Патент на изобретение №2381088

(54) ОГНЕУПОРНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЗАСЫПКИ КАНАЛА СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО КОВША

(57) Реферат:

Огнеупорная смесь содержит следующие компоненты, мас.%: хромсодержащий материал – основа, кварцсодержащий материал 28-32, технический углерод – сажа 0,5-1. В качестве хромсодержащего материала используют обогащенный хромсодержащий материал, в котором содержание примесей оксидов составляет не более, мас.%: MgO 13,1, SiO₂ 1, CaO 0,1. Обеспечивается повышение текучести огнеупорной смеси, снижение сводообразования и спекаемости смеси, беспрепятственное высыпание из канала ковша.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к материалам, обладающим высокой огнеупорностью и использующихся в качестве засыпки сталевыпускного канала для разливки высококачественных марок стали из бесстопорных ковшей.

Известна огнеупорная смесь для засыпки сталевыпускного канала ковша, содержащая огнеупорный заполнитель (крупку из мелочно-белого кварца) и литейный графит, изобретение по патенту РФ 2242441, С04В 35/00, С04В 35/14, B22D 41/16, 2004.

Недостатком данной смеси является то, что при разливке металла, когда длительность нахождения его в стальковше невелика, смесь без принуждения высыпается из ковша. При длительной обработке стали в ковше, когда металл по химическому составу доводится до требуемой марочности, приходится применять более усовершенствованные засыпки. Операция внепечной обработки, проводимая в основном в установках типа ковш-печь или вакууматор, сопряжена с резким перепадом температур и длительностью процесса (три и более часов). Поэтому вышеназванная смесь в таких условиях с поверхности прихватывается, припекается и при открытии приходится прибегать к кислородной трубке, которой или пробивают, а в большинстве случаях прожигают канал для свободного истечения металла.

Известна также смесь для заполнения выпускного канала сталеразливочного ковша (патент 2228819, B22D 41/46, 2004), содержащая кремнеземистый заполнитель – жильный кварц и противоспекающий компонент – графит.

Недостатком данной огнеупорной смеси является значительное линейное расширение зерен кварца при фазовых превращениях во время нагрева и вероятность, в связи с этим, зависания огнеупорной смеси в выпускном канале (явление сводообразования), а также неравномерное покрытие зерен графитом из-за большого содержания в кварце зерен пластинчатой и игловатой формы.

Известен состав, предназначенный в качестве временного уплотнителя для канала стакана, который состоит из: 92-98,8% по весу, по крайней мере, одного из огнеупорных материалов, выбранных из группы: кремниевый песок, перидотит, шамот, порошок из изделий, боксит, глинозем, хромит, окись магния, доломит, магнезит, шпинель; 1-5% по весу, по крайней мере, одного из углеродсодержащего материала: графита, кокса, сажи, древесного угля, полукокса, антрацита и 0,3-3,0% по весу, по крайней мере, одного из органических веществ: крахмал, декстрин, сахар, меннан, крахмал из водорослей, растительный клей, клей, карбокси-метицеллюлозу, поливинитаты, поливинил спирта, смолы, пек, асфальт, мазут, пек угля, сухие масла животного и растительного происхождения. Вышеуказанные огнеупорные частицы покрыты вышеуказанными угольными частицами и соединены клейким веществом. (Патент США 4113501, B22D 41/46, 1977).

Недостатком является то, что данный состав может включать только один огнеупорный компонент, который в процессе применения вследствие своей природы склонен к спеканию, кроме этого наличие в составе углеродсодержащего компонента более одного процента приводит к его переизбытку, к окомкованию смеси и потому также не исключена возможность спекания. Многообразие предлагаемых по данному изобретению составляющих может привести к неверному выбору компонентов смеси для конкретного разливочного ковша.

Известна огнеупорная смесь для засыпки сталеразливочного ковша, включающая мас.%: чешуйчатый графит 1-4, жильный кварц 34-11, хромитовый концентрат – остальное. (Патент РФ 2302319, B22D 41/46, 2006).

Недостатком данного состава являются примесные окислы, которые присутствуют в концентрате хромитовом Донского месторождения. Кроме этого чешуйчатый графит вследствие пониженной насыпной плотности в сравнении с компонентами смеси приводит в процессе транспортировки и засыпки к расслаиванию, он попросту частично выдавливается, всплывает из основной массы. Поэтому при использовании данной смеси вследствие частичного поверхностного прихватывания полностью отказаться от применения кислорода не удается.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой огнеупорной смеси для засыпки канала сталеразливочного ковша является огнеупорная смесь, включающая кварцсодержащий компонент с содержанием SiO₂ не менее 96 мас.% – 10,0-75,0 и графит – 0,05-10,0, хромитовый концентрат и/или хромитовую руду с содержанием Сr₂О₃ не менее 35 мас.% – 15,0-80,0 и олеиновую и/или стеариновую кислоту сверх 100% – 0,01-3,00. (Патент 2345864 по заявке 2006138760, B22D 41/46, 2006).

