Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Теплоізолюючий матеріал для розливання сталі та утеплення прибуткової частини зливків, який містить лігнін та мінеральний наповнювач, який відрізняється тим, що як мінеральний наповнювач застосовується кізельгур, причому вміст фракції менше 0,05 мм не перевищує 15 %.

2. Спосіб одержання теплоізолюючого матеріалу, що включає спільне відпалювання при обмеженому доступі повітря (α = 0,2-0,8) та температурі 600-1800°С лігніну і мінерального наповнювача, який відрізняється тим, що при відпалюванні компоненти розміщуються шарами і співвідношення компонентів в шарах різне: верхній шар - суміш лігніну з кізельгуром в співвідношенні 1:1; другий шар - чистий кізельгур; нижні шари - суміш лігніну та кізельгуру в співвідношенні 1:0,2-1:2, при співвідношенні товщин шарів 1:1:3-1:1:10.

Текст

1 Теплоізолюючий матеріал для розливання сталі та утеплення прибуткової частини зливків, який містить ЛІГНІН та мінеральний наповнювач, який відрізняється тим, що як мінеральний наповнювач застосовується кізельгур, причому вміст фракції менше 0,05мм не перевищує 15% 2 Спосіб одержання теплоізолюючого матеріалу, що включає спільне відпалювання при обмеженому доступі повітря (а=0,2-0,8) та температурі 6001800°С лігніну і мінерального наповнювача, який відрізняється тим, що при відпалюванні компоненти розміщуються шарами і співвідношення компонентів в шарах різне верхній шар - суміш лігніну 3 кізельгуром в співвідношенні 1 1, другий шар чистий кізельгур, нижні шари - суміш лігніну та кізельгуру в співвідношенні 1 0,2-1 2, при співвідношенні товщин шарів 1 1 3 - 1 1 1 0 Винахід відноситься до області чорної металурги і може бути використаний при розливанні вуглецевих і легованих сталей, і сплавів Як відомо, розливання сталі пов'язане з великими труднощами, обумовленими вторинним окисленням і охолодженням металу в процесі розливання, що являється причиною враження зливків і прокату поверхневими дефектами (рванинами, заворотами кірки, пухирями, пленами і інш) і дефектами макроструктури (усадкою, ліквацією, неметалевими включеннями і інш) Одним із найбільш ефективних заходів комплексного покращення якості зливків і прокату є ІЗОЛЯЦІЯ дзеркала металу в процесі розливання і формування зливків спеціальними захисними матеріалами шаром рідкого шлаку для високолегованої сталі і на МБЛЗ, та для решти сортаменту - теплоізолюючими сумішами Спільним недоліком відомих сумішей є порівняно низька температура плавлення компонентів, що обумовлює схильність сумішей до спікання і, ВІДПОВІДНО, погіршення їх теплоізоляційних властивостей З метою зменшення схильності до спікання, до складу теплоізоляційних сумішей обов'язково вводяться технологічні добавки - тугоплавкі матеріали-роз'єднувачі Роз'єднувачами являються матеріали що містять вуглець, частіше всього графіт Ефективність роз'єднувальної добавки залежить від здатності обволікати частинки суміші, утворювати бар'єр між ними, при збереженні однорідності суміші в цілому В цьому відношенні аморфний графіт більш ефективний ніж кристалічний, тому що з ним суміш менше здатна до розшарування Однак такий "бар'єрний" ефект графіту проявляється лише при доволі високому його вмісті в суміші (35-45%) Введення такої великої КІЛЬ Використання теплоізолюючих сумішей є обов'язковим при розливанні вуглецевих і легованих сталей (див , наприклад, Сб "Проблемы стального слитка" Вып 5 М , "Металлургия", 1974, с 464470) В ВІТЧИЗНЯНІЙ і зарубіжній практиці використовуються теплоізоляційні суміші на основі низькотеплопровідних матеріалів, таких як спучений перліт, вермикуліт, діатоміт, попіл ТЕЦ і інш КОСТІ графіту збільшує насипну ЩІЛЬНІСТЬ суміші, погіршуючи умови и виносу на поверхню металу на початку розливання і добре "розділюючи" часточки матеріалу, підвищує схильність суміші до розшарування, це являється причиною нерівномірності властивостей Крім того, при великому ВМІСТІ графіту проходить його розчинення в металі, а це викликає збі СО Ю Ю 59513 льшення вмісту вуглецю в головній частині зливка Через порівняно низьку температуру плавлення основи (перліто-графітової - 1250-1300°С, попело-графітової - 900-1300°С) і спікання вказаних сумішей, товщина і теплоізоляційні якості суміші в процесі розливання швидко зменшуються і виникає необхідність в додатковому