарастания материалами, вх дящими в состав покрытия. Кроме того, покрытие имеет высокую теплопроводность (О,3-О,45 ккал/м . час. °С), что связано с большим объемным весом огнеупорных материалов (1,5-2,0 г/шг). В результате брызги и заплески стали, разливаемой сверху, быстро озшаждаются и могут вызвать частичное прилипание стали к стенке изложниц. В результате этого слитки поражаются пленой и другими дефектами. Целью изобретения является упучш&иие технологических свойств покрытия и качества поверхности слитков. Для достижения цели покрытие для изложниц, включающее силикатный нешолнитель и водный раствор лкгносульфонатов, содержит в качестве силиKaTHOjt) наполнителя плавильную пыль электротермического производства крио4аллического кремния при следующем сожношетш ингредиентов, об.%; Плавильная электротермического производства кристаллического кремния 20-60 Водный раствор лигносупьфонатов40-80фонатов Плавильная пыль образуется при полуении кристаллического кремния в мощных лектротермических печах. Высокие темпеатуры в районе взаимодействия электриеской дуги и кварцитов приводят к раславлению и, вероятно, частичному испаению 5i 0 из расплава, при доокислеии и резком охлаждении в пылеулавливащих системах образуется легкая силиатная пыль с особыми свойствами. Примерный химический состав плавильгой пыли, об.%: Si О 92-95; СаО 1-3; реО О 1-0 3 А 2 О 1-3 С 2-4. ак видно , химический состав плавил ной жыли близок к кварцу (за исключением того, что в состав ее входит угпероа, являющийся полезным компонентом в покрытий для изложниц), Петрографическое исследование плавильной пыли показало следующее. Микроскопически плавильная пыль пред ставляет собой светло-серый тонкодис- персный порошок. Под микроскопом в им- мерски наблюдаются близкие к округлым или слегка вытянутые образования, состоящие из бесцветного аморфного стекловидного вещества (N 1,458 - показа-, тель преломления), называемого лешательеритом. Пузырьки газа и точечные вкрапления в лешательерите составляют 7-1О%. Примеси представлены углеродис1Ъ1ми час типами и карбидом кремния. В природе лещательерит обнаружен в местах удара молний в кварцевые породы, образования лещательерита зафиксированы при оплавлении кварцевых пород при взрыве атомных бомб. Пыль электротермического производства кристаллического кремния является природнодисперсным огнеупорным материалом с низким насыПньшг весом, что отличает его от пылевидного кварца и других отвеупорных или теплоизоляционных материалов. Использование плавильной пыли позволит улучщить охрану окружающей средь, так как в настоящее время такая пыль удаляется в сточные воды. Для закрепления плавильной пыли на стенках изложниц необходимо иметь компонент связку. Применение fe качестве , ( связки воды неаффективно, так как проиоходит осыпание покрытия после ее испарения. Применение неорганических связок, на пример жидкого стекла, как показал опыт неприемлемо, так как SiOr, входящая в состав связки в плавильной пыли, взаимо действует с окислами железа, находящимися на мениске расплавленного металла, в результате образуются легкоплавкие соединения типа FeO -Si О,,, которые вы- зывают образование шлака на мениске металла. Отсутствие летучих в этом покрытии приводит к заворотам корок, а огнеупорный слой (Si Or,) разрушается, В качестве связующего предлагаемое I покрытие содержит водный раствор лигно супьфонатов плотностью 1,06-1,12 г/смД например сульфитно-дрожжевую бражку S7 S7 (СДБ). Последвяя при сгорашгк защищает мениск металла от окисления, в результ те чего не образу1бтся соеанвенвя типа FeO SiOj. Кроме того,СДБ сяпоЛб ствует отгону корочки металла, эффективному отбою металлических брызг в исжлючает загрязнение атмосферы вредны ми выделениями. Снижение плотности раствора лкгн1 сульфонатов менее 1,06 ухудшает условия крепления покрытия на изложнице, приводив к его осхапанию; увеличение плот ности выше 1,12 приводит к резкому пузырению смазки и получению неравномерного, некачественного покрытия. Составы и свойства предлагаемого покрытия и пок$ тия-прототипа приведены в табл. 1 и 2. Таблипа 1

Плавильная пыль производства кристаллического кремния

Водный раствор пигносульфонатов плотностью 1,06-1,12 г/см

Пылеввдный кварц Бентонит

0,04

6,1

Слой тонкий, сЛО,05 мм, покрытие осыпается

40

6О

65

2О

27 70 3

4О

60

35

Таблица 2

О,О2 О,ОЗ О,3 0,4

0,39

27

39

71

25

рный слой, Покры-Покрытие

0,3 мм тиеосыпает

пузы-ся, слой

рится,неравнонера&-мерный

номер-с подныйтеками,

слой, ,ООсА 0,05-0,8 мм 0,8 мм

Адгезионная способность, кгс/ал

Теппопртводшзсть при 20°С, ккап/м. час. ° С

Коэффшгаент тепловой изоляции, К f.,

0,7

Краевой угол смачивания сталью, град.

