SU1036434A1 - Экзотермическа шлакообразующа смесь - Google Patents

Abstract

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРА3 АЯ СМЕСЬ, преимущественно дл  , непрерывной разливки электротехнической стали с содержанием остаточ- Т л/ й%лх:г,{:-. ишлйоттж ного алюмини  0,2-0,, включающа  силикокальций, .железную окалину, натриевую селитру, криолит, борсодержащее вещество. Трафит, силикатную глыбу, отличающа с  тем, что, с целью уменьшени  неметаллических включений на поверхности элитой заготовки за счет снижени  теплопроводности смеси, она дополнительно содержит кальцинированную соду при следующем соотношении ингредиентов, мас.: 30-36 Силикокальций 10-18 Железна  окалина 3-8 Натриева  селитра 12-18 Криолит i 6-8 Силикатна  глыба 2-7 Графит Кальцинированна  k-}Q сода Борсодержащее Остальное К вещество

Description

:о

f

:л

4 Изобретение относитс  к разливке стали, 8 частности .к смес м дл  защиты металла от окислени  в кристалли заторах машин непрерывного .лить  заготовок {ИНЛЗ). ; При разливке стали, в том числе на МНЛЗ, происходит вторичное окисление металла при непосредственном его контакте с воздухом, что приводит к по влению дефектов (плен, трещин , заворотов и др.) на слитках и непрерыанолитых заготовках.| Дл  защиты зеркала металла от вторичного окислени  при непрерывном литье на его поверхность в кристаллизаторе засыпают шлакообразующие смеси различного состава. После расплавлени  таких смесей на поверхности м талла образуетс  слой жидкого шлака, который предотвращает окисление стали воздухом и одновременно  вл етс  смазкой рабочих стенок кристаллизатора , предотвращающей прилипание раз ливаемого металла к охлаждаемым стен кам кристаллизатора. Известны экзотермические шлако образующие смеси, содержащие в своем составе горючие компоненты (алюминий силикокальций и др.), окислители (натриева  селитра, окислы железа и Марганца и др.), шлакообразукмцие компоненты (плавиковый шпаг, криолит силикокатна  глыба, борсодержащие соединени , и др.), а также наполнители (графит, слюда и др.). Эти сме си загораютс  при контакте с жидким металлом в кристаллизаторе. Выдел ю . щеес  при окислении горючих компонен тов смеси дополнительное количество тепла способствует быстрому формированию жидкоподвижного шлайа на зер .кале металла . Однако применение этих экзотермических шлакообразующих смесей недостаточно эффективно, а силу р да присущих им недостатков. Так, в р де сл чаев образующийс  при сгорании смесе шлак имеет высокую температуру плавлени  и низкую жидкоподвижность, он окомковываетс .. и плохо растекаетс  по зеркалу металла, не поступает в зазор между формирующимс  слитком и cтeнкa 1 кристаллизатора, но в тож врем  налипает на стенки кристаллизатора выше уровн  металла. В этом случае не обеспечиваетс  надежна  за щита металла в кристаллизаторе от вторичного окислени , по вл ютс  jfleфекты на поверхности непрерывнолитой заготовки и, кроме того,резко сйижаетс  стойкость кристаллизаторов МНЛЗ. Известен также экзотермический шлакообразующий бр)икет, включающий горючий компонент, окислители, шлакообразук цие и кальцинированную . Однако данный брикет имеет высокую температуру плавлени , что не обеспечивает Достаточного качества поверхности металла. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  экзотермическа  шлакообразующа  смесь 4, включающа ,, мае Л: Силикокальций Основа Селитра натриева  5-15 Железна  окалина 15-30 Криолит15 30 Вещество, содержащее окислы бора 2-10 Графит5-15 . Силикатна  глыба 5-15 Недостатком указанной смеси  в л етс  то, что образующийс  при ее сгорании шлак имеет высокую теплопроводность , низкуй жидкоподвижнооть окомковываетс  на поверхности металла в кристаллизаторе, налипание На стенки кристаллизатора выше уровн  металла. Такой шлак не служить эффективной смазкой рабочих стенок кристаллизатора ипоэтому не обеспечивает высокого качества поверхности литых заготовок. Целью изобретени   вл етс .уменьшение неметаллических включений на поверхности литой заготовки за счет снижени  теплопроводности смеси. Дл  достижени  поставленной цели экзотермическа  шлакообразующа  смесь, преимущественно дл  непрерывной разливки, электротехнической стали с содержанием остаточного алюмини  0,2-0,%, включакйца  силикокальций , железную окалину, натриевую селитру , криолит, борсодержащее вещество , графит, силикатную глыбу, дополнительно содержит кальцинированную соду при следующем соотношении ингредиентов , мас.