Смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша
Владельцы патента RU 2302319:
Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)
Изобретение относится к черной металлургии. Смесь включает: чешуйчатый графит 1÷4 мас.%, жильный кварц 11÷34 мас.%, хромитовый концентрат 65÷85 мас.%. Размер фракций хромитового концентрата не более 2 мм. Введение в смесь чешуйчатого графита позволяет устранить ее спекание. За счет введения в смесь хромитового концентрата увеличивается подвижность зерен смеси и обеспечивается ее полное высыпание из выпускных каналов дозирующих стаканов. Повышается производительность разливочного агрегата. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разливке стали из бесстопорных ковшей.
Известна уплотняющая смесь для ковшевого стакана шиберного затвора, состоящая из кварцевого песка и фторида церия (А.с. СССР №1183294).
Фторид церия является ингибитором, замедляющим спекание смеси и предотвращающим «закозление» стакана шиберного затвора. Однако второй компонент смеси - кварцевый песок содержит примеси оксидов железа и других компонентов, которые приводят к спеканию и последующему «закозлению» стакана, что снижает производительность разливочного агрегата и является недостатком данной смеси.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и решаемой задачи является смесь для заполнения выпускного канала разливочного ковша, содержащая чешуйчатый графит и жильный кварц (Патент РФ №2228819) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Чешуйчатый графит | 1-4 |
| Жильный кварц | Остальное |
При этом размер фракций жильного кварца составляет не более 3 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:
| фракция 3-2 мм | 1-4 |
| фракция 2-1 мм | 89-85 |
| фракция 1-0,1 мм | 5-6 |
Недостатком данной смеси является образование высоковязкого расплава чистого кварцевого стекла на поверхности смеси, контактирующей с жидкой сталью, температура которой при сливе в ковш достигает 1680-1700°С.
Высоковязкий расплав цементирует зерна кварца, препятствует полному удалению верхнего слоя кварца из сталевыпускного канала и истечению металла без применения кислорода, снижается производительность разливочного агрегата.
Технической задачей изобретения является повышение производительности разливочного агрегата за счет более быстрого открывания плавки без применения кислорода и обеспечения полного удаления смеси из выпускных каналов шиберных затворов.
Поставленная задача решается тем, что смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша, включающая жильный кварц и чешуйчатый графит, дополнительно содержит хромитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Чешуйчатый графит | 1-4 |
| Жильный кварц | 34-11 |
| Хромитовый концентрат | Остальное |
При этом размер фракции хромитового концентрата составляет не более 2 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:
| фракция 2-1 мм | 5-10 |
| фракция 1-0,5 мм | 87-93 |
| фракция 0,5 0,1 мм | 2-3 |
Для устранения спекания смеси и лучшего скольжения зерен необходимо введение в ее состав графитовой составляющей, предотвращающей смачиваемость сталью зерен жильного кварца и хромитового концентрата и предотвращающей последующее спекание и «закозление» выпускного канала сталеразливочного ковша, что позволяет обеспечить высокую производительность сталеразливочного агрегата, стабилизацию струи металла и полное высыпание засыпки из дозирующих стаканов.
В качестве графитовой составляющей можно использовать графит по ГОСТ 4596-75 марок ГТ1, ГТ2, ГЛ, ГЭ.
Сыпучесть графита, его смешиваемость с кварцем и хромитовым концентратом и обволакивание им зерен жильного кварца и хромитового концентрата обеспечивается при размере фракции чешуйчатого графита не более 0,5 мм.
Чешуйчатый графит предотвращает смачиваемость сталью жильного кварца и хромитового концентрата и последующее спекание смеси.
При содержании чешуйчатого графита менее 1% не предотвращается смачиваемость зерен смеси, что приводит к спекаемости зерен при разливке и последующему «закозлению» выпускного отверстия и снижению производительности сталеразливочного агрегата.
При содержании чешуйчатого графита более 4% не обеспечивается его хорошее перемешивание и равномерное обволакивание им зерен смеси, что также приводит к «закозлению» сталевыпускного канала и снижению производительности.
