RU2007258C1

RU2007258C1 - Exothermic material for jacketing the killed steel ingot head

Info

Publication number: RU2007258C1
Authority: RU
Inventors: В.П. Цымбал; И.К. Ибраев; В.С. Щерба; В.И. Богомяков; Н.Г. Кутергин; В.И. Вареник; М.Н. Нуржанов
Original assignee: Карагандинский металлургический комбинат
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: riddlings of aluminium chips are used for jacketing the steel ingot head. Chemical composition, mass percent: metallic aluminium - 36.42; ferrum - 11.25; silicon - 14.08; calcium - 1.45; magnesium - 0.69; manganese - 0.34; the rest - aluminium, ferric, silicon, magnesium oxides. EFFECT: improvement of ecology and saving of metal ( 25 to 35 kg/t), improvement of ingot macrostructure. 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам экзотермических смесей, используемых для утепления головной части слитков спокойной стали при разливке ее в изложницы. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to compositions of exothermic mixtures used for warming the head of ingots of mild steel when casting it into molds.

Известна смесь для утепления головной части слитка, содержащая, мас. % :
Ферросилиций 50-85,0
Натриевая селитра 4-25,0
Древесные опилки, торф 1-18,1
Кальцинированная сода 4-18,9
Эта экзотермическая смесь имеет существенные недостатки:
- невысокая тепловая эффективность применения из-за слеживания при хранении и, как следствие этого, высокая теплоаккумулирующая способность в процессе нагрева до температура воспламенения;
- недостаточно равномерное распределение при засыпке смесей на зеркало металла;
- в составе смеси отсутствует твердый окислитель, в результате чего повышается температура начала экзотермической реакции горения смеси. Это приводит к высокой скорости горения смеси и сильному разогреву ее в начале утепления. В результате этого значительная часть тепла бесполезно теряется в окружающую среду за счет теплопередачи теплоизлучением, вследствие чего снижается эффективность тепловой работы смеси, что приводит к увеличению усадочных дефектов и увеличенной головной обрези.A known mixture for warming the head of the ingot, containing, by weight. %:
Ferrosilicon 50-85.0
Sodium Nitrate 4-25.0
Sawdust, peat 1-18.1
Soda ash 4-18.9
This exothermic mixture has significant disadvantages:
- low thermal efficiency of application due to caking during storage and, as a result of this, high heat storage ability in the process of heating to the ignition temperature;
- insufficiently uniform distribution when filling mixtures on a metal mirror;
- the solid oxidizer is absent in the mixture, as a result of which the temperature of the onset of the exothermic reaction of combustion of the mixture rises. This leads to a high burning rate of the mixture and its strong heating at the beginning of warming. As a result of this, a significant part of the heat is uselessly lost to the environment due to heat transfer by heat radiation, as a result of which the efficiency of the thermal work of the mixture decreases, which leads to an increase in shrinkage defects and an increased head crop.

- продукты сгорания смеси имеют невысокие теплоизолирующие свойства, что также уменьшает эффективность ее использования;
- натриевая селитра и кальцинированная сода дефицитны и, кроме того, повышают предельно-допустимые концентрации (ПДК) содержания щелочей в рабочей зоне разливщиков в процессе горения смеси в 1,5-2,0 раза.- the combustion products of the mixture have low heat-insulating properties, which also reduces the efficiency of its use;
- sodium nitrate and soda ash are scarce and, in addition, increase the maximum permissible concentration (MPC) of the content of alkalis in the working area of the pourers during the combustion of the mixture by 1.5-2.0 times.

Наиболее близкой по совокупности признаков является экзотермическая смесь для прибыльной части стального слитка, содержащая, мас. % :
Алюминийсодержащий мате-
риал 29-40
Твердый окислитель 10-14
Пыль установок сухого
тушения кокса (УСТК) 22-30
Фторид металла 2-5
Огнеупорный наполнитель 11-37.The closest in the set of features is an exothermic mixture for the profitable part of the steel ingot, containing, by weight. %:
Aluminum-containing material
rial 29-40
Solid oxidizer 10-14
Dust installations dry
quenching of coke (USTK) 22-30
Metal fluoride 2-5
Refractory filler 11-37.

Эта экзотермическая смесь обладает определенными положительными теплофизическими характеристиками, направленными на улучшение макроструктуры головной части слитка, но имеет существенные недостатки:
- смесь состоит из пяти компонентов, требующих дополнительной подготовки и тщательной дозировки при изготовлении смеси, что удорожает ее стоимость.This exothermic mixture has certain positive thermophysical characteristics aimed at improving the macrostructure of the head of the ingot, but has significant disadvantages:
- the mixture consists of five components that require additional preparation and careful dosage in the manufacture of the mixture, which increases its cost.

При использовании в составе смеси алюминиевого порошка возможно образование взрывоопасных смесей (аэровзвеси), а наличие фторидов металлов ухудшает экологическую обстановку за счет выделения летучих соединения фтора. Пыль УСТК, имея в своем составе более 90% частиц, размером не более 0,63 мм, создает дополнительный очаг запыленности при ее использовании в составе смеси. Этот негативный эффект повышается еще и тем, что эта пыль является легколетучим веществом. Неравномерность состава смеси в процессе ее изготовления не обеспечивает стабильной величины головной обрези слитка после утепления этой смесью за счет колебания ее теплофизических характеристик в значительных пределах. Эта стабильность приводит к повышению расхода металла на обжимных станах и ухудшению условий фабрикации металла. When aluminum powder is used as part of a mixture, explosive mixtures (air suspension) may form, and the presence of metal fluorides worsens the environmental situation due to the release of volatile fluorine compounds. Dust STCT, having in its composition more than 90% of particles with a size of not more than 0.63 mm, creates an additional focus of dustiness when it is used in the mixture. This negative effect is also enhanced by the fact that this dust is a volatile substance. The uneven composition of the mixture during its manufacture does not provide a stable value of the head edge of the ingot after warming with this mixture due to the fluctuation of its thermophysical characteristics to a considerable extent. This stability leads to an increase in the consumption of metal in crimping mills and worsen the conditions of fabrication of the metal.

Целью изобретения является улучшение экологической обстановки при использовании заявляемого экзотермического материала, упрощение и удешевление технологии утепления, снижение головной обрези и улучшение макроструктуры слитка. The aim of the invention is to improve the environmental situation when using the inventive exothermic material, simplify and reduce the cost of insulation technology, reduce head trim and improve the macrostructure of the ingot.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве экзотермического материала для утепления головной части стального слитка применяют отсевы алюминиевой стружки. Отсевы алюминиевой стружки имеют следующие характеристики:
- химический состав, % (в качестве примера):
Алюминий металлический 36,42
Железо металлическое 11,25
Кремний металлическое 14,08
Кальций металлический 1,45
Магний металлический 0,69
Марганец 0,34
Окислы алюминия, же-
леза, кремния, магния Остальное
Фракционный состав приведен в табл. 1.This goal is achieved by the fact that screenings of aluminum shavings are used as exothermic material to warm the head of the steel ingot. Screenings of aluminum chips have the following characteristics:
- chemical composition,% (as an example):
Aluminum metal 36.42
Iron metal 11.25
Silicon metal 14.08
Calcium Metal 1.45
Magnesium Metallic 0.69
Manganese 0.34
Oxides of aluminum, same-
wood, silicon, magnesium Else
The fractional composition is given in table. 1.

Основная масса отсевов (66,2% ) имеет фракции не более 1,0 мм. Объемная насыпная масса отсевов стружки колеблется в узких пределах 0,9-0,95 г/см³.The majority of screenings (66.2%) has fractions of no more than 1.0 mm. The bulk density of the chip screenings varies within a narrow range of 0.9-0.95 g / cm ³ .

Частицы отсева стружки покрыты тонким слоем окислов алюминия, обладают хорошей растекаемостью по зеркалу металла за счет ее благоприятного фракционного состава, что улучшает теплоизоляцию головной части слитка и приводит к снижению расхода отсевов до 0,8-1,2 кг/т стали против 2,0-3,0 кг/т при использовании смеси по прототипу. Chip screening particles are coated with a thin layer of aluminum oxides, have good spreadability over the metal mirror due to its favorable fractional composition, which improves the heat insulation of the head of the ingot and reduces the screening rate to 0.8-1.2 kg / t of steel against 2.0 -3.0 kg / t when using the mixture of the prototype.

При введении отсевов алюминиевой стружки на зеркало жидкого металла происходят следующие положительные процессы: отсевы нагреваются до температуры, при которой начинается реакция горения алюминия за счет кислорода атмосферы. Как уже говорилось, частички алюминия, имеющие разные размеры, покрыты окислами алюминия. With the introduction of screenings of aluminum chips on the liquid metal mirror, the following positive processes occur: screenings are heated to a temperature at which the combustion reaction of aluminum due to atmospheric oxygen begins. As already mentioned, aluminum particles of different sizes are coated with aluminum oxides.

Эти два фактора способствуют рассредоточению горения во времени за счет защиты металлического алюминия пленками окислов. Различные размеры частичек изменяют соотношение объема и приходящейся на единицу объема поверхности окислов алюминия, что также способствует рассредоточению процесса горения, который длится 30-50 мин. В это время идет активная кристаллизация слитка. В результате горения отсевов алюминиевой стружки образуется тугоплавкий пористый огарок, имеющий объем в 2-2,5 раза больше, чем отсевы стружки и накрывающий все зеркало металла прибыльной части слитка. These two factors contribute to the dispersion of combustion over time due to the protection of aluminum metal by oxide films. Different sizes of particles change the ratio of volume and per unit volume of the surface of aluminum oxides, which also contributes to the dispersion of the combustion process, which lasts 30-50 minutes. At this time, there is an active crystallization of the ingot. As a result of combustion of screenings of aluminum chips, a refractory porous cinder is formed, having a volume of 2-2.5 times more than screenings of chips and covering the entire metal mirror of the profitable part of the ingot.

По фактическим данным пористость огарка составляет не менее 60% . По всему объему огарок обладает высоким тепловым сопротивлением, увеличивается количество тепла, передаваемого головной части слитка, находящийся в это время в жидком состоянии, за счет экзотермических реакций. Основной тепловой поток направлен к прибыльной (головной) части слитка, что замедляет ее кристаллизацию. В процессе кристаллизации происходит подпитка жидким металлом, находящимся в прибыли, осевой зоны слитка, расположенной ниже прибыли. Это способствует уменьшению объема усадочной раковины, являющейся источником образования расслоя в процессе прокатки. В результате использования заявляемого экзотермического материала головная обрезь в сравнении с пpототипом сокращается на 1,6-1,7% (абс. ) (с 8,2-8,6% - у прототипа до 6,5-7,0% - у заявляемого материала). According to actual data, the porosity of the cinder is at least 60%. Throughout the entire volume of the cinder, it has high thermal resistance; the amount of heat transferred to the head of the ingot, which is in a liquid state at this time, due to exothermic reactions increases. The main heat flow is directed to the profitable (head) part of the ingot, which slows down its crystallization. In the process of crystallization, the liquid metal, which is in profit, is fed with the axial zone of the ingot located below the profit. This helps to reduce the volume of the shrink shell, which is the source of the formation of the delamination during the rolling process. As a result of using the inventive exothermic material, the head trim in comparison with the prototype is reduced by 1.6-1.7% (abs.) (From 8.2-8.6% in the prototype to 6.5-7.0% in the claimed material).

При использовании экзотермической смеси количество пыли на разливочном балконе менее 4 мг/м³ (1,5-2,5 мг/м³). Содержание алюминия в воздухе рабочей зоны при разливке составляет 0,858 мг/м³ при ПДК - 2 мг/м³, т. е. в экологическом отношении имеет значительно лучшие характеристики, головная обрезь колеблется в узких пределах и составляет всего 6,5-7,0% , отсутствует брак по усадке. Положительным свойством экзотермического материала является то, что отсутствует необходимость по предварительной подготовке и смешению компонентов при использовании экзотермических смесей и экологически заявляемый материал безвреден.When using an exothermic mixture, the amount of dust on the pouring balcony is less than 4 mg / m ³ (1.5-2.5 mg / m ³ ). The aluminum content in the air of the working area during casting is 0.858 mg / m ³ with a MPC of 2 mg / m ³ , i.e., it has much better environmental characteristics, the head trim varies within narrow limits and is only 6.5-7, 0%, no shrinkage marriage. A positive property of the exothermic material is that there is no need for preliminary preparation and mixing of the components when using exothermic mixtures and the environmentally claimed material is harmless.

Сущность данного изобретения заключается в том, что в качестве экзотермической засыпки для утепления головной части слитка спокойной стали применяют отсевы алюминиевой стружки в количестве 0,8-1,2 кг/т стали, что обеспечивает значительное улучшение экологической обстановки в рабочей зоне, обеспечивает также максимальное улучшение макроструктуры слитка, выражающееся в низкой и стабильной обрези и отсутствии вторичной усадочной раковины. The essence of this invention lies in the fact that as an exothermic backfill for warming the head of the mild steel ingot, screenings of aluminum shavings in the amount of 0.8-1.2 kg / t of steel are used, which provides a significant improvement in the environmental situation in the working area, and also provides maximum improvement of the macrostructure of the ingot, expressed in a low and stable trim and the absence of a secondary shrink shell.