%: Силикокальций 30-36 Железна  окалина 10-18 Натриева  селитра Криолит12-18 Силикатна  глыба 6-8 Графит2-7 Кальцинированна  сода -10 Борсодержащее веществоОстальное Введение в состав смеси кальцинированной соды обеспечивает ускорен ное формирование на зеркале металла в кристаллизаторе,: гомогенного жидкоподвижного и достаточно теплопроводного шлака. Этому способствует протекающа  при температуре около термическа  диссоциаци  соды Na2.. При Э.ТОМ выделение углекислого газа обеспечивает разрыхление смеси .и интенсификацию ее горени , а окись натри   вл етс  хорошим плавнем дл  продуктов окислени  силикокальци  ОКИСЛОВ и СаО. В результате уве личиваютс  скорость горени  смеси и скорость шлакообразовани  и на зер кале жидкого металла в кристаллизато ре обра|зуетс  однородный (без комков исидкоподвижный шлак, который хорошо растекаетс  по поверхности металла и заполн ет зазор между формирующейс н прерывнолитой заготовкой и стенкакм кристаллизатора. Такой шлак предохра н ет металл в кристаллизаторе от оки лени  и одновременно  вл етс  эффективной смазютй рабочих стенок криста . лизатора, что обеспечивает улучшение качества поверхности непрерывнолитой заготовки. Предлагаема  экзотермическа  шлакообразующа  смесь имеет в своем составе горючий компонент (силикокальций ), окислители (Натриева  селитра и железна  окалина), шлакообраэующие материалы (криолит или фториды других металлов, силикатна  глыба, датолит или другие соединени  бора, . Кальцинированна  сода), а также СР фит. Содержание в смеси горючего компонента - силикокальци  должно обеспечить при его сгорании выделение определенного количества тепла, достаточного дл  быстрого расплавлени  шлакообразующих компонентов смеси и формировани  жидкоподвижного шлака. Содержание силикокальци  в смеси должно находитьс  в пределах 30-36. При содержании силикокальци  меньше 30 выдел емого при его сгорании теп ла недостаточно дл  быстрого форми .ровани  шлака на поверхности металла в кристаллизаторе. При содержании же силикокальци  в смеси более 36 ухуд шаютс  физико-химические свойства образующегос  шлака (увеличиваютс  его в зкость и температура плавлени ), так как в шлак переходит избыточное количество тугоплавких продуктов окислени  силикокальци  - окислов СаО и SIO.. Выбор же конкретного содержани  силикокалъци  в смеси в рекомендуемом инте|эвале 30-36 определ етс  в основном содержанием кальци  в силикокальции; при повышенных содержани х кальци  в силикокальции можно ввести в смесь минимальное количество (30-31%) этого сплава и, наоборот, при использовании силикокальци  с низким содержанием кальци  дол  этого горючего компонента в смеси должна быть увеличена до 35-36%. Дл  приготовлени  смеси рекомендуетс  использовать силикокальции марки СК-15 с содержанием кальци  от k q 18%. Содержанием в смеси силикокальци  определ етс  и содержание в ней окислителей - натриевой селитры и железной окалины: оно находитс  в пределах и 10-18% соответственно. При этом натриева  селитра, как более активный окислитель, обеспечивает быстрое начало горени  смеси, т.е. используетс  только дл  зажигани  смеси. Поэтому содержание ее в смеси невелико (в пределах 3-8%), а конкретное ее содержание зависит от количества и состава используемого в смеси силикокальци : при повышенном его расходе и низком содержании в сплаве кальци  дол  селитры может составл ть 7-8%, а при пониженном расходе силикокальци  и высоком содержании в нем кальци  можно ограничитьс  содержанием селитры в смеси на нижнем пределе (). Основным окислителем в смеси  вл етс  железна  окалина. Нижний предел ее содержани  в смеси (10%) соответствует нижнему пределу расхода силикокальци  - 30%. При более низком содержании окалины (менее 10%) СКОРОСТЬ гооени  смеси и, соответственно , скорость формировани  шлака на поверхности металла в кристаллизаторе значительно замедл ютс , что неблагопри тно сказываетс  на качестве отлитой на МНЛЗ заготовки. Верхний предел содержани  окалины в смеси (18%) соответствует верхнему пределу расхода силикокальци  - 36% и определ етс  следующим обсто тельством . При превышении верхнего предела содержани  окалины в смеси

(18%) в формирующемс  шлаке значи- тельно возрастает дол  окислов же- . леза (она может превысить величину 9-10)., что приводит к развитию процессов вторичного окислени  разливаемой стали шлаком, особенно таких ее активных составл ющих как алюминий, титан и др.

