Экзотермическая шлакообразующая смесь для разливки стали
1. ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включакядая древесные яаакк, марганцевую руду, плавикошлй шпат, силикатную глыбу и вермикулит, 6 т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества поверхности слитка и улучшения его макроструктуры, снижения трудоемкости при зачистке мета лла, повьпнення терщики безопасности и снижения себестоимости смеси, она дополнительно содержит кокс и натриевую или калиевую селитру при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Древесные опилкиВ-16 Натриевая или калиевая селитра3-7 Кокс5-11 Марганцевая руда7-13 Плавиковый шпат12-18 Силикатная глыба7-13 ВермикулитОстальное 2.Смесь по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что кокс, марганцевая руда, плавиковый шпат и Сйликатнаа глыба имеют следующий $)акциош1Ый состав, мас.%: 0,063-0,3 ас 0,31 -3,0 ммi 20 3.Смесь по п. 1, о т л и ч а ю .. ш а я с я тем, что натриевая шга калиевая селитра имеет следующий фрашшоэ ный состав, мас.%: 0,063-0,3 мм 70 О,31 -3,О мм . ЗО оо О) ОО 00
„„SU„„1031638 A СОЮЭ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
- РЕСПУБЛИК
3<я> В 22Ý 7/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
AO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3346772/22-02 (22) 19. 10.81 (46) 30.07.83; Бюл, М 28 (72) B. А. Носов, Б. П. Шиленко и П. П. Семененко (7 1) Металлургический . ордена Трудового
Красного Знамени завод им. А. К. Серо(53) 669. 18:621.746 589(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 263819, кл. В 22D 7/00, 1969.
2. Сб. трудов Производство стали .
ДОННИИЧермет, 1966; вып. 4, с. 222.
3. Авторское свидетельство СССР
34 551117. кл B.223 27/04 1975. (54) (57) 1. ЗКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ
ШЛАКООБРАЗУ101ИАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗ
ЛИВКИ СТАЛИ, включающая древесные опижси, марганцевую руду, плавиковый шпат, силикатцую глыбу- и вермикулит, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества поверхности слитка и улучшения его макроструктуры, снижения трудоемкости при зачистке мета лла, повышения техники безопасности и снижения себестоимости смеси, она дополнительно содержит кокс и натриевую или калиевую селитру при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Древесньж опилки .8-16
Натриевая или калиевая сВ ïèтра 3-7
Кокс 5-1 1
Марганцевая руда 7-13
Плавиковый шпат 12-18
Силикатная глыба 7-13
Вермикулит Остальное
2. Смесь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что кокс, марганцевая руда, цлавиковый шпат и силикатная глыба имеют следующий фракционный состав, мас.%:
0,063-0,3 мм Ъ 80
0,31 -3,0 мм < 20
3. Смесь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что натриевая или «алиевая селитра имеет следующий фракционO ный состав, мас.%:
0,063-0,3 мм Ъ 70
0,31 -3,0 мм 4 30 Ю смесь горит достаточно интенсивно с образованием жидкого шлака с самого начала разливки. Поэтому по всей высоте слитка достигается хорошая поверхность, а присутствие в смеси вермикулита позволяет иметь достаточно надежную теплоизоляцию открытой поверхности жидкой стали в изложнице, что в конечном итоге приводит к улуш1ению тепловой работы прибыли и получению более плотной макроструктуРы головной части слитка.
Указанная экзотермическая шлакообразуюшая смесь характеризуется взрываемостью, так как в составе смеси имеется взрывоопасное вещество (алюминиевый порошок). Поэтому экзотермические смеси„в состав которых входит алюминиевый вен тиляцию, выполненных взрывоопасным.
Но и при сОблюдении этнх условий образоaawe .взрывоопасных ситуаций полностью не исключается.
