смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша

Формула изобретения

1. Смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша, включающая жильный кварц, чешуйчатый графит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит плавленый периклаз при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Чешуйчатый графит	1-4
Жильный кварц	66-74
Плавленый периклаз	остальное

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что размер фракции плавленого периклаза составляет не более 3 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:

Фракция 3-2 мм	5-10
Фракция 2-1 мм	87-93
Фракция 1-0,1 мм	2-3

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разливке стали из бесстопорных ковшей.

Известна уплотняющая смесь для ковшевого стакана шиберного затвора, состоящая из кварцевого песка и фторида церия [А.с. СССР №1183294].

Фторид церия является ингибитором, замедляющим спекание смеси и предотвращающим «закозление» стакана шиберного затвора. Однако второй компонент смеси - кварцевый песок содержит примеси оксидов железа и других компонентов, которые приводят к спеканию и последующему «закозлению» стакана, что снижает производительность разливочного агрегата и является недостатком данной смеси.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и решаемой задаче является смесь для заполнения выпускного канала разливочного ковша, содержащая чешуйчатый графит и жильный кварц [Патент РФ №2228819] при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Чешуйчатый графит	1-4
Жильный кварц	остальное

При этом размер фракций жильного кварца составляет не более 3 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:

фракция 3-2 мм	1-4
фракция 2-1 мм	89-95
фракция 1-0,1 мм	5-6

Недостатком данной смеси является образование высоковязкого расплава чистого кварцевого стекла на поверхности смеси, контактирующей с жидкой сталью, температура которой при сливе в ковш достигает 1680-1700°С.

Высоковязкий расплав цементирует зерна кварца, препятствует полному удалению верхнего слоя кварца из сталевыпускного канала и истечению металла без применения кислорода, снижает производительность разливочного агрегата.

Технической задачей изобретения является повышение производительности разливочного агрегата за счет более быстрого открывания плавки без применения кислорода и обеспечения полного удаления смеси из выпускных каналов шиберных затворов.

Поставленная задача решается тем, что смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша, включающая жильный кварц и чешуйчатый графит, дополнительно содержит плавленый периклаз при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Чешуйчатый графит	1-4
Жильный кварц	66-74
Плавленый периклаз	остальное

При этом размер фракции плавленого периклаза составляет не более 3 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:

Фракция
3-2 мм	5-10
2-1 мм	87-93
1-0,1 мм	2-3

Для устранения спекания смеси и лучшего скольжения зерен необходимо введение в ее состав графитовой составляющей, предотвращающей смачиваемость сталью зерен жильного кварца и плавленого периклаза и последующее спекание и «закозление» выпускного канала сталеразливочного ковша, что позволяет обеспечить высокую производительность сталеразливочного агрегата, стабилизацию струи металла и полное высыпание засыпки из дозирующих стаканов.

В качестве графитовой составляющей можно использовать графит по ГОСТ 4596-75 марок ГТ1, ГТ2, ГЛ, ГЭ.

Сыпучесть графита, его смешиваемость с кварцем и периклазом и обволакивание им зерен кварца и периклаза обеспечивается при размере фракции чешуйчатого графита не более 0,5 мм. Чешуйчатый графит предотвращает смачиваемость сталью кварца и периклаза и последующее спекание смеси.

При содержании графита менее 1% не предотвращается смачиваемость зерен смеси, что приводит к спекаемости зерен при разливке и последующему «закозлению» выпускного отверстия и снижению производительности.

При содержании графита более 4% не обеспечивается его хорошее перемешивание и равномерное обволакивание им зерен смеси, что также приводит к «закозлению» сталевыпускного канала и снижению производительности.

В заявляемой смеси содержание жильного кварца составляет 66-74%. При содержании жильного кварца в смеси более 74% количество образующейся жидкой фазы в результате взаимодействия с плавленым периклазом недостаточно для снижения вязкости кварцевого расплава и не обеспечивается необходимая подвижность зерен для полного освобождения сталевыпускного канала, что приводит к его «закозлению» и снижению производительности агрегата.

При содержании жильного кварца в смеси менее 66% вязкость расплава значительно снижается, что приводит к вымыванию зерен жидким металлом, проникновению металла в смесь с последующим «закозлением» смеси, применению кислорода для открывания плавки, нарушению технологического режима разливки и снижению производительности разливочной машины.

В качестве кварцевой составляющей можно использовать жильный кварц, содержащий не менее 99,9% окиси кремния (SiO₂), с размером фракции в пределах 0,1-3 мм.