Графит, вход щий в состав шлакообразующей смеси, не ассимилируетс  образующимс  при ее сгорании жидким шлаком и улучшает свойства этого шлака, как смазки рабочих стенок кристаллизатора. Содержание графита в предлагаемой смеси должно находитьс  в пределах 2-7%. При содержании графита менее 2% его вли ни  на улучшение смазывающих свойств жидкого шлака не ощущаетс . При содержании . же графита более 7% наблюдаетс  заметный переход его в разливаемую . сталь. При разливке .низкоуглеродистых сталей, например динамной, во избежание их науглероживани , содержание графита в смеси должно быть на нижнем пределе (2-3%). При разливке же среднеуглеродистых сталей содержание графита в смеси может достигать верхнего - предела 7%.

Наиболее активным шлакообразующим компонентом смеси  вл етс  криолит (соединение 3NaF, ACFj), обеспечивающий быстрое разжижение формирующе гос - при сгорании смеси шлака. Содержание этого вещества 12-18% обеспечивает оптимальные значени  скорости формировани  шлакового расплава на поверхности металла в кристаллизаторе . При этом верхний предел содержани  криолита в смеси (18%) выбран, исход  из необходимости обеспечени  удовлетворительных са- нитарно-гигиенических условий дл  обслуживающего персонала МНЛЗ, так как при повышенных содержани х криолита в смеси наблюдаетс  выделение в атмосферу разливочного пролета значительных количеств вредных выделени соединений фторидов. При содержании криолита менее 12% даже добавка в смесь другого достаточно эффективного разжижител  шлака - датолита не обеспечивает быстрого формировани  активного и жидкоподвижного шлака. Криолит в составе смеси может быть частично или даже полностью заменен фторидами других металлов - плавиковым шпатом, флюфитовым концентратом и т,п.

Шлакообразующий материал датолит (соединение из группы силикатов с содержанием, %: В, 15-17; СаО 35 ifO;. Si FeO, MnO, MgO, )остальное , имеет низкую температуру плавлени  (950-1100 С) и с успехом замен ет в составе шлакообразующих смесей соединени  фторидов. В смесь датолит вводитс  в количестве 8-18% с целью замены части криолита. При этом скорость шлакообразовани  сохран етс  достаточно высокой, ив тоже врем  заметно уменьшаетс  выделение в атмосферу цеха вредных соединений фторидов. Верхний предел содержани  датолита в смеси (18%) обусловлен необходимостью ограничени  неконтролируемого перехода бора в сталь в результате протекани  реакции его восстановлени  из соединений в шлаке с помощью силикокальци , При содержании датолита в смеси менее 8% даже при максимальном содержании в ней криолита (18%) формирование активного жидкоподвижного шлака существенно замедл етс , и это приводит к ухудшению качества литой заготовки .

Содержани  криолита и датолита в смеси взаимосв заны, при повышенном содержании криолита (17-18%) содержание датолита обычно выбираетс  на 5 нижнем пределе (8-10%) и, наоборот, при расходе криолита на нижнем пределе (12-13%) содержание датолита должно увеличиватьс  до 17-18%,

Кроме датолита в составе смеси можно использовать и другие соединени  бора, например, буру (соединение Ма,Вд 0 , 10 ) , Однако на разложение кристаллизационной влаги, содержащейс  в буре, затрачиваетс  дополнительное количество тепла, поэтому формирование жидкоподвижного шлака идет более медленно, чем при применении датолита. Г..