Недостатком указанной смеси является относительно высокая стоимость, обусловленная наличием в ней алюминиевого порошка, являющегося дорогостоящим века алюминия составляет 515 руб, в то же время стоимость остальных компонентов смеси равна, руб/т: древесных опилок
47, марганцевой руды 31, плавикового шпата 130, силикатной глыбы 56, хлористого аммония 120, вспученного вермикулита 126, При среднем содержании в смеси алюминиевого порошка (7,6%) и остальных веществ общая их стоимость, для изготовления 1 т смеси составляет
l23 руб., причем стоимость алюминиевого порошка равна 38 руб. 62 коп., что составляет 31,5% от стоимости всех компонентов смеси.
Цель изобретения - повышение качест ва поверхности слитка и улучшение его макроструктуры, снижение трудоемкости при зачистке металла, повышение техники безопасности и снижение себестоимости смеси.
1 1031638 2
Изобретение относится к металлургии, преимущественно к экзотермическим смесям, используемым при разливке металла в изложницы
Известна экзотермическая шлакообразуюшая смесь„вводимая в изложницы с целью получения слитков с хорошей поверхностью и макроструктурой, в состав которой входит вещество с высокими теп: лоизолируюшими свойствами - вермикулит r0 вспученный или отходы слюды, горючееалюминиевый порошок, флюсуюшие - плая виковый шпат и белый электропечной шлак и органическое вещество - петролатум.
При разложении и горении последнего стенки изложниц покрываются слоем саж истого, углерода, способствующего улучпорошок, необходимо изготовлять на проОднако применение известной экзотер- изводственных участках, имеюших ломемической Ра У М смеси длЯ Раз-Ю „„,, техиолсгическ„,б, „, ни, „ ливки стали ограничено из- за наличия в смеси алюминиевого порошка, явпяюшегося взрывоопасным веществом, и образования подкорковых пузырей s донйой части слитков вследствие выделения большого коли-"
25 чества газов нри разложении и горении детролатума.
Известна шлакообразуюшая смесь в которой используются селитра и кокс 21, .шеством. Так, отпускная цена 1 т порошПрименение такой смеси обеспечивает недостаточно хорошую поверхность слитка З0 и его макроструктуру, поскольку кокс выполняет только функцию теплоносителя, а натриевая селитра - окислителя. Кроме того, смесь за счет присутствия в ней алюминиевого порошка является пожаро- 35 взрывоопасной и обладает повышенной себестоимостью.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является экзотермическая 40 шлакообразуюшая смесь (3 ) следующего состава, мас.%:
Ллюминий 4,0-1 1,0 ,Древесные опилки 5, 0-35,0
Марганцевая руда 9,0-13,0 45
Плавиковый шпат 8,0-22,0
Силикатная глыба 6,0-13,0
Хлористый аммоний 1,0-2,0
Вермикулит Остальное
В этой смеси содержатся горючие Поставленная цель достигается тем, вещества алюминий и древесные опилки, ч то экзотермическая шлакообразукицая теплоизолируюшее вещество вермикулит, смесь для разливки стали, включающая окислитель - марганцевая руда, флюсы - древесные опилки, марганцевую руду, плавиковый шпат и силикатная глыба, . плавиковый шпат, силикатную глыбу и депассиватор алюминиевого порошка - 55 вермикулит, дополнительно содержит кокс хлористый аммоний. и калиевую или натриевую селитру при
Из-за наличия алюминия, древесных следующем. соотношении ингредиентов, опилок и марганцевой руды указанная ма с.%:
10316
Табл и па 1
Остаток на сите, %, при размере стороны квадратной ячейки, мм
13 112 248 61 84 184 91 70 15
Древесные опилки
Кокс
0,2 0,7
9,6 3 9,6 2 9,2 1 4,7
7,2 35, 1 34,9 16,1
12 3 227 299 32 3
