SU952430A1 - Экзотермическа смесь дл обогрева прибылей слитков - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к составам экзотермических смесей дл  обогрева и теплоизол ции верха прибыли слитков.

Известна экзотермическа  смесь, имеюща  в своем составе: горючие алюминиевый порошок, окислители окислы железа и марганцева  руда,  вл юща с  наиболее активным окислителем (по сравнению с окислами железа) и понижающа  температуру воспламенени  смеси, фторсодержащее вещество - криолит, предназначенный дл  депассивировани  зерен алюминиевого порошка с целью повышени  его реакционной способности, огнеупс5риый наполнитель - огнеупорна  глина; св зующее - например силикатна  глыба 1. Последн  ,  вл  сь флюсующим веществом, способствует спеканию образующегос  от окислени  алгаиини  глинозема (ASjO) с огнеупорной глиной и примес ми .окислителей (окислов железа и марганцевой руды) в сплошную корку, ,-. котора , зависа  над прибылью, должна уменьшить потери тепла при формировании усадочной раковины в прибыли слитка.

Данна  смесь горит довольно медленно,  вл етс  мало калорийной и не может обеспечить эффективный обогрев прибыли слитка.

Известна также .;экзотермическа  смесь, имеюща  в своем составе: горючие - алюминиевый порошок и древесна  мука; окислители - нитрат натри  или кали , или бари ; огнег

10 упорные-наполнители - технический глино-зем или корунд, речной песок или кварц, теплоизолирующий наполнитель - вспученный перлит; фторсодержащее вещество - плавиковый

15 шпат. , .

За счет горени  алюминиевого порошка и древесной муки выдел етс  необходимое количество тепла дл  обогрева прибыли. Кроме того, дре20 весна  мука значительно снижает температуру воспламенени  смеси, что интенсифицирует процесс ее горени , имеющийс  в составе смеси вспученный перлит улучшает теплоизолирую25 щие свойства смеси, а после ее сгорани  вспученный перлит способствует образованию над поверхностью прибыли пористой корки, котора  преп тствует потер м тепла через верх 30 прибыли . Недостатками смеси  вл ютс  то, что в ее составе имеетс  активна  пара натриева  (или калиева ) селитра - алюминиевый порошок, котора  iapH изготовлении смеси, может вызвать взрывоопасную ситуацию/ при мен емый в смеси технический глинозем или корунд  вл ютс  весьма дефицитными и дорогосто щими материалами , вспученный перлит  вл етс  сильно пыл щим материалом, ухудша  услови  работы обслуживающего персо нала. Все это ограничивает применение смеси указанного состава дл  обогрева прийзши слитков. Наиболее близкой к изобретению по технической сущностей и достигаемому результату  вл етс  экзотермическа  смесь 3, включающа ,мае.% Алюминий . 10-35 , Ферросилиций 3-15 Коксик20-40 Огнеупорный наполнитель 30-45 Фторсодержащее вещество 0,5-5,0 В данном составе смеси фхорсодер жащее вещество, например флюорит, депассивирует зерна алюминиевого порошка, повыша  его реакционную сп |собнс5сть. Указанныеконцентрации го рючих компонентов - депассивированыого алюмини , ферросилици , и кокси ка могут обеспечивать достаточно вы сокую калорийность смеси, необходимую дл  обогрева прибыли. В то же врем  в составе смеси не имеетс  др весных продуктов, значительно снижающих температуру начала экзотерми ческой реакции, и нет твердых окислителей . Из-за недостаточного посту лёни  кислорода атмосфера в зону ре . акции смесь горит медленно. Горючие компрненты используютс  не полность что не позвол ет улучшить макростру туру головной части слитков. Целью изобретени   вл етс  улучшение макроструктуры головной части слитка путем увеличени  скорости горени  смеси и более полного использовани  ее горючих компонентов Поставленна  цель достигаетс  тем, что экзотермическа  смесь дл  обогрева прибылей слитков, включаю ща  алюминий, КОКСИК, огнеупорный нз.полнитель и фторсодержащае вещестзо , дополнительно содержит дре весную легковесную стружку и марганцевую руду при следующем соотношении ингредиентов, мае. %s Алюминий . 18-22 Древесна  легковесна  стружка Коксик23-29 Фторсодержащее вещество1-3 Марганцева  руда . 16-20 Огнеупорный наполнитель . Остальное Кроме того, древесна  легковесна  стружка имеет объемную массу 85-120 кг/м. В качестве фторсодержащего .-вещества могут быть использованы .флюорит, криолит и др., в качестве огнеупорного- наполнител  - шамоту кварцевый песок н др. Древесна  легковесна  стружка образуетс  при чистовой обработке пиломатериалов. В известный смес х древесные продукты -(древесную муку и древесные опилки) ввод т дл  понижени  темпе-. ратуры воспламенени  и повышени  калорийности. В предлагаемую смесь древесные продукты ввод т в виде, ле ковесной стружки, котора  не только понижает темпера туру воспламенени  смеси и повышает ее калорийность, но и  вл етс  веществом значительно понижающим объемную массу смеси. Снижение объемной массы имеет следующие преимущества: 1.При горении смеси кислород -атмосферы лучше проникает в реакционную зону, поэтому экзотермические реакции протекгиот с большей скоростью . 2.Кислород атмос.феры и кислород марганцевой руды совместно ,обеспечивают более полное использование в смеси горючих компонентов - алюминиевого порошка, древесной легковесной стру«ки и коксика. 3.После сгорани  смеси над поверхностью , прибыли зависает пориста  огнеупорна  корка, котора  уменьшает потери тепла через верх прибыли при затвердевании слитка. в случае замены древесной легковесной стружки, например древесными опилками, их пришлось бы вводить в состав смеси в количестве 15-21% (с учетом разницы объемной массы стружки и опилок), и соответственно, снизить содержание в смеси огнеупорного наполнител , что не дает возможности , по нашим исследовани м, получить над прибылью пористую огнеупорную корку. Составы смесей приведены в табл. 1.... Физико-механические и технологические свойства смесей приведены в , 2. Компоненты смеси примен ют в порошкообразном виде. Физико-механические и технологические свойства смесей, определ ют следующим образом.

