шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

Формула изобретения

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали, включающая графит аморфный, фторсодержащее вещество, концентрат даталитовый и цемент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит формовочный песок при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Графит аморфный - 7 - 12

Фторсодержащее вещество - 18 - 22

Концентрат датолитовый - 12 - 16

Формовочный песок - 10 - 20

Цемент - Остальное

Описание изобретения к патенту

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

Известна шлакообразующая смесь для разливки стали, содержащая плавиковый шпат, цемент, окислы бора, окислы железа, селитру /1/. Смесь сложная по составу и не обладает требуемыми свойствами - комкуется, что снижает качество поверхности непрерывно-литого слитка и ухудшает условия разливки.

Известная смесь /2/, содержащая 5-30% датолитового концентрата, 20-40% графита и остальное диатомит, способствует науглероживанию стали.

Известна также смесь /3/, которая содержит 15-25% бората кальция, 4-6% графита, шлаки феррохромового производства 5-10% и датолитовый концентрат - остальное. Эта смесь сложная по составу и содержит дефицитные материалы (борат кальция, шлак феррохромового производства).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шлакообразующая смесь, содержащая аморфный графит 10%, плавиковый шпат 17%, цемент 35%, слюду молотую (флогопит) 23%, криолит 5% и датолитовый концентрат 10% - ШОС-9 /4/.

Смесь используется при непрерывной разливке преимущественно низкоуглеродистой стали марки 08Ю.

Недостатками такой смеси являются низкая температура плавления смеси и низкая вязкость образующегося из смеси шлака, а также высокий удельный расход при использовании ее в кристаллизаторе. Смесь поэтому не обеспечивает высокое качество поверхности непрерывнолитой заготовки из-за образования поперечных трещин по следам качания кристаллизатора.

Предлагаемое изобретение направлено на решение следующих задач - повышение качества поверхности непрерывнолитой заготовки, упрощение и удешевление состава смеси и снижение ее удельного расхода.

Поставленные задачи решаются за счет того, что в состав смеси, включающий аморфный графит, фторсодержащее вещество, датолитовый концентрат и цемент, дополнительно введен формовочный песок, а ингредиенты взяты в следующем соотношении (мас.%):

Графит аморфный - 7-12

Фторсодержащее вещество - 18-22

Концентрат датолитовый - 12-16

Формовочный песок - 10-20

Цемент - Остальное

Формовочный песок по ГОСТ 2138-9 применяется с содержанием SiO₂ 95-98% (пески Кичигинского, Нижне-Увельского и Бускульского месторождений на Южном Урале).

В качестве шлакообразующей основы используется цемент (шлакопортланд) по ГОСТ 10178-76.

Графит аморфный (скрытокристаллический) используется марок ГЛС-2 и 3 по ГОСТ 5420-74.

Концентрат датолитовый используется по ГОСТ 16108-80, а в качестве фторсодержащего вещества - концентраты плавиковошпатовые по ГОСТ 29220-91 и ГОСТ 29219-91.

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

При содержании плавиковошпатового концентрата менее 18% и датолитового концентрата менее 12% резко повышается температура плавления и вязкость расплава смеси; при содержании плавиковошпатового концентрата более 22% и датолитового концентрата более 16% понижается температура плавления и вязкость шлакового расплава настолько, что шлак протекает из кристаллизатора в поддон.

Пределы содержаний формовочного песка, содержащего 95-98% окислов кремния, подобраны для получения основности смеси в пределах 0,8-1,2.

При выходе содержаний ингредиентов в смеси за указанные пределы нарушается стабильность технологии разливки и понижается качество поверхности непрерывнолитого слитка.

Конкретные примеры N 1-3 составов с граничным и средним N 3 значениями ингредиентов новой смеси и средним составом N 4 известной смеси /4/ приведены в таблице.

Из данных смесей были изготовлены гранулы: помол в водной среде до фракции, при которой 95% частиц имели размер не более 0,063 мм с последующим распылением при температуре 250-300^oC. Влажность образовавшихся гранул (до 1 мм) не превышала 0,2%. Необходимо отметить, что длительность помола материалов известной смеси N 4 из-за наличия слюды, обладающей некоторой жирностью, увеличилась в 2 раза, с 4-5 часов для составов N 1-3 до 9-10 часов для состава N 4.

Испытания смесей проводили при непрерывной разливке низкоуглеродистой стали марки 08Ю. Смеси вводили в кристаллизатор. Размер кристаллизатора 250х1850 мм, скорость разливки 0,8-0,85 м/мин.

Пример N 1.

При использовании смеси N 1 в кристаллизаторе по периметру обнаружили рант толщиной 1,0-1,5 мм. Протеканий шлака в поддон кристаллизатора не было. Дефектов на поверхности непрерывнолитого слитка не обнаружили. Расход смеси составил 0,75 кг/т отлитой стали.

Пример N 2.

При использовании смеси N 2 ранта в кристаллизаторе не было, но обнаружено незначительное протекание шлака на поддон, которое не привело к появлению дефектов (трещин) на поверхности непрерывнолитого слитка. Расход смеси составил 0,85 кг/т отлитой стали.

Пример N 3.

При использовании смеси N 3 среднего состава ни образований ранта, ни протеканий жидкого шлака на поддон не обнаружено. Поверхность слитка была без дефектов. Расход смеси составил 0,8 кг/т отлитой стали.

Для промышленных испытаний использовали оптимальный состав N 3 заявляемой смеси и средний состав N 4 известной смеси (по прототипу). Со смесью известного состава N 4 было отлито 3 плавки (1050 т) автокузовной стали марки 08Ю. Расход смеси составил 0,95 кг/т отлитой стали. На каждой плавке обнаружены значительные протекания шлака из кристаллизатора на поддон. Расположенные на поддоне на выходе из кристаллизатора 1-2 форсунки оказались залитыми шлаком и не работали.

Глубина отметок от следов качания кристаллизатора на поверхности слитка составляла 2-4 мм, что привело к появлению поперечных и сетчатых трещин в количестве 7-9 штук на 1 погонный метр.

Со смесью N 3 заявляемого состава было отлито 11 плавок (3850 т) этой же стали марки 08Ю.

Ранта по периметру кристаллизатора и протеканий шлака на поддон не обнаружено. Глубина отметок от следов качания на поверхности слитка составляла 1-2 мм.

Дефектов поверхности (трещин и шлаковых включений) не обнаружено. Данную смесь использовали и в промежуточном ковше для защиты поверхности металла.

Таким образом, из результатов сравнительных промышленных испытаний следует, что шлакообразующая смесь заявляемого состава имеет более высокие технологическую (снижается длительность помола в 2 раза) и техническую (способствует стабильности технологии непрерывной разливки и повышает качество непрерывнолитого сляба), а также экономическую (стоимость смеси снижается на 15-20% из-за исключения использования слюды (флогопита) и криолита) эффективности.

Шлакообразующая смесь заявляемого состава рекомендована для внедрения. Составлено изменение к инструкции по изготовлению шлакообразующих смесей.

Источники информации:

1. А.С. СССР, N 262329; B 22 D 27/06, 68 г.

2. А.с. СССР, N 1507522, B 22 D 7/10, 89 г.

3. А.с. СССР, N 1042236, B 22 D 11/00, 82 г.

4. Технологическая инструкция ТИ 106-СТ.КК2-17-86. Приготовление шлакообразующих смесей. ШОС-9, г.Липецк, 1986 г. (прототип).