Шлакоутворююча суміш для безперервного розливу сталі

1 Шлакоутворююча суміш для безперервного розливу сталі, що включає портландцемент, силікатну глибу, кварцовий або формувальний пісок, вуглеце- і фторовмісні речовини, яка відрізняється тим, що інгредієнти містяться у такому співвідношенні, мас % вуглецевмісна речовина 5-10 фторовмісна речовина 8-12 кварцовий або формувальний пісок 15-20 глиба силікатна 30-35 портландцемент решта 2 Суміш за п 1, яка відрізняється тим, що як фторовмісну речовину суміш містить плавиковий шпат 3 Суміш за п 1, яка відрізняється тим, що як вуглецевмісну речовину суміш містить аморфний вуглець Винахід відноситься до чорної металурги, зокрема, до складів шлакоутворюючих сумішей для безперервного розливу сталі Відома шлакоутворююча суміш, що містить у мас % нефеліну 10-40, вуглецевмісної речовини 2-15, силікатної глиби 5 - ЗО, плавикового шпату 2 - 10, цементу - решта (а с СРСР №503918, МКП2 С21С5/54, 1976р) До складу цієї суміші входить гостродефіцитний імпортний матеріал - нефеліновий концентрат, що значно підвищує собівартість металу Цей же недолік має і шлакоутворююча суміш, містить у мас % аморфного графіту 20 - ЗО, кріоліту 4 - 9, нефелінового концентрату 10-22, бората кальцію 5 - 9, доменного шлаку - решта (патент Роси №2044777, МКП6 С21С5/54, В22Д11/10, 1995р) На металургійних заводах України застосовуються шлакоутворюючі суміші (ШОС), що поставляються фірмою ВАТ НІШ «Техмет» по технічних умовах ТУ 23431197 003-99, у яких регламентується основність шлаку В = Ca/SiO2 = 0,6 - 1,2, отримані змішанням або сплавленням різноманітних шихтових компонентів (портландцементу, плавикового шпату, нефелінового концентрату, силікатної глиби й ш) з вуглецеграфітовими матеріалами (аморфний вуглець, графіт, коксик, антрацитовий дріб'язок й ш ) Проте ці шлакоутворюючи суміші і наведені вище аналоги відносяться до оксидної мультісистеми Na2O (КаО) - Са (Мд) - SiO2 - АІ2О3 і и фізико - ХІМІЧНІ властивості (в'язкість, температура плавлення й ш) характеризуються не основністю, а луго - кислотним модулем (М), рівним відношенню суми основних (Na2O, К2О, CaO, MgO і ш) до кислотних (амфотерних) окислів (SiO2, АІ2Оз і ін) У зв'язку з цим, у заводських умовах доводиться доробляти марочні ШОСи до оптимального складу, що відповідає модулю в межах 0,6 - 0,7 і забезпечують ефективність технології безперервного розливання сталь Найбільше близькою за технічною суттю і досягаємим результатам є шлакоутворююча суміш для безперервного розливання сталі, яка включає (мас %0 вуглецевмісну речовину 7 - 1 2 , фторовмісну речовину 18 - 22, глибу силікатну 12 - 18, кварцовий або формувальний пісок 8 - 1 4 , портландцемент - решта (патент Роси №2165822, МКП 7 В22Д11/00, С21С5/54, 2001 р) Ця суміш не містить дефіцитного нефелінового концентрату, проте включає 18 - 22% фторовмісної речовини, що призводить до підвищення вмісту фтористого водню в повітрі робочої зони кристалізатора установки безперервного розли (О ю 00 ю ю 55856 вання до критичних значень ПДК (більш 0,05мг/м ) Крім того, у якості фторовмісної речовини, в основному, застосовують плавиковий шпат, що також, як і нефеліновий концентрат, є гостродефіцитним матеріалом і його підвищений вміст збільшує собівартість металу В основу винаходу поставлена задача удосконалити шлакоутворюючу суміш для безперервного розливання сталі, в якому за рахунок нового процентного співвідношення компонентів забезпечується зниження шкідливих викидів і зменшення собівартості металу Для рішення поставленої задачі запропонована шлакоутворююча суміш, що включає портландцемент, силікатну глибу, кварцовий або формувальний пісок, вуглеце - і фторовмісні речовини, і містить інгредієнти при такому співвідношенні, мас % Вуглецевмісна речовина 5-10 Фторовмісна речовина 8-12 Кварцовий або формувальний пісок 15-20 Глиба силікатна ЗО - 35 Портландцемент решта У якості фторовмісної речовини суміш може містити плавиковий шпат, а в якості вуглецевмісноі речовини - аморфний вуглець Вибір вищенаведених співвідношень компонентів суміші обумовлений тим, що портландцемент марки 300/400, як мінеральна основа шлакоутворюючих сумішей, складається, як установили проведені дослідження, із трьох мінеральних фаз при такому співвідношенні, мас % алюмоферит кальцію (2СаОАІ2ОзРе2Оз) - 10, аліт (3CaOSiO2) - 20, беліт (2CaOSiO2) - 70 Ці фази вступають у ХІМІЧНІ реакції з іншими компонентами шлакоутворюючої суміші, з утворенням нових проміжних фаз, що складають гомогенний покривний шлак при нагріванні або сплавленні його вихідних компонентів при атмосферному тиску кисню (~ 0,21атм) повітря Зокрема, при взаємодії