Введение в состав смеси плавленого периклаза обеспечивает раннее образование жидкоподвижного расплава по границам зерен за счет взаимодействия кварца и периклаза и формирования энстатита (MgSiO₃). Образование энстатита происходит в интервале температур 1557-1577°С, что соответствует температуре жидкой стали на разливочном агрегате.

Наличие жидкой фазы энстатита снижает вязкость расплава кварцевого стекла по границам зерен периклаза, увеличивает подвижность зерен, что обеспечивает полное удаление смеси из выпускного канала и истечение жидкой стали полной струей без нарушения технологического режима разливки.

При содержании периклаза в смеси менее 22% количество образующейся жидкой фазы недостаточно для снижения вязкости кварцевого расплава и не обеспечивается необходимая подвижность зерен для полного освобождения сталевыпускного канала, что приводит к его «закозлению» и снижению производительности агрегата. При содержании периклаза более 33% вязкость расплава значительно снижается, что приводит к вымыванию зерен жидким металлом, проникновению металла в смесь с последующим «закозлением» смеси, применению кислорода для открывания плавки, нарушению технологического режима разливки и снижению производительности разливочной машины.

В качестве периклазовой составляющей можно использовать плавленый периклаз с содержанием окиси магния (MgO) не менее 96,5%.

Для облегчения сыпучести заявляемой смеси требуется размер зерен периклаза в пределах 0,1-3 мм.

При размере фракции периклаза менее 0,1 возможно агрегатирование с образованием гидратного соединения магния Mg(OH) ₂ при равновесной влажности около 2%, что не обеспечивает равномерность смеси, снижает ее сыпучесть и затрудняет полное удаление смеси из дозирующих стаканов. При размере фракции крупнее 3 мм возможно растрескивание зерен, разрыхление и повышение пористости смеси, а так же повышение теплопроводности смеси, что приводит к проникновению жидкой стали в смесь, «закозлению» и нарушению струи при разливке.

Содержание в периклазе фракции 3-2 мм менее 5% повышает плотность смеси, что затрудняет ее удаление из ковшевого стакана.

При содержании в периклазе фракции 3-2 мм более 10% пористость смеси значительно возрастает, что приводит к проникновению жидкой стали и не обеспечивает стабильную струю при разливке.

Содержание в периклазе фракции 2-1 мм менее 87% снижает образование достаточного количества жидкой фазы и не обеспечивает подвижность зерен для полного удаления смеси из выпускного канала.

Содержание в периклазе фракции 2-1 мм более 93% приводит к образованию большого количества подвижной жидкой фазы и легкому вымыванию зерен смеси в процессе подготовки металла к разливке.

Содержание в периклазе фракции 1-0,1 мм менее 2% затрудняет образование жидкой фазы и последующее снижение вязкости кварцевого расплава, что уменьшает подвижность зерен смеси и ухудшает ее удаление из дозирующих стаканов.

Содержание в периклазе фракции 1-0,1 мм более 3% приводит к раннему образованию большого количества жидкой фазы, преждевременному вымыванию зерен смеси, что в конечном счете приводит к «закозлению» смеси и снижению производительности разливочной машины.

Пример конкретного выполнения 1.

В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08 пс, 3 пс (плавки №23907-26388) из большегрузных сталеразливочных ковшей вместимостью 350 т смесь для заполнения выпускных каналов сталеразливочных ковшей следующих составов, мас.% (таблица 1).

Таблица 1
№ состава	Чешуйчатый графит	Жильный кварц	Плавленый периклаз	Открывание без кислорода, %
1	1	66	33	99,4
2	3	70	27	99,5
3	4	74	22	99,4
4	5	62	35	96,7
5	3	77	20	95,8

Пример конкретного выполнения 2.

В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 0,8 пс, 3 пс (плавки 26421-27520) из большегрузных сталеразливочных ковшей вместимостью 350 т смесь для заполнения выпускных каналов сталеразливочных ковшей следующего состава, %:

Жильный кварц	70
Плавленый периклаз	27
Чешуйчатый графит	3

При этом размер фракции плавленого периклаза имел следующие значения:

Таблица 2
№ состава	Фракция, мм			Открывание без кислорода, %
	3-2	2-1	1-0,1
1	5	93	2	99,4
2	10	87	3	99,3
3	7,5	9,1	1,5	99,5
4	11	88	1,0	97,8
5	4	92	4,0	98,5

Опытные данные показали, что оптимальным является размер фракции плавленого периклаза в пределах 0,1-3 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:

фракция 3-2 мм	5-10
фракция 2-1 мм	87-93
фракция 1-0,1 мм	2-3

При использовании заявленной смеси не происходит ее спекание и «закозление» выпускного канала кислородом, струя металла стабильная, производительность увеличилась на 1-2%.