RU2320449C2 - Heat insulation slag forming mixture of liquid melt - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: slag-forming mixture contains organic and mineral components at next relation, mass.%: organic component, 25 - 55; mineral component, 45 -75. Mineral component contains, mass.%: basic oxides CaO, MgO, 53 - 54; acidic oxide SiO₂, 43 - 44; bauxite Al₂O₃, 2 - 4. Organic component contains mixture of husk of cereal crops ( except rice husk), sunflower seeds, wooden dust or fine chips subjected to hydrothermal treatment.

EFFECT: improved heat insulation and refining properties, lowered cost price of mixture.

2 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для утепления поверхности жидких расплавов: головной части слитков, в промковшах при разливке стали на системах непрерывного литья и ковшах при транспортировке чугуна, стали и других расплавов с применением для изоляции поверхности бинарных систем (жидкий шлак-теплоизолятор).The invention relates to the field of metallurgy and can be used to warm the surface of liquid melts: the head part of ingots, in tundishes when casting steel on continuous casting systems and ladles when transporting cast iron, steel and other melts using binary systems to isolate the surface (liquid slag heat insulator )

Использование бинарных систем при производстве стали и сплавов в условиях высокотемпературных процессов позволяет продолжить процесс рафинирования расплава вне специальных агрегатов во время его транспортировки и других технологических операций (пауз, перерывов) в применяемых для этого емкостях с одновременным сохранением тепловой энергии системы.The use of binary systems in the production of steel and alloys in high-temperature processes allows you to continue the process of refining the melt outside of special units during its transportation and other technological operations (pauses, breaks) in the tanks used for this while preserving the system’s thermal energy.

Известна теплоизолирующая смесь для непрерывной разливки стали. Смесь содержит следующие компоненты, %: углеродсодержащий материал - 4-25; рисовая лузга - 4-90; кремнеземсодержащий материал (КСМ) - остальное. В состав (КСМ) входят, %: СаО - 30,0-60,0; SiO₂ - 20,0-50,0; Al₂О₃ - 3,0-7,0; MnO - 0,5-5,0; MgO - 3,0-7,0; (Na₂O+К₂O) - 0,1-2,0; C - 4,0-20,0; FeO - 0,1-5,0; F - 0,001-5,0; TiO₂ - 0,1-2,0 при основности CaO/SiO₂=0,6-3,0 (патент RU 2175279, С2, 27.10.2001).Known heat insulating mixture for continuous casting of steel. The mixture contains the following components,%: carbon-containing material - 4-25; rice husk - 4-90; silica-containing material (KSM) - the rest. The composition (KSM) includes,%: CaO - 30.0-60.0; SiO ₂ - 20.0-50.0; Al ₂ O ₃ - 3.0-7.0; MnO - 0.5-5.0; MgO - 3.0-7.0; (Na ₂ O + K ₂ O) - 0.1-2.0; C - 4.0-20.0; FeO - 0.1-5.0; F - 0.001-5.0; TiO ₂ - 0.1-2.0 with a basicity of CaO / SiO ₂ = 0.6-3.0 (patent RU 2175279, C2, 10.27.2001).

Недостатком данной смеси является то, что применение ее не позволяет продлить процессы рафинирования расплавов при промежуточных технологических процессах (разливка, транспортировка, технологические паузы), когда требуется сохранить тепловую энергию системы достаточно продолжительное время.The disadvantage of this mixture is that its use does not allow prolonging the processes of refining of melts during intermediate technological processes (casting, transportation, technological pauses), when it is required to preserve the thermal energy of the system for a sufficiently long time.

Объектом настоящего изобретения является создание высокоэффективной смеси для утепления поверхностей жидких расплавов на основе взаимозаменяемых природных органических составляющих и минеральных добавок в виде окислов, образующих жидкие шлаки, оказывающие рафинирующее воздействие на металл на протяжении всего технологического цикла.The object of the present invention is to provide a highly effective mixture for warming the surfaces of liquid melts based on interchangeable natural organic components and mineral additives in the form of oxides that form liquid slags that have a refining effect on the metal throughout the entire technological cycle.