адюмофериту кальцію з вуглецем утворюється двокальцієвий алюмінат евтектичного складу (2СаОАІ2Оз), Те ~ 1400°С, що із силікатною глибою евтектичного складу (Na2O3SiO2, Те = 750°С) утворює чотирьохкомпонентну евтектику (Na2O2CaO3SiO2Al2O3, Te ~ 1000°С) - так називаний синтетичний сиеніт (нефелін) Силікати кальцію і силікатної глиби в присутні кварцового або формувального піску (S1O2) і плавикового шпату (CaF2) при нагріванні на повітрі утворюють трьохкомпонентну евтектику ((Na2O3CaO6SiO2, Те = 1047°С) У результаті синтетичний нефелін з останньою евтектикою утворює рідко рухливий покривний шлак із високою швидкістю розплавлювання (температура початку текучості) у результаті багатоступінчастого механізму утворення легкоплавких проміжних фаз, рідких при температурах литої заготівлі в кристалізаторі установки безперервного розливання сталі Співвідношення компонентів запропонованої суміші відповідає перерахованим вище взаємодіям, а склад покривного шлаку в кристалізаторі повинний мати луго - кислотний модуль у заданих межах М = 0,6 - 0,7, забезпечуючий заданий рівень рідко текучості (0,10-0,20ПаСпри 1500°С) Шлакоутворюючі суміші, які відповідали заявляюємим складам, позамежним значенням і відомим складам приготовляли або механічним змішанням або сплавленням вихідних компонентів Механічне змішання порошків усіх складових сумішей здійснювали фракцією порошків < 0,1мм 70% і < 1мм - решта Потім проводилося сушіння суміші до вологості менше 0,5% Сплавлення складових сумішей здійснювали при парціальному тиску атмосферного кисню у відбивній печі для виплавки металів, у котру попередньо завантажували змішані порошки плавикового шпату, кварцового піску, силікатної глиби і портландцементу У цьому випадку за 100% приймали суму їхніх вагових частин, а вуглецевмісну речовину у КІЛЬКОСТІ 5 - 10% додатково сідали на поверхню покривного шлаку в кристалізаторі під час безперервного розливання Наприклад, при виготовлення суміші другого складу (табл) змішували (мас % 9 - плавикового шпату, 33 - силікатної глиби, 22 - кварцового піску, 36 - портландцементу 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 щековій дробарці на шматки до 100мм із наступним помелом у кульовому млині й ВІДСІВОМ на фракції < 0,1мм - 70% і < 1мм - решта У таблиці подані експериментальні дані по визначенню технологічних властивостей (температура плавлення, в'язкість), отриманих методом вібротермографм (П С Харлашин, Ю И Кирюшкин, О Е Чернуха, О В Носоченко «Исследование вязкостно - плавкостных свойств шлакообразующих смесей, применяемых на ОАО «МК «Азовсталь» для непрерывной разливки стали с целью оптимизации их состава» - Изв ВУЗов, ЧМ - 1999 - №4 С 71 - 73), і ступінь екологічної безпеки (ПДК < 0,05мг/м3 для фтористого водню в атмосфері) Дослід 7 відповідав відомої шлакоутворюючої суміші, дослід 6 - ШОСу - 5 по ТУ 23431197 003-99, досліди 2 - 4 - заявляємим складам суміші, досліди 1 і 5 - сумішам із позамежними складами Аналіз приведених даних свідчать про високі технологічні властивості запропонованих шлакоутворюючих сумішей (М = 0,6 - 0,7, п = 10 - 20Па С при 1500°С) і їхніх низьких ВМІСТІВ ПДК = 0,03 0,04мг/м3 (досліди 2 - 4) Суміші з позамежними складами (досліди 1,5) мають М = 0,5 і 0,8, ВІДПОВІДНО, І низький рівень рідко текучості Крім того, суміш складу 5 характеризується також граничним значенням ПДК ВІДОМІ склади 6 і 7 мають М = 1,12 і 1,30, низькі рівні рідкотекучості і високі ПДК (0,06 і 0,08мг/м3' Крім того, вони містять великі КІЛЬКОСТІ дефіцитних матеріалів - плавикового шпату і нефеліну ДОСЛІДНІ плавки трубних сталей марки 13ГІСУ на запропонованим безнефелінових ШОСах для МБЛЗ у конвертерному цеху ВАТ «МК «Азовсталь» показали високу ефективність покривних шлаків у кристалізаторі 55856 Таблиця Технологічні власВміст компонентів, мас % тивості № Модуль Склад П, Па досліду Плавиковий Глиба Кварц, Портланд Вуглець Нефеліновий (М) Тпл, С при HF 3 шпат силікатна ПІСОК цемент аморфний концентрат °С мг/м 1500°С За межовий 1 6 28 22 40 4 0,50 1180 0,30 0,02 2 8 ЗО 20 32 10 0,60 1170 0,20 0,03 Запропонований 3 10 32 17 34 7 0,65 1160 0,10 0,04 4 12 35 15 33 5 0,70 1150 0,15 0,04 За межовий 5 14 37 13 24 12 0,80 1200 0,30 0,05 ШОС-5 6 20 12 31 10 27 1,12 1160 0,25 0,06 Відомий 7 20 15 10 45 10 1,30 1180 0,29 0,08 які істотно знижують поверхневі дефекти слябів і підвищують стабільність заданих режимів розливання сталі Економічний ефект запропонованих сумішей можна одержати за рахунок зниження шкідливих викидів і зменшення собівартості металу (зниження вмісту в суміші дефіцитних матеріалів) Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24