Температуру воспламенени  и реакциейную способность .смесей определ ют методом нагрева испытываемых образцов в присутствии определенного источника тепла.

Дл  опыта используют четыре кварцевых трубки диаметром 20 мм и емкостью 20 см кажда . В каждую трубку насыпают только одну смесь указанного выше состава. Затем во все трубки вставл ют термопары и трубки ввод т в рабочее пространство печи Таммана, в котором на всем прот жении опытов поддерживаетс  посто нна  температура, равна  . После этого производ т отсчет времени и (фиксируют те1 1пературу в рабочем пространстве, а также во всех кварцевых трубках.

Температуру воспламенени  определ ют по скачкообразному изменению температуры смесей, т.е. в момент начала экзотермической реакции. Реакционную способность определ ют временем/ необходимым дл  начала экзотермической реакции. По проведеным петг и опытам получили пределы колебаний по температуре воспламенени  смесей и их реакционную способность по средним значени м.

Скорость горени  смесей определ ют продолжительностью сгорани  изготовленных из них таблеток на зеркале металла при температуре Таблетки изготовл ют методом полусухого прессовани  при давлении 150 кгс/см . В качестве св зки примен ли раствор жидкого.стекла в количестве 10% по массе сверх 100%., По данным п ти опытов подсчитывают средние скорости горени  смесей.

По данным двух опытов определ ют калорийность смесей 2 и 4 калориметрическим методом.

Результаты полученных исследований приведены в таблице 2. Как следует из этих данных, смеси 1-3 имеют более низкую температуру воспламенени , более высокую peaкционную способность и скорость горе .НИН, чем смесь 4. Калорийность смесей 2 и 4 получена примерно одинаковой .

Дл  определени  полноты сгорани  горючих ,компонентов у всех четырех смесей на п ти плавках различных марок стали, на которых металл разливают сифонным способом, на слитки массой 5,25, на верх прибыли засыпают испытуемые смеси в количестве 1,75 кг/т стали. При этом на каждой плавке одновременно испытывают все четыре смеси, отлива  по одному слитку с одной смесью. Смеси 1 - 3 по визуальным наблюдени м сгорают в основном за 20-23 мин., а смесь 4 За 27-30 мин. Поэтому

пробы от остатков догорающих смесей, дл  определени  содержани  ашюмини  и углерода, отбирают через 30, 60, 90 и 120 мин. после начала их горени . После отбора пробы быстро 5, охлаждают в воде, подвергают сушке при и химическим методом в них определ ют содержание алюмини  и углерода.

По данным п ти опытов среднее

0 содержание алюмини  и углерода в

указанных пробах приведено в табл.3.

