Теплоізолююча суміш для розливання сталі та утеплення головної частини злитків

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии стали и может быть использовано при разливке углеродистых и легированных сталей. Наиболее близким к предлагаемому из известных те хнических решений является теплоизолирующая смесь для разливки стали, содержащая (в % по весу): графит 30 - 45, природный низкотеплопроводный наполнитель диатомит 55 - 70 [1]. Известная теплоизолирующая смесь, обладая по своим теплофизическим свойствам значительным преимуществом в сравнении с перлито-графитовыми, зольно-графитовыми, вермикулито-графитовыми и другими смесями этого класса, в то же время характеризуется рядом существенных недостатков. Диатомит, входящий в состав смеси в качестве низкотеплопроводного наполнителя, содержит наряду с атмосферным кремнеземом (76 - 80%) также до 15 - 20% глинистых минералов, представленных в частности гидрослюдами, бейделитом и др., температура плавления которых существенно ниже температуры разливаемой стали. Присутствие в составе диатомита более легкоплавкой. глины способствует оплавлению и спеканию частиц диатомита, что снижает теплоизолирующие и утепляющие свойства смеси и ухудшает качество поверхности слитков, а также вызывает необходимость очистки изложниц от шлака после разливки. В связи с этим для уменьшения вредного влияния глинистой составляющей теплоизолирующие смеси на основе диатомита содержат повышенное количество графита, что значительно повышает их стоимость. Наличие мягкой, в сравнении с аморфным кремнеземом, глинистой составляющей в составе диатомита приводит к тому, что при измельчении последнего образуется значительное (10 - 12%) количество пылевидной (Æ < 0,05мм) глинистой фракции, что повышает запыленность атмосферы при разливке стали и ухудшает санитарногигиенические условия труда. В основу изобретения поставлена задача разработки теплоизолирующей смеси для разливки стали и утепления прибыльной части слитков, в которой исключается плавление, спекание ее компонентов, чем обеспечивается стабильность теплоизоляционных свойств в интервале температур разливки и кристаллизации стали, в результате чего улучшается качество поверхности слитка, повышаются выход годного металла и технико-экономические показатели производства, а также улучшаются санитарногигиенические условия труда при разливке стали. Поставленная задача решается тем, что теплоизолирующая смесь для разливки стали и утепления прибыльной части слитков в качестве огнеупорного наполнителя содержит трепел при следующем соотношении компонентов (в % весу.): графит 15 - 34, трепел 66 - 85. Трепел - это минерал, представляющий собой легкую высокопористую кремнистую породу с низким объемным весом (570 - 600кг/м 3 и природной пористостью 75 - 80%, температура плавления 1550 - 1560°C, теплопроводность 0,11 0,13ккал/м.час.град. Высокая пористость и температура плавления и низкая теплопроводность обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства этого минерала. Трепел, как и диатомит, состоит из аморфного кремнезема (75 - 93%), однако в отличие от него содержит в виде примеси не легкоплавкую глину, а песчаный материал (15 - 20%), имеющий температуру плавления выше температуры разливки стали, т.е. более 1540 - 1560°C. Отсутствие в составе трепела легкоплавких глинистых минералов повышает огнеупорность смеси, в результате этого устраняется оплавление и спекание ее составляющих, что повышает теплоизолирующие и утепляющие свойства и, как следствие, способствует улучшению качества поверхности и макроструктуры слитков и повышению выхода годного металла. Более высокая огнеупорность трепела в сравнении с диатомитом из-за отсутствия в его составе легкоплавкой глины позволяет уменьшить на 20 - 30% содержание дорогостоящего графита в смеси, что существенно снижает ее стоимость, а значит и затраты на производство стали. Отсутствие