Предлагаемая теплоизолирующая шлакообразующая смесь для жидкого расплава, включающая органическую и минеральную составляющие, в качестве минеральной составляющей содержит основные окислы СаО, MgO, боксит Al₂О₃ и кислый окисел SiO₂, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The proposed heat-insulating slag-forming mixture for liquid melt, including organic and mineral components, contains the basic oxides CaO, MgO, bauxite Al ₂ O ₃ and acid oxide SiO ₂ as a mineral component, in the following ratio, wt.%:

основные окислы СаО, MgObasic oxides CaO, MgO 53,00-54,0053.00-54.00 кислый окисел SiO₂ acid oxide SiO ₂ 43,00-44,0043.00-44.00 боксит Al₂О₃ bauxite Al ₂ About ₃ 2,00-4,00,2.00-4.00,

а в качестве органической составляющей - органическую клетчатку в виде смеси лузги зерновых культур, за исключением рисовой лузги, подсолнечника, древесных опилок или мелкой стружки, прошедшую гидротермическую обработку в присутствии СаО, при этом органическая и минеральная составляющая взяты в следующем соотношении, мас.%:and as an organic component, organic fiber in the form of a mixture of husks of grain crops, with the exception of rice husks, sunflowers, sawdust or small chips, which underwent hydrothermal treatment in the presence of CaO, while the organic and mineral components are taken in the following ratio, wt.%:

органическая составляющаяorganic component 25,00-55,0025.00-55.00 минеральная составляющая mineral component 5,00-75,005.00-75.00

Функциональное назначение входящих в теплоизолирующую смесь ингредиентов следующее:The functional purpose of the ingredients included in the insulating mixture is as follows:

- органическая клетчатка, имеющая малый насыпной вес 120-160 кг/м³ и высокие теплоизолирующие свойства, используется в качестве каркаса при создании рыхлой структуры смеси;- organic fiber, having a low bulk density of 120-160 kg / m ³ and high heat-insulating properties, is used as a framework for creating a loose structure of the mixture;

- известь, обладающая высокой способностью к гидратации, проникает в поры клетчатки и используется для снижения скорости горения ее органических составляющих, а также повышает насыпной вес смеси, обеспечивает влажность смеси, а при взаимодействии смеси с расплавом известь повышает основность образуемых шлаков;- lime, which has a high ability to hydrate, penetrates into the pores of fiber and is used to reduce the burning rate of its organic components, and also increases the bulk density of the mixture, ensures the moisture of the mixture, and when the mixture interacts with the melt, lime increases the basicity of the formed slags;

- кремнезем повышает насыпной вес смеси, замедляет скорость процесса горения, а после попадания смеси на горячий расплав снижает основность и температуру плавления образующегося шлака;- silica increases the bulk density of the mixture, slows down the rate of the combustion process, and after the mixture enters the hot melt, it reduces the basicity and melting point of the resulting slag;

- боксит используется для повышения насыпного веса смеси, замедления скорости процесса горения смеси, а после попадания смеси на поверхность жидкого расплава, снижения температуры плавления образующегося шлака без изменения его основности.- bauxite is used to increase the bulk density of the mixture, slow down the rate of combustion of the mixture, and after the mixture hits the surface of the liquid melt, lower the melting point of the resulting slag without changing its basicity.

Для получения предлагаемой смеси используется способ минерализации органической составляющей, основанный на особенностях поведения органической клетчатки при повышении температуры в присутствии влаги и извести. Затем к обработанной известью минеральной составляющей механически примешиваются минеральные компоненты в заданных количествах.To obtain the proposed mixture, a method of mineralization of the organic component is used, based on the behavior of organic fiber with increasing temperature in the presence of moisture and lime. Then, mineral components are mechanically mixed with the mineral component treated with lime in predetermined quantities.

Состав смеси может варьироваться в зависимости от требуемого качества и химического состава металла, а также от того, на каком этапе технологии будет применяться предлагаемая смесь.The composition of the mixture may vary depending on the required quality and chemical composition of the metal, as well as on what stage of the technology the proposed mixture will be applied.

Пример 1.Example 1

Состав смеси для применения в промежуточном ковше при разливке стали на системах непрерывного литья может быть следующим:The composition of the mixture for use in the tundish when casting steel on continuous casting systems can be as follows:

1. Органическая клетчатка - 55,00 мас.%.1. Organic fiber - 55.00 wt.%.

