RU2696609C1 - Composite starting mixture for filling the steel-teeming ladle discharge channel - Google Patents
Composite starting mixture for filling the steel-teeming ladle discharge channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696609C1 RU2696609C1 RU2018147023A RU2018147023A RU2696609C1 RU 2696609 C1 RU2696609 C1 RU 2696609C1 RU 2018147023 A RU2018147023 A RU 2018147023A RU 2018147023 A RU2018147023 A RU 2018147023A RU 2696609 C1 RU2696609 C1 RU 2696609C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- chromium
- sio
- fraction
- lubricating
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/14—Closures
- B22D41/44—Consumable closure means, i.e. closure means being used only once
- B22D41/46—Refractory plugging masses
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, а именно к технологиям разливки стали из сталеразливочных ковшей, снабженных шиберными затворами для выпуска и регулировки процесса разливки жидкой стали, выпускной канал которых заполняют сыпучим огнеупорным материалом, предохраняющим проникновение жидкой стали из сталеразливочного ковша в выпускной канал до начала разливки, а при открытии канала обеспечивающим беспрепятственное истечение жидкой стали из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш или изложницу.The invention relates to the field of metallurgy and mechanical engineering, and in particular to technologies for casting steel from steel pouring ladles equipped with slide gates to release and adjust the process of casting liquid steel, the exhaust channel of which is filled with bulk refractory material that prevents the penetration of liquid steel from the steel pouring ladle into the exhaust channel before casting, and when opening the channel providing unhindered flow of liquid steel from the steel pouring ladle into the intermediate ladle or mold.
В современных металлургических технологиях наибольшее распространение получили так называемые стартовые смеси для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша, представляющие собой однородные смеси, полученные путем механического смешения различных ингредиентов, состав которых включает преимущественно хромсодержащий материал, кремнийсодержащий материал, магнийсодержащий материал и в небольших концентрациях обволакивающий и смазывающий преимущественно углеродсодержащий материал. Причем хром-, кремний- и магнийсодержащие материалы находятся в окисленной форме. В качестве хромсодержащего материала используют в основном хромовые руды и полученные на их основе хромитовые концентраты; в качестве кремнийсодержащего ингредиента используют кварциты, кварцевые пески и т.д.; в качестве магнийсодержащих материалов используют термообработанные магнезиты, периклазовые порошки.In modern metallurgical technologies, the most widely used are the so-called starting mixtures for filling the outlet channel of a steel-pouring ladle, which are homogeneous mixtures obtained by mechanical mixing of various ingredients, the composition of which mainly includes chromium-containing material, silicon-containing material, magnesium-containing material and mainly enveloping and lubricating in small concentrations carbon-containing material. Moreover, chromium, silicon and magnesium-containing materials are in oxidized form. The chromium-containing material used is mainly chromium ores and chromite concentrates obtained on their basis; quartzites, quartz sands, etc .; are used as a silicon-containing ingredient; heat-treated magnesites and periclase powders are used as magnesium-containing materials.
Стартовые смеси, содержащие данные ингредиенты, характеризуются достаточно низкой спекаемостью, что обеспечивает в целом стабильное открытие сталевыпускного канала на уровне 90-97% и выпуск жидкой стали из сталеразливочного ковша, например, в промежуточный ковш или изложницу, но содержат чистые фазы кислотного (SiO2), амфотерного (Сr2О3) и основного (FeO) оксида, оказывающих негативное воздействие на свойства формирующегося оксидного расплава.Starting mixtures containing these ingredients are characterized by a sufficiently low sintering ability, which ensures a generally stable opening of the steel outlet channel at the level of 90-97% and the release of liquid steel from the steel pouring ladle, for example, into an intermediate ladle or mold, but contain pure acid phases (SiO 2 ), amphoteric (Cr 2 O 3 ) and basic (FeO) oxide, which negatively affect the properties of the formed oxide melt.
Известны смеси для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша на основе хромитового концентрата и кремнийсодержащих материалов (см. описание изобретения к патенту РФ №2302319), состоящие из следующих компонентов, мас. %: чешуйчатый графит 1-4; жильный кварц 11-36; хромитовый концентрат - остальное (при этом хромитовый концентрат содержит, мас. %: 46-57 Сr2О3, 9-14 FeO, 13-18 MgO, 0.8-1.0 СаО; размер фракции хромитового концентрата не более 2 мм) или на основе кремнийсодержащих в виде кварцитовых составляющих (см. описание изобретения к патенту РФ №2354497), которые содержат жильный кварц - основу, монофракционный песок 5-7 и обволакивающий и смазывающий материал - чешуйчатый графит 1-4.Known mixtures for filling the outlet channel of a steel pouring ladle based on chromite concentrate and silicon-containing materials (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2302319), consisting of the following components, wt. %: flake graphite 1-4; vein quartz 11-36; chromite concentrate - the rest (while the chromite concentrate contains, wt.%: 46-57 Cr 2 O 3 , 9-14 FeO, 13-18 MgO, 0.8-1.0 CaO; the size of the fraction of chromite concentrate is not more than 2 mm) or based on silicon-containing in the form of quartzite components (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2354497), which contain vein quartz - the base, monofraction sand 5-7 and enveloping and lubricating material - flake graphite 1-4.
