смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша
Классы МПК: | B22D41/46 огнеупорные закупоривающие массы |
Автор(ы): | Тарасов Анатолий Федорович (RU), Захаров Игорь Михайлович (RU), Сарычев Александр Валентинович (RU), Осипов Владимир Алексеевич (RU), Кунгурцев Владимир Николаевич (RU), Бахчеев Николай Федорович (RU), Хоменко Александр Андреевич (RU), Воронов Геннадий Андреевич (RU), Овсянников Владимир Герасимович (RU), Дьяченко Виктор Федорович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-03-20 публикация патента:
10.07.2007 |
Изобретение относится к черной металлургии. Смесь включает: чешуйчатый графит 1÷4 мас.%, жильный кварц 11÷34 мас.%, хромитовый концентрат 65÷85 мас.%. Размер фракций хромитового концентрата не более 2 мм. Введение в смесь чешуйчатого графита позволяет устранить ее спекание. За счет введения в смесь хромитового концентрата увеличивается подвижность зерен смеси и обеспечивается ее полное высыпание из выпускных каналов дозирующих стаканов. Повышается производительность разливочного агрегата. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Формула изобретения
1. Смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша, включающая жильный кварц и чешуйчатый графит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хромитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Чешуйчатый графит | 1-4 |
Жильный кварц | 34-11 |
Хромитовый концентрат | остальное |
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что размер фракции хромитового концентрата составляет не более 2 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:
Фракция 2-1 мм | 5-10 |
Фракция 1-0,5 мм | 87-93 |
Фракция 0,5-0,1 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 задачи 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 | 89-85 |
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, снижается 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 хромитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Чешуйчатый графит | 1-4 |
Жильный кварц | 34-11 |
Хромитовый концентрат | Остальное |
При этом размер фракции хромитового концентрата составляет не более 2 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:
фракция 2-1 мм | 5-10 |
фракция 1-0,5 мм | 87-93 |
фракция 0,5 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 хромитового концентрата и предотвращающей 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 хромитовым концентратом и обволакивание им зерен жильного кварца и хромитового концентрата обеспечивается при размере фракции чешуйчатого графита не более 0,5 мм.
Чешуйчатый графит предотвращает смачиваемость сталью жильного кварца и хромитового концентрата и последующее спекание смеси.
При содержании чешуйчатого графита менее 1% не предотвращается смачиваемость зерен смеси, что приводит к спекаемости зерен при разливке и последующему «закозлению» выпускного отверстия и снижению производительности сталеразливочного агрегата.
При содержании чешуйчатого 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 34-11%.
При содержании жильного кварца в смеси более 34% количество образующейся жидкой фазы высоковязкого расплава кварцевого стекла связывает зерна хромитового концентрата, так как количество твердофазных соединений в кварцевом расплаве недостаточно для обеспечения подвижности зерен и полного освобождения сталевыпускного канала от смеси, что приводит к его «закозлению» и снижению производительности разливочного агрегата.
При содержании жильного кварца в смеси менее 11% количество высоковязкого расплава кварцевого стекла недостаточно для удержания зерен смеси, что приводит к вымыванию зерен смеси жидкой сталью и «закозлению» сталевыпускного канала.
Кроме того, при содержании жильного кварца в смеси менее 11%, теплопроводность смеси значительно возрастает, что способствует образованию на верхней части сталевыпускного канала твердой корочки металла, что препятствует свободному истечению металла и требуется применение кислорода, что снижает производительность 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 хромитового концентрата обеспечивает наличие в контактном слое смеси и жидкого металла большого количества зерен хромита (FeO Cr2O 3) с температурой плавления 2180°С.
При этом окись хрома Cr2О3 не образует соединений в виде твердых или жидких растворов с основной составляющей жильного кварца, двуокисью кремния (SiO 2), а присутствие в хромитовом концентрате закиси железа (FeO), которая при нагреве выделяется по границам зерен и в слабоокислительной среде окисляется до окиси железа (Fe2О 3) с увеличением объема, что значительно увеличивает подвижность зерен, и приводит к полному удалению смеси из выпускного канала и истечению жидкой стали полной струей без применения кислорода и не нарушает технологический режим разливки.
При содержании хромитового концентрата в смеси менее 65% количество твердофазных соединений в кварцевом расплаве недостаточно для обеспечения подвижности зерен и полного освобождения сталевыпускного канала от смеси, что приводит к его «закозлению» и снижению производительности агрегата.
При содержании хромитового концентрата в смеси более 85% значительно возрастает теплопроводность смеси, что может привести к образованию на верхней части сталевыпускного канала твердой корочки металла, что препятствует истечению металла и требует применение кислорода и снижается производительность разливочной машины. Кроме того, повышенное содержание хромитового концентрата значительно повышает стоимость смеси.
