Шлакоутворювальна суміш для безупинного розливу сталі

1 Шлакоутворювальна суміш для безупинного розливу сталі, що містить відвальні шлаки виробництва марганцю і його сплавів - манганозитні (МпО) шлаки, яка відрізняється тим, що ВИХІДНІ компоненти шлакової суміші, що включають основні і кислі MnO-шлаки, вуглецеві матеріали, а також додатково силікатну брилу і ВІДСІВИ вапна, Винахід відноситься до чорної металурги, зокрема, до складів шлакоутворюючих сумішей, використовуваних при безупинному розливанні сталей Відома шлакоутворювальна суміш для сталеплавильного процесу, яка містить у масі % матеріали, що включають оксиди заліза у виді конвертерного пилу, окалини або шламу мартенівських печей 27 - 40, основний сталеплавильний шлак 8 12, вапно або вапняк 12 - 22, доломит 3 - 6 і матеріали, що містять оксиди марганцю у виді шлаку силікомарганцю, або марганцевої руди, або колошникового пилу виробництва феромарганцю ЗО 40 [ас СРСР №1659495, МКИ 5 С21С5/54, 1989 р] Ця суміш містить до 40% матеріалів на основі оксидів заліза, що є окислювачами для легуючих елементів у сталі, таких як алюміній і титан, тому застосування цієї суміші може змінити як марочний склад стали, так і ХІМІЧНИЙ склад шлаку за рахунок окислів титану й алюмінію, що призводить до утворення гетерогенного шлаку, непридатного знаходяться у такому співвідношенні інгредієнтів, мас % основний МпО-шлак 27 - 32, кислий МпО-шлак 32 - 37, вуглецеві матеріали 10-12, брила силікатна 17-22, ВІДСІВИ вапна решта 2 Шлакоутворювальна суміш за п 1, яка відрізняється тим, що як вуглецеві матеріали використовують мінеральну і техногенну сировину вугільної (термоантрацит, антрацитовий штиб, антрацитове насіння та ш), коксохімічної (коксит, коксовий дрібняк та ш) і електродної (пилоподібні компоненти газоочищення та ш) промисловості, які мають реакційну здатність не менше 40 % від аморфного вуглецю 3 Шлакоутворювальна суміш за пп 1-2, яка відрізняється тим, що як вапно використовують ВІДСІВИ випалювання вапняку і доломіту, що містять основного компоненту СаО не менше 85% із вологістю не менше 0,5% для безупинного розливання сталі Відома шлакоутворювальна - суміш, (ШОС-6), що поставляється фірмою ВАТ НПП «Техмет» по технічних умовах ТУУ 23431197 003-99, містить у масі % плавикового шпату - 14, основного відвального марганцевого шлаку - 38, кислого відвального марганцевого шлаку - 38, аморфного вуглецю -10 Недоліком цієї суміші є те, що вона містить дефіцитні й екологічно небезпечні компоненти аморфний вуглець і плавиковий шпат Найбільш близькою по технічній сутності і результату, що досягається, є шлакоутворююча суміш для розливання сталі, що містить у масі % графіт 2 - 20, портландцемент 20 - 40, плавиковий шпат 1 5 - 3 0 , відвальний шлак, що містить марганець, ЗО - 50 [ас СРСР №1623210, МКИ 5 С21С5/54,1988р] Ця суміш містить дефіцитні і дорогі матеріали портландцемент, плавиковий шпат, графіт Крім того, портландцемент є сильним гігроскопічним компонентом, що знижує терміни придатності су (О ю ю 55264 МІШІ, плавиковий шпат у таких кількостях знижує екологічну безпеку на робочому МІСЦІ за рахунок підвищених концентрацій фтористого водню в атмосфері, графіт має низьку реакційну здатність, що знижує швидкість шлакоутворення в кристалізаторі Вуглецеві матеріали є найважливішими, часто основними, компонентами покривних шлаків у кристалізаторі і класифікуються по вмісту вуглецю, золи і реакційній (окисній) здатності Остання визначається по зменшенню ваги при нагріванні або по температурі початку окислення і при заданому складі залежить від структурного стану речовини Реакційна здатність максимальна для неупорядкованих структур із малим ступенем кристалічності У порівняльному ряду графіт поступається не тільки аморфному вуглецю, але і іншим матеріалам мінеральної і техногенної сировини вугільної (антрацитовий штиб і насіння), коксохімічної (коксит, коксовий дріб'язок) і електродної (пиловидні відходи газоочистки) промисловості Експериментальне встановлено, що втрата ваги при прожарюванні на повітрі при 650°С протягом 1,5 годин, розрахована по формулі ДМ/Мн * 100%, де ДМ - втрата ваги, г, Мн - початкова вага, г, для аморфного вуглецю складає 26,4%, антрацитового штибу 17,0%, для графіту - 5,9% Звідки виходить, що реакційна здатність штибу (64,4%) значно вище графіту - 22,3% стосовно аморфного вуглецю (100%) В основу винаходу поставлене завдання удосконалити шлакоутворюючу суміш, за рахунок виключення з її складу портландцементу, плавикового шпату, графіту і заміни їх відходами виробництва для зниження собівартості