Как видно из приведенных данных (табл. 3), содержание алюмини  И . углерода в остатках догорающих

5 смесей 1-3 значительно ниже, чем у смеси 4. У смеси 4 через 120 минут после начала ее горени  имеетс  довольно высокое содержание алюмини  (4,46%) и углерода (6,113%) ,.

0 которые тер ютс  безвозвратно, таккак за этот период в прибыли слитка массой 5,25 т полностью заканчиваетс  формирование усадочной раковины .

5 Смеси испытали при разливке сиIфонным способом 25 плавок углеро-. дистых и легированных, сталей на слитки массой 5,25 т. Сталь выплавл ют в 180-тонных основных мартеQ новских печах. Металл из печи выпус кают в два 90-тонных сталеразливочных ковша. На каждой плавке равное количество металла разливгиот с применением смесей . Во всех случа х расход каждой смеси составл ет 1,75 кг/т стали.

Данные по макроконтролю поперечнЕлх . проб (макротемплетов) , отобрано ных при прокатке от головной части слитков представлены в табл. 3.

0

Оптимёшьным составом экзотермической смеси  вл етс  состав 2.

Обобщенные данные по физико-механическим , и технологическим свойствам смеси 2 и известной даны 5 в табл. 4.

Из данных ;таблиц , следует, что lio сравнению с известной смесью 4, предлагаема  смесь 2 горит с увеличенной скоростью, в полнее

используютс  горючие компоненты и улучшаетс  макроструктура головной части слитков.

Затем смесь 2 испытывают при . разливке . плавок углеродистых

и легированных сталей, выправленных в 180т-тонных основных мартеновских печах с выпуском металла из печи в два 90-тонных сталёразливочных ковша. Сталь разливают сифонным способом на слитки массой 5,25 т. На каждой плавке металл одного ковша разливают с применением дл  обогрева и теплоизол ции верха прибыли смеси 2, а металл -другого ковша с использованием известной смеси

следующего состава, мае. %: алюминий 28, ферросилиций (65-75% Si) 3, древесный уголь 25, боксит - 12, шамот 32. Расход смесей составл ет 1,75 кг/т стали.

Результаты сравнительных промышленных испытаний предлагаемой экзотермической смеси и известной приведены в табл. 5.

Как следует из табл. 5, применение смеси 2 позвол ет снизить количество дефектных макротемплетов от головной части слитков, .

Годовой экономический эффект от внедрени  в производство новой экзотермической смеси составл ет 100 тыс. руб. подзаводу.

Таблица

Алюминий

Ферросилиций 65%-ный

Древесна  легко ,

515 С

485-515 460-485 480-505 650-675

90

4,55

27

22

725ИЗО

611

120

87

79

4,85 4,65 2,95

960

965

Число плавок

Число проконтролированных мaкpoтe шлeтoв

Количество дефектных макротемплетов, % 2,862,081,59 2,011,200,90 2,401,661,22 ( извест5 ,25. 14,744,46 на ) Примечание, а, б, в, г- пробы, и 120 мин после начала горени  смесей.

Углеродистые

Число плавок (ковшей) Число проконтролированных макротемплетов от головной части слитка

ТаблицаЗ

25

25

25

75

7575

4,00 5,33 6,67

Таблица4 5,743,81 2,962,61 4,342,34 1,561,26 2,211,76 5,142,93 8,627,366,576,18 отобранные через 30, 60, 90 ТаблицаЗ 4,16

нные стали

120 360

Claims (3)

1. Экзотермическа  смесь дл  обогрева прибылей слитков включающа  алюминий , коксик, огнеупорный наполнитель и фторсодержащее вещество, отличающа   с   тем, что, с целью улучшени  макроструктуры головной части слитка путем увеличени  скорости горени  смеси и более полного использовани  ее горючих компонентов, она дополнительно содержит древесную легковесную струж-; ку и марганцевую руду при следую- , щем соотнесении ингредиентов, мао. %:

Алюминий18-22

Древесна - легковесна  стружка 10-14

Продолжение табл. 5

5,0

120 360 6,12

5,56

Коксик23-29

Фторсодержащее

вещество1-3

Марганцева 

5

руда16-20

Огнеупорный

Остальное

наполнитель 2. Смесь по п. 1, отличаю щ а   с   тем, что древесна  легковесна  стружка имеет объемную массу 85-120 кг/м.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 5 1 Авторское свидетельство СССР 608609, кл. В 22 D 27/06, 1976.

2.Авторское сридетельство СССР 550236, кл. В 22 D 27/04, 1975.

3. Сталь, 1972, 7,с. 601-602.