В заявляемой смеси содержание жильного кварца составляет 34-11%.
При содержании жильного кварца в смеси более 34% количество образующейся жидкой фазы высоковязкого расплава кварцевого стекла связывает зерна хромитового концентрата, так как количество твердофазных соединений в кварцевом расплаве недостаточно для обеспечения подвижности зерен и полного освобождения сталевыпускного канала от смеси, что приводит к его «закозлению» и снижению производительности разливочного агрегата.
При содержании жильного кварца в смеси менее 11% количество высоковязкого расплава кварцевого стекла недостаточно для удержания зерен смеси, что приводит к вымыванию зерен смеси жидкой сталью и «закозлению» сталевыпускного канала.
Кроме того, при содержании жильного кварца в смеси менее 11%, теплопроводность смеси значительно возрастает, что способствует образованию на верхней части сталевыпускного канала твердой корочки металла, что препятствует свободному истечению металла и требуется применение кислорода, что снижает производительность разливочной машины.
В качестве кварцевой составляющей можно использовать жильный кварц, содержащий не менее 99,9% окиси кремния SiO2, с размером фракции в пределах 0,1-3 мм.
Введение в состав смеси хромитового концентрата обеспечивает наличие в контактном слое смеси и жидкого металла большого количества зерен хромита (FeO Cr2O3) с температурой плавления 2180°С.
При этом окись хрома Cr2О3 не образует соединений в виде твердых или жидких растворов с основной составляющей жильного кварца, двуокисью кремния (SiO2), а присутствие в хромитовом концентрате закиси железа (FeO), которая при нагреве выделяется по границам зерен и в слабоокислительной среде окисляется до окиси железа (Fe2О3) с увеличением объема, что значительно увеличивает подвижность зерен, и приводит к полному удалению смеси из выпускного канала и истечению жидкой стали полной струей без применения кислорода и не нарушает технологический режим разливки.
При содержании хромитового концентрата в смеси менее 65% количество твердофазных соединений в кварцевом расплаве недостаточно для обеспечения подвижности зерен и полного освобождения сталевыпускного канала от смеси, что приводит к его «закозлению» и снижению производительности агрегата.
При содержании хромитового концентрата в смеси более 85% значительно возрастает теплопроводность смеси, что может привести к образованию на верхней части сталевыпускного канала твердой корочки металла, что препятствует истечению металла и требует применение кислорода и снижается производительность разливочной машины. Кроме того, повышенное содержание хромитового концентрата значительно повышает стоимость смеси.
В предлагаемой смеси можно использовать хромитовый концентрат Донского месторождения, содержащий не менее 46% Cr2О3 при содержании компонентов, мас.%:
| Cr2О3 | 46-57 |
| FeO | 14-9 |
| MgO | 18-13 |
| SiO2 | 8-3 |
| CaO | 0,8-1,0 |
Для обеспечения сыпучести заявляемой смеси требуется размер зерен хромитового концентрата в пределах 0,1-2 мм.
При размере фракции хромитового концентрата менее 0,1 мм возможно агрегатирование частиц в крупные гранулы при равновесной влажности около 2%, что не обеспечивает равномерное перемешивание с графитом, снижает сыпучесть порошка и затрудняет полное удаление смеси из дозирующих стаканов. При размере фракции крупнее 2 мм возможно растрескивание зерен, большое разрыхление и повышение теплопроводности смеси, что приводит к проникновению жидкой стали в смесь, «закозлению» сталевыпускного канала и нарушению плотности струи при разливке.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 2-1 мм менее 5% повышает плотность смеси, что затрудняет ее удаление из ковшевого стакана.