Недостатком является то, что введение в состав олеиновой и/или стеариновой кислот способствует неравномерному распределению углеродсодержащего материала, что приводит к понижению текучести смеси, а следовательно, к зависанию смеси в канале.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение текучести огнеупорной смеси, снижение сводообразования и спекаемости смеси и обеспечение ее беспрепятственного высыпания из сталеразливочного канала при его открытии без применения механического воздействия и прожигания кислородом.

Предлагается огнеупорная смесь для засыпки канала сталеразливочного ковша, включающая хромсодержащий материал, кварцсодержащий материал и углеродсодержащую составляющую, отличающаяся тем, что хромсодержащий материал содержит примеси оксидов, мас.%, не более: MgO – 13,1, SiO₂ – 1, CaO – 0,1; а в качестве углеродистой составляющей – технический углерод (сажу), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хромсодержащий материал – основа,

кварцсодержащий материал – 28-32,

технический углерод (сажа) – 0,5-1.

Сущность изобретения состоит в том, что основой огнеупорной смеси для засыпки канала разливочного ковша является качественная исходная сырьевая составляющая – хромсодержащий материал, в котором содержание примесных оксидов сведено до минимума, т.е. в нем MgO не более 13,1%, CaO не более 1% и SiO₂ не более 0,1%. Достоинством данного компонента является то, что этот продукт получен путем глубокого обогащения. Вследствие этого в смеси предлагаемого состава склонность к образованию легкоплавких соединений сведена к нулю.

Хромсодержащий компонент повышает огнеупорность и стойкость смеси к воздействию железосодержащих расплавов, снижает склонность к сводообразованию и спеканию под воздействием высоких температур.

Кварцсодержащий компонент имеет большую газопроницаемость, высокую температуру плавления, значительную твердость, обеспечивающую хорошую сопротивляемость истирающему действию, имеет химическую инертность при обычных температурах, однородность. Кроме этого данный материал хорошо смешивается с различными компонентами смесей, за счет чего смесь может свободно высыпаться и транспортироваться до разливочного канала, плотно заполняя его.

Технический углерод (сажа) исключает смачивание сталью зерен исходных компонентов, т.е. в процессе смешения вследствие своей жирности обволакивает вводимые зерна исходных компонентов. При содержании в смеси технического углерода (сажи) менее полпроцента отсутствует полное обволакивание зерен исходных компонентов, в итоге это приводит к спеканию смеси в сталевыпускном канале, в результате этого длительность разливки увеличивается. Содержание в смеси технического углерода более одного процента приводит к его переизбытку, к окомкованию смеси.

Использование данной огнеупорной смеси позволяет повысить текучесть огнеупорной смеси, снижает сводообразование и спекаемость смеси и обеспечивает ее беспрепятственное высыпание из сталеразливочного канала при его открытии без применения механического воздействия и прожигания кислородом.

Пример конкретного использования.

В электросталеплавильном цехе 2 ОАО «Златоустовский металлургический завод» использовали при разливке стали 15ХФ, 27ХГР, 40ХН2МА, 42Х1 ФА, 3Х3М3Ф из 15-тонных ковшей огнеупорную смесь для засыпки канала сталеразливочного ковша следующего состава:

кварцевый песок – 30%,

технический углерод – 1%,

хромитовый концентрат – остальное.

В основе состава содержится хромсодержащий материал – хромитовый концентрат, в котором содержание примесных оксидов составляет: MgO – 7,2%, CaO – 0,1% и SiO₂ – 0,8%.

Огнеупорную смесь засыпали в канал ковшевого стакана по трубе при закрытом шиберном затворе перед подачей сталеразливочного ковша под плавки.

От использования предложенного состава огнеупорной смеси не отмечено спекания ее в выпускном канале. Из сталеразливочного канала при открытии шиберного затвора смесь высыпалась свободно без зависания, кислород для прожигания не потребовался. Огнеупорная смесь испытана на 145 плавках.

Полный сход смеси из канала при открытии шиберного затвора обеспечивает долговечность в службе комплекту огнеупоров ковша – гнездовым блокам, ковшевому стакану и плитам. Для изготовления такой смеси требуется высокочистое сырье с меньшим количеством примесных оксидов.

Формула изобретения

Огнеупорная смесь для засыпки канала сталеразливочного ковша, содержащая хромсодержащий материал, кварцсодержащий материал и углеродсодержащую составляющую, отличающаяся тем, что в качестве хромсодержащего материала она содержит хромсодержащий материал, в котором содержание примесей оксидов составляет не более, мас.%: MgO 13,1, SiO₂ 1, CaO 0,1, а в качестве углеродистой составляющей содержит технический углерод – сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%: