Воовта Миннстроо СССР оо делам нзооретеннк н открытий (43) Опубликовано 05.04.776юллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 25.05.77 (53) УДК 669,1,8:621. .746. 589 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ишук, В. А.,Ефимов, В. А. Гарбуз, В. В. Чебурко, В.Б.Ви ляев

Кутишев, И. М. Писаренко, А. В. Горский, В. К. Папахин, Ключарев, Ю. В. Соболев, Г. В. Губин, Г. М. Белопольский

Гавриленко Н Н Бережной Л А Дражило

Кисе

Н. Я, С, М.

В. Е.

И. А.

А. А. (7Ц Заявитель

Институт (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ

ШЛАКООБРАЗУЮШИХ ГРАНУЛ

Изобретение относится к области метал лургин и может быть использовано при раз» ливке углеродистых и легированных сталей под слоем получаемого из экзотермических шнакообразуютих гранул жидкого синтетического шлака, сифоном, сверху, в вахууме а на установках непрерывного:литья заготсВок.

Известна смесь для изготовления экзотермического шлахообразуюшего брикета, в 30 составе которой содержатся горючие ингр диенты (алюминий, силикокальций) „. марганцевая руда, плавиховый шпат, силикатная глы ба, кальнинированная сода, поваренная соль и жидкое стекло flj. И

Смесь такого состава имеет высокую стоимость, неудовлетворительные санитарно ги гиенические условия разливки, невозможность дозирования по ходу разливки стали. .:Э

Наиболее близкой к предлагаемому изобретенито по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовле« ленин экзотермического шлакообразуюшего брикета, содержащая алюминий, силихокаль- 25 ций, марганцевую руду, плавиковый шпат, си ликатную глыбу, жидкое стекло.

В составе брикета предусмотрено также наличие двуокиси титана (1-3вес. /) засчет снижения содержания жидкого стекла(2

Для обеспечения оптимальных условий сгорания брихета ухазанного состава и формтьрования жидкого шлака в состав смеси дво. . дится сравнительно большое количество горючих компонентов и окислителей, тто приводит к увеличению ее стоимости (при этом повышается также возгораемость и взрывоопасность исходной смеси при изготовлении брикетов) .

Для регулирования процесса шлахообразовання и получения шлака с необходимыми фнзихо- химическими свойствами в состав смеси введено значительное количество такого дефицитного и лорогостояшего шлахообрвтн цего компонента, как плавиковый шлат (стоимостью 268 руб/т 1. Высокая стоимость брикетов в целом снижает экономичесхую эффективность нх применения, в первую очередь, при разливке недорогих, углеродистых марок стали.

553042

Наличие в составе смеси высокого содержания ицщ@ццрго шпата и силикатной глыбы приводит к образованию при ее сгорании и выделении s процессе разливки стали вредных дпя организма человека токсичных фтористых соединений: газообразного фтористо водорода, фтористого кремния и др.

Кроме того, отсутствие в составе смеси микропегируюших и модифицирующих ингредиентов схазывается на активное физико-химическое воздействие на металл, à -.àêæå возможностью получения жидкого синтетическог( шлака в изложнице при разливке стали.

Ввиду повышенного содержания в смеси силикатной глыбы и плавикового шпата повы-)5 шается адгезия {припипание) ббразуюшегося шлака к изложнице и к стали. При этом ре:ь ко возрастает трудоемкость очистки изложниц, наблюдается также запутывание шлака в ме талпе. Поэтому образующиеся при сгорании Ю указанных брикетов жидкие шлаки нельзя применять при разливке стали сверху из- ы повышенной отбраковки стали по неметаппическим включениям.

С цепью повышения горячей пластичности метаппа и выхода годного проката из спиткбв снижении адгезин шлака к стенкам изложницы и улучшения санитарно-гигиенических уом повий труда предлагаемая смесь дпя изготоЬпения экзотермических шпакообразуюших гранул дополнительно содержит датолитовый кон. центрат при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:

Алюминий 5,0-8,0

Сипикокапьций 12,0-1 8,0

Марганцевая руда 20,0-30,0 йатопитовый концентрат 15,0-50,0

Ппавиковый шпат 0Ä512Ä0

Сипихатная глыба 0,5-15,0

Жидкое стекло 12,0-18,0

Суммарное содержание в смеси сипико« кальция и алюминии должно составпять2034 вес.%, отношение алюминия к сипикокапь- цию 0,31-0,65.

Важным преимушеством применении экзотермических шпакообразуюших гранул дпя раз ливки стали явпяется повышение скорости шпакообразования. Зто позволяет предельно упростить процесс изготовления шпакообразу юших смесей.

При этом выбор укаэанных оптимальных

:соотношений компонентов прежде всего обус повпен суммарным снижением расхода горкьчих в составе экзотермических шпакообразу сь

55 ших гранул.