При содержании в хромитовом концентрате фракции 2-1 мм более 10% пористость смеси значительно возрастает, что приводит к проникновению жидкой стали в смесь и не обеспечивает стабильную струю при разливке.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 1-0,5 мм менее 87% снижает образование по границам зерен хромита достаточного количества Fe2О3 и не обеспечивает подвижность зерен для полного удаления смеси из выпускного канала.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 1-0,5 мм более 93% приводит к образованию большого количества окиси железа (Fe2О3) значительному повышению пористости смеси, легкому вымыванию зерен смеси в процессе подготовки металла к разливке, «закозлению» канала и нарушению истечения жидкой стали.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 0,5-0,1 мм менее 2% затрудняет образование окиси железа (Fe2О3) и последующей подвижности зерен, что ухудшает удаление смеси из дозирующих стаканов.
Содержание в хромитовом концентрате фракции 0,5-0,1 мм более 3% приводит к раннему образованию окиси железа (Fe2O3), преждевременному разрыхлению и вымыванию зерен смеси, что в конечном счете приводит к «закозлению» смеси и снижению производительности разливочной машины.
Пример конкретного исполнения №1.
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3сп (плавки №26390-28690) из большегрузных сталеразливочных ковшей вместимостью 350 т смесь для запонения выпускных каналов следующего состава, мас.% (Таблица №1):
| Таблица №1 | ||||
| № состава | Чешуйчатый графит | Жильный кварц | Хромитовый концентрат | Открывание без кислорода, % |
| 1 | 4 | 11 | 85 | 99,5 |
| 2 | 3 | 22 | 75 | 99,6 |
| 3 | 1 | 34 | 65 | 99,5 |
| 4 | 3 | 35 | 60 | 96,8 |
| 5 | 2 | 10 | 87 | 95,7 |
Пример конкретного исполнения №2.
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3сп из большегрузных ковшей 350 т смесь для заполнения выпускных каналов сталеразливочных ковшей (плавки №29442-29784) следующих составов, мас.% (Таблица №2):
| Таблица №2 | ||||
| № состава | Чешуйчатый графит | Жильный кварц | Хромитовый концентрат | Открывание без кислорода, % |
| 1 | 1 | 34 | 65 | 99,4 |
| 2 | 4 | 25 | 71 | 99,4 |
| 3 | 2,5 | 22,5 | 75 | 99,5 |
| 4 | 5 | 15 | 80 | 98,8 |
| 5 | 0,5 | 14,5 | 85 | 98,4 |
При использовании заявленной смеси не происходит ее спекание и «закозление» выпускного канала, струя металла стабильная, производительность агрегата увеличилась на 1-2%.
Оптимальность заявленного размера фракции хромитового концентрата подтверждается примером конкретного исполнения.
Пример конкретного исполнения №3
В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» использовали при разливке стали 08пс, 3пс (плавки 29842-30228) из большегрузных сталеразливочных ковшей вместимостью 350 т смесь для заполнения выпускных каналов сталеразливочных ковшей следующего состава:
| Жильный кварц | 23% |
| Хромитовый концентрат | 75% |
| Чешуйчатый графит | 2% |
При этом размер фракции хромитового концентрата имел следующие значения (Таблица №3):
| Таблица №3 | ||||
| № состава | Фракция, мм | Открывание без кислорода % | ||
| 2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,1 | ||
| 1 | 5 | 93 | 2 | 99,4 |
| 2 | 10 | 87 | 3 | 99,3 |
| 3 | 7,5 | 91 | 1,5 | 99,5 |
| 4 | 11 | 88 | 1,0 | 97,8 |
| 5 | 4 | 92 | 4,0 | 98,5 |
Опытные данные показали, что оптимальным является размер фракции хромитового концентрата в пределах 0,1-2 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:
| Фракция 2-1 мм | 5-10 |
| Фракция 1-0,5 мм | 87-93 |
| Фракция 0,5-0,1 мм | 2-3 |
1. Смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша, включающая жильный кварц и чешуйчатый графит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хромитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Чешуйчатый графит | 1-4 |
| Жильный кварц | 34-11 |
| Хромитовый концентрат | остальное |
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что размер фракции хромитового концентрата составляет не более 2 мм при следующем соотношении фракций, мас.%:
| Фракция 2-1 мм | 5-10 |
| Фракция 1-0,5 мм | 87-93 |
| Фракция 0,5-0,1 мм | 2-3 |
