RU2843795C1

RU2843795C1 - Смесь шлакообразующая для теплоизоляции и защиты зеркала металла в промежуточном ковше от вторичного окисления при непрерывной разливке стали

Info

Publication number: RU2843795C1
Application number: RU2024136412A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Масьянов; Александр Александрович Кулешов; Игорь Евгеньевич Никитенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Шлаксервис" (ООО "Шлаксервис")
Filing date: 2024-12-04
Publication date: 2025-07-18

Abstract

Изобретение относится к области металлургии. Смесь шлакообразующая для теплоизоляции и защиты зеркала металла в промежуточном ковше от вторичного окисления при непрерывной разливке стали содержит, мас.%: 0,1-5 мрамора, 17,5-21,5 графита, 0,1-5 шпата полевого, 1-4 соды и до 100 золы-уноса. Введение золы-уноса обеспечивает повышение теплоизолирующей способности смеси, а также плотности и прочности гранул смеси. Мрамор повышает ассимилирующую способность шлака и способствует стабильности разливки без вспенивания шлака. Сода снижает температуру плавления и вязкость шлака. Шпат полевой растворяет оксиды на поверхности металла и покрывает поверхность, предотвращая окисление. Графит добавляют для регулирования скорости расплавления смеси и образования восстановительной атмосферы. Обеспечивается повышение теплоизолирующей способности смеси. 1 табл., 3 пр.

Description

Предлагаемое изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам теплоизолирующих шлакообразующих смесей для использования в промежуточном ковше при непрерывной разливке стали.

Известна шлакообразующая смесь для защиты стали в промежуточном ковше, содержащая портландцемент и материал на основе окислов кремния, которая дополнительно содержит соду кальцинированную техническую и рисовую лузгу при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 40-50, материал на основе окислов кремния 30-38, сода кальцинированная техническая 10-18, рисовая лузга 4-10 (патент РФ № 2574903, B22D 11/111, опубл. 10.02.2016 Бюл. № 4).

Недостатками известной смеси являются низкие теплоизолирующие свойства.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении теплоизолирующей способности смеси.

Указанный технический результат достигается смесью шлакообразующей для теплоизоляции и защиты зеркала металла в промежуточном ковше от вторичного окисления при непрерывной разливке стали, содержащей соду, согласно изобретению, смесь дополнительно содержит золу-унос, мрамор, графит и шпат полевой при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Мрамор	0,1-5
Графит	17,5-21,5
Шпат полевой	0,1-5
Сода	1-4
Зола-унос	до 100

Зола-унос используется (ТУ 38.21.40-001-00105638-2022) для улучшения технологических свойств, а именно плотности и прочности гранул смеси, зола-унос обеспечивает повышение теплоизолирующей способности смеси.

Мрамор (ТУ 5716-001-99242323) является источником оксида кальция, который повышает ассимилирующую способность шлака и связывает растворенные алюминаты в жидком расплаве стали, при этом обеспечивается стабильное проведение процесса разливки без вспенивания шлака и перемешивания его с ШОС.

Графит (ГОСТ 527229-2007) добавляют для регулирования скорости расплавления ШОС. Располагаясь между твердыми частицами и каплями расплава, свободный углерод создает своего рода инертный барьер. Углерод не смачивается расплавленным шлаком, поэтому жидкие шлаковые глобулы не могут агломерироваться до тех пор, пока углеродная частица не окислится. Помимо этого, углерод при сгорании образует восстановительную атмосферу (СО).

Сода (ГОСТ 5110-85 – высший сорт, ГОСТ 10689-75 – 1,2,3 сорт) снижает температуру плавления, а одновременно с плавиковым шпатом снижает и вязкость. В шлаке способна образовывать прочные соединения с Al₂O₃ и SiO₂.

Шпат полевой вводится как флюс для облегчения отделения металла от пустой породы. Растворяет оксиды, уже присутствующие на поверхности металла, и действует как кислородный барьер, покрывая горячую поверхность, предотвращая окисление.

Сортамент разливаемой стали – все марки стали, исключая сверхнизкоуглеродистые.

