RU2081720C1

RU2081720C1 - Heat-insulating mixture

Info

Publication number: RU2081720C1
Application number: RU94038736A
Authority: RU
Inventors: А.Л. Засухин; В.В. Попов; Б.С. Глазырин; В.Н. Козлов; Г.А. Обласов; Р.П. Бобова; В.И. Жучков; М.В. Чарина
Original assignee: Институт металлургии Уральского отделения РАН
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94038736A

Abstract

FIELD: metallurgy, heat-insulating mixture is used in process of steel casting into ingot moulds and crystallizers. SUBSTANCE: heat-insulating mixture has foamed perlite and carbon-bearing material, in the capacity of which remains of wood hydrolytic processing - production wastes are used. In the case, ratio of components is, mass % : foamed perlite 30 - 75, wood hydrolytic processing remains 25 -70. Proposed heat-insulating mixture, as compared with known mixtures, provides lasting high heat-insulating properties, increased quality of ingots surface, utilization of industrial wastes. EFFECT: heat-insulating mixture has lasting high heat-insulating properties, allows to increase quality of ingots surface and utilization of industrial wastes.

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сталеплавильному производству, и может быть использовано при разливке стали в изложницы и кристаллизатор. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to steelmaking, and can be used in casting steel into molds and molds.

Известны теплоизолирующие смеси, применяемые при разливке стали, обеспечивающие необходимое качество поверхности слитков и выход годного металла при их последующей прокатке. При этом широкое распространение получили двухкомпонентные теплоизолирующие смеси, включающие вспученный перлит и углеродсодержащий материал. Known heat-insulating mixtures used in casting steel, providing the necessary surface quality of the ingots and the yield of metal during their subsequent rolling. At the same time, two-component heat-insulating mixtures, including expanded perlite and carbon-containing material, are widely used.

Известна теплоизолирующая смесь для разливки стали, включающая вспученный перлит и углеродсодержащее вещество, в качестве которого используют древесные опилки, при этом содержание компонентов в смеси составляет, вес. древесные опилки 35 60, перлит вспученный 40 65 [1]
Недостатком этой смеси являются невысокие теплоизолирующие свойства, значительные затраты времени и тепла на расплавление смеси, обусловленные низкой теплотой, выделяемой при горении опилок при сравнительно высокой температуре плавления перлита.Known heat-insulating mixture for casting steel, including expanded perlite and a carbon-containing substance, which is used as sawdust, while the content of the components in the mixture is, weight. sawdust 35 60, expanded perlite 40 65 [1]
The disadvantage of this mixture is its low heat-insulating properties, significant time and heat spent on the melting of the mixture, due to the low heat released during the burning of sawdust at a relatively high melting point of perlite.

Известна смесь для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали, включающая вспученный перлит и углеродсодержащую добавку, в качестве которой используют графит и термоантрацит при следующем соотношении ингредиентов, об. графит аморфный 4 6, термоантрацит 10 12, вспученный перлит - остальное [2]
Однако известная смесь вследствие интенсивности сгорания графита и термоантрацита не обеспечивает необходимой теплоизоляции в течение всего периода затвердевания слитка из-за образования в первый момент взаимодействия смеси с жидким металлом шлакометаллических коржей. Кроме того, использование смеси вызывает науглероживание металла в головной части слитка и не предотвращает окисления металла в изложнице.A known mixture for thermal insulation of a metal mirror during casting of steel, including expanded perlite and a carbon-containing additive, which is used as graphite and thermoanthracite in the following ratio of ingredients, vol. amorphous graphite 4 6, thermoanthracite 10 12, expanded perlite - the rest [2]
However, the known mixture due to the intensity of combustion of graphite and thermoanthracite does not provide the necessary thermal insulation during the entire period of solidification of the ingot due to the formation of slag-metal cakes at the first moment of interaction of the mixture with liquid metal. In addition, the use of the mixture causes carburization of the metal in the head of the ingot and does not prevent oxidation of the metal in the mold.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смесь, включающая вспученный перлит и лигнин при следующем соотношении ингредиентов, мас. лигнин 50 85, вспученный перлит 15 85 [3]
Состав смеси обеспечивает высокие теплоизолирующие свойства, но не оказывает защитного действия от окисления металла, что значительно снижает ее эффективность. Кроме того, изготовление смеси требует дополнительных затрат в связи с необходимостью подготовки лигнина к смешению.The closest in technical essence and the achieved result is a mixture including expanded perlite and lignin in the following ratio of ingredients, wt. lignin 50 85, expanded perlite 15 85 [3]
The composition of the mixture provides high heat-insulating properties, but does not have a protective effect against metal oxidation, which significantly reduces its effectiveness. In addition, the manufacture of the mixture requires additional costs due to the need to prepare lignin for mixing.