В предлагаемой смеси можно использовать хромитовый концентрат Донского месторождения, содержащий не менее 46% Cr2О 3 при содержании компонентов, мас.%:
Cr2О 3 | 46-57 |
FeO | 14-9 |
MgO | 18-13 |
SiO 2 | 8-3 |
CaO | 0,8-1,0 |
Для обеспечения сыпучести заявляемой смеси требуется размер зерен хромитового концентрата в пределах 0,1-2 мм.
При размере фракции хромитового концентрата менее 0,1 мм возможно агрегатирование частиц в крупные гранулы при равновесной влажности около 2%, что не обеспечивает равномерное перемешивание с графитом, снижает сыпучесть порошка и затрудняет полное удаление смеси из дозирующих стаканов. При размере фракции крупнее 2 мм возможно растрескивание зерен, большое разрыхление и повышение теплопроводности смеси, что приводит к проникновению жидкой стали в смесь, «закозлению» сталевыпускного канала и нарушению плотности струи при разливке.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 2-1 мм менее 5% повышает плотность смеси, что затрудняет ее удаление из ковшевого стакана.
При содержании в хромитовом концентрате фракции 2-1 мм более 10% пористость смеси значительно возрастает, что приводит к проникновению жидкой стали в смесь и не обеспечивает стабильную струю при разливке.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 1-0,5 мм менее 87% снижает образование по границам зерен хромита достаточного количества Fe2О3 и не обеспечивает подвижность зерен для полного удаления смеси из выпускного канала.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 1-0,5 мм более 93% приводит к образованию большого количества окиси железа (Fe2О3 ) значительному повышению пористости смеси, легкому вымыванию зерен смеси в процессе подготовки металла к разливке, «закозлению» канала и нарушению истечения жидкой стали.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 0,5-0,1 мм менее 2% затрудняет образование окиси железа (Fe2О 3) и последующей подвижности зерен, что ухудшает удаление смеси из дозирующих стаканов.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 0,5-0,1 мм более 3% приводит к раннему образованию окиси железа (Fe2O3), преждевременному разрыхлению и вымыванию зерен смеси, что в конечном счете приводит к «закозлению» смеси и снижению производительности разливочной машины.
Пример конкретного исполнения №1.
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3сп (плавки №26390-28690) из большегрузных сталеразливочных ковшей вместимостью 350 т смесь для запонения выпускных каналов следующего состава, мас.% (Таблица №1):
Таблица №1 | ||||
№ состава | Чешуйчатый графит | Жильный кварц | Хромитовый концентрат | Открывание без кислорода, % |
1 | 4 | 11 | 85 | 99,5 |
2 | 3 | 22 | 75 | 99,6 |
3 | 1 | 34 | 65 | 99,5 |
4 | 3 | 35 | 60 | 96,8 |
5 | 2 | 10 | 87 | 95,7 |
Пример конкретного исполнения №2.
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3сп из большегрузных ковшей 350 т смесь для заполнения выпускных каналов сталеразливочных ковшей (плавки №29442-29784) следующих составов, мас.% (Таблица №2):
Таблица №2 | ||||
№ состава | Чешуйчатый графит | Жильный кварц | Хромитовый концентрат | Открывание без кислорода, % |
1 | 1 | 34 | 65 | 99,4 |
2 | 4 | 25 | 71 | 99,4 |
3 | 2,5 | 22,5 | 75 | 99,5 |
4 | 5 | 15 | 80 | 98,8 |
5 | 0,5 | 14,5 | 85 | 98,4 |
При использовании заявленной смеси не происходит ее спекание и «закозление» выпускного канала, струя металла стабильная, производительность агрегата увеличилась на 1-2%.
Оптимальность заявленного размера фракции хромитового концентрата подтверждается примером конкретного исполнения.
Пример конкретного исполнения №3
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3пс (плавки 29842-30228) из большегрузных сталеразливочных ковшей вместимостью 350 т смесь для заполнения выпускных каналов сталеразливочных ковшей следующего состава:
Жильный кварц | 23% |
Хромитовый концентрат | 75% |
Чешуйчатый графит | 2% |
При этом размер фракции хромитового концентрата имел следующие значения (Таблица №3):
Таблица №3 | ||||
№ состава | Фракция, мм | Открывание без кислорода % | ||
2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,1 | ||
1 | 5 | 93 | 2 | 99,4 |
2 | 10 | 87 | 3 | 99,3 |
3 | 7,5 | 91 | 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 хромитового концентрата в пределах 0,1-2 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:
Фракция 2-1 мм | 5-10 |
Фракция 1-0,5 мм | 87-93 |
Фракция 0,5-0,1 мм | 2-3 |
Класс B22D41/46 огнеупорные закупоривающие массы