В процессе непрерывной разливки стали смесь выполняет следующие основные функции:

- изолирует жидкий металл от воздуха, предотвращая его окисление;

- ассимилирует неметаллические включения, всплывающие в жидком металле;

- теплоизолирует зеркало металла в промковше и предохраняют его от чрезмерного охлаждения.

Смесь имеет следующий химический состав, мас. %:

С_общ	17,0-21,0
Al₂O₃	17,0-23,0
MgO≤2	MgO≤2
Na₂O+K₂O≤4	O≤4
Fe_общ	≤5
CaO≤10	CaO≤10
SiO₂	42,0-50,0

Приготовление шлакообразующей смеси Thermoisolit ASM-2 для теплоизоляции и защиты зеркала металла в промежуточном ковше от вторичного окисления при непрерывной разливке стали производится в два этапа: приготовление суспензии в мельницах мокрого помола (ММП) и высушивание суспензии, и получение гранул в башенном распылительном сушиле (БРС).

Перед приготовлением суспензии в ММП через мерные емкости, согласно шихтовке, заливают воду в необходимом количестве. Подготовленные шихтовые материалы: мрамор 0,1-5 мас. %, графит 17,5-21,5 мас. %, шпат полевой 0,1-5 мас. %, соду 1-4 мас. % и золу-унос до 100 мас. % загружают в ММП, где происходит измельчение материалов с одновременным смешиванием. В качестве мелющих тел используют керамические цилиндрические тела. После совместного помола и перемешивания всех материалов в готовую суспензию из ММП сливают самотеком в приемные мешалки, в которых она постоянно перемешивается для предотвращения выпадения осадка и расслоения. Далее отбирают пробы суспензии из приемных мешалок для определения плотности, которая должна находиться в пределах 1,70-1,90 г/см³ и химического состава, высушенная проба суспензии отправляется в ЛАК ККЦ. После получения удовлетворительных результатов суспензия из приемной мешалки с помощью шликерного насоса перекачивается в расходную мешалку для создания запаса перед насосом высокого давления и БРС.

Получение гранул ГШОС производят в БРС. Суспензия подается в БРС плунжерным насосом под давлением через устройство в виде кольца, имеющего форсунки. Распыление суспензии и образование гранул осуществляется в противотоке к подаваемому в БРС теплу горелками инжекционного типа. Башенное распылительное сушило отапливается смесью природного газа с воздухом.

Температура в рабочем пространстве распылительного сушила составляет 360-480°С. Высушенная гранулированная смесь должна иметь влажность не более 0,5%. Из БРС смесь поступает в охладитель, где охлаждается и с помощью ленточного элеватора подаётся в бункер-накопитель и фасуется в клапанные мешки весом около 10 кг, либо в МКР типа Биг-Бэг с вкладышем не более 1,0 тонны.

Для оценки качества смеси отбирается проба гранулированной смеси массой около 0,3-0,5 кг из контейнера и отправляется в лабораторию физико-механических испытаний УШОС для определения влажности и гранулометрического состава, и в ЛАК (ЦЛК) ККЦ ПАО «ММК» для определения химического состава согласно схеме аналитического контроля, утвержденной начальником НТЦ ПАО «ММК». При необходимости проба ГШОС передается в ФГБОУ ВО МГТУ им. Г.И. Носова для определения температуры плавления.

Физические свойства смеси представлены в таблице 1.

Таблица 1. Физические свойства

Параметр	ASM-2
Форма	гранулы
Насыпная плотность, г/см3 ±откл	0,65 ±0,15
Температура плавления, ºС ±откл	1300 ±30
Гранулометрический состав, %:
Остаток на сите 1,0 мм
Остаток на сите 0,2мм	≥ 65
Остаток на сите 0,063мм	≤ 25
Проход через сито 0,063мм	≤ 10

Пример 1.

В ММП через мерные емкости, согласно шихтовке, залили воду в необходимом количестве. Подготовленные шихтовые материалы мрамор 0,1 мас. %, графит 17,5 мас. %, шпат полевой 0,1 мас. %, соду 1 мас. % и золу-унос 81,3 мас. % загрузили в ММП, где измельчили материалы с одновременным смешиванием. В качестве мелющих тел использовали керамические цилиндрические тела. После совместного помола и перемешивания всех материалов в готовую суспензию из ММП слили самотеком в приемные мешалки, в которых она постоянно перемешивалась для предотвращения выпадения осадка и расслоения. Далее отобрали пробы суспензии из приемных мешалок для определения плотности, которая составила 1,79 г/см³.

