Патент на изобретение №2214888

(54) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к составам шлакообразующих смесей, применяемым для защиты разливаемой стали в кристаллизаторе в процессе непрерывной разливки слитков слябового сечения. Технический результат – повышение качества поверхности непрерывнолитых слябов и снижение стоимости шлакообразующей смеси. Шлакообразующая смесь содержит слюду, плавиковый шпат, портландцемент, углеродсодержащее вещество и дополнительно содержит криолит, дотолитовый концентрат, силикокальций, а в качестве углеродсодержащего вещества – коксовую пыль, при следующем соотношении компонентов, мас.%: слюда 10-30, криолит 2-20, плавиковый шпат 10-25, дотолитовый концентрат 8-12, силикокальций 3-6, коксовая пыль 8-12, портландцемент остальное. В качестве портландцемента может быть применен шлакопортландцемент. В качестве слюды может быть применен флогопит. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к составам шлакообразующих смесей, применяемым для защиты разливаемой стали в кристаллизаторе в процессе непрерывной разливки слитков слябового сечения.

Наиболее близкой по технической сущности является шлакообразующая смесь, содержащая, мас.%:
Слюда – 15 – 3
Фтористый кальций – 8 – 20
Углеродсодержащее вещество – 2 – 15
Бура – 0,2 – 15
Портландцемент – Остальное
(См. Авт. свид. СССР 550430, C 21 C 5/54, 07.04.1977).

Недостатком известной шлакообразующей смеси является то, что при ее использовании при непрерывной разливке автолистовой и электротехнической марок стали с содержанием остаточного алюминия более 0,02% в слитки слябового сечения на их поверхности образуются трещины и шлаковые включения о Наличие поверхностных дефектов требует применения огневой зачистки слябов, что приводит к значительным потерям металла.

Установлено, что основными причинами, способствующими пораженности поверхности трещинами и шлаковыми включениями являются:
– недостаточная сыпучесть защитной порошкообразной смеси. В результате этого на зеркале расплава в кристаллизаторе не обеспечиваются равнотолщинность покрытия и условия для формирования по всему периметру рабочих стенок кристаллизатора равнотолщинного шлакового гарнисажа, ответственного за теплоотвод от слитка и образование растягивающих напряжений в оболочке сляба, приводящих к образованию поверхностных трещин.

– недостаточная экзотермичность смеси для компенсации потерь тепла, затрачиваемого на формирование защитного покрытия. При разливке стали с небольшим перегревом над температурой ликвидуса на зеркале расплава в кристаллизаторе образуется шлакометаллическая корочка и происходит комкование шлакового покрытия. В результате поверхность слябов оказывается пораженной шлаковыми включениями.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении качества поверхности непрерывнолитых слябов.

Указанный технический эффект достигается тем, что шлакообразующая смесь содержит слюду, плавиковый шпат, углеродсодержащее вещество и портландцемент. Шлакообразующая смесь дополнительно содержит криолит, дотолитовый концентрат и силикокальций, а в качестве углеродсодержащего вещества содержит коксовую пыль, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Слюда – 10 – 30
Криолит – 2 – 20
Плавиковый шпат – 10 – 25
Дотолитовый концентрат – 8 – 12
Коксовая пыль – 8 – 12
Силикокальций – 3 – 6
Портландцемент – Остальное.

В качестве портландцемента шлакообразующая смесь может содержать шлакопортландцемент. В качестве слюды шлакообразущая смесь может содержать флогопит.

Улучшение качества поверхности непрерывнолитых слябов будет происходить вследствие введения в состав смеси коксовой пыли, силикокальция и дотолитового концентрата.

Коксовая пыль с установок сухого тушения кокса выполняет роль экзотермической составляющей и регулирует скорость расплавления смеси на зеркале металла в кристаллизаторе. При содержании коксовой пыли в составе смеси более 12% скорость ее расплавления отстает от скорости инфильтрации расплавленного шлака в зазор между оболочкой сляба и стенками кристаллизатора. В этих условиях нарушаются условия формирования равнотолщинности шлакового гарнисажа между оболочкой сляба и стенками кристаллизатора. В результате на поверхности слябов образуются трещины. При содержании коксовой пыли менее 8% недопустимо снижается экзотермичность шлаковой смеси. При этом скорость расплавления смеси в защитном слое начинает превышать скорость инфильтрации расплава в зазор между оболочкой сляба и стенками кристаллизатора. В этих условиях высота слоя жидкого шлака над зеркалом металла в кристаллизаторе постоянно увеличивается. Этот процесс сопровождается комкованием шлаковой смеси и образованием шлакометаллической корочки. В этих условиях увеличивается загрязненность поверхности слябов шлаковыми включениями.