Известные стартовые смеси, компоненты которых, попадая на поверхность расплава, например, в промежуточный ковш, формируют агрессивную по отношению к огнеупорной футеровке, стопору и защитной трубе шлаковую фазу. Так, скорость износа торкрет-слоя промежуточного ковша при разливке слябов достигает 5 мм на плавку и более. Кроме того, для нагрева и плавления известных смесей необходима дополнительная энергия, источником которой является только энергия разливаемой жидкой стали.Known starting mixtures, the components of which, falling on the melt surface, for example, in the intermediate ladle, form a slag phase that is aggressive with respect to the refractory lining, stopper and protective tube. So, the wear rate of the shotcrete layer of the intermediate ladle during casting slabs reaches 5 mm for melting or more. In addition, for the heating and melting of known mixtures, additional energy is needed, the source of which is only the energy of molten steel being cast.
Наиболее близкой из описанных в литературе стартовой смесью по ингредиентному составу к заявляемой является смесь (см. описание к патенту РФ №2381088 С1), включающая мас. %:The closest described in the literature of the starting mixture of the ingredient composition to the claimed is a mixture (see description of the patent of the Russian Federation No. 2381088 C1), including wt. %:
хромсодержащий материал - основа;chromium-containing material - the basis;
кварцcодержащий материал - 28-32;quartz-containing material - 28-32;
технический углерод (сажа) - 0.5-1.carbon black (soot) - 0.5-1.
Причем, хромсодержащий материал содержит примеси оксидов, мас. %, не более: МgО - 13.1, SiO2 -1, СаО - 0.1.Moreover, the chromium-containing material contains impurities of oxides, wt. %, not more than: MgO - 13.1, SiO 2 -1, CaO - 0.1.
Данная смесь характеризуется достаточной текучестью за счет применения обволакивающего и смазывающего компонента - технического углерода в виде сажи, снижает сводообразование и спекаемость. Хромсодержащий компонент обеспечивает огнеупорность и стойкость к спеканию, что в основном способствует беспрепятственному высыпанию смеси при открытии сталевыпускного канала.This mixture is characterized by sufficient fluidity due to the use of an enveloping and lubricating component - carbon black in the form of soot, reduces arching and sintering. The chromium-containing component provides refractoriness and resistance to sintering, which mainly contributes to the unhindered precipitation of the mixture when opening the steel outlet channel.
Однако, как указано в примере, в описании прототипа в качестве хромсодержащего материала применяют хромитовый концентрат, в котором, кроме указанных примесных оксидов содержится значительное количество закиси железа, согласно ГОСТу 15848.1 - до мас. % 28.0 при общем содержании оксида хрома Сr2О3 - до мас. % 47.8.However, as indicated in the example, in the description of the prototype, a chromite concentrate is used as a chromium-containing material, in which, in addition to these impurity oxides, a significant amount of iron oxide is contained, according to GOST 15848.1, up to wt. % 28.0 with a total content of chromium oxide Cr 2 O 3 - up to wt. % 47.8.
Закись железа в составе смеси, попадая на поверхность жидкого металла в промежуточном ковше, нагревается и расплавляется, образуя жидкоподвижную шлаковую фазу, чрезвычайно агрессивную по отношению к магнезиальной футеровке торкрет-слоя промежуточного ковша, а также к его огнеупорным элементам, например, стопору или трубе защиты струи металла. Скорость износа торкрет-слоя промежуточного ковша может достигать при этом 3.5-5.0 мм/ плавку. Оксид хрома, хотя и не оказывает столь значительного химического воздействия на футеровку и огнеупорные элементы промежуточного ковша, вызывает существенное ухудшение шлакового режима в промежуточном ковше, выражающееся в образовании плотной густой шлаковой фазы, препятствующей выполнению операций измерения температуры и концентрации водорода в металле.Iron oxide in the composition of the mixture, falling on the surface of the liquid metal in the intermediate ladle, heats and melts, forming a liquid-mobile slag phase, extremely aggressive with respect to the magnesia lining of the shotcrete layer of the intermediate ladle, as well as to its refractory elements, for example, a stopper or protection pipe jets of metal. The wear rate of the shotcrete layer of the intermediate ladle can reach 3.5-5.0 mm / heat. Chromium oxide, although it does not have such a significant chemical effect on the lining and refractory elements of the intermediate ladle, causes a significant deterioration in the slag regime in the intermediate ladle, which is manifested in the formation of a dense, dense slag phase that impedes the performance of temperature and hydrogen concentration measurements in the metal.
Кроме того, кремнийсодержащий материал в виде кварца представляет собой практически чистую фазу кремнезема (его содержание составляет не менее мас. % - 96), а также, являясь кислотным оксидом в составе шлакового расплава, активно взаимодействует с магнезиальным торкрет-слоем промежуточного ковша, существенно увеличивая его износ.In addition, the silicon-containing material in the form of quartz represents an almost pure phase of silica (its content is not less than wt% - 96), and, being an acid oxide in the composition of the slag melt, it actively interacts with the magnesia shotcrete layer of the intermediate ladle, significantly increasing his wear.
Наличие свободного углерода в составе смеси приводит к его химическому взаимодействию с закисью железа FeO с образованием каркаса восстановленного железа в объеме смеси, что приводит к замедлению, а в ряде случаев к прекращению произвольного высыпания смеси при открытии канала.The presence of free carbon in the composition of the mixture leads to its chemical interaction with ferrous oxide FeO with the formation of a framework of reduced iron in the volume of the mixture, which slows down and, in some cases, stops the arbitrary precipitation of the mixture when the channel is opened.
И, наконец, нагрев и плавление данной смеси требует значительных энергетических затрат, что проявляется в еще большей степени при накоплении в промежуточном ковше ингредиентов смеси при увеличении серийности разливки стали.And, finally, heating and melting this mixture requires significant energy costs, which is manifested even more with the accumulation in the intermediate ladle of the ingredients of the mixture with increasing seriality of steel casting.
