Экзотермическая шлакообразующая смесь Советский патент 1982 года по МПК C21C5/54 

(54) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРАЗУКНЦАЯ СМЕСЬ

1

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке стали шлаковыми смесями, и может быть использовано при разливке спокойных сталей в изложницы.

Известны изотермические шлакообразующие смеси, состоящие из сильных окислителей (натриевая селитра),восстановителей (силикокальций, ферросилиций) , наполнителей и разжижителей I и 2.

Недостатками перечисленных смесей являются сложность состава, токсичность (при разложении натриевой се.литры выделяются токсичные окислы азота) и высокая стоимость смесей (до 5-6 р. на 1 т стёши).

Известно применение колошниковой пыли в качестве окислителя, но она применяется, в основном, в различного рода экзотермических засыпках для утепления головной части стального слитка ,3 и 4 ,

Однако соотношения горючего алюминия и окислителя - колошниковой пыли в известных смесях иные, чем в предлагаемой .

Известные засыпки содержат дополнительно высокоогнеупорные наполнители , чтобы предупредить расплавление

смеси и тем самым не ухудшить ее теплоизолирующие свойства. Поэтому такие засыпки для использования в качестве шлакообразукицих смесей являются непригодными.

Известен флюс для разжижения шлака, содержащий 60-90% золы от сгорания угля и 10-40% колошниковой пы.Q ли СБ.

Известные смеси имеют весьма малую термичность 120-480 ккап/кг смеси, а экзотермические шлакообразующие смеси должны иметь термичность не менее 580 ккал/кг смеси. 15

Главный недостаток этиз смесей заключается в высокой их тугоплавкости, так как даже при температуре свыше 1400 С смеси полностью не расплав20ляются и представляют собой гетерогенную систему (жидкость и иерасплавившиеся твердые частицы). Это является следствием содержания золы от сгорания угля - высокоогнеупорного

25 ингредиента и отсутствия плавней и разжижителей (например силикатной глыбы и плавикового шпата).

Перечисленные свойства смеси со вершенно исключают возможность их ис3(1 пользования для обработки стали при разливке сверху в качестве шлакообразукхцих смесей. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является экзотермическая шлакообразующая смесь, включающая алюминий, марганцевую руду, сил катную глыбу, плавиковый шпат и доменный шлак f 6 J. При использовании данной шлакооб разующей смеси при разливке спокойной стали и снижении содержания в смеси алюминиевого порошка до 14% иног да в донной части слитка на горизон тах 90-100% от его верха обнаружива ются неметаллические включения. При снижении содержания алюминия до 1013% донная часть слитка на горизонтах 95-100% систематически загрязня ется краевыми неметаллическими включениями. Это объясняется снижением термичности смеси и, следовательно, ухудшением условий для обра зования жидкой шлаковой фазы в начальный момент разливки стали. Целью изобретения является повышение качества слитка и улучшение санитарно-гигиенических условий тру да. Поставленная цель достигается тем, что экзотермическая шлакообразукмцая смесь для разливки спокойной стали, включающая алюминий,, силикат ную глыбу, плавиковый шпат, доменный шлак, дополнительно содержит колошниковую пыль при следующем соо ношении ингредиентов, вес.%: Алюминий8-15 Силикатная глыба15-25 Плавиковый шпат15-25 Колошниковая пыль20-28 Доменный шлак Остальное При содержании в смеси алюминиевого порсаяка менее 8% и коло линиковой пыли более 28% из-за недостатка горючего происходит окисление легирующих элементов стали. При содержании в смеси алюминиевого порошка более 15% и колошниковой пыли менее 20% из-за недостатка окислителя формирование ишака затормаживается, что приводит к загрязнению донной части слитка неметаллическими включе ниями . Нижний и верхний пределы содержа ний горючего (восстановитель на основе алюминия) и окислителя (колошниковой пыли) определены также из условий необходимой термичности смесей. Колошниковая пыль доменных печей ММК содержит 55-45% высших окислов железа () и 14-18% углерода. В зависимости от содержания алюминия (15-10%) в шлакообразующих смесях, например, 20% колошниковой пыли обеспечивают дополнительный приход тепла, равный 40-60%. Это обстоятельство имеет первостепенное значение для ускорения формирования жидкой фазы шлакообразующей смеси в начальный момент разливки стали. . Высокое содержание в колсшниковой пыли высших окислов железа, легко диссоциирующих при температурах разливки стали с выделением активного кислорода, обеспечивает быстрое и полное сгорание горючего в ЭШС. Известные окислители - железная или прокатная окалина в связи с низким содержанием (до 20%) высших окислов железа и высоким содержанием (до 50%) низших окислов железа (FeO), слабо диссоциирующих при температурах разливки стали, являются непригодными для использования в экзотермических шлакообразующих смесях. Формирование шлаковой жидкой фазы из таких смесей происходит крайне медленно. Метгшл,. отлитый под этими шлаками, поражаетсяволосовинами, являющимися следствием повышенного содержания в нем неметаллических включений. Составы и свойства смесей приведены соответственно в табл. 1-й 2.. Смеси 1-9 используют при разливке малоуглеродистой нестареющей стали, которую отливают в расширенные книзу изложницы С теплоизоляционными плитами типа УНТ с массой слитка 18 т. Смеси 3,7 и 9 загружают на дно изложницы в бумажных мешках в количестве 3,0 кг/т стали. Разливку стали 08Ю из ковша емкостью 300 т производят через шиберное устройство с диаметром канала разливочного стакана , 80 мм. Формирование шлакообразующих смесей 3 и 7 происходит быстрее и они являются более жидкотекучими, чем известная смесь 9. Температуры плавления шлаков 3, отобранных после обработки стали с поверхности зеркала слитков,подтверждают преимущества физико-химических свойств у предлагаемых смесей. Температуры плавлений смесей 3 и 7 составляют соответственно 1150 и , у известной смеси 9 1180°С. Для металлографического исследования слитки прокатывают на слябы. Поверхность слябов не зачищают. Из слябов вырезают пробы металла с горизонтов 14, 16, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 96, 97, 98, 99% от головы слитка. Данные исследований приведены в табл. 3. Использование предлагаемых смесей обеспечивает получение лучшего качества поверхности слитков, при этом отсутствуют в металле краевые и центральные неметаллические включения, а также отсутствуют выделения в атмосферу вредных окислов маргайца.При изготовлении в огнеупорном производстве опытных смесей дополнительных выделений не обнаружено.