В табл. 2 приведены оптимальные значения расхода экзотермического материала (варианты I-III), варианты IV и V - вне оптимальных пределов, а также прототип и известный материал, и соответствующие им уровень запыленности при разливке металла, головная обрезь и брак по усадке в обжимном цехе. Как видно из табл. 2, использование экзотермического материала в пределах 0,8-1,2 кг/т разливаемой спокойной стали обеспечивает максимальный расход металла в обжимном цехе в сравнении с прототипом и известном утеплителем. При разливке стали выделяется значительно меньше пыли, не превышающей значений ПДК, а у прототипа в известной смеси оно во много раз больше. In the table. 2 shows the optimal flow rates of exothermic material (options I-III), options IV and V are outside the optimal limits, as well as the prototype and known material, and the corresponding dust level during metal casting, head trim and shrinkage by shrinkage in a crimping workshop. As can be seen from the table. 2, the use of exothermic material in the range of 0.8-1.2 kg / t of casted mild steel provides maximum metal consumption in the crimping workshop in comparison with the prototype and the known insulation. When casting steel, much less dust is emitted, not exceeding the MPC values, and the prototype in the known mixture has many times more.

Головная обрезь снижается до 6,5-7,0% против 8,2% у прототипа и 13% - у известного утеплителя (асбестита). Отсутствует брак по усадке, а у прототипа и известного материала он составляет соответственно 0,2 и 0,24% . The head trim is reduced to 6.5-7.0% versus 8.2% in the prototype and 13% in the known insulation (asbestite). There is no shrinkage marriage, and the prototype and the known material, it is 0.2 and 0.24%, respectively.

П р и м е р 1. После накопления 16 т листового слитка стали марки 10 сп на зеркало металла через 10 с после закрытия шибера присаживают 16 кг (0,9 кг/т) отсевов алюминиевой стружки в расфасованном виде. Во время разливки производят замер уровня запыленности на разливочном балконе, который составляет 2,5 мг/м³ (ПДК 4 мг/м³) и замер содержания аэрозолей алюминия в воздухе, значение которого составило 0,85 мг/м³ (ПДК 2 мг/м³). Производят прокатку на слябинге на слябы сечением 1170Т х 210 мм. Головная обрезь составляет 7,0% . Брака по расслою не было. На этой же плавке 3 слитка утепляли асбестом. Количество выделяющейся пыли при разливке составило 34,4 мг/м³, что значительно больше ПДК. Головная обрезь на слябинге составила 13,5% и получено 0,15% брака по усадке.PRI me R 1. After the accumulation of 16 tons of sheet ingot steel grade 10 joint venture on the metal mirror 10 seconds after closing the gate, 16 kg (0.9 kg / t) of screenings of aluminum shavings are packaged. During casting, a dust level is measured on the pouring balcony, which is 2.5 mg / m ³ (MPC 4 mg / m ³ ) and aluminum aerosols in the air are measured, the value of which is 0.85 mg / m ³ (MPC 2 mg / m ³ ). They are rolled on a slab for slabs with a cross section of 1170T x 210 mm. The head trim is 7.0%. There was no marriage by stratification. On the same heat 3 ingots were insulated with asbestos. The amount of dust released during casting was 34.4 mg / m ³ , which is significantly more than the MPC. The head trim on the slab was 13.5% and 0.15% of the shrinkage reject was obtained.

П р и м е р 2. После наполнения 16 т слитка стали марки 10 сп на зеркало металла присаживают 21,5 кг (1,2 кг/т) отсевов алюминиевой стружки после закрытия шибера через 15 с в расфасованном виде. Производят замер запыленности во время разливки. Содержание пыли составляет 3,2 мг/м³, а аэрозолей алюминия в воздухе - 0,95 мг/м³. Производят прокатку на слябы того же сечения.EXAMPLE 2. After filling 16 tons of a 10 cn steel ingot, 21.5 kg (1.2 kg / t) of screenings of aluminum shavings are planted on a metal mirror after closing the gate after 15 seconds in packaged form. Measure dust during casting. The dust content is 3.2 mg / m ³ and aluminum aerosols in the air - 0.95 mg / m ³ . They make rolling on slabs of the same section.

Головная обрезь составила 6,6% , брака по расслою не было. Приведенные примеры показывают высокую эффективность при использовании заявленного экзотермического материала. The head trim was 6.6%; there was no marriage by stratification. The above examples show high efficiency when using the claimed exothermic material.

Таким образом, применение по изобретению экзотермического материала для утепления головной части слитка спокойного металла приводит к улучшению экологии и экономии металла в количестве 25-35 кг/т. Thus, the use according to the invention of an exothermic material for warming the head of an ingot of calm metal leads to an improvement in the ecology and economy of metal in an amount of 25-35 kg / t.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1119773, кл. В 22 D 27/06, 1983. (56) Copyright certificate of the USSR N 1119773, cl. In 22 D 27/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР N 1351703, кл. В 22 D 27/10, 1986. USSR author's certificate N 1351703, cl. B 22 D 27/10, 1986.

Claims

The use of screenings of aluminum shavings as an exothermic material for warming the head of an ingot of smooth steel.