Техническим результатом настоящего изобретения является снижение износа огнеупорной футеровки промежуточного ковша, исключение из ингредиентного состава смеси свободного углерода, уменьшение энергетических затрат на плавление ингредиентов стартовой смеси без снижения степени открытия сталевыпускного канала.The technical result of the present invention is to reduce the wear of the refractory lining of the intermediate ladle, to exclude free carbon from the ingredient composition, to reduce the energy cost of melting the ingredients of the starting mixture without reducing the degree of opening of the steel outlet.
Сформулированный технический результат достигается тем, что известная стартовая смесь, включающая хромсодержащий материал, кварцcодержащий материал и смазывающий и обволакивающий материал, согласно изобретению состоит из двух составных частей: первой хромсодержащей части, которая дополнительно содержит фракционированные отходы хромсодержащих огнеупоров или их смеси, и второй составной кремнеземсодержащей части, в которой диоксид кремния находится преимущественно в химическом соединении алюмосиликатной системы SiO2-Al2O3 и преимущественно в химическом соединении магнезиосиликатной системы SiO2-MgO при весовом соотношении между составными частями смеси 30% к 70%.The stated technical result is achieved in that the known starting mixture, including a chromium-containing material, a quartz-containing material and a lubricating and enveloping material, according to the invention consists of two components: the first chromium-containing part, which additionally contains fractionated waste of chromium-containing refractories or mixtures thereof, and the second composite silica-containing part in which the silica is preferably in a chemical compound aluminosilicate system SiO 2 -Al 2 O 3 and the primarily GOVERNMENTAL chemical compound magneziosilikatnoy SiO 2 -MgO system at a weight ratio between the components of a mixture of 30% to 70%.
Содержание ингредиентов первой части смеси должно быть следующим, мас. %:The content of the ingredients of the first part of the mixture should be as follows, wt. %:
фракционированные отходы хромсодержащих огнеупоров - 25-35;fractionated waste of chromium-containing refractories - 25-35;
смазывающий и обволакивающий материал - 2-5;lubricating and enveloping material - 2-5;
хромитовый концентрат - остальное до 100%.chromite concentrate - the rest is up to 100%.
Содержание ингредиентов второй кремнеземсодержащей части смеси должно быть следующим, мас. %:The content of the ingredients of the second silica-containing part of the mixture should be as follows, wt. %:
химическое соединение алюмосиликатной системы - 30-40;chemical compound of aluminosilicate system - 30-40;
химическое соединение магнезиосиликатной системы - остальное до 100%.chemical compound of magnesiosilicate system - the rest is up to 100%.
При этом предельный размер зерна хромсодержащего материала составляет 0.8 мм при следующем соотношении фракций, мас. %:The maximum grain size of the chromium-containing material is 0.8 mm in the following ratio of fractions, wt. %:
Другое отличие состоит в том, что диоксид кремния, находящийся преимущественно в химическом соединении в системе SiO2-Al2O3, применяют в виде муллита 3Аl2О3⋅2SiO2, а диоксид кремния, находящийся преимущественно в химическом соединении в системе SiO2-MgO, применяют в виде форстерита Mg2SiO4. При этом предельный размер зерна второй части составной стартовой смеси составляет 2 мм при следующем соотношении фракций, мас. %:Another difference is that silicon dioxide, which is predominantly in a chemical compound in the SiO 2 -Al 2 O 3 system , is used in the form of mullite 3Al 2 О 3 ⋅ 2SiO 2 , and silicon dioxide, which is mainly in a chemical compound in the SiO 2 system -MgO, used as forsterite Mg 2 SiO 4 . The maximum grain size of the second part of the composite starting mixture is 2 mm in the following ratio of fractions, wt. %:
Кроме того, в качестве обволакивающего и смазывающего материала используют слоистый магниевый гидросиликат - тальк Mg3[Si4O10](OH)2, а его предельный размер зерна составляет 0.063 мм.In addition, a layered magnesium hydrosilicate - talc Mg 3 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 is used as a coating and lubricating material, and its maximum grain size is 0.063 mm.