Задачей, на решение которой направлено предложенное техническое решение, является создание смеси для теплоизоляции зеркала металла при разливке стали, обеспечивающей повышение качества поверхности слитка и снижение отходов металла при зачистке, а также утилизация отходов. The task to which the proposed technical solution is directed is to create a mixture for thermal insulation of a metal mirror during casting, which provides an increase in the quality of the surface of the ingot and a decrease in metal waste during stripping, as well as waste disposal.

Для решения поставленной задачи теплоизолирующая смесь, включающая вспученный перлит и углеродсодержащий материал, согласно изобретению, в качестве углеродсодержащего материала содержит остаток гидрозной переработки древесины при следующем соотношении ингредиентов в смеси, мас. To solve the problem, the heat-insulating mixture, including expanded perlite and a carbon-containing material, according to the invention, contains the remainder of the hydrous processing of wood as a carbon-containing material in the following ratio of ingredients in the mixture, wt.

вспученный перлит 30 75
остаток гидролизной переработки древесины 25 70
Вспученный перлит получают путем обжига сырого перлита при температуре 900 1000^oC, обеспечивающей выделение структурной воды и гидроксила. В состав перлита входят окислы, мас. SiO₂ 68 76, TiO₂ 0,1 0,5, Al₂O₃ 11 14, Fe₂O₃ 0,2 1,0, FeO 0,4 1,5, CaO 0,5 1,5, Na₂O 2,0 4,0, K₂O 1,5 4,0. Таким образом, такой материал не может предотвратить окисление и тем самым угар легкоокисляющихся легирущих элементов стали, как алюминий, титан, ванадий, кремний, хром, марганец, образование окисных пленок, ухудшение качества поверхности слитка.expanded perlite 30 75
the remainder of the hydrolytic processing of wood 25 70
Expanded perlite is obtained by roasting raw perlite at a temperature of 900-1000 ^° C, which provides the release of structural water and hydroxyl. The composition of perlite includes oxides, wt. SiO ₂ 68 76, TiO ₂ 0.1 0.5, Al ₂ O ₃ 11 14, Fe ₂ O ₃ 0.2 1.0, FeO 0.4 1.5, CaO 0.5 1.5, Na ₂ O 2.0 4.0; K ₂ O 1.5 4.0. Thus, such a material cannot prevent the oxidation and thereby the burning of easily oxidized alloying elements of steel, such as aluminum, titanium, vanadium, silicon, chromium, manganese, the formation of oxide films, and the deterioration of the surface quality of the ingot.

Остаток гидролизной переработки древесины является промышленным отходом гидролизной переработки древесины и представляет собой смесь остатков моносахаридов, полисахаридов и лигнина. Моносахариды (гексозы и пектозы) и полисахариды являются соединителями с одним или несколькими кольцами или циклами, состоящих из углеродных атомов. Лигнин ароматическое соединение с конденсированной системой, что обеспечивает повышенную теплотворную способность. Все перечисленные соединения являются углеводами с различным содержанием углерода. The remainder of the hydrolysis processing of wood is an industrial waste of the hydrolysis processing of wood and is a mixture of residues of monosaccharides, polysaccharides and lignin. Monosaccharides (hexoses and pectoses) and polysaccharides are connectors with one or more rings or rings consisting of carbon atoms. Lignin is an aromatic compound with a condensed system, which provides increased calorific value. All of these compounds are carbohydrates with different carbon content.

