SU1080916A1 - Шлакообразующа смесь дл скоростной разливки стали - Google Patents

Abstract

1. ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ СКОРОСТНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включающа  силикатную глыбу, шлак доменных печей и глиноземсодержащий материал, отличающа с  тем, что, с целью ускорени  процесса Jвдaкoo6paзoвaни  и снижени  количества поверхностных дефектов, она содержит указанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Силикатна  глыба 20-30 . Шлак доменных печей 25-35 Глиноземсодержащий материал . Остальное 2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а   с   тем, что в ка естве S глиноземсодержащего материала она (Л содержит боксит или ставролитовый концентрат, или шамот.

Description

эо о :о

Изобретение относитс  к сталеплвильному производству, в частности к шлакообразующим смес м, используемым дл  разливки стали.

Существуют различные пути повышни  качества металла при разливке стали сверху, особое место среди: них занимает разливка под шлаками. В этом случае обычно используют экспотермические смеси, которые ввд т непосредственно в изложницу.

Известны экзотермические смеси, примен емые дл  разливки стали свеху , содержащие окислители, горючие и инертные шлакообразующие компонеты (наполнители)С13.

Однако эти смеси, используег« ле дл  разливки стали через слой шлак в изложницах, и примен емые режимы разливки в большинстве случаев не обеспечивают достаточной скорости формировани  жидкой шлаковой фазы в начальной стадии наполнени  изложниц , что приводит к ухудшению качества поверхности слитка и дополнительному загр знению металла неметаллическими включени ми. При увеличении скорости наполнени  интенсифицируетс  теплообмен между металлом и смесью, плавление шлаковой смесиускор етс . Однако получние высокого качества металла при скоростной разливке стали невозможно при применении известных экзотемических шлакообразующих смесей. Известна экзотермическа  шлаобразующа  смесь С2 дл  разливки металла под слоем жидкого ишака, включающа  гор чий ингредиент из группы активных легкоокнсл ющихс  кюталлов, твердаай окислитель из группы легковосстанавливающихс  кислородсодержащих соединений и шлкообразующий ингредиент, в качестве которого смесь содержит датолит и легкоплавкую глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.%; Горючий ингредиент из группы активных легкоокисл ющихс  металлов15,0-25,0

Твердый окислитель из группы легковосстанавливающихс  кислородсодержащих соединений15,0-25,0

Датолит 10,0-60,0 Легкоплавка  глина Остальное Сочетание в смеси таких ингредиентов , как горючие компоненты и легкоплавкие компоненты делает смесь пригодной только дл  разливки стали с небольшими скорост ми 0,01-0,02 м/с (30-40 кг/с).

Большое количество (15,0 25 ,О мас.% ) горючих компонентов при разливке стали со скорост ми (0,02-0,027 м/с (45-65 кг/с) приводит к бурному протеканию экзотермической реакции шлакообразовани , что сопровождаетс  всплесками металла , которые способствуют образо ванию таких дефектов поверхности слитков, как шлакометаллические плены. В результате качество получаемого металла снижаетс .

Сочетание в смеси большого количества горючих компонентов, окислителей и таких легкоплавких шлакообразующих составл ющих, как датолит (tn. 950-1000С) и глина (tn lOOO-lioo C) приводит к тому, что при скоростной разливке стали (0,02-0,027 м/с, 45-65 кг/с) образуетс  легкоплавкий шлак, который при интенсивном перемешивании значительно перегреваетс , что приводит к резкому снижению его в зкости . В результате шлак не образует гарнисаж достаточной толщины, т.е. он плохо смачивает стенки изложницы что приводит к резкому перепаду температур между коркой слитка и стенкой изложницы, а это в свою очередь приводит к образованию трещин на поверхности слитка (гор чие трещины ). По мере остывани  слитка происходит его усадка/ а при недостаточной толщине шлакового гарнисажа наблюдаетс  подвисание слитка и вследствие этого - образование трещин подвисани  {холодные трещины). врезультате резко снижаетс  качество получаемого металла.

Использование горючих компонентов и окислителей, содержащихс  в смеси, приводит к удорожанию ее.