2,5
1,8 1,7
17 24 19
0,2 0,5
Марганцевая руда
Плавиковый шпат
1,3
0,5 1,0
5,9 3,5
Натриевая селитра 2,2 0,9
4,0 27, 6 29,7 30э1
3,9
0,7 2,7
8,4 10,7 13э3 21,6 16,0 12,8
7,3 6,4
Вермикули т
Та блица2
7,5 7,5
Алюминиевый порошок
12 8 8 20 20
16 16
Древесные опилки
Древесные опилки 8-16
Натриевая юм калиевая селитра 3-7
Кокс 5-11
Марганцевая руда 7-13 5
Илавиковый шпат . 12-18
Силикатная глыба 7-13
Вермикулит Остальное
Кокс, марганцевая руда, плавиковый шпат и силикатная глыба имеют следующий фракционный состав, мас,%:
О, 063-0,3 мм 80
0,31 -3,0 мм < 20
Натриевая или калиевая селитра имеет следующий фракционный состав, мас.%: 15
0, 063-0,3 мм ) 70
0,31-3,0 мм < 30
В предлагаемой смеси. древесные опилки можно заменять древесной стружкой, имея в виду, что при обработке древесины, О как правило, образуется смесь опилок к стружки, которые по зерновому составу и калорийности между собой практически ничем не отличаются; плавиковый шпат можно заменять флюоритовым концентра". 25 том (обогащенным шпатом), а натриевую
Силикатная глыба 0,8 0,5 селитру калиевой с учетом содержания в них соответственно фторсодержащего вещества и свободно. выделяемого кислорода.
Входящие в состав смеси вещества. (натриевая или калиевая селитра, кокс, марганцевая руда, плавиковый шпат или фпюоритовый концентрат и силикатная глыба) должны применяться в виде пор ошков тонкого помола.
Совместное использование в смеси горючих компонентов - древесных опилок или стружки и кокса, сильного окислителя - натриевой или калиевой селитры, окислителя — марганцевой руды, а также введение в состав смеси кокса, окислителей и флюсукмцих в виде порошков тонкого помола позволяет иметь необходимую скорость горения смеси с образованием шлака с самого начала разливки, за счет чего обеспечивается получение слитков с хорошей поверхностью и макроструктурой.
Гранулометрический состав, нрименяемый в предлагаемой экзотермической шлакообразующей смеси приведен в табл. 1, а составы смеси — в табл. 2.
3,7 10,6 47,3 1 1,5 1 4,4
1031638
Проаопжение табл. 2 ей, мас.%
4ш
2ш Зб Зш 46
Кокс
5 5
7 7
5 3 .3
Натриевая селитра
Марганцевая руда
Плавиковый шпат
10 13 13
15 12 12 15
7 7
18 18
15
7 7 9,5
9,5
10 10
Силикатная глыба 13
46 355 > 355
15 " 15
Вермикулнт
40 40 46
Хлористый аммоннй.И р и м е ч а н и е. Смеси 16, 1ш, 26, 2ш, 36, Зш - предлагаемые, смеси 46, 4ш» известыне; индекс б обозначает, что вещества, указанные в табл. 2, входят в состав смесей после помола в бегунах с самоотсевом, а индекс ш - после помола их в ша« ровой барабанной мельнице.
Таблица 3
115 114 117
118
112 115,2
1 15 112,8
1 15 115,0
1 10 1 13 1 12, 113 116 114
1 17.
97 92
° 96
94 94,8
86
82,4
80 78
2ш
81,2.
Смеси, приведенные в табл. 2, испытали при разливке стали на 5 плавках.
Смеси вводили на дно S изложниц, установленных на двух поддонах. На каждом поддоне находилось по 4 изложницы, которые сообщались между собой сифоном через центровую. В 4 изложницы одного
35 поддона вводили смеси 2б, 2ш, 4б и
4ш (в каждую изложницу давали смесь одного состава), а в следующие 4 изложницы другого поддона - смеси 16, 1ш, 40
Зб и Зш. Затем производили разливку с талие
После охлаждения слитков в нижней их части отмечали границу появления специфической волнистой поверхности, которая соответствует началу шлакообразования при горении смеси и появлению между слитком и поверхностью изложницы шлаковой прослойки. Измереннме расстояния от дна слитков до этой границы с условными номерами плавок приведены в табл.3.