Наличие широкого спектра соединений обеспечивает смеси длительный интервал деструкции. Благодаря этому в течение всего периода контакта смеси с металлом создается обогащенная углеродом, т.е. восстановительная атмосфера. За счет этого высокое содержание оксидов в перлите не вызывает окисления марганца, кремния, алюминия и других элементов при его контакте с жидкой сталью. Более того, предотвращается окисление металла на контакте с изложницей. The presence of a wide range of compounds provides the mixture with a long degradation interval. Due to this, carbon enriched, i.e. restorative atmosphere. Due to this, the high content of oxides in perlite does not cause oxidation of manganese, silicon, aluminum and other elements upon its contact with liquid steel. Moreover, the oxidation of the metal in contact with the mold is prevented.

При контакте теплоизолирующей смеси с жидким металлом происходит постепенное сгорание углеродистой составляющей, в результате чего происходит постепенный разогрев теплоизолирующего слоя вспученного перлита и обогащение сажистым углеродом, который остается на стенках изложницы. Благодаря этому восстановительная атмосфера обеспечивается на весь период утепления зеркала металла. Upon contact of the insulating mixture with liquid metal, the carbon component gradually burns, resulting in a gradual heating of the insulating layer of expanded perlite and enrichment with soot carbon, which remains on the walls of the mold. Thanks to this, a reducing atmosphere is provided for the entire period of the metal mirror insulation.

При обработке состава смеси установлены пределы изменения содержаний компонентов: вспученный перлит 30 75% остаток гидролизной переработки древесины 25 70% Снижение содержания вспученного перлита менее 30% и повышение остатка более 70% увеличивает объемную насыпную массу смеси и тем самым ухудшает теплоизолирующие свойства смеси, что приводит к увеличению глубины усадочной раковины и увеличению головной обрези металла. Повышение содержания перлита более 75% и уменьшение расхода остатка менее 25% не обеспечивают необходимого разогрева смеси и газовыделения для создания восстановительной атмосферы. When processing the composition of the mixture, the limits for changing the contents of the components were established: expanded perlite 30 75% residual hydrolytic processing of wood 25 70% Decreasing the content of expanded perlite less than 30% and increasing the residue more than 70% increases the bulk density of the mixture and thereby degrades the heat-insulating properties of the mixture, which leads to to increase the depth of the shrink shell and increase the head trim of metal. An increase in the perlite content of more than 75% and a decrease in the consumption of the residue of less than 25% do not provide the necessary heating of the mixture and gas evolution to create a reducing atmosphere.

Пример осуществления изобретения. Смесь готовили перемешиванием ингредиентов до равномерного распределения по объему смеси. Металл разливают сифонным способом в 8-местные поддоны в сквозные уширения книзу изложницы без прибыльных надставок. Смесь засыпали после образования "подушки" металла отливаемого 2 т слитка трубной стали. An example embodiment of the invention. The mixture was prepared by mixing the ingredients until evenly distributed over the volume of the mixture. Metal is siphoned in 8-seater pallets into through broadening from top to bottom without profitable extensions. The mixture was poured after the formation of a “cushion” of the metal cast 2 tons of a tube of steel.

В таблице представлены составы предлагаемой известной смеси и свойства и технико-экономические показатели при их использовании. The table shows the compositions of the proposed known mixtures and properties and technical and economic indicators when using them.

Преимуществами предлагаемой теплоизоляционной смеси перед известными являются:
повышение качества слитков за счет предотвращения окисления металла;
утилизация и использование отходов производства;
возможность разливки высоколегированных сталей, содержащих легкоокисляющиеся элементы;
значительное снижение стоимости.The advantages of the proposed thermal insulation mixture over the known are:
improving the quality of ingots by preventing metal oxidation;
utilization and use of production waste;
the ability to cast high alloy steels containing easily oxidizable elements;
significant cost reduction.

Claims

A heat-insulating mixture for casting steel containing expanded perlite and a carbon-containing material, characterized in that it contains the remainder of the hydrolysis processing of wood as a carbon-containing material in the following ratio of ingredients, wt.

Expanded Perlite 30 75
The remainder of the hydrolytic processing of wood 25 70