Основная идея, положенная в основу изобретения, состоит в том, что огнеупорные смеси, содержащие в своем составе оксид хрома (3) Сr2О3 как в виде свободной фазы и(или) в виде химического соединения и(или) в виде твердого раствора, практически не смачиваются жидкой сталью, поэтому на границе раздела фаз жидкая сталь - огнеупор, содержащий оксид хрома, существенно затруднена диффузия растворенного в жидкой стали углерода в огнеупорную смесь, и, следовательно, не происходит химического взаимодействия данного углерода с закисью железа FeO, содержащейся в смеси, что обусловливает химическую инертность смеси. Поэтому в составной стартовой смеси хромсодержащая часть имеет непосредственный контакт с жидким металлом. С другой стороны, компоненты хромосодержащей части, переходя в жидкую шлаковую фазу, оказывают негативное воздействие на футеровку промежуточного ковша, ускоряя ее износ, в данном случае таким компонентом является прежде всего FeO и свободная SiO2, а компонент смеси Сr2О3 приводит к увеличению вязкости и загущению шлаковой фазы. Указанные факторы показывают, что количество хромсодержащей части стартовой смеси должно быть оптимальным, а сама стартовая смесь должна содержать, по крайней мере, еще одну часть, которая, находясь в сталевыпускном канале, не имеет непосредственного контакта с жидкой сталью, но имеет контакт и поверхность раздела с хромсодержащей частью смеси, причем ее компоненты при образовании шлаковой фазы должны быть инертными к футеровке промежуточного ковша, огнеупорам стопора и трубы защиты металла от окисления.The main idea underlying the invention is that refractory mixtures containing chromium oxide (3) Cr 2 O 3 as a free phase and (or) as a chemical compound and (or) as a solid solution are practically not wetted by liquid steel, therefore, at the interface, liquid steel is a refractory containing chromium oxide, diffusion of the carbon dissolved in liquid steel into the refractory mixture is significantly difficult, and therefore, this carbon does not chemically react with ferrous oxide FeO, containing contained in the mixture, which causes the chemical inertness of the mixture. Therefore, in the composite starting mixture, the chromium-containing part has direct contact with the liquid metal. On the other hand, the components of the chromium-containing part, passing into the liquid slag phase, have a negative effect on the lining of the intermediate ladle, accelerating its wear, in this case, such a component is primarily FeO and free SiO 2 , and the component of the Cr 2 O 3 mixture increases viscosity and thickening of the slag phase. These factors show that the amount of chromium-containing part of the starting mixture should be optimal, and the starting mixture itself should contain at least one more part, which, being in the steel outlet channel, does not have direct contact with liquid steel, but has contact and the interface with the chromium-containing part of the mixture, and its components during the formation of the slag phase should be inert to the lining of the intermediate ladle, refractory stopper and pipe to protect the metal from oxidation.
Дополнительный ввод в хромсодержащую часть составной стартовой смеси отходов в виде боя хромсодержащих огнеупоров в оптимальных пределах мас. % 25-35 уменьшает концентрацию закиси железа в смеси, а содержащийся в бое кремнезем обладает низкой химической активностью, поскольку входит в состав твердого раствора на основе периклаза MgO и пикрохромита МgСr2O4 и не оказывает существенного влияния на износ футеровки и огнеупорных элементов промковша. При снижении концентрации боя хромсодержащих огнеупоров менее мас. % 25 происходит насыщение шлаковой фазы в промежуточном ковше активной закисью железа, содержащейся в хромитовом концентрате и значительно ускоряющей износ футеровки, а увеличение концентрации оксида хрома придает шлаковой фазе повышенную вязкость и загущает ее. Увеличение концентрации боя хромсодержащих огнеупоров свыше 35% приводит к повышению концентрации MgO в шлаке, что также приводит к нежелательному повышению вязкости шлака и его загущению.Additional input into the chrome-containing part of the starting compound of the waste mixture in the form of a battle of chromium-containing refractories in the optimal range of wt. % 25-35 reduces the concentration of iron oxide in the mixture, and the silica contained in the fight has a low chemical activity, since it is part of a solid solution based on periclase MgO and picrochromite MgСr 2 O 4 and does not significantly affect the wear of the lining and refractory elements of the bucket. With a decrease in the concentration of battle chromium-containing refractories less than wt. % 25, the slag phase in the intermediate ladle is saturated with active ferrous oxide contained in the chromite concentrate and significantly accelerates the wear of the lining, and an increase in the concentration of chromium oxide gives the slag phase an increased viscosity and thickens it. An increase in the concentration of battle of chromium-containing refractories over 35% leads to an increase in the concentration of MgO in the slag, which also leads to an undesirable increase in the viscosity of the slag and its thickening.
Если размер зерна хромсодержащего материала превышает 0.8 мм, то на границе контакта между материалом и жидкой сталью процесс спекания материала протекает не равномерно, а ускоренно - преимущественно около крупных зерен, что влечет образование около них и значительных пор, в которые проникает и кристаллизуется жидкий металл, затрудняя сход стартовой смеси после открытия выпускного канала.If the grain size of the chromium-containing material exceeds 0.8 mm, then at the interface between the material and the liquid steel, the sintering process does not proceed uniformly, but accelerated mainly around large grains, which entails the formation of significant pores near them, into which the liquid metal penetrates and crystallizes, making it difficult for the starting mixture to flow after opening the exhaust channel.
Выбор оптимального количества «крупной» фракции 0.8-0.5 мм мас. % 5-15 обусловлен тем, что при данной концентрации практически не происходит деформации смеси под действием силы давления столба жидкого металла. Если количество «крупной» фракции выходит за установленные пределы, то происходит сдавливание смеси, что приводит к нарушению и прекращению схода стартовой смеси при открытии канала.The choice of the optimal amount of "large" fraction of 0.8-0.5 mm wt. % 5-15 is due to the fact that at a given concentration practically no deformation of the mixture occurs under the action of the pressure force of a liquid metal column. If the amount of the “coarse” fraction is outside the established limits, then the mixture is squeezed, which leads to a violation and termination of the starting mixture at the opening of the channel.
Выбор количества «средней» фракции 0.5-0.2 мм мас. % 75-80 обеспечивает оптимальный баланс между размерами пор и зернами смеси, что является решающим фактором, влияющим на спекаемость смеси и динамику ее истечения из канала. Если количество «средней» фракции меньше 75%, то спекание смеси проходит более интенсивно, что затрудняет равномерный сход стартовой смеси. Если количество «средней» фракции больше 80%, то имеет место локальное заклинивание смеси и также приводит к нарушению равномерного схода смеси при открытии канала.The choice of the number of "middle" fraction of 0.5-0.2 mm wt. % 75-80 provides an optimal balance between the pore sizes and the grains of the mixture, which is a decisive factor affecting the sintering ability of the mixture and the dynamics of its outflow from the channel. If the amount of the “middle” fraction is less than 75%, then the sintering of the mixture takes place more intensively, which makes it difficult to uniformly start the mixture. If the amount of the “middle” fraction is more than 80%, then a local jamming of the mixture takes place and also leads to a violation of the uniform vanishing of the mixture when opening the channel.
