Шлакообразующая смесь Советский патент 1982 года по МПК B22D27/06 B22D7/00 

(54) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСБ

1

Изобретение относится к металлургии, в частности к разливке металлов под шлакообразующими материалами.

Шлакообразующие материалы и смеси находят широкое применение при разливке металлов и сплавов для улучшения условий кристаллиз,ации металла, повышения качества поверхности слитка и защиты металла от вторичного окисления 1.

Известны шлакообразуюш,ие смеси, включаюш.ие в качестве основных компонентов окислы кремния, алюминия и кальция, а также флюсуюш,ие соединения: фториды, карбонаты, борсодержащие соединения, окислы железа или вешества, содержашие их; кроме того в состав смесей вводят углерод 2 и 3.

Однако применение данных шлакообразуюш.их смесей не обеспечивает полностью защиты металла от вторичного окисления, они создают недостаточно благоприятные условия для кристаллизации металла, не обеспечивают достаточного качества поверхности слитков.

Известна шлакообразующая смесь, включающая SiOa, , FeO, CaO, MgO

( -f K2O). C, плавиковый щпат, кальцинированную соду 4 ,

При разливке металла с использованием указанной смеси реакция окислов железа и углерода, а следовательно, и пенообразо5 вание не получают существенного развития, так как мало количество окислов железа (3-10%). Углерод смеси расходуется здесь в основном на уменьшение окислительного потенциала газовой фазы, снижая при

10 этом, вторичное окисление металла. Кроме того, наличие в смеси плавикового шпата (Ч-6%), кальцинированной соды (I-7%), Na2O, КгО (0,2-4%) снижает температуру плавления и вязкость образующегося при разливке слоя шлака, но не является оп5 тимальным, так как указанные вешества летучи и токсичны, резко снижают устойчивость шлаковой пены.