2. Основные окислы СаО, MgO - 23,90 мас.%.2. The main oxides of CaO, MgO - 23.90 wt.%.

3. Кислый окисел SiO₂ - 19,80 мас.%.3. Acidic oxide SiO ₂ - 19.80 wt.%.

4. Боксит Al₂O₃ - 1,30 мас.%.4. Bauxite Al ₂ O ₃ - 1.30 wt.%.

Данная смесь образует шлак следующего состава:This mixture forms slag of the following composition:

1. Основные окислы СаО, MgO - 46,30 мас.%.1. The main oxides of CaO, MgO - 46.30 wt.%.

2. Кислый окисел SiO₂- 47,30 мас.%.2. Acid oxide SiO ₂ - 47.30 wt.%.

3. Боксит Al₂О₃ - 6,40 мас.%.3. Bauxite Al ₂ About ₃ - 6.40 wt.%.

Таким образом, если мы берем 100 кг теплоизолирующей смеси, которая содержит 55 кг органики и 45 кг минеральной составляющей, то при попадании на расплав, органическая составляющая сгорает с получением негорючего остатка следующего состава; 4,62 кг кислого окисла и 1,98 кг боксита, что поясняет относительное увеличение этих компонентов в полученном шлаке.Thus, if we take 100 kg of a heat-insulating mixture, which contains 55 kg of organics and 45 kg of the mineral component, then when it enters the melt, the organic component burns to produce a non-combustible residue of the following composition; 4.62 kg of acid oxide and 1.98 kg of bauxite, which explains the relative increase in these components in the resulting slag.

Функция образовавшегося рафинировочного шлака в промковше сводится к рафинированию металла от неметаллических включений и защите его поверхности от влияния атмосферы. В связи с этим минеральный остаток должен образовывать жидкоподвижный шлак при температурах стали в промковше, что обеспечивается нейтральными или кислыми шлаками, близкими по составу к нейтральным. Так, содержание основных окислов - 46,30 мас.%, кислых - 47,30 мас.%, при этом основность составляет 0,98. Кроме того, содержащийся боксит - 6,40 мас.% также является разжижающим элементом.The function of the resulting refining slag in the trap is reduced to refining the metal from non-metallic inclusions and protecting its surface from the influence of the atmosphere. In this regard, the mineral residue must form liquid-mobile slag at steel temperatures in the bucket, which is ensured by neutral or acidic slags that are close in composition to neutral. Thus, the content of basic oxides is 46.30 wt.%, Acidic - 47.30 wt.%, While the basicity is 0.98. In addition, the contained bauxite - 6.40 wt.% Is also a fluidizing element.

Пример 2.Example 2

Состав смеси для применения в ковшах, используемых для проведения технологических процессов при производстве стали, (транспортировка, хранение чугуна и стали и др.), может быть следующим:The composition of the mixture for use in ladles used for carrying out technological processes in the production of steel (transportation, storage of cast iron and steel, etc.) can be as follows:

1. Органическая клетчатка - 25%.1. Organic fiber - 25%.

2. Основные окислы СаО, MgO - 40,50 мас.%.2. The main oxides of CaO, MgO - 40.50 wt.%.

3. Кремнезем SiO₂ - 33,00 мас.%.3. Silica SiO ₂ - 33.00 wt.%.

4. Боксит Al₂О₃ - 1,50 мас.%.4. Bauxite Al ₂ About ₃ - 1.50 wt.%.

Данная смесь образует шлак следующего состава:This mixture forms slag of the following composition:

1. Основные окислы СаО, MgO - 51,90 мас.%.1. The main oxides of CaO, MgO - 51.90 wt.%.

2. Кислый окисел SiO₂ - 45,10 мас.%.2. Acid oxide SiO ₂ - 45.10 wt.%.

3. Боксит Al₂O₃ - 3,00 мас.%.3. Bauxite Al ₂ O ₃ - 3.00 wt.%.