Выбор «мелкой» фракции 0.2-0.09 мм в количестве мас. % 10-15 обусловлен следующим: если ее количество меньше 10%, то межзеренные поры заполнены недостаточно, и смесь подвержена деформации внешним давлением, что также приводит к подвисанию смеси при открытии канал; если количество «тонкой» фракции больше 15%, то происходит спекание зерен всех фракций, что приводит к нестабильному истечению смеси из канала при его открытии.The choice of "small" fraction of 0.2-0.09 mm in the amount of wt. % 10-15 is due to the following: if its amount is less than 10%, then the intergranular pores are not filled enough, and the mixture is subject to deformation by external pressure, which also leads to suspension of the mixture when opening the channel; if the amount of the "fine" fraction is more than 15%, then the sintering of grains of all fractions occurs, which leads to unstable outflow of the mixture from the channel when it is opened.
Применение кремнезема во второй части составной стартовой смеси в виде устойчивых химических соединений обусловлено следующим: в муллите системы SiO2-Al2O3 весь кремнезем связан в прочное химическое соединение, устойчивое вплоть до температуры 1820°С, поэтому кремнезем не проявляет химической активности и в жидкой фазе, не оказывая заметного химического воздействия на износ основной футеровки промежуточного ковша.The use of silica in the second part of the composite starting mixture in the form of stable chemical compounds is due to the following: in the mullite of the SiO 2 -Al 2 O 3 system, all silica is bonded to a strong chemical compound, stable up to a temperature of 1820 ° C, therefore, silica does not exhibit chemical activity the liquid phase, without having a noticeable chemical effect on the wear of the main lining of the intermediate bucket.
Еще более стойкое химическое соединение - форстерит Mg2SiO4 образуется в системе SiO2-MgO. Форстерит плавится без разложения при температуре 1890°С. Химическое сродство кремнезема к магнезиту в данной системе настолько велико, что форстерит образуется практически при любом соотношении между компонентами, достигая максимума при соотношении 57.2% MgO и 42.8% SiO2, и в жидкой фазе сохраняет структуру химического соединения и также не вызывает химическую коррозию огнеупорной футеровки промежуточного ковша.An even more stable chemical compound - forsterite Mg 2 SiO 4 is formed in the SiO 2 -MgO system. Forsterite melts without decomposition at a temperature of 1890 ° C. The chemical affinity of silica to magnesite in this system is so great that forsterite is formed at almost any ratio between the components, reaching a maximum at a ratio of 57.2% MgO and 42.8% SiO 2 , and retains the structure of the chemical compound in the liquid phase and also does not cause chemical corrosion of the refractory lining intermediate bucket.
Если размер зерна второй кремнеземсодержащей части составной стартовой смеси превышает 2 мм, то при этом происходит просыпь в ее межзеренное пространство ингредиентов хромсодержащей части стартовой смеси, приводя к нарушению плотности заполнения хромсодержащей частью выпускного канала сталеразливочного ковша.If the grain size of the second silica-containing part of the composite starting mixture exceeds 2 mm, then the ingredients of the chromium-containing part of the starting mixture are spilled into its intergranular space, leading to a violation of the density of filling with the chromium-containing part of the outlet channel of the steel-pouring ladle.
Выбор фракции 2-0.5 мм в количестве 90-95% обеспечивает пониженный расход составной части смеси вследствие уменьшения ее насыпной плотности. При содержании фракции менее 90% возрастает насыпная плотность и, следовательно, увеличивается расход смеси. При увеличении содержания фракции более 95% нарушается равномерность схода смеси при открытии выпускного канала.The choice of a fraction of 2-0.5 mm in an amount of 90-95% provides a reduced consumption of the constituent of the mixture due to a decrease in its bulk density. When the fraction content is less than 90%, the bulk density increases and, consequently, the consumption of the mixture increases. With an increase in the fraction content of more than 95%, the uniformity of the vanishing of the mixture when opening the outlet channel is violated.
Наличие фракции 0.5-0.1 мм в количестве 5-10% стабилизирует сход смеси и предотвращает ее от уплотнения под действием силы давления столба жидкого металла в сталеразливочном ковше. Если содержание данной фракции составляет менее 5%, то происходит уплотнение смеси и ее подвисание. Если содержание фракции превышает 10%, то это приводит к дополнительному расходу смеси, так как занимаемое ею свободное межзеренное пространство увеличивает насыпную плотность материала.The presence of a fraction of 0.5-0.1 mm in an amount of 5-10% stabilizes the flow of the mixture and prevents it from compaction under the action of the pressure force of a liquid metal column in a steel pouring ladle. If the content of this fraction is less than 5%, then the mixture is densified and suspended. If the content of the fraction exceeds 10%, this leads to an additional consumption of the mixture, since the free intergrain space occupied by it increases the bulk density of the material.