Наиболее близкой к пр.едлагаемой по технической сушности и достигаемому эффек20ту является шлакообразующая смесь для разливки стали, включающая двуокись кремния, окись алюминия, окись кальция, окись магния, углеродсодержащий материал и окислы железа 5. Однако данная смесь обеспечивает улучшенное качество лишь при разливке сифонным способом; она не образует при разливке сверху устойчивой шлаковой пены. Кроме этого, наличие в смеси большого количества окислов шелочных металлов также значительно снижает устойчивость шлаковой пены. Сравнительно невысокая термичность ,смеси не позволяет в короткое время, характерное для условий разливки стали сверху, образовать шлаковый расплав. Образовавшийся слой шлакового расплава, содержаидий окислы П1.елочных металлов, обладает теплопроводностью порядка 1 - 12 ВТ/МГрад. Слитки, полученные при использовании данной шлакообразуюшей смеси, имеют недостаточно высокие показатели качества поверхности и головной части слитка. Целью изобретения является повышение качества поверхности и головной части слитка за счет снижения теплопроводности и повы пение устойчивости шлаковой иены при разливке сверху. Для достижения указанной цели шлакообразующая смесь для разливки стали, включаюш,ая двуокись Кремния, окись алюминия, окись кальция, окись .магния, углеродсодержащий материал и окислы железа, дополнительно содержит карбид кремния при сле дующем соотношении ингредиентов, вес. %: Двуокись кремния Окись алюминия Окись кальция Окись магния Углеродсодержаший материал 10-30 0,1 - 10 Карбид кремния Остальное Окислы железа Указанное выше соотношение компоне тов позволяет получить шлак, обладающий в начале разливки невысокой температурой плавления, низкой вязкостью. Плавление шлака практически не сопровождается потерями тепла. При его образовании вследствие взаимодействия окислов железа, углерода и карбида кремния выделяется значительное количество окиси углерода. Это приводит к уменьшению (из-за образования пены) удельной массы шлака, получению высокого слоя шлака, способность гасить кинетическую энергию струи металла и обладаюш.его высокими теплоизолируюшими свойствами. Высокое содержание окис лов железа в смеси приводит к образованию легкоплавкого и относительно маловязкого шлака. Общее количество углерода, необходимое для наиболее полного восстановления окислов железа, а тлкже для защиты металла от окисления, составляет в зависимости от содержания окислов железа 10-30% Карбид кремния, являюшийся экзотермическим восстановителем окислов железа снижает необходимые для нагрева и шлакообразования затраты тепла. Кроме того, карбид кремния реагирует с окислами железа с выделение.м газообразного продукта - окиси углерода (СО), способствуя образованию шлаковой пены. Соотношение между исходным содержанием Si02, СаО, взято таким, чтобь после восстановления окислов железа из начального легкоплавкого и жидкоподвижного высокожелезистого шлака к концу разливки образовался шлак с температурой плавления порядка 1500°С и вязкостью 0,5 П-с/м. В результате хими-. ческого взаимодействия карбид кре.мния превраш.ается в двуокись кремния. Поэто.му минимальное и максимальное количество SiO2 в исходной смеси ограничено 15 и 45°/о. Происходящее к концу разливки металла увеличение вязкости шлаков, обусловленное изменением их состава, рост гетерогенности шлака способствуют удержанию пузырьков СО в шлаке: устойчивость шлаковой пены растет. Для увеличения стабильности шлаковой иены в состав смесн вводят MgO. Этот окисел совместно с SiO, СаО (MgO до 10°/о) приводит к увеличению вязкости поверхностного с;1оя расплнва. Указанное выше содержание окиси магния увеличивает устойчивость шлаковой пены и при этом практически не изменяет температуру плавления и вязкость получаюшегося в конце разливки шлакового расплава (1500°С и 0,5-1,5 Н-с/м2). Шлакообразуюшую смесь можно составить из следуюших компонентов, вес. %: Пример 1. 30-60 Конверторный шлам Шлак производства 30--60 ферросилиция ДревесноОстальноеугольная мелочь Пример 2. Шлак мартеновского производства Кислый электропечной шлак Кремнезем Окись кокса Пример 3. 30-60 Колошниковая пыль 30-60 Шлам газоочистки 10-20 Аморфный графит В качестве примера проводят разливку стали 45 СП. Составы шлакообразующих смесей, ил™стрирующих изобретение и использованных при разливке, приведены в табл. 1. Свойства слитков, полученных с использованием составов 1-7, приведены в табл. 2. Как следует из табл. 1 и 2, поверхность слитка нуждается в .меньшей зачистке и обрезь головной части меньше, если при разливке используют предлагаемые шлакообразующие смеси. В составе таких смесей отсутствуют дефицитные компоненты, а также химические соединения, служащие источниксм токсичных выделений в окружающую атмосферу. Использование смесей позволяет улучщить качество поверхности, снизить количество обрези головной части слитка.

Шлаковый слой обладает меньшей теплопроводностью, сильнее снижает разбрызматериалКарбид кремния

Окислы щелочных металлов

Качество поверхности, % напорченной поверхности

Глубина распространения усадочной раковины, %

13

гивание металла на стенки изложницы, гасит колебания поверхности кристаллизующегося металла и улучщает условия формирования поверхности и головной части слитка. Экономический эффект от внедрения шлакообразующей смеси на металлургическом комбинате составит 100 тыс. руб. в год.

Таблица 1

10

Таблица 2

1А

13,5

15

13

Формула изобретения

Шлакообразующая смесь для разливки стали, включающая двуокись кремния, окись алюминия, окись кальция, окись магния, углеродсодержащий материал и окислы железа, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества поверхности и головной части слитка за счет снижения теплопроводности и повышения устойчивости шлаковой пены при разливке сверху, смесь дополнительно содержит карбид кремния при следующем соотношении ингредиентов, вес. °/о: Двуокись кремния15-45

Окись алюминия5-20

Окись кальция10-20

Окись магния1 -10

Углеродсодержащий материал Карбид кремния Окислы железа

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5.Авторское свидетельство СССР № 770648, кл. В 22 D 7/00, 1980.