Таким образом, если мы берем 100 кг теплоизолирующей смеси, которая содержит 25 кг органики и 75 кг минеральной составляющей, то при попадании на расплав органическая составляющая сгорает с получением негорючего остатка следующего состава: 2,10 кг кислого окисла и 0,9 кг боксита, что поясняет относительное увеличение этих компонентов в полученном шлаке.Thus, if we take 100 kg of a heat-insulating mixture, which contains 25 kg of organics and 75 kg of the mineral component, then when the melt enters the melt, the organic component burns to obtain a non-combustible residue of the following composition: 2.10 kg of acid oxide and 0.9 kg of bauxite, which explains the relative increase in these components in the resulting slag.

Функция образовавшегося рафинировочного шлака в сталь-ковшах сводится к рафинированию металла от вредных примесей (S,P), неметаллических включений и защиты от влияния атмосферы. В связи с этим минеральный остаток должен образовывать жидкоподвижный шлак при температурах металла в ковше, что обеспечивается шлаками с основностью 1,00 и выше. При содержании основных окислов - 51,90 мас.%, кислых - 45,10 мас.%, при этом основность составляет 1,15. Имеющийся боксит в количестве 3% является разжижающим компонентом.The function of the resulting refining slag in steel buckets is reduced to refining the metal from harmful impurities (S, P), non-metallic inclusions and protection from the influence of the atmosphere. In this regard, the mineral residue must form liquid-mobile slag at metal temperatures in the ladle, which is ensured by slags with a basicity of 1.00 and higher. When the content of basic oxides is 51.90 wt.%, Acidic - 45.10 wt.%, While the basicity is 1.15. Existing bauxite in an amount of 3% is a fluidizing component.

Применение предлагаемой смеси, включающей органическую составляющую, прошедшую гидротермическую обработку в присутствии минеральной составляющей с обеспечением ее проникновения в структуру клетчатки, и минеральную составляющую, обеспечивающую получение жидкого рафинировочного шлака, позволит достичь совместно с утепляющим эффектом продолжения процессов рафинирования металла при проведении технологии его разливки, а также во время транспортировки или других технологических пауз. В результате применения предлагаемой теплоизолирующей смеси достигается получение требуемых свойств металла и удешевление процесса теплоизоляции расплава за счет использования местных ресурсов. Кроме того, частично решается проблема утилизации применяемых в составе смеси органических и минеральных компонентов.The use of the proposed mixture, which includes an organic component that has undergone hydrothermal treatment in the presence of a mineral component to ensure its penetration into the fiber structure, and a mineral component that provides liquid refining slag, can achieve, together with the warming effect, the continuation of metal refining processes during casting technology, and also during transportation or other technological breaks. As a result of the application of the proposed heat-insulating mixture, the required metal properties are obtained and the melt thermal insulation process is cheaper due to the use of local resources. In addition, the problem of disposal of organic and mineral components used in the mixture is partially solved.

Claims (1)

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь для жидкого расплава, включающая органическую и минеральную составляющие, отличающаяся тем, что в качестве минеральной составляющей она содержит основные окислы CaO, MgO, боксит Al₂О₃ и кислый окисел SiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:The heat-insulating slag-forming mixture for liquid melt, including organic and mineral components, characterized in that it contains the basic oxides CaO, MgO, bauxite Al ₂ O ₃ and acid oxide SiO ₂ as a mineral component in the following ratio, wt.%: основные окислы CaO, MgObasic oxides CaO, MgO 53,00-54,0053.00-54.00 кислый окисел SiO₂ acid oxide SiO ₂ 43,00-44,0043.00-44.00 боксит Al₂O₃ bauxite Al ₂ O ₃ 2,00-4,00,2.00-4.00, а в качестве органической составляющей - органическую клетчатку в виде смеси лузги зерновых культур, за исключением рисовой лузги, подсолнечника, древесных опилок или мелкой стружки, прошедшую гидротермическую обработку в присутствии CaO, при этом органическая и минеральная составляющая взяты в следующем соотношении, мас.%:and as an organic component - organic fiber in the form of a mixture of husks of grain crops, with the exception of rice husks, sunflowers, sawdust or fine chips, which underwent hydrothermal treatment in the presence of CaO, while the organic and mineral components are taken in the following ratio, wt.%: органическая составляющаяorganic component 25,00-55,00 25.00-55.00 минеральная составляющаяmineral component 45,00-75,0045.00-75.00