1031638
-Продолжение табл, 3
Смесь (соответственно табл. 2) Расстояние от дна слнтков до границы волнистой поверхности, MM
Средние значения
80
81 79
87 79
86 82,6
83 838
Та б л и ц а 4
580-665
565-650
65
3,3
3,1
1050
1075
3,4
3,6
Как следует иэ табл. 3, при горении смесей 16, 26, 36 начало шлакообраэо- 35 вания происходит в более поздний период, чем смеси 46. В то же время у смесей
1ш; 2ш, Зш шлакообразование начинается значительно раньше, чем у смесей
16, 26, Зб и не хуже, чем у смеси 4ш. 20
Более раннее шлакообразование у смесей
1ш, 2ш, Зш объясняется введением в их состав компонентов с более тонким помолом (номол в шаровой барабанной мелЬ-. нице), что сказалосьна повышении скоро-, 25 сти горения смесей и привело к ускорению процесса шлакообраэовання. У смесей 46 и 4ш разница в наступлении начала шлакообразования является небольшой, так
Температура воспламенения взвеси, С о
Реакционная способность при 1000 С, с
Скорость горения, г/см мин
Температура плавления шлака, образовавшегося при горении смеси, C о о
Вязкость шлака при 1550 С, П
Как следует из табл. 4, смесь 2ш имеет более низкую температуру воспламенения, .повышенную реакционную способность и несколько увеличенную скорость горения, чем это наблюдается у смеси 4ш. Несмотря на это смесь 2ш является невзрывоопасной, так как в ней нет активной пары алюминий-натриевая как в обеих смесях алюминиевый порошок применяли одной и той же довольно круп- ной фракции и поэтому введение в состав смеси 4ш компонентов с тонким помолом лишь частично сказалось на ускорении шлакообраэования в процессе горения.
Поскольку смеси 16, 26, 36 при испь:таниях не дали положительных результатов, в дальнейшем рассматриваются только смеси 1ш, 2ш, Зш (предлагаемые) и смесь 4ш известного состава. Оптимальным составом предлагаемой смеси является состав 2ш.
Физико-механические и технологические свойства смесей 2ш и 4ш приведены в табл. 4. селитра, которая при определенных условиях может привести к образованию взры- воопасных ситуаций,,Оля изучения влияния смесей 2ш и
4ш на качество поверхности и макроструктуры металла с их применением разлили сифонным способом металл (30 плавок углеродистых и легированных сталей на
Число плавок (ковшей) 80
80
70.
Получено годных заготовок, т
5900
5230
6100
Брак заготовок, %: по дефектам поверхности
1,57
0,95
1,27
l,85 по макроструктуре
0,27
0,21
0,35
0,42
Распределение годных заготовок по группам зачистки поверхности, %: первая (без зачистки) 80,3
77,8
74,5
71,8 вторая (с небольшой зннисткой) 20,5
19,4 .
24,1 третья (с трудоемкой зачисткой) 0,30
1,7
4,5
1,4
Годовой экономический эффект от внедрения в производстве новой экэотермичес кой шлакообразующей смеси составляет
207 тыс. руб. по заводу.
Составитель И. Гончарук рвнвктор Б. Безродная Техред С.Мигунове Корректор И. Бвтруюкинв
Заказ 5279/12 Ър 813 ° Подписное
ВНИИПИ Государственного ком игета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская набор д. 4/5
Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
9 1031638 10 слитки массой 5,25 т) ° Сталь выплавляли печах. Показатели качества приведены a в 180-тонных основнЫс мартеновских табл. 5, Таблица 5