При содержании горючих более 26% копичество выделяющегося тепла превышает необходимое дпя расплавления гранул, что нерационально с точки зрения как самого процесса горения 1спйшком интенсивное горение с

Е ° О выбросами пламени), так и с точки зрения их стоимости. Однако при содержании горючих менее 20 вес.% не обеспечивается выделения достаточного количества тепла дпя расплавления шлахообразующих компонентов без отбора тепла от металла. Повышение содержания сипикокапьция выше 18 вес. % в результате взаимодействия его с влагой жидкого стехпа приводит к ухудшению условий формирования прочных гранул, обусловленному выделением повышенного количества тепла В процессе гранупяции исходной смеси, Поэтому недостающее копичество тепла компенсируется присутствием в составе экзотермических шпа . кообразуюших гранул алюминия до 8 вес.% так как повышение его содержаний выше 8 вес.% приводит к возрастанию стоимости.

При этом содержание алюминия на нижнем пределе (5 вес.%) и отношение его содержания к содержанию снпикохальция 0,31 обеспечивают возгораемость экзотермических шпакообразующих гранул в момент контакта с жидкой сталью, что предотвращает запуты вание шпака в металле, Марганцевая руда обеспечивает спокойное и регулируемое сгорание горючих ингредиен-тов в процессе формирования шлака. При ñîдержании марганцевой руды до 20 вес.% она полностью расходуется на окисление горкъ,чих компонентов, вследствие чего она не оказывает положительного влияния на процессы шлакообразования. Поэтому содержа ! ние марганцевой руды выбрано в пределах

2030 вес.%, тах как остающаяся свободная часть марганцевой руды в указанном диапазоне переходит в шлак, вызывая повышения его основности, что оказывает бпагоприят ное влияние,на уменьшение адгезии шлака к стенкам изложницы, а также на рафинируюшие свойства шлака. Повышение верхнего пределе содержания марганцевой руды неце.( песообразно, так как при этом за счет повышенноГо количества в шлаке окислов марганца увеличивается его окислитепьная спсьсобность, «гго недопустимо из-за окисления таких пегируюших компонентов стали, как алюминий, титан и др.

Необходимость снижения содержания плавикового шпата в составе гранул связана с устранением выделений вредных дпя организма человека токсичных фтористых соеди нений.

Важным является также. и то, что благодаря этому обеспечивается постоянство состава образующегося шлака, что способствует стандартизации условий разливки и

Ъ получению от плавки к плавке слитков заданного качества.

Наличие в смеси датопитового концентр . та 1 тоимостью около 45 руб/т) обеспечъ558042

Марка раэливаемой стали смеси

20 К 12

12Х1МФ 16

ЭО

12Х18Н10Т 18

10 известная 24

20 вает быстрое и регулируемое формирование шлака с повышенной основностью, обладаю щего всеми необходимыми (с точки зрения пригодности для разливки стали) физико-химическими свойствами. Датолит представ пнет собой химическое соединение эвтектического состава, имеет. низкую температуру плавления (950-1000оС) и короткие интервалы плавления и эатвердевания (10-15 С), что способствует повышению скорости шла- 10 кообраэовання, жидкотекучести шлака и уменьшает его вязкость даже при невысокой температуре разливки металла. В предложенной смеси содержится датолитовый концентрат следующего, состава, вес. %:

Окись кальция 20,0 50,0.

Окислы бора . 10,0-50,0

Двуокись кремния 20,040,0

За счет содержания в датолитовом конценърате борсодержашего соединения,обеспечи-:- вается микролегирование и модифйцировение стали бором в процессе разливки, что дает значительную экономию по сравнению с использованием для этих целей ферробора н ферроборала, а также повышается горячая 25 пластичность металла. При применении Ькзо термических шлакообразуюших гранул прей ложенного состава остаточное содержание бора в металле составляет 0,00050,0025 вес.%, что обеспечивает получение бо 30 лее мелкозернистой и однородной структуры слитка.

При содержании датолитового концентрате менее 15 вес. % с целью придания необходимых физико-химических свойств (жид- 35

0 котекучести, и олучения длинных шлаков и др.) необходимо повышать содержание плаг викового шпата выше 12 вес,%, что приводит к обильному выделению токсичных соединений в процессе формирования шлака. При 40 содержании датолитового конпентрата в составе гранул более 50 вес.% происходит восстановление бора выше 0,0025 вес.%, что может привести к ухудшению механичеоких своиств стали за счет выделения по границам зерен легкоплавких бористых сое-, динений эвтектического типа, а также черезмерного повышения прокаливаемости сталей.

Для регулиревания требуемых физико-хи мических и технологических свойств шлака (поверхностного натяжения, вязкости, ско рости шлакообразоваиия) в смесь вводит ся силикатная глыба; При содержании менее

5 вес.% силикатная глыба, практически не влияет на свойства шлаке, а при ее содер жанни более 15 вес.% происходит значи тельное увеличение прилипания шлака к стенкам изложницы (.с учетом жидкого стекпа„ IIIIo oI. a качестве связующего ма-. териала).