металу і підвищення екологічної безпеки при виробництві якісних безперервно-литих заготовок У якості замінника портландцементу пропонується використовувати в мінімальних кількостях ВІДСІВИ вапна при випалюванні вапняку і доломіту, що містять у собі основний компонент (СаО) не менш 85,0% і забезпечують довгоживучість виготовлених шлакових сумішей Замість графіту мінеральна і техногенна сировина (термоантрацит, коксит і ш) із високою реакційною здатністю (не менш 40% від аморфного вуглецю), плавиковий шпат виключається цілком Базовими компонентами шлакоутворюючої суміші є кислі й основні відвальні шлаки виробництва марганцю і його сплавів, а також силікатна глиба Для рішення поставленого завдання запропонована шлакоутворювальна суміш, яка містить (масу %) основний МпО - шлак 27 - 32, кислий МпО - шлак 32 - 37, глиба силікатна 17-22, вуглецеві матеріали (термоантрацит, коксит і ш ) 10 -12, ВІДСІВИ вапна - інше Вибір вищенаведених співвідношень компонентів суміші обумовлений тим, що основні і кислі відвальні шлаки виробництва марганцю і його сплавів відрізняються за ХІМІЧНИМ І фазовим складом (мас %) основні шлаки - 41,0 - 48,0 СаО, 27,0 -35,0 SiO2 і 15,0 - 20,0 МпО (основність В = 1,52 1,37), кислі шлаки - 16,0 - 24,0 СаО, 42,0 - 52,0 SiO2 і 15,0 - 20,0 МпО(В = 0,38 - 0,46) За своїм ХІМІЧНИМ складом основні шлаки відповідають твердому розчину ортосилікату кальцію, метасилі кату марганцю стехіометричного складу Mn*3CaO*2SiO2 (19,8 / 46,8 / 33,4), із температурою плавлення 1350°С, основністю 1,4, а кислі евтектичному складу MnO*2CaO*4SiO2 (16,8 / 26,5 / 56,7), температура евтектики ~ 1300°С, основність 0,47 Крім того, в відвальних шлаках виробництва марганцю містяться ДОМІШКОВІ компоненти 5 - 8% АІ2О3, 4 - 6% MgO, FeO < 1,5 - 2,0% Глиба силікатна відповідає евтектичному трисилікату натрію Na2O*3SiO2 (25 / 75), Т э = 750°С При змішуванні основного і кислого відвального шлаків, силікатної глиби і вапна відбувається твердофазна хімічна реакція (Т £ 700°С) МпО * ЗСаО * 2SiO2 + МпО * 2CaQ * 4SiO2 + Na2O * * 3SiO2 + СаО -и- Na2O * 2МпО * 6СаО * 9SiO2 з утворенням рідкого шлаку при температурах 1100 - 1130°С складу в масі % 5,7Na2O, 13,2MnO, 31,1 СаО, 50,0 SiO2, В = 0,62 Для протікання цієї реакції необхідно в масі % 33,2 основного марганцевого відвального шлаку, 39,2% кислого шлаку, 22,4 силікатної глиби і 5,2% вапна, без обліку присадок вуглецевих матеріалів для покривного шлаку При контакті з рідкою сталлю в такому шлаку, розкисленому вуглецем, адсорбуються глиноземні, силікатні й алюмосилікатні неметалеві включення в КІЛЬКОСТІ 5,0 - 10,0% АІ2Оз з утворенням рідкопересувного покривного шлаку стехіометричного складу Na2O * 4МпО * 12СаО * 18SiO2 * АІ2О3 і/або 2Na2O * 4МпО * 16СаО * 18SiO 2 * 2AI2O3, ВІДПОВІДНО Матеріали, що містять вуглець, добавляються для збільшення теплоізолюючих властивостей і створення відновлюваної атмосфери, змащування стінок кристалізатора і регулювання швидкості плавлення суміші Експериментальне було встановлено, що оптимальним є їхній вміст в межах 10 -12мас% Застосування в якості матеріалів, що містять вуглець, термоантрациту, коксового дріб'язку, антрацитового штибу, або антрацитового насіння обґрунтоване тим, що всі ці матеріали мають окисну здатність щодо аморфного вуглецю не менш 40% і тому в складі шлакоутворюючої суміші взаємозамінні Шлакоутворюючі суміші, які відповідають складам, що заявляються позамежним і відомим складам, виготовляли механічним змішуванням або сплавленням початкових компонентів Сплавлення складових сумішей здійснювали у відбивній печі для виплавки металів, у котру попередньо завантажували змішані порошки основних і кислих марганцевих шлаків, силікатної глиби і вапна У процесі нагрівання до 1280 - 1320°С і періодичного перемішування суміш розплавляли Після утворення гомогенного шлакового розплаву його зливали з печі через проміжний ківш у плоскі виливниці масою 10 - 15кг, потім дробили в щоковій дробарці на шматки до 100мм із наступним помелом у кульовому млині й ВІДСІВОМ на фракції < 0,1мм - 70% і Тлікв НІСТЬ силіка- Вапно матеріадцемент вий = СаО/ Па,с > °С по основтна ли кислий шпат ний /SiO 2 1500 АІ 2 О 3 , °С мас % 25 ЗО 25 5 15 0,47 0,40 1200 3 27 32 22 7 12 0,60 0,20 1120 5 ЗО 35 20 4 11 0,62 0,10 1080 10 32 37 17 4 10 0,64 0,15 1100 8 35 40 15 2 8 0,87 0,30 1150 4 14 38 38 1,2 0,40 1150 8 ЗО 20 40 1,4 0,30 1100 5 *) Вуглецеві матеріали для нових ШОС - антрацитове насіння, аморфний вуглець и графіт для ШОС-6 и прототипу, ВІДПОВІДНО Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24