Экзотермическая смесь для утепления головной части слитка при разливке сталей и сплавов

О П И С А Н И Е (856649

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистические

Республик (81) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.10.79 (21) 2830691/22-02 (5l)M. Кл.

В 22 О 7/10 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР (28) Приоритет да делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 25.08.81 (53 ) УД К 669.13:621. .746.58 (088.8) И. Т. Тапилин, Б. П. Охримович, В. Г. Мизин, Н.

В. П. Афанасьев, В. Г. Пегов, Н. Н. Кузькина, Е.

T С. Браславская, В. А. Хрюкина, E. С. Фидлер, и М. П. Каляскиков (72) Авторы изобретения (71) Заявители

Научно-исследовательский институт металлургии и металлургический завод (54) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ ГОЛОВНОЙ

ЧАСТИ СЛИТКА ПРИ РАЗЛИВКЕ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам экзотермических смесей, используемых для утепления верха головной части слитков при разливке сталей и сплавов.

Для утепления головнои части слитков на металлургических заводах страны широко применяются люнкеритные порошки. Они включают в себя горючие окислители и огнеупорные наполнителн. Применение их позволяет

10 получить более плотную структуру верхнеи части слитков и сократить потери металла с головной обрезью.

Известны экзотермические смеси, включающие алюминий, шамот, древесный утоль или кокс, боксит и 45%-ный ферросилиций (1).

Недостаток этих смесей — наличие взрывоопасного алюминиевого порошка и отсутствие интенсификаторов горения.

Наиболее близкой к предлагаемой является ю экзотермнческая смесь для утепления головной части слитка при разливке сталей и сплавов, содержащая, вес.%: алюминий содержащий материал (алюмнниевый порошок) 10 — 35; ферросилиций . 3 — 15; актнвизатор горения флюорнт 0,5 — 5,0; теплоизолирующий материал (коксик) 20 — 40 н огнеупорный наполнитель (шамот, магнезит, боксит и др.) 30 — 45.

Наличие активизатора горения — флюорита (CaF,) позволяет интенсифицировать горение алюминиевого порошка и развить более высокие температуры. Высокие температуры горения смеси улучшают обогрев верха прибыли н способствуют образованию спекшейся . корочки — "огарка", являющегося хорошим теплоизолятором (2) .

Однако в состав данной смеси входит алюминиевый порошок, при пересыпке которого в процессе изготовления смеси не исключается воэможность взрывов с тяжелыми последствиями для обслуживающего персонала.

Кроме того, смесь состоит иэ пяти компокентов, подготовка которых, в частности, ферросилиция и боксита, является трудоемкой операцией, связанной с прокаливанием и дроб. лением этих материалов.

6649 4 трудностями извлечения иэ них металлического алюминия (ввиду относительно высокого содержания в шлаках инертных ве цеств и высокого угара в них алюминия) вывозятся в отвалы.

Помол шлака на металлургических заводах, производящих алюминиевые сплавы, осуществляется в шаровых мельницах.

В табл. 1 приведены пределы по содержанию фракц"й в алюминийсодержащих шлаках, получаемых при их помоле на различных отечественных заводах.

Т аб ли ца 1

15 одержание фракций, мас.%

Фракция, мм

3,0 — 1,6

1,6 — 0,63

3,7 — 16,1

17,3 — 29,8 го

0,63-0,315 16,3-20,1

0,315 — 0,16

14,0 — 30,5

Менее 0,16 19,8 — 35,0

3 85

Цель изобретения — обеспечение взрывобезопасности при изготовлении смеси и упрощение технологии ее п1" .эч одстг, Поставленная цель достигается тем, что зкзотермическая смесь для утепления головной части слитка при разливке сталей и сплавов, включающая алюминийсодержащий материал, теплоизолирукцций материал и огнеупорный накопитель, содержит в качестве алюминийсодержащего материала отходы при производстве алюминиевых сплавов в виде алюминийсодержащего шлака при следующем соот; ношении ингредиентов, весЯ:

Отходы при производстве алюминиевых сплавов в виде алюминийсодержащего шлака 25-60

Теплоизолирующий материал 27 — 45

Огнеупорный наполнитель 10-34

Кроме того, экзотермическая смесь содержит отходы при производстве алюминиевых сплавов в виде алюминийсодержащего шлака фракций 0,3 — 3,0 мм следующего химического состава. вес,%:

Алюминий 62 — 73

Магний 1,9-2,7

Медь 1,4-1,5

Цинк 0,4 — 0,6

Хлор (в хлоридах магния, калия, натрия) 0,85 — 1,20

Двуокись кремния 2,0-3,6

Окись алюминия Остальное

В качестве теплоизолирующего материала смесь содержит кокс или золу-унос ТЭЦ, работающих на коксе.