Химический состав высушенной пробы суспензии:

С_общ	17,8
Al₂O₃	22,4
MgO	1,7
Na₂O+K₂O	2,9
Fe_общ	1,6
CaO	4,2
SiO₂	49,4

После этого суспензию из приемной мешалки с помощью шликерного насоса перекачали в расходную мешалку для создания запаса перед насосом высокого давления и БРС.

Получение гранул ГШОС осуществляли в БРС. Суспензию подали в БРС плунжерным насосом под давлением через устройство в виде кольца, имеющего форсунки. Распыление суспензии и образование гранул осуществлялось в противотоке к подаваемому в БРС теплу горелками инжекционного типа.

Температура в рабочем пространстве распылительного сушила составляла 460°С. Высушенная гранулированная смесь имела влажность 0,12 %. Из БРС смесь поступила в охладитель, где охладилась и с помощью ленточного элеватора ее подали в бункер-накопитель, расфасовали.

Пример 2.

В ММП через мерные емкости, согласно шихтовке, залили воду в необходимом количестве. Подготовленные шихтовые материалы мрамор 5 мас. %, графит 21,5 мас. %, шпат полевой 5 мас. %, соду 4 мас. % и золу-унос 64,5мас. %, загрузили в ММП, где измельчили материалы с одновременным смешиванием. В качестве мелющих тел использовали керамические цилиндрические тела. После совместного помола и перемешивания всех материалов в готовую суспензию из ММП слили самотеком в приемные мешалки, в которых она постоянно перемешивалась для предотвращения выпадения осадка и расслоения. Далее отобрали пробы суспензии из приемных мешалок для определения плотности, которая составила 1,82 г/см³.

С_общ	20,6
Al₂O₃	17,6
MgO	1,7
Na₂O+K₂O	3,5
Fe_общ	4,6
CaO	9,7
SiO₂	42,3

Температура в рабочем пространстве распылительного сушила составляла 360°С. Высушенная гранулированная смесь имела влажность 0,5 %. Из БРС смесь поступила в охладитель, где охладилась и с помощью ленточного элеватора ее подали в бункер-накопитель, расфасовали.

Пример 3.

В ММП через мерные емкости, согласно шихтовке, залили воду в необходимом количестве. Подготовленные шихтовые материалы мрамор 4 мас. %, графит 20 мас. %, шпат полевой 4 мас. %, соду 2 мас. % и золу-унос 70 мас. %, загрузили в ММП, где измельчили материалы с одновременным смешиванием. В качестве мелющих тел использовали керамические цилиндрические тела. После совместного помола и перемешивания всех материалов в готовую суспензию из ММП слили самотеком в приемные мешалки, в которых она постоянно перемешивалась для предотвращения выпадения осадка и расслоения. Далее отобрали пробы суспензии из приемных мешалок для определения плотности, которая составила 1,81 г/см³.

С_общ	18,8
Al₂O₃	20,0
MgO	1,7
Na₂O+K₂O	3,4
Fe_общ	4,1
CaO	6,1
SiO₂	45,9

Температура в рабочем пространстве распылительного сушила составляла 480°С. Высушенная гранулированная смесь имела влажность 0,09 %. Из БРС смесь поступила в охладитель, где охладилась и с помощью ленточного элеватора ее подали в бункер-накопитель, расфасовали.

Смесь Thermoisolit ASM-2 использовалась в ЭСПЦ ПАО «ММК» при разливке всего сортамента марок сталей на сортовых и слябовых МНЛЗ.

Предлагаемая смесь обеспечивает стабильность процесса науглероживания стали во время разливки в связи с использованием природного графита, обладая при этом достаточно высокими теплоизолирующими свойствами.

Claims

Смесь шлакообразующая для теплоизоляции и защиты зеркала металла в промежуточном ковше от вторичного окисления при непрерывной разливке стали, содержащая соду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золу-унос, мрамор, графит и шпат полевой, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
мрамор 0,1-5 графит 17,5-21,5 шпат полевой 0,1-5 сода 1-4 зола-унос до 100