При содержании силикокальция ниже 3 мас.% снижается экзотермичность шлаковой смеси. При содержании силикокальция выше 6 мас.% технический эффект растет незначительно, а стоимость смеси возрастает.

Силикокальций в составе смеси увеличивает “сыпучесть” смеси, что способствует равномерному распределению защитного покрытия на зеркале металла в кристаллизаторе. Кроме того, силикокальций увеличивает прочность сцепления шлакового гарнисажа со стенками кристаллизатора, что приводит к стабилизации теплоотвода от слитка к стенкам кристаллизатора.

Дотолитовый концентрат вносит в состав смеси окислы бора B₂O₃, которые способствуют ассимиляции всплывающих глиноземистых включений и переводу их в шлаковый гарнисаж с зеркала металла до того, как расплавляемый шлак над ним недопустимо загустеет. При содержании дотолитового концентрата менее 8 мас.% эффект применения смеси не обеспечивается. При содержании дотолитового концентрата более 12 мас.% технический эффект не возрастает, а стоимость шлаковой смеси увеличивается.

Криолит и плавиковый шпат являются компонентами, которые определяют требуемую температуру плавления смеси, вязкость шлака и его ассимилирующие свойства. Верхнему пределу содержания плавикового шпата соответствуют нижние пределы содержания креолита. При этом в присутствии дотолитового концентрата оптимальные физические характеристики смеси достигаются при меньшем содержании криолита.

Слюда в составе шлакообразующей смеси является теплоизолятором и служит источником основных окислов: SiO₂, Al₂O₃, MgO, Na₂O+K₂O. При содержании слюды ниже предлагаемых пределов теплоизолирующие характеристики защитного покрытия нежелательно снижаются. При разливке стали с небольшим перегревом над температурой ликвидуса возрастает вероятность образования шлакометаллической корочки в защитном покрытии. Содержание слюды выше предлагаемых пределов сопровождается нежелательным увеличением вязкости шлака за счет роста в нем Al₂O₃ и МgО.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемой шлакообразующей смеси с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию “изобретательский уровень”.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Шлакообразующая смесь используется следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь марки 08Ю. Из кристаллизатора вытягивается сляб сечением 200-3001200-1800 мм со скоростью 0,6-1,4 м/мин. В кристаллизатор подается шлакообразующая смесь с удельным расходом в пределах 0,8-1,2 кг/т стали следующего состава с соотношением компонентов, мас.%:
Слюда – 10 – 30
Криолит – 2 – 20
Плавиковый шпат – 10 – 25
Дотолитовый концентрат – 8 – 12
Коксовая пыль – 8 – 12
Силикокальций – 3 – 6
Портландцемент – Остальное
В качестве портландцемента возможно применение шлакопортландцемента.

В качестве слюды возможно применение флогопита.

В таблице приведены примеры использования шлакообразующей смеси.

В 1-м и 5-м примерах вследствие несоблюдения предлагаемых соотношений компонентов, содержащихся в смеси, не обеспечивается снижение количество слябов с поверхностными дефектами, а также потерь металла при огневой зачистке слябов.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдении предлагаемых соотношений компонентов, содержащихся в смеси, обеспечивается снижение количества слябов с поверхностными дефектами, а также потерь металла при огневой зачистке слябов.

Формула изобретения

1. Шлакообразующая смесь, содержащая слюду, плавиковый шпат, углеродсодержащее вещество и портландцемент, отличающаяся тем, что шлакообразующая смесь дополнительно содержит криолит, дотолитовый концентрат и силикокальций, а в качестве углеродсодержащего вещества содержит коксовую пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Слюда – 10 – 30
Криолит – 2 – 20
Плавиковый шпат – 10 – 25
Дотолитовый концентрат – 8 – 12
Коксовая пыль – 8 – 12
Силикокальций – 3 – 6
Портландцемент – Остальное
2. Шлакообразующая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве портландцемента она содержит шлакопортландцемент.

3. Шлакообразующая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве слюды она содержит флогопит.

РИСУНКИ