Содержание кальцинированной соды в смеси должно находитьс  в пределах -10%. При содержании соды в смеси менее 4% ее роль интенсификатора процессов горени  смеси и шлакообразовани  значительно ослабл етс . При содержании же соды более 10% заметно увеличиваетс  пылевыделение с поверхности смеси, засыпаемой на зеркало металла в кристаллизаторе. Расход кальцинированной соды в выбранном интервале () пр мо пропорционален расходу силикокальци  и окислителей (натриевой селитры и железной окалины). По сравнению с криолитом и датолитом эффективность силикатной глыбы (соединение , SiO) как шлакообразующего компонента ниже. Однако у силикатной глыбы отсутствуют не-. достатки, присущие составам смесей с криолитом (наличие вредных выделений фторидов) и датолитом (развитие неконтролируемого перехода бора в сталь). Поэтому применение силикат : ной глыбы в составе предлагаемой сме СИ в количестве 6-18%  вл етс  целесообразным . В св зи с отмеченными ограничени ми по содержанию в смеси криолита и датолита силикатна  глыба служит дополнительным шлакообразующи материалом, и выбор ее содержани  в конкретной смеси (в указанном интервале 6-18%) производитс  с учетом расхода всех остальных компонентов смеси. Предлагаема  экзотермическа  смес готовитс  путем простого механического , смешивани  ее исходных компонен тов. По фракционному составу требовани  по всем исходным материалам . одинаковы - они должны иметь размер ( Частиц не более 1 мм. Дл  обеспечени  такого фракционного состава необходима организаци  помола силикокальци , железной окалины и силикатной глыбы, а также натриевой селитры . котора  при длительном хранении комкуетс  вследствие гидратации. Осталь ные материалы (криолит,.датолит, гра фит и кальцинированна  сода) используютс  дл  приготовлени  смеси в.сдсто нии поставки, т.е. предварительного их измельчени  не требуетс . Подготовленна  смесь в виде порош ка подаетс  на зеркало металла в кристаллизаторе равномерно по ходу разливки стали. Расход смеси 1,1 ,6 кг/т стали. При контакте с жидким металлом в кристаллизаторе смесь сразу загора етс . По мере сгорани  смеси образуетс  жидкоподвижный шлак, который защищает открытую поверхность жидког металла в кристаллизаторе от окислени ,а также служит смазкой между стенками кристаллизатора и твердой боковой поверхностью отливаемой заготовки . В результате устранени  вторичного окислени  металла и отсутстви  торможени  усадки формируетс  бездефектна  корочка непрерывнолитой заготовки, обеспечиваетс  хорошее качество поверхности металла. Пример 1. При отливке на двухручьевой МНЛЗ вертикального типа Череповецкого металлургического завода сл бов сечением 1200-200 мм из динамной стали 2013 по rOCt . Тс содержанием менее 0,03 С и 0,2-0, АС) в кристаллизатор равномерно по ходу разливки присаживают экзотермическую шлакообразующую смесь следующего состава, мас.: силикокальций 33, железна  окалина 12, натриева  .селитра 5, криолит Н, силикатна  глыба Т, датолит 13, графит k и кальцинированна  сода 5. Расход смеси 1,А-1,6 кг/т стали. . Пример 2. При отливке на двухручьевой МНЛЗ вертикального типа сл бов сечением 1070-200 мм из стали марки 25 в кристаллизатор равномерно по ходу разливки присаживают экзотермическую шлакообразующую смесь следующего состава, мас.%: силикокальций 30, железна  окилина 10, натриева  селитра 3, криолит 12, силикатна  глыба 18, датолит 18, графит 5 и кальцинированна  сода . Расход смеси 1,,6 кг/т стали. Пример 3. При отливке на двухручьевой МНЛЗ вертикального типа сл бов сечением 1070-200 мм из стали марки 5 в кристаллизатор равномерно ° ДУ разливки присаживают экзатермическую шлакообразующую смесь следующего состава, мас.%: силикокальций 33, окалина 16, натриева  селитра 6, криолит 18, силикатна  глы Д толит 8, графит 7 и кальцинированна  сода 6. Расход смеси 1,-1 ,6 кг/т стали. Пример k. При отливке на двухручьевой МНЛЗ вертикального типа сл бов сечением 1200-200 мм из динамной стали марки 2011 по ГОСТ 21427. 2-75 (с содержанием менее 0,03% С) в кристаллизатор равномерно по ходу разливки присаживают экзотермическую шлакообразующую смесь следующего состава , мас.%: силикокальций 3 .железна  окалина 18, натриева  селитра 8,, криолит 13, силикатна  глыба 6, датолит 9, граф11т 2, кальцинированна  сода 10,

Результаты разбраковки непрерывнолитой заготовки (сл бы сечением 2DO-1070 мм) опытных плавок приведены в таблице, .

Применение предлагаемой экзотермической шлакообразующей смеси при непрерывной разливке стали обеспечит улучшение технико-экономических показателей производства, св занных с улучшением качества поверхь1ости непрерывнолитых заготовок. Экономическа  эффективность применени  предлагаемой смеси складываетс  из увеличени  выхода годного металла из непрерывнолитой заготовки-на 0,5-0,7 и снижени  затрат на обработку стали шлакообразующей смесью.

Дл  Череповецкого мeтaплypгиA ecкого завода удельна  эффективность применени  предлагаемой смеси соста вит 0,6-0,7 руб,/т разливаемой стали . При разливке в усл.ови х электросталеплавильного цеха 400 тыс. т стали годовой экономический эффект составит 260-300 тыс. руб. ,

201,6

207 97,4

0,7

Claims (1)

1. ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ, преимущественно для непрерывной разливки электротехнйческой стали с содержанием остаточ ного алюминия 0,2-0,4%, включающая силикокальций, .железную окалину, натриевую селитру, криолит, борсодержащее вещество, Трафит, силикатную глыбу, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения неметаллических включений на поверхности литой заготовки за счет снижения теплопроводности смеси, она дополнительно содержит кальцинированную соду при следующем соотношении ингредиен тов, мас.%:

   Силикокальций 30-36

   Железная окалина 10-18

   Натриевая селитра 3-8 Криолит 12-18 Силикатная глыба 6-8 Г рафит 2-7 кальцинированная сода • 4-10 Борсодержащее вещество Остальное

   J036434.

   < 1036434