шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

Формула изобретения

Шлакообразующая смесь для непрерывно-литой разливки стали, включающая углеродсодержащее вещество, фторсодержащее вещество, глыбу силикатную и портландцемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кварцевый или формовочный песок при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Углеродсодержащее вещество - 7 - 12

Фторсодержащее вещество - 18 - 22

Глыба силикатная - 12 - 18

Кварцевый или формовочный песок - 8 - 14

Портландцемент - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для защиты металла в промежуточном ковше и кристаллизаторе МНЗ при непрерывной разливке стали.

Известна шлакообразующая смесь, содержащая 60-90% графита, 5-20% плавикового шпата и 5-20% портландцемента /1/. Из-за высокого содержания графита происходит науглероживание металла.

Известна другая смесь с меньшим содержанием графита. Смесь содержит 8-12% графита, 5-15% силикатной глыбы, 20-30% плавикового шпата, 1-62% портландцемента и доменного шлака и 5-25% нефелинового концентрата /2/. Данная смесь сложная по составу, что затрудняет ее шихтовку.

Известна более простая по составу шлакообразующая смесь, содержащая 2-15% аморфного графита, 5-20% силикатной глыбы, 10-40% нефелинового концентрата, 2-10% плавикового шпата и остальное цемент /3/. Из-за низкого содержания в смеси фтора (1,0-4,7%) она не обладает требуемыми физико-химическими свойствами.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шлакообразующая смесь, содержащая 10-40% нефелинового концентрата, 5-20% силикатной глыбы, 2-15% углеродсодержащего вещества, 15-25% фтористого кальция и остальное портландцемент /4/.

Недостатками такой смеси являются пониженная ассимилирующая способность по отношению к оксидам алюминия (алюминатам), всплывающим из металла, которая является следствием использования в своем составе нефелинового концентрата, содержащего оксиды алюминия. При этом ухудшается работа смеси со шлаком в кристаллизаторе - смесь со шлаком комкуется, по периметру кристаллизатора образуется грубый рант, вязкость шлака в кристаллизаторе резко возрастает. Это приводит к образованию дефектов на поверхности слитка.

Кроме того, нефелиновая фаза в составе затвердевающего шлака усиливает истирание медных стенок кристаллизатора МНЗ.

Технический эффект при использовании заявляемого состава шлакообразующей смеси заключается в увеличении ее ассимилирующей способности (емкости) по отношению к алюминатам, всплывающим из металла в процессе разливки, без ухудшения технологических свойств образующегося из смеси шлака. Это приводит к повышению качества поверхности слитка, предотвращается образование нефелиновой фазы при затвердевании шлака.

Указанный технический эффект достигается тем, что в состав шлакообразующей смеси, включающий фторсодержащее вещество, силикатную глыбу, углеродсодержащее вещество и портландцемент, дополнительно введен кварцевый или формовочный песок, а ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Вещество углеродсодержащее - 7 - 12

Вещество фторсодержащее - 18 - 22

Глыба силикатная - 12 - 18

Кварцевый или формовочный песок - 8 - 14

Портландцемент - Остальное

Кварцевые или формовочные пески применяются по ГОСТ 2138-91 с содержанием SiO₂ - 95-98%.

В качестве шлакообразующей основы используется портландцемент по ГОСТ 10178-76 г.

В качестве углеродсодержащего вещества используются графит аморфный (скрытокристаллический) марок ГЛС 2 и 3 по ГОСТ 5420-74 и коксовая пыль установки сухого тушения кокса по ТУ 14-7-115-89.

В качестве фторсодержащего вещества используются концентраты плавиковошпатовые по ГОСТ 29219-91 и 29220-91.

Силикатная глыба используется по ГОСТ 18079-81.

При содержании в смеси аморфного графита менее 7% ухудшаются условия утепления зеркала металла в кристаллизаторе, а при его содержании более 12% возникает опасность науглероживания металла, что нежелательно.

При содержании плавиковошпатового концентрата менее 18% и силикатной глыбы менее 12% резко повышаются температура плавления и вязкость шлакового расплава смеси. При содержании плавиковошпатового концентрата более 22% и силикатной глыбы более 18% температура плавления смеси и вязкость ее шлакового расплава понижаются настолько, что следы качания кристаллизатора на поверхности сляба становятся глубокими и появляются поперечные трещины.