Как показали проведенные исследования, жидкое стекло является наиболее эффек» тивным связующим метериалом по сравне нию с бентонитовой и огнеуцорной глийами, пементом, строительным гипсом, фезличными органическими соединениями и др. При до бавках жидкого стекла в указанном диане зоне обеспечивается нормальный технологический режим формирования на тарельчатом грануляторе гранул требуемых резме ров, а также необходимая прочность на сжатие и сбрасывание сырых и высушенных гранул. Фракционный состав гранул, получен ных из предложенной смеси составляет 5

15 мм (в зависимости от мессы слитка и способа разливки) . Граиулы вводятся s BGJlo®нилы до начале разливки; они могут также подаваться в изложницу и в кристаллизатор

МНЛЗ равномерно по ходу разливки. Расход гранул - 2-5 кг/т стали (верхний предел относится и отливке сверху крупных слит ков).

Составы смесей, иэ которых получены экзотермические шлакообразукмцие гранулы, используемые при разливке углеродистых и легированных сталей, выплевляемых в мар теновских и электропечех, приведены в табл.

Та блица ъ

553042

Составитель И. Куннпкая

Техред А.. Демьянова Корректорй. КовялевРедактор E. Бретчикова

Заказ 169/36 Тираж 1057 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент., г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 всход гранул составляет 3 кг/т стали, вес отливяемых слитков 6,53 т, Исследование физико-химических и технологических свойств шлаков, полученных при сгорании гранул из смеси составов М 1-4, пока зало, что поверхностное натяжение всех шлаков, полученных из описываемых экзотермических шлакообразующях гренул, и составляет 190-235 эрг/см температуро ный интервал плавления 1050 - 1080 С,;g вязкость при температурах разливки 1520 о

1580 С - 0,3«0,8 пуаэ и жидкотекучесть80-90 мм,,Укаэанные свойства полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к шлакам для разливки стали, при этом шла- „ ки, полученные иэ экэотермических шлакообразующих гранул, имеют адгеэию (прилипани. ) шлака к чугуну изложниц в 1,8-2,5 раза меньше, чем при использовании гранул иэ известной смеси hb 4. Полностью рр исключается запуты ванне шлекообрезукФцих составляюших в донной части слитка. Более высокая схорость шлакообразования позволяет улучшить качество поверхности слитке, по-, высить выход годного проката нержавеюшей д стали 12Х18Н10Т с 67 до 817 При разливке низкоуглеродистых, низколегированных и нержавеюших сталей кек сифонным спосо бом, так и сверху, с применением предло1женных экэотермическнх шпакообразуюших 30 гранул, резко снижается выделение вредных газообразных соединений и пыли. В частности, отсутствуют выделения токсичных фторидов при разливке нержавеющей стали, е содержание обшей пыпн при применении грмул s% составляет 4-5 мг/м кроткв 8-12 мг/мь и;„ж разливке под брикетом известного сос таза ЪЬ 4., 8 результате повышения в среднем на

30% скорости шлакообра ования прн испопь-. 46 эованик предлагаемых гранул примерно на

1 0% сокращается расход шлакообразуюших и на 20% горючих компонентов. Прн этом ук.еньшается толщина . шлакового гарнисаже и как U-.ìe÷àëocü ранее, адгезия шлаков к 45 изложнице и к жидкой стали.

Зто приводит х снижению трудоемкости очистки иэложнип, а также устраняет воэможность эапутывания шлака в стали, в первую очередь, при ее разливке через слой шлака све,ху.

При разливке под гранулами состава N 1 содержание остаточного бора в стали составляет 0,0006-0,0008%; состава ufo.2вЂ”

0,0014-0,0016; состава N 3 - до 0,0г о%, В связи с уменьшением количества ð чих компонентов, а также снижением содержания дорогостоящего плавикового шпата на

10-15% снижается стоимость экэотермических шлакообреэуюших гранул предлагаемого состава по сравнению с брикетом иэв .ного состава,что позволяет получить значительный экономический эффект.

Формуле изобретения

Смесь для изготовления экэотермических шлекообразуюших гранул, используемых при разливке металла под слоем шлаке, сифоном, сверху, в вакууме и на установках иепрерыи ного литья заготовок, включаюшея алюми ннй, силнкокельпий, марганцевую руду, плевиковый шпат, силикатную глыбу, жидкое стекло, о т л и ч е ю ш е я с g тем, что, с целью повышения горячей пластичности металла и выхода годного прокате иэ слиь ков, снижении едгезии шлаке к стенкам иэложнипы и улучшения санитарно-гигиенических условий разливки, оне дополнительно содержит датолитовый конпентрат при следую% шем соотношении ингредиентов вес. %:

Алюминий 5,0-8 0

Силнкокельпий . 12,0-18,0

Марганцевая руда 20,О-30,0

Йетолнтовый конпентрет 15,0-50,0

Плавиковый шпет 0,5-12,0

Силикатная глыба 0,5 15,0

Жидкое стекло 12,О-18,О

Источники кнформепии, принятые во внв» манне прк экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

%387780, В 22 8 7/10, 1971 r.

2. Авторское свидетельство СССР

% 226653, С 21 С 5/54, 1966 r.