Качество поверхности слитков, % площади,

31 пораженной пленами Содержание плавильной пы,пи в покрытии более 60 об.% резко ухудшает условие ее нанесения кз-аа забивания форсунки и трубопроводов. Снижение ее расхода менее 2О об.% неэффективно, так как приводит к снижентоо производительности установки для смазки изложниц. Предлагаемое покрытие по изобретени приготавливается следующим образом. Сначала в лопастном смесдаеле разбавляют водой сульфитно-дрожжевую браж ку (СДБ) до требуемой плотности, затем в работающий смеситель (скорость 12О об/мин) через цилиндрические сетча тые емкости (ячейки: 3 мм - начальная, 1 мм - конечная) вводят дисперсную добавку. Через мин указанная добавк вымывается в основной раствор. Приготовленная таким образом суспензия подается центробежным насосом в специальную всхздушно-щелевую форсунку инжекпиоиного действия. Форсунка состоит из материального (бокового) и воздушного сопел, а также корпуса и отражатетет (зазор между ними/-2-3 мм). смазки осуществляется при перемещении штанги с форсункой по высоте и ширине ИЗЛОЖНИ1 Ы. Как видно ю табл. 2 предлагаемое покрытие имеет следующие преимущества при применении в составе покрытий плавильной пыли не требуется специального дорогостоящего помола, так как природна дисперсность пыли высокая (фракция

Проаолжение табл. 2

3,0

39

3,5

5,2

0,14 0,14 0.30 0,18 0,8 О,35

0,7

0,5 0,35 О,28 0,48

107

118 118

118

40-60

28

20

22 20-5О мкм); низкий насыпной вес плавильной пыли (в 5-7 раз меньший, чем кварцевой муки) и однородный фракционный состав позволяяэт наносить покрытие на ее основе без добавок стабилизаторов (КМЦ, глины), что более технологично. Как показывает опыт, для поддержания плавильной пыли во взвести достаточно незначительного перемешивания жидкости ( А/1 об/мин); лучшие теплоизолирующие свойства покряытия на основе плавильной пыли замедляют скорость охлаждения б1Я51зг и заплесков стали на стенках изложниц, что снижает вероятность образования плен на слитках; пучите теплоизоляционные свойства покрытий на основе плавильной пыли замедляют скорость охлаждения спитка в начальные моменты кристаллизации, что сшшает вероятность образования горячих трещин. Реализация изобретения позволит повысить качество поверхности слитков (снизить площадь, пораженную плеками на 2О-36%) и технологические свойства покрытия (снизить коэффициент тепловой изоляции в 1,4-2,3 раза в увеличить краевой угол смачивания сталью до 118 ). Формула изобретения Защитное покрытие для азложниц, вклкм чающее сшгекатный наполнитель и водный раствор лигносульфонатов, отличающееся тем, что, с целью улучши997155710

швн технологических свойств покрвлтвя исмаэкн взпожнид концентратов сутшфат

качества поверхности слитков, оно содерь-носпнртовой барды. Совершенствование

жит в качестве стшикатного наполнителятехнологивзпровзво 1ства рельсов . НТМК,

плавильную пыль электротермическогоНижний Тагил, 1975, с. 1О1. производства кристаллического кремния 5 2. Патент США hfe 4034794,

при следующем соотношении ингредиентов,кл. 164-72, 1978. об.%:3. Авторское свидетельство СССР

Плавильная пыль электро-iNi 56667О9, кл. В 22 С З/ОО, 1975. термического производст-4. Авторское свидетельство СССР

ва кристаллического крем-«О№ 532451, кл. В 22 С 3/00, 1975.

кия20-605. Авторское свидетельство СССР

Водный раствор лигносуль-по заявке № 2843736/02,

фонатов40-80кл. В 22 С З/ОО, 1979.

Источники информатга,6. Ткаченко К.М. и др. Противопрвпринятые .во внимание при экспертизе гарные покрытия для литейных форм и

целесообразности применения в качестве.с. 47.