Примером огнеупорного наполнителя может служить молотый шамот.

Для изготовления смеси используется алюминийсодержащий шлак, получаемый при проI изводстве алюминиевых ° деформируемых сплавов, например, по ГОСТ 4784 — 74, что позволяет исключить из состава смеси ферросилиций, боксит и фторсодепжащее вещество (флю. орит). ВозМожность удаления этих интредиентов иэ смеси обусловлена тем, что функции ферросилиция (по спейанню огарка) и флюорита (по активизации горения алюминия) в смеси выполняет негорючая часть алюминийсодержащего шлака, которая состоит в основном из окиси алюминия, двуокиси кремния и хлоридов. Спеканию и образованию пористого огарка способствует также вводимый в смесь огнеупорный наполнитель, .в частности шамот.

Крупнофракционные алюминийсодержащне шлаки (с размером частиц более 3 мм) утилизируются с целью извлечения из них и повторного использования алюминия. Однако шлаки фракций 3,0 мм и менее в связи с

Нижний предел фракций используемого шлака составляет 0,315. Это связано с тем, что в шлаках с преобладанием фракций мезо нее 0,3 мм содержание алюминия снижается в 1,5 — 2 раза с одновременным возрастанием более, чем в 2 раза содержания хлора. Поэтому после помола шлака предпочтительна его классификация путем рассева на ситах, 35 что позволяет исключить неблагоприятные по химическому составу мелкие (менее 0,3 мм) фракции.

В предлагаемой смеси верхний и нижний пределы содержания шлака алюминиевого про4О иэводства (60% и 25%) определяются достижением необходимой температурой горения смеси (1730 — 1400 С) .

В качестве теплоиэолирующего материала

45 используются кокс или эола котлов ТЭЦ, работаннцих на коксе. Пределы содержания этого материала (27 45%) определяются теплонзолирующей способностью смеси, которая оценивается ее насыпной массой и кажущейся плотностью получаемого огарка. Так, при содержании кокса меньше 27% значительно увеличивается насыпная масса смеси (1,32 г/см ) и кажущаяся плотность огарка (1,21 г/см ).

Верхний предел содержания кокса (45%) обуславливается тем, что при более высоком содержании этого материала при отливке ниэкоуглеродистых сталей и сплавов (с углеродом менее 0,30%) возможно науглероживание металла.

856649

Установленные пределы по содержанию в смеси алюмннийсодержащего шлака и теплонзолнрующего материала обеспечивают обогревающие н утепляющне свойства смеси, при этом обеспечивается взрывобезопасность смеси при изготовлении и значительно упрощается технология ее производства.

Для изготовления смеси используют предварительно просушенный и измелъченный до фракции не более 2,0 мм кокс илн готовую 10 золу ТЭЦ, сухой алюминийсодержащий шлак фракции 0,3 — 3,0 мм и шамотный порошок с величиной зерна не более 2,0 мм.

Исходные материалы дозируют весовым или объемным способом, перемешивают в смесителях закрытого типа до получения однородной по составу порошкообразной массы и затем высыпают в закрытые контейнеры, в которых смесь доставляют в сталеплавильные цехи. го

В производственных условиях. смесь опро.бируют при сифонной разливке мартеновских

Содержание ингредиентов, вес.%

Кажущаяся плотность

Насыпная

Состав, емпера тура оре пня, С масса сме си, г/см

Алюминийс ержащий шлак огарка, г/см скс или Шамот ла-унос

ТЭЦ

30 10 175/ 1,19 . 1,02

56 34 10 730 1,13 0,99

1590 1,32 1,21

1600 1,16 1,07

50 .

27

46 34 . 20 1560 1,14 1,07

32

1545 1,10 1,06

1480 1,07 0,99

34

45 тствую одерж вес.%:

395 172

108 1,20

Опытные смеси начинают гореть через 15—

27 мнн после их засыпк на прибыль слитка и затем горят в течение 30 — 40 мии с образованием пористого и хорошо спекшегося огарка. При контроле атмосферы на ра,45 бочнх местах обслуживающего BepcoHIJIII в процессе и после разливки стали с предлагаемой н иэвестноя смесями обнаруживаются лишь следы хлора и фтора. Качество seemrла но макроструктуре соответствует принятым техническим нормам.