Смазывающий и обволакивающий материал в виде талька не содержит ни свободный, ни связанный углерод, обладает ярко выраженным смазывающим эффектом и является одним из самых мягких природных материалов (по 10-бальной шкале твердости обладает минимальным индексом твердости, равным 1). Благодаря этим свойствам, располагаясь по границам более крупных зерен хромсодержащего материала, тальк значительно снижает трение между частицами и обеспечивает равномерное высыпание смеси из выпускного канала без образования зон и областей заклинивания. Причем смазывающий эффект талька сохраняется и при высокой температуре за счет образования по границам зерен аморфного кремнезема при частичном разложении талька по схеме: Mg3[Si4O10](OH)2=2SiO2+Mg2SiO4+MgSiO3+НОН.Lubricating and enveloping material in the form of talcum powder contains neither free nor bound carbon, has a pronounced lubricating effect and is one of the softest natural materials (on a 10-point hardness scale it has a minimum hardness index of 1). Due to these properties, located along the boundaries of larger grains of a chromium-containing material, talc significantly reduces friction between particles and ensures uniform precipitation of the mixture from the outlet channel without the formation of zones and areas of jamming. Moreover, the lubricating effect of talc is maintained at high temperatures due to the formation of amorphous silica along the grain boundaries during partial decomposition of talc according to the scheme: Mg 3 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 = 2SiO 2 + Mg 2 SiO 4 + MgSiO 3 + НОН.
Выбор минимальной «тонкой» фракции для смазывающего и обволакивающего материала - не более 0.063 мм обусловлено тем, что при указанном размере материал наиболее равномерно и полно распределяется по границам зерен всех фракций. Свыше указанного размера равномерность и полнота распределения снижаются.The choice of the minimum “thin” fraction for the lubricating and enveloping material - not more than 0.063 mm, is due to the fact that, at the indicated size, the material is most evenly and fully distributed over the grain boundaries of all fractions. Above the specified size, uniformity and completeness of distribution are reduced.
Установлено, что оптимальное соотношение между составными частями стартовой смеси составляет 30% хромсодержащего материала и 70% кремнеземсодержащего материала. Если количество хромсодержащего материала менее 30%, то в силу более высокой его теплопроводности по отношению к кремнеземсодержащему материалу на границе раздела составных частей происходит локальное спекание зерен составных частей друг с другом. Увеличение количества хромсодержащего материала свыше 30% не влияет на спекаемость пограничного слоя, но приводит к увеличению содержания трехокиси хрома и агрессивной закиси железа в шлаке.It has been established that the optimal ratio between the constituent parts of the starting mixture is 30% chromium-containing material and 70% silica-containing material. If the amount of the chromium-containing material is less than 30%, then due to its higher thermal conductivity with respect to the silica-containing material, localization of the grains of the components with each other occurs locally at the interface of the components. An increase in the amount of chromium-containing material over 30% does not affect the sinterability of the boundary layer, but leads to an increase in the content of chromium trioxide and aggressive iron oxide in the slag.
Увеличение количества кремнеземсодержащего материала свыше 70% также приводит к локальному спеканию пограничного слоя, а при количестве менее 70%, соответственно возрастает количество хромсодержащего материала, что приводит к насыщению жидкой шлаковой фазы в промежуточном ковше нежелательными компонентами - трехокисью хрома и закисью железа.An increase in the amount of silica-containing material over 70% also leads to local sintering of the boundary layer, and when the amount is less than 70%, the amount of chromium-containing material increases accordingly, which leads to the saturation of the liquid slag phase in the intermediate ladle with undesirable components - chromium trioxide and ferrous oxide.
На фиг. 1 изображено схематично расположение составной стартовой смеси в выпускном канале сталеразливочного ковша. Огнеупорный гнездовой блок 1 и размещенный в нем периклазографитовый безобжиговый стакан 2 образуют сталевыпускной канал 3. Сталевыпускной канал заполняют составной стартовой смесью, включающей хромсодержащую часть 4 и кремнеземсодержащую часть 5.In FIG. 1 schematically shows the location of the composite starting mixture in the outlet channel of a steel pouring ladle. The
Порядок изготовления составной стартовой смеси следующий. Проводят раздельное соединение и перемешивание ингредиентов хромсодержащей и кремнеземсодержащей частей составной стартовой смеси. Все исходные ингредиенты высушены до остаточной концентрации влаги не более 1%. Ингредиенты подвергаются перемешиванию в течение 30 минут. После этого осуществляют раздельную фасовку составных частей в полипропиленовые мешки и размещают попарно в многослойные бумажные пакеты.The procedure for manufacturing a composite starting mixture is as follows. Separate connection and mixing of the ingredients of the chromium-containing and silica-containing parts of the composite starting mixture is carried out. All starting ingredients are dried to a residual moisture concentration of not more than 1%. The ingredients are mixed for 30 minutes. After that, separate packaging of the components is carried out in polypropylene bags and placed in pairs in multilayer paper bags.
Для получения составной стартовой смеси были использованы три группы порошкообразных ингредиентов. Соотношения ингредиентов соответствуют заявляемым параметрам составной стартовой смеси и проиллюстрированы примерами конкретного использования.To obtain a composite starting mixture, three groups of powdered ingredients were used. The ratios of the ingredients correspond to the claimed parameters of the composite starting mixture and are illustrated with examples of specific use.