мягкой глинистой составляющей в трепеле в 4 - 5 раз уменьшает количество пылевидной (Æ менее 0,05мм) фракции при измельчении и применении трепела, в результате значительно уменьшается запыленность атмосферы при изготовлении теплоизолирующей смеси и при разливке стали и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда. Содержание графита в теплоизолирующей смеси по изобретению обусловлено весом и размерами (поперечным сечением) отливаемых слитков. Смеси с низким содержанием графита применяются при отливке слитков весом до 5 тонн, со средним - при отливке слитков от 5 до 10 тонн, с более высоким - при отливке слитков весом более 10 тонн и слитков с большим поперечным сечением. При содержании графита менее 15% снижается огнеупорность смеси и происходит размягчение трепела, повышается спекаемость смеси и, следовательно, возрастает ее теплопроводность, в результате чего не обеспечивается эффективная длительная тепловая изоляция стали в процессе разливки и затвердевания. Кроме того, спекание смеси ухудшает качество поверхности слитка и проката при его переделе. Повышение содержания графита в смеси более 35% увеличивает ее теплопроводность, а также существенно повышает стоимость смеси. Содержание трепела в смеси однозначно определяется содержанием графита. Теплоизолирующая смесь по изобретению не гигроскопична, инертна по отношению к разливаемому металлу и не дает твердых выделений в атмосферу при разливке стали с ее применением. Теплоизолирующую смесь приготавливают из порошкообразных компонентов фракций 0,06 2мм. Смесь применяют в порошкообразном виде, помещая ее в бумажных пакетах на дно изложницы перед разливкой стали. Расход смеси составляет 1 - 1,5кг/т стали, увеличиваясь по мере повышения веса и поперечного сечения отливаемых слитков. Сталь разливают в несмазанные изложницы, утепление прибыльной части слитка после его отливки не производится. Разливку стали до 1/4 высоты изложницы производят замедленно, не допуская бурления и оголения зеркала, в дальнейшем разливку производят по обычному режиму. Пример 1. Отливается слиток стали 20 весом 2,8т. Теплоизолирующая смесь имеет состав, в вес.%: графит 20, трепел 80. Влажность смеси 0,3%. Расход смеси на слиток 2,8кг (из расчета 1кг на т стали). Смесь в бумажном пакете укладывается на дно изложницы перед разливкой. Изложница перед разливкой не смазывается. Нижняя четверть слитка (по высоте) отливается с линейной скоростью 0,2м/мин, в дальнейшем разливка ведется со скоростью 0,3м/мин. Утепление прибыльной части слитка после отливки не производится. Пример 2. Отливается слиток стали 20 массой 6,5т. Теплоизолирующая смесь имеет состав, в вес.%: графит 28, трепел 72. Влажность смеси 0,3%. Расход смеси на слиток 8кг (из расчета 1,2кг/т стали). Смесь в бумажном мешке укладывается на дно изложницы перед разливкой стали. Изложница не смазывается. Разливка стали до 1/4 высоты изложницы производится с линейной скоростью 0,2м/мин, в дальнейшем со скоростью 0,35 - 0,4м/мин., не допуская бурления у стенок изложницы и оголения зеркала металла. Утепление прибыльной части слитка после его отливки не производится. Теплоизолирующая смесь по изобретению испытана при отливке сталей 20 - 45, ШХ15, 17Г1С, 60С2А, 20 - 40Х и др. массой 3,6 - 4,3т в сравнении со смесью - прототипом. Испытания показали, что смеси по предлагаемому изобретению в сравнении с прототипом не оплавляются и не спекаются из-за отсутствия легкоплавкой глинистой составляющей, что позволяет снизить на 30% содержание графита в смеси и способствуе т уменьшению теплопроводности последней и повышению ее теплоизолирующих свойств. Отсутствие спекания смеси и повышение ее теплоизолирующи х свойств способствует улучшению качества поверхности и макроструктуры слитков и проката, при этом количество дефектов (или брак металла) уменьшается на 15 - 20% (отн.). Кроме того, значительное уменьшение пылевидной фракции (