Колошниковая пыль в количестве 2028% повышает на 40-60% .термичность смеси, что оказывает существенное влияние на скорость образования жидкой шлаковой фазы в .начальный момент разливки стали сверху и, следовательно, на качество слитка, особенно в донной части.

Вследствие снижения содержания горючего на основе алюминия и применения дешевого окислителя снижаются затраты на обработку стали шлаковыми ;:месями и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда при разливке стали через шпак.

Использование экзотермической смеси, содержащей в качестве окислителя колошниковую пыль доменных пече, позволяет исключить вредные выделения окислов марганца, повысить

термичность смеси за счет содержащегося в колошниковой пыли углерода, улучшить качество слитка спокойной стали и снизить стоимость обработки последней.

Снижение стоимости экзотермической смеси обеспечивается существенным снижением стоимости окислителя колошниковой пыли до 1,20 за 1 т

против стоимости марганцевой руды 43,46 р. за 1 т и возможностью снижения расхода алкя 4иниевого порсллка на 5-7%, значение термичности для смеси которого с избытком покрывается углеродом колошниковой пыли.

Ожидаемая экономическая эффективность на ММК в расчете на 1 г составляет 99-266 тыс. руб.

Алюминиевый по8 10 рошок Алюминиевые отсевыМарганцевая рудаКолошниковая пыль Силикатная глы680 760 810 Точность, кг/ккал Температура плав1175 1170 1170 ления, ° С

а 2

Таблиц 5 580 930 760 760 860 580 1180 1170 1190 1180 1180 1180

На поверхности слитков шлаковые включения .не обнаружены

На поверхности всех слитков на горизонте 97-99% обнаружены шлаковые включения Формула изобретения Экзотермическая шлакообразующая смесь для разливки спокойной стали включающая алюминий, силикатную глы бу, плавиковый шпат, доменный ишак отлича.ющаяся тем, что, с целью повышения качества слитка и улучшения санитарно-гигиенических условий труда, сме.сь дополнительно содержит колсшниковую пыль при след ющем соотношении ингредиентов,вес.% Алюминий Силикатная глыбаПлавиковый шпат Колошниковая 20-2Ь пыль Остсшьное Доменный шлак

Таблица

Не обна- Не обнаружены ружены

В одном слитке на горизонте 90% на глубине 2 мм/ во втором на горизонте 97% на глубине 1 мм . Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Сталеплавильное производство. ежвузовский сборник. Кемерово,, узПИ, 1975, с. 117-123. 2.Сталь, 1965, 7, с. 615. 3. Сталь, 1975, 4, с. 303310. 4.Разливка стали в слитки и их качество. М., Металлургия, 1978, 6, с. 9-12. 5.Авторское свидетельство СССР 399545, кл. С 21 С 5/54, 1971. 6.Проблемы стального слитка.М., Металлургий, 1974, 5, с. 454456.