Пример 1. Проводят разливку стали марки 5СП. Средняя вместимость сталеразливочного ковша 30 тонн. Первая часть составной смеси содержит мас. %: хромитовый концентрат (химический состав: Сr2O3 - 47, SiO2 - 0.3, СаО - 0.1, FeO - 26, Al2O3 - 16, MgO - 10) - 73; отходы хромсодержащих огнеупоров, например, бой периклазохромитовых изделий марки ПХСП (химический состав: Сr2О3 - 11, MgO - 65, SiO2 - 22) - 25; смазывающий и обволакивающий материал - тальк (химический состав - не менее 98 Mg3[Si4O10](OH)2) - 2. Вторая часть смеси содержит мас. %: муллит - 30; форстерит - 70. При весовом соотношении между первой и второй частью 30% : 70%. Подвисаний и спекания смеси не отмечено. Степень открытия без применения кислорода более 97%.Example 1. Spent steel grade 5SP. The average capacity of a steel-pouring ladle is 30 tons. The first part of the composite mixture contains wt. %: chromite concentrate (chemical composition: Cr 2 O 3 - 47, SiO 2 - 0.3, CaO - 0.1, FeO - 26, Al 2 O 3 - 16, MgO - 10) - 73; waste of chromium-containing refractories, for example, the battle of periclase-chromite products of the PHSP brand (chemical composition: Cr 2 O 3 - 11, MgO - 65, SiO 2 - 22) - 25; lubricating and enveloping material - talc (chemical composition - not less than 98 Mg 3 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 ) - 2. The second part of the mixture contains wt. %: mullite - 30; forsterite - 70. With a weight ratio between the first and second part of 30%: 70%. Freezes and sintering of the mixture is not marked. The degree of opening without the use of oxygen is more than 97%.
Пример 2. Проводят разливку стали марки ЗСП. Средняя вместимость сталеразливочного ковша 30 тонн. Первая часть составной смеси содержит мас. % хромитовый концентрат - 60, химический состав которого аналогичен, приведенному в примере 1; отходы хромсодержащих огнеупоров, например, бой хромитопериклазовых изделий марки ХП1 (химический состав: Сr2О3 - 25, MgO - 67, SiO2 - 6) - 35; смазывающий и обволакивающий материал - тальк - 5, химический состав которого аналогичен составу, приведенному в примере 1. Вторая часть смеси содержит мас. %: муллит - 40; форстерит - 60. Весовое соотношение между составными частями такое же, как в примере 1. Задержек в истечении смеси из канала не отмечено. Степень открытия без дополнительных воздействий составила более 97%.Example 2. Conduct casting steel grade ZSP. The average capacity of a steel-pouring ladle is 30 tons. The first part of the composite mixture contains wt. % chromite concentrate - 60, the chemical composition of which is similar to that shown in example 1; waste of chromium-containing refractories, for example, battle of chromite-periclase products of the ХП1 brand (chemical composition: Cr 2 О 3 - 25, MgO - 67, SiO 2 - 6) - 35; lubricating and enveloping material - talc - 5, the chemical composition of which is similar to the composition shown in example 1. The second part of the mixture contains wt. %: mullite - 40; forsterite - 60. The weight ratio between the components is the same as in example 1. There were no delays in the outflow of the mixture from the channel. The degree of discovery without additional exposure was more than 97%.
Пример 3. Проводят разливку стали марки 4СП. Средняя вместимость сталеразливочного ковша 30 тонн. Первая часть составной смеси содержит мас. % хромитовый концентрат - 67, химический состав которого аналогичен, приведенному в примере 1; бой отходов хромсодержащих огнеупоров, состоящий, например, из смеси периклазохромитовых - 15, химический состав как в примере 1 и хромитопериклазовых - 15, химический состав которых как в примере 2 и смазывающий и обволакивающий материал - тальк - 3, химический состав которого аналогичен, приведенному в примере 1. Вторая часть смеси содержит мас. %: муллит - 35; форстерит - 65. Весовое соотношение между составными частями аналогично приведенному в примере 1. Истечение смеси из сталевыпускного канала ровное, степень открытия не менее 97%.Example 3. Cast steel grade 4SP. The average capacity of a steel-pouring ladle is 30 tons. The first part of the composite mixture contains wt. % chromite concentrate - 67, the chemical composition of which is similar to that shown in example 1; waste of chrome-containing refractories, consisting, for example, of a mixture of periclase-chromite - 15, the chemical composition as in example 1 and chromite-periclase - 15, the chemical composition of which is as in example 2 and the lubricating and enveloping material - talc - 3, whose chemical composition is similar to that given in example 1. The second part of the mixture contains wt. %: mullite - 35; forsterite - 65. The weight ratio between the components is similar to that shown in example 1. The outflow of the mixture from the steel outlet channel is even, the degree of opening of at least 97%.
Во всех трех группах смесей устанавливали количество трехокиси хрома, закиси железа и двуокиси кремния в шлаковой фазе промежуточного ковша, приведенной к серийности разливки, например, 12 плавок; определяли скорость износа торкрет-слоя промежуточного ковша; рассчитывали энергетические затраты на нагрев и плавление стартовой смеси и общее количество образовавшегося шлака из компонентов смеси.In all three groups of mixtures, the amount of chromium trioxide, iron oxide and silicon dioxide in the slag phase of the intermediate ladle reduced to serial casting, for example, 12 heats, was determined; the wear rate of the shotcrete layer of the intermediate bucket was determined; calculated the energy costs of heating and melting the starting mixture and the total amount of slag formed from the components of the mixture.
Данные сведены в таблицу.The data are tabulated.
Как видно из таблицы применение составной стартовой смеси позволяет снизить износ магнезиального торкрет-слоя промежуточного ковша в области шлакового пояса от воздействия агрессивных компонентов смеси FeO и SiO2; обеспечивает стабильный выпуск жидкой стали из сталеразливочного ковша при достаточно высокой степени открытия выпускного канала; полностью исключает науглероживание готовой стали.As can be seen from the table, the use of a composite starting mixture allows to reduce the wear of the magnesia shotcrete layer of the intermediate ladle in the area of the slag zone from the action of aggressive components of the mixture of FeO and SiO 2 ; provides a stable release of liquid steel from the steel pouring ladle with a sufficiently high degree of opening of the exhaust channel; completely eliminates carburization of finished steel.