Пределы содержания кварцевого или формовочного песка, содержащего 95-98% окислов кремния, в количестве 8-14% подобраны для получения основности смеси в пределах 0,8-1,2.

Конкретные примеры различного состава новой шлакообразующей смеси с граничными N 1 и N 2 средним N 3 значениями содержаний ингредиентов и среднего состава N 4 известной смеси /4/ представлены в таблице.

В смесях N 1, 2 и 3 использовали формовочные пески (кварцевый песок) с содержанием SiO₂ - 96%.

Все смеси 1-4 были изготовлены в виде гранул. При измельчении материалов в мельнице мокрого помола до тонины, при которой 95% частиц уменьшились до размера 0,063 мм и менее, оказалось, что длительность помола материалов смеси N 4 из-за использования 25% нефелинового концентрата увеличилась на 35% по сравнению с длительностью помола смесей 1-3.

Влажность гранулированных смесей составила 0,18-0,20%, размер гранул не превышал 1 мм.

Смеси N 1-3 испытали при разливке стали ст3сп.

Пример 1. При использовании смеси N 1 по периметру кристаллизатора обнаружили рант толщиной 1,0-1,5 мм. Шлаковых отключений и трещин на поверхности непрерывно-литого слитка не обнаружили.

Пример 2. При использовании смеси N 2 ранта в кристаллизаторе не было, но обнаружено незначительное протекание шлака на поддон, которое не повлияло на работу форсунок. Дефектов на поверхности слитка не обнаружено.

Пример 3. При использовании смеси N 3 среднего состава ни образования ранта в кристаллизаторе, ни комкования смеси со шлаком, ни протекания шлака на поддон не обнаружено. Поверхность слитка была без дефектов.

Для сравнительных промышленных испытаний использовали оптимальный состав N 3 заявляемой смеси и средний состав N 4 известной смеси (по прототипу).

Сравнительные испытания смесей проводили при разливке сталей с содержанием углерода 0,14-0,22%. Смеси вводили в кристаллизатор и в промежуточный ковш машины непрерывного литья заготовок. Размер кристаллизатора составлял 250х1310 мм. Скорость разливки 0,75-0,80 м/мин.

На одной плавке на одном ручье испытали последовательно две смеси N 3, а после разливки половины плавки на этом же ручье смесь N 4. Отмечено, что при использовании известной смеси N 4 усилие вытягивания слитка возросло на 1,5-2,0 т. Смесь N 4 со шлаком комковалась, по периметру образовался рант толщиной 3,0-3,5 мм.

При использовании смеси N 3 такого явления не отмечалось.

Различия в поведении смесей объясняется следующим образом.

В смеси N 3 содержание Al₂O₃ составляло 4,5%, а в смеси N 4 - 11,0%. Увеличение содержания оксида алюминия в смеси N 4 произошло за счет использования нефелинового концентрата в количестве 25% (см. таблицу).

На этой плавке приход оксида алюминия из металла в шлак кристаллизатора составил 11%. И в шлаке от смеси N 3 суммарное содержание оксидов алюминия составило 14,5%, а в шлаке кристаллизатора от смеси N 4 - 22,0%.

Поэтому, несмотря на некоторое повышенное содержание щелочей в смеси N 4, ее работа в кристаллизаторе была не совсем удовлетворительной.

Со смесью известного состава N 4 было отлито 5 плавок (1850 т) стали марки 3сп. На поверхности каждого сляба всех плавок было обнаружено от 4 до 6 шлаковых включений диаметром 1-3 мм.

Со смесью оптимального состава N 3 отлили 23 плавки (8510 т) стали марки 3сп. После огневой зачистки "змейкой" поверхностей малого радиуса и боковых торцов и проведения "лампасов" по краям поверхности малого радиуса шлаковых включений и трещин не обнаружено. Расход смеси в кристаллизаторе составил 0,82 кг/т стали.

Таким образом из результатов сравнительных промышленных испытаний следует, что шлакообразующая смесь заявляемого состава имеет более высокие технологическую и техническую эффективность. Новая смесь также на 15-17% дешевле известной.

Источники информации

1. А.с. СССР, N 534292, B 22 D 7/00, 1975 г.

2. А.с. СССР, N 1838030, B 22 D 11/00, 1993 г.

3. А.с. СССР, N 503918, C 21 C 5/54, 1973 г.

4. А.с. СССР, N 503919, C 21 C 5/54, 1976 г. (прототип).