Изготовление порошкообразной смеси сопровождаетс  пылевьщелением и при определенных услови х изготовлени  (удар, искра) взрывоопасно. Поэтому дл  изготовлени  смеси требуетс  специальное помещение.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  экзотермическа  шлакообразующа  смесь, включающа  -шлак доменных печей, а также алюминий, марганцевую РУДУ, силикатную глыбу, известь и материал, содежащий окислы алюмини , в качестве которого использован боксит, при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Алюминий 4-8

Марганцева 

руда9-12

Силикатна 

глыба6-12

Шлак доменных

печей10-40

Боксит5-10

Известь 35-40.

Приведенна  смесь содержит меньшее количество горючих компонентов (4-8 мас.% ) и окислителей ( 9 -г 12 мас.%, вследствие этого смесь пригодна дл  разливки стали со скоростью 0,02-0,07 м/с (45-65 кг/с). Качество получаемого при такой разливке .металла выше вследствие того , что экзотермическа  реакци  шлакообразовани  протекает менее бурно в зкость получаемого шлака более приближаетс  к оптимальной и толщина шлакового гарнисажа увеличиваетс  С 3 .. Однако известна  смесь непригодна дл  разливки сталей с более высокими скорост ми, например со скоростью 0,028-0,038 м/с (66-100 кг/с), так как все же содержит определенное количество горючих компонентов и окислителей в сочетании с легкоплавкими компонентами. Применение такой смеси при более скоростной разливке (0,028-0,038 м/с; 66-100 кг/с) приводит к бурному протеканию экзотерми ческой реакции шлакообразовани , что сопровождаетс  всплесками металла , которые способствуют образованию шлакометаллических плен на поверхности слитка, в результате чего качество получаемого металла резко сни жаетс ; к образованию легкоплавкого шлака низкой в зкости, а вследствие этого - к образованию шлакового гарн сажа недостаточной толщины, что приводит к по влению гор чих трещин и трещин подвисани  на слитке. В резул тате такого процесса разливки получ етс  металл низкого качестве. Содер жание горючих компонентов и окислителей приводит к удорожанию смеси и затрудн ет ее приготовление. Известный состав экзотермической шлакообразующей смеси многокомпонен тен и это ухудшает процесс шлакообразовани . Цельк изобретени   вл етс  ускор ние процесса шлакообразовани  и сни жение количества поверхностных дефе тов. Дл  достижени  указанной цели . шлакообразующа  смесь дл  скоростной разливки стали, включающа  силикатную глыбу, шлак доменных печей и глиноземсодержащий материал, содержит указанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Силикатна  глыба 20-30 Шлак доменных печей 25-35 Глиноземсодержащий материалОстально При этом смесь в качестве глиноземсодержащего материала содержит боксит или ставролитовый концентрат , или шамот. Силикатна  глыба (ГОСТ 13079-67) представл ет собой отходы стекольно rd производства со следующим составом , мас.%: 71,30,- Na-0 17,70; К20 1,60. в качестве материала, содержащего окислы алюмини  (в пределах 2550% ), шлакообразующа  смесь может содержать, например, боксит, шамот, ставролитовый концентрат и т.д. Боксит (ГОСТ 6912-74; представл ет собой природный материал, используемый дл  получени  алюмини  со следук цим составом ингредиентов, мас.%: SiO, 19,35; Fe.,0, 19,40,А120з 41,7б. Ставролитовый концентрат - отходы процесса обогащени  в производстве цветных металлов со следующим содержанием ингредиентов, мас.%: SiOj 31,12f 7,26;- Л12 0 49,56; ,83j MgO 2,94,- Tia,0,94, ZnOt 0,73. Шамот (ТУ-14-8-56-72) - огнеупорный материал со следующим содержанием ингредиентов, мас.%: siO 60,0/ Fe20 j 3,8; AlgO 30,9 4,3. В предлагаемой смеси (в отЬичие от известной | материал, содержащий окислы алюмини ,  вл етс  единственным поставщиком окислов алюмини , что позвол ет стабилизировать состав шлака, т.е. формировать шлак с заданными свойствами. Снижение содержани  материалов, содержащего окислы алюмини , приводит к уменьшению в зкости шлака, т.е. к ухудшению поверхности слитка. Повышение доли данного материала в смеси способствует формированию шлака с высокой величиной поверхностного нат жени , т.е. с низкой величиной межфазной энергии на границе шлак-металл, и, соответственно, увеличению загр зненности металла шлаковыми включени ми, так как в составе данных материалов содержатс  окислы железа, снижающие величину межфазной энергии и вызывающие окисление металла и угар элементов в нем, имеющих большое сродство к кислороду. Силикатна  глыба  вл етс  основным поставщиком не только окислов щелочных металлов, но и окислов кремни , тем самым одним из ооновных регул торов основности образующегос  шлака. Снижение содержани  силикатной глыбы в предлагаемой смеси приводит к повышению температуры плавлени  образующегос  шлака, понижению межфазной энергии в системе металл-шлак за счет уменьшени  в шлаке окислов щелочных металлов, а также к повышению в зкости шлака , т.