Использование составной стартовой смеси для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша обеспечивает по сравнению с существующими стартовыми смесями следующие преимущества:The use of a composite starting mixture to fill the outlet channel of a steel pouring ladle provides the following advantages compared to existing starting mixtures:
а) дает возможность снизить концентрацию Сr2О3 в шлаковой фазе, сформированной в промежуточном ковше, практически в 3 раза, что обеспечивает шлаковой фазе подвижность и снижает риск ее затвердевания;a) makes it possible to reduce the concentration of Cr 2 O 3 in the slag phase formed in the intermediate ladle by almost 3 times, which provides the slag phase with mobility and reduces the risk of solidification;
б) уменьшение скорости износа шлакового пояса промежуточного ковша за счет снижения концентрации агрессивных компонентов, вносимых в шлаковую фазу стартовой смесью, позволяет увеличить серийность разливки на 1-2 плавки;b) a decrease in the wear rate of the slag belt of the intermediate ladle by reducing the concentration of aggressive components introduced into the slag phase by the starting mixture, allows to increase the casting seriality by 1-2 melts;
в) рационально подобранные химическая и зерновая композиции составных частей стартовой смеси и их соотношение позволили снизить количество образующегося шлака из компонентов смеси почти на 30%, а выигрыш в энергии, необходимой для нагрева и расплавления компонентов составной стартовой смеси, достигает 10% и составляет 25⋅106 Дж/серию, что приводит к снижению необходимого перегрева жидкой стали и снижению общих энергозатрат.c) rationally selected chemical and grain compositions of the components of the starting mixture and their ratio allowed to reduce the amount of slag formed from the components of the mixture by almost 30%, and the gain in energy required for heating and melting the components of the composite starting mixture reaches 10% and amounts to 25⋅ 10 6 J / series, which leads to a decrease in the necessary overheating of liquid steel and a decrease in the total energy consumption.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018147023A RU2696609C1 (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Composite starting mixture for filling the steel-teeming ladle discharge channel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018147023A RU2696609C1 (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Composite starting mixture for filling the steel-teeming ladle discharge channel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2696609C1 true RU2696609C1 (en) | 2019-08-06 |
Family
ID=67587096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018147023A RU2696609C1 (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Composite starting mixture for filling the steel-teeming ladle discharge channel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2696609C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6316106B1 (en) * | 1997-05-23 | 2001-11-13 | Nkk Corporation | Filler sand for a ladle tap hole valve |
| RU2345864C2 (en) * | 2006-11-02 | 2009-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Гранит" | Investment for filling of steel-pouring channel of ladle |
| RU2381088C1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-02-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Investment for filling up of ladle channel |
| RU2464122C1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-10-20 | ООО "ОгнеупорТрейдГрупп" | Heat-insulating expandable mix |
-
2018
- 2018-12-27 RU RU2018147023A patent/RU2696609C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6316106B1 (en) * | 1997-05-23 | 2001-11-13 | Nkk Corporation | Filler sand for a ladle tap hole valve |
| RU2345864C2 (en) * | 2006-11-02 | 2009-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Гранит" | Investment for filling of steel-pouring channel of ladle |
| RU2381088C1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-02-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Investment for filling up of ladle channel |
| RU2464122C1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-10-20 | ООО "ОгнеупорТрейдГрупп" | Heat-insulating expandable mix |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6027676B2 (en) | Refractories and casting nozzles | |
| JP6978404B2 (en) | Refractory for steel casting and plates for sliding nozzle equipment | |
| JP4410796B2 (en) | Continuous casting nozzle | |
| JP5777561B2 (en) | Brick for stainless steel refining ladle and stainless steel refining ladle | |
| TW422825B (en) | Graphite-containing monolithic refractory material | |
| JPH0615423A (en) | Flux composition for metallurgical application | |
| JP7289841B2 (en) | Refractory composition and oxidation resistant barrier layer formed during use | |
| RU2696609C1 (en) | Composite starting mixture for filling the steel-teeming ladle discharge channel | |
| RU2634140C1 (en) | Chromium-periclase refractory material | |
| RU2422546C2 (en) | Procedure for iron inoculation | |
| JP7376724B2 (en) | castable refractories | |
| JP4431111B2 (en) | Continuous casting nozzle | |
| JP7416117B2 (en) | Castable refractories and ladle | |
| US4235636A (en) | Plastic refractories with fused alumina-chrome grog | |
| AU8668998A (en) | Refractory composition for the prevention of alumina clogging | |
| JPH026373A (en) | Cast amorphous refractory | |
| JP3833800B2 (en) | Standard refractory | |
| RU2345864C2 (en) | Investment for filling of steel-pouring channel of ladle | |
| JP6464831B2 (en) | Immersion nozzle for continuous casting and method for continuous casting of steel | |
| JPS61127672A (en) | Magnesia pour-in refractories | |
| RU2148049C1 (en) | Spinel-periclase-carbonic refractory material | |
| JP4629461B2 (en) | Continuous casting nozzle | |
| JPH0319183B2 (en) | ||
| KR20240010490A (en) | Continuous casting method of steel | |
| JP3035858B2 (en) | Graphite-containing refractory and method for producing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201228 |