Алюминийсодержащнй шлак фракции ме. нее 3,0 мм не взрывается. Температура воспламенения его аэровзвеси — более 800 С, температура самовоснлвменения в слое— более 1000 С.

Использование в составе экэотермической смеси алюминнйсодержащего шлака вместо

Для сравнения приводятся соотве щие показатели для известной смеси с с аннем алюминиевого порошка 14 и 28

Температура горения, С 1 6

Насыпная масса смеси, г/см

- Кажущаяся плотность огарка г/смз 1,17 1,15

Удельная тенлотворная способность предлага- емой смеси 2795 — 10559 кДж/кг, известной

2795 — 9783 кДж/кг.

Для засыпки верха прибыли шеспгтонных слитков в конце нх отливки используют смесь следующего состава, вес.%:

Алюмннийсодержаший шлак 32 46

Кокс 34 34

Шамот 34 20 сталей (20,45У8А, 40Х, 65Г, 25ХГНМЛ, 19ХГН, 45Г2, 18ХГТ, 20ХНЗА к др.). Расход смеси составляет 1,5 — 3,0 кг/т при разливке металла под золъно-графитовой смесью на слитки массой 6 т.

Золъно-графнтовая смесь дается на дно изложницы перед разливкой или в начале разливки и применяется для защиты зеркала металла от окисления и охлаждения с целью улучшения качества поверхности слитков.

Смесь дается ча зеркало металла в конце илн сразу после разливки и предназначается лля обогрева и утепления верха слитка с целью уменьшения расхода металла на головную (прибыльную) часть, которая является отходом при прокатке или ковке слитков.

Смесь может применяться также самостоятельно, т.е. беэ применения теплоизолирующнх и гарниссажных засыпок при разливке.

В табл. 2 приведены составы предлагаемой смеси и их основные тецлофизнческие свойства.

Таблица 2

Составитель С. Тепляков

Редактор И. Николайчук Техред А, Ач Корректор C. 1Мекмар

Заказ 7074/13 Тираж 869 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раупская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент*, r. Ужгород, уя. Проектная, 4

7 856649 алюминиевого порошка исключает возможность взрыва, упрощает и облегчает технологию ее производства и позволяет строить отделения по приготовлению смесей в обычном исполнении, а не во взрывобезопасном, т.е. с 5 меньшими капитальными затратами.

Кроме того, алюминийсодержащий шлак, являясь отходом при производстве алюминия, по горючей металлической составляющей значительно дешевле вторичного алюминиевого t0 порошка.

Таким образом, предлагаемая смесь обеспечивает достижение условий взрывобезопасности в процессе ее приготовления и упрощение технологии ее производства. tS

Формула изобретения

1. Экзотермнческая смесь для утепления головной части слитка при разливке сталей и сплавов, включаютцая алюминийсодержащий

20 материал, теплоиэолирующий материал и огнеупорный наполнитель,.о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью обеспечения взрывобезопасности .при изготовлении смеси н уп-рощения технологии ее производства, она

25 содержит в качестве . алюминнйсодержащего материала отходы при производстве алюмини-, евых сплавов в виде алюминийсодержащего шлака при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Отходы прн производстве алюминиевых сплавов в виде алюминнйсодержащего шлака 25 — 60

Теплонзолируюший материал 27 — 45

Огнеупорный наполнитель 10 — 34

2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что она содержит отходы при производстве алюминиевых сплавов в виде алюминийсодержащего шлака фракций 0,3—

3,0 мм.

3. Смесь по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она содержит отходы при производстве алюминиевых сплавов в виде алюмннийсодержащего шлака следующего химического состава, вес.%:

Алюминий 62 — 73

Магний 1,9-2,7

Медь 1,4-1,5

Цинк 0,4-0,6

Хлор (в хлоридах магния, калия, натрия) 0,85 — 1,20

Двуокись кремния 2,0 — 3,6

Окись алюминия Остальное

4. Смесь по н. 1, отличающаяся тем, что она содержит в качестве теплоизолирующего материала кокс или золу-унос ТЭЦ. ъ

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трубин Г. К. и Ойкс Г. Н. Металлургия стали. М., "Металлургия", 1964, с. 501.

2. Авторское свидетельство СССР И 458389, кл. В 22 0 27/06, 1975.