е. к резкому снижению качества металла. Увеличение в составе смеси силикатной глыбы не оказывает заметного вли ни  на величину межфазной энергии на границе металлшлак , так как наиболее существенное вли ние на этот параметр оказывает содержание в шлаке окислов щелочных металлов до 5%. Вместе с тем увеличение доли окислов кремни  приводит к изменению основности ишака и увеличению его в зкости. В предлагаемой смеси главным поставщиком окислов кальци  в соста образующегос  шпака  вл етс  шлак . доменных печей. Таким образом, он выполн ет функцию одного из глав ных регул торов основности образующегос  шлака . Сний{ение содержани  шлака доменных печей в смеси приводит к снижению основности, а следовательно , и в зкости образующегос  шлака. Повышение доли шлака доменных печей в смеси приводит к ухудше нию свойств образующегос  шлака, способствует повышению в нем содержани  серы, котора  может переходит в металл. Подбор рационального соотношени  в предлагаемой смеси указанных мате риалов с новым функциональным назн чением каждого из них способствует улучшению процесса шлакообразовани  разливки металла с более высокой скоростью, чем в случае применени  известной смеси. Предлагаема  смесь не содержит горючих компонентов и окислителей, она.не экзотермична, содержит компо зицию из двухотносительно легкоплавких компонентов (силикатна  глыба и шлак доменных печей )и боле тугоплавкого компонента - материала содержащего окислы али «1ни . При высокоскоростной разливке (0,028-0,038 м/с,- 66-100 кг/с) композици  из двух относительно легкоплавких фракций образует за коротки промежуток времени жидкую шлаковую фазу с низкой температурой плавлени что способствует при интенсивном перемешивании растворению материала содержащего окислы «люмини  (например , боксита или -шамота, или ставро литового концентршга ) в этой фазе, и получению конечного шлака оптимальной й зкости дл  данных условий разливки. Получаемый шлак способствует образованию гар исажа удовлетворительной толщины (1-1,5 мм), что приводит к снижению веро тности по  лени  гор чих трещин и трещин подвисани  на поверхности слитка и, , соответственно,, способствует улучше нию качества поверхности слитка. Поскольку в смеси нет горючих компонентов и окислителей, при высокой скорости разливки исключаютс  возможность протекани  э сзотермических реакций и веро тность образо ани  шлакометаллических плен на поверхности слитка, - качество металла повышаетс . Предлагаемый состав позвол ет улучшить шлакообразование за счет снижени  числа компонентов в- смеси. Наилучшие услови  шлакообразовани  наблюдаютс  при применении предлагаемой смеси при следующих соотношени х компонентов, мас.%: Силикатна  глыба 20-30 Шпак доменных печей 25-35 Материал, содержащий окислы алюмини  40-50 При скоростной разливке стали с применением смеси указанного состава можно получить металл высокого качества. Введение указанных компонентов в количестве меньшем, чем предлагаемый нижний предел, приводит к тому, что значительно снижаетс  в зкость получаемого шлака/ шлак становитс  легкоплавким и образует гарнисаж недостаточной толщины, что в свою очередь способствует по влению гор чих трещин и трещин подвисани  на поверхности слитка, т.е. снижаетс  качество получаемого металла. Введение же в состав смеси указанных компонентов в количестве большем, чем предлагаемый верхний предел, приводит к получению тугоплавкого шлака высокой в зкости, за счет чего ухудшаетс  процесс шлакообразовани , жидка  фаза в шкале незначительна, ухудшаетс  качество шлакового гарнисажа, а отсюда возникает возможность по влени  гор чих трещин и трещин подвисани  на поверхности слитка, возникает веро тность загр знени  металла шлаковыми включени ми, т.е. резко снижаетс  качество металла. Дл  изготовлени  смеси примен ютс  доменный гранулированный шлак коксовой плавки (ГОСТ 3476-60) с содержанием серы не более 2%, силикатна  глыба (ГОСТ 13079-67), боксит (ГОСТ-6912-74) или шамот (ТУ-14-8-56-72), или ставролитовый концентрат. При приготовлении смеси компоненты должны быть просушены, измельчены до фракции не более 0,001 м, а затем тщательно перемешаны. Последовательность смешивани  компонентов -между собой не регламентируетс . Предлагаема  смесь может примен тьс  в виде гранул и в виде порошка , расход смеси составл ет 0,005-0,008 кг/кг стали. С предлагаемым составом смеси можно разливать стали массового производства с содержанием углерода 0,1 0 ,70%. . . Пример. Шлак доменных печей , силикатную глыбу и ставролитовый концентрат (или боксит, или шамот ) просушивают и измельчают до фракции 0,001-0,00088 мм. Высушенные й измельченные компоненты в соот ношении, мае.%:

Силикатна  глыба 25

Шлак доменных печей 30

Ставролитовый

концентрат ( или

боксит, или шамот) 45 тщательно перемешивают. Разливку стали марки 45 тп на слитки массой 4,35х10 кГ и 8х1и кГ с применением приготовленной смеси ведут со .скоростью 80 кг/с через стакан отверстием 0,05 м из ковшей емкостью 250х103кГ.

В результате улучшаетс  процесс шлакообразовани  и получают металл высокого качества.

Исследование качества поверхности слитков осуществл ют визуальным путем, исследование макроструктуры и содержани  неметаллических включений в металлах - путем отбора проб головной, средней и донной частей раската слитка. Содержание неметгшлических включений исследуют также по сечению отобранных образцов в направлении -от поверхности к центру образца . В таблице показаны исследуемые составы шлакообразующих смесей, концентраци  компонентов и физические

характеристики образующихс  шлаков .

Исследование в зкости и поверхностного ли при температуре расплавов . нат жени  шлаковых расплавов проводи9 10809 Исследование приведенных составов шлакообразующих смесей показало, что поверхность слитков, отлитых с применением смесей 1 и 5; 6 и 10; 11 и 15, поражена пленами. Метгшл при этом содержит включени , источкиком которых  вл етс  шлакова  смесь. При разливке стали с применением смесей 1-4; 7-9 и 12-14 плены на поверхности слитков не наблюдаютс , загр зненность металла не повы-Ю шаетс , выход годного металла увеличиваетс  более|Чем на 2%, Таким образом, исследовани  показали , что качество макроструктуры металла и содержание неметалличес-15 ких включений исследованных марок стали соответствует регламентированным , дл  определенных марок стали ,ГОСТам. Применение шлакообразующей сме-20 си предложенного состава при скоростной разливке стали по сравнению с известным позвол ет улучшить процесс шлакообразовани  и по610 лучить металл высокого качества.. Предлагаема  смесь по сравнению с известной малокомпонентна, экономична - в ее состав вход т недорогосто щие компоненты и изготовление ее не представл ет трудностей, смесь в изготовлении нетоксична и взрывобезопасна. В качестве базового объекта прин та экзотермическа  ишакообразующа  смесь, содержаща , мас.%: алюминиевый порошок 17; марганцева  руда 20, плавиковый шпат 15; сил11катна  глыба 26) и1пак доменных печей 22. По сравнению с базовым объектом использование изобретени  позвол ет улучшить Процесс шлакообразовани , повысить качество получаемого металла , удешевить смесь, упростить процесс ее изготовлени  и обезопасить При использовании предложенного состава ожидаемый экономический эффект составит 118,8 руб. на 1 т смеси.

Claims (2)

1. ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ СКОРОСТНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включающая силикатную глыбу, шлак доменных печей и глиноземсодержащий материал, отличающаяся тем, что, с целью ускорения процесса -Шлакообразования и снижения количества поверхностных дефектов, она содержит указанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мае.%:

Силикатная глыба Шлак доменных печей Глиноземсодержащий материал

2. Смесь по π. 1, о

20-30 .

25-35 .

Остальное’ т л и ч a Jo ni а я с я тем, что в качестве глиноземсодержащего материала она содержит боксит или ставролитовый концентрат, или шамот.