утепленні прибуткової частини зливка При підвищенні тугоплавкості матеріалуоснови, наприклад, використання пдрофлогопітів (температура плавлення 1330-1350°С), КІЛЬКІСТЬ графіту можна зменшити до 25% При цьому "збереження" товщини шару суміші в прибутку зливка і якість макроструктури значно краща В останні роки в якості вуглецевих компонентів знаходять використання відходи, одержані при переробці рослинної сировини Це - лігнин і агримус Лігнин це природний полімер, який міститься в деревині та інших рослинних матеріалах В промисловості лігнин одержують при виробництві целюлози і при гідролізі рослинних матеріалів В залежності від способу одержання вміст вуглецю в ЛІГНИНІ коливається від 40 до 98% Так, ВІДОМІ су міші, що містять необробленій лігнин, в якості основи в них використовується перліт (а с СРСР № 1303256 B22D 7/10, 1987 р , а с СРСР № 1115849 B22D 27/00 7/10, 1984 р), кам'яновугільний попіл (ас СРСР № 755415 B22D 3/00, 1980 р, а с СРСР № 1027922 B22D 7|10, 1985 р), ІНШІ мінеральні наповнювачі (а с СРСР № 529902 B22D 7/10, 1975 р , а с СРСР № 561619 B22D 27/04, 1972 р ) Крім того, використанням лігнину в сумішах переслідується мета, завдяки високій теплотворній здатності і великому вмісту летючих (до 50% маси), отримати розрихлення шару в процесі розливання ("киплячий шар"), а також ефекту змазування виливниць сажистим вуглецем, отриманим в результаті термічного розкладу лігнину Однак на практиці, при використанні необробленого лігнину одержати стабільні результати по якості металу не вдається Більш "важкі" суміші попелу, що мають велику насипну масу, погано виносяться на поверхню металу на початковій стадії розливання, цим погіршується якість поверхні нижньої частини зливка Введення лігнину в суміш на основі перліту забезпечує в цьому відношенні позитивний ефект, неможливий при використанні лігнину в теплоізоляційних сумішах на основі кам'яновугільного попелу Однак високий (в 4 - 10 разів вищий ПДК) рівень пилевиділення (див а с СРСР № 1037922 B22D 7/10, 1985р) затрудняє використання сумішей на основі перліту Практика показує, що введення в суміш лігнину в КІЛЬКОСТІ до 5% не впливає на формування і існування захисного шару, а при ВМІСТІ лігнину в суміші > 30% надмірне газовиділення призводить до погіршення якості поверхні зливка і різкого погіршення санітарно-гігієнічної ситуації при розливанні Таким чином, використання лігнину в "чистому" вигляді призводить до значного погіршення екології при розливанні металу внаслідок сильного газоутворення Вказаних недоліків можна запобігти при попередній термообробці лігнину Найбільш близьким до запропонованого винаходу по технічній суті і ефекту рішенням являється теплоізоляційна суміш для розливання сталі виготовлена на основі відомих теплоізоляційних матеріалів (перліту, вермикуліту, попелу ТЕЦ і ш) і одержана шляхом сукупного відпалювання їх з лігнином (ас СРСР № 1279743, B22D 7/00, 1986 р) Сукупне відпалювання з недостатком кисню (а = 0,3 - 0,8) забезпечує піроліз лігнину з рівномірним розподілом піролізного вуглецю в вигляді сажі і смоли на поверхні частинок вогнетривкої складової, надаючи одержаному матеріалу високу текучість Однак такі суміші через порівняно невисоку температуру плавлення основних компонентів не забезпечують достатньої ефективності теплоізоляції дзеркала металу в заключній стадії формування усадочної раковини Крім того, при їх використанні зберігається високий рівень пиловиділення при розливанні (ас СРСР № 1027922, B22D 7/10,1985 р) В основу винаходу поставлено завдання створити теплоізоляційний захисний матеріал, який має високі теплоізоляційні властивості в інтервалі температур розливання сталі і зберігає ці властивості на протязі всього часу твердіння зливка Одночасно створений матеріал повинен забезпечувати мінімальне пилевиділення при виготовленні і використанні Поставлена задача вирішена тим, що теплоізоляційний матеріал для розливання сталі і утеплення прибуткової частини зливків, який містить лігнин та мінеральний наповнювач, згідно з винаходом як мінеральний наповнювач застосовується кізельгур, причому вміст фракції менше 0,05мм не перевищує 15% Спосіб одержання теплоізолюючого матеріалу, що включає спільне відпалювання при обмеженому доступі повітря (а = 0,2 - 0,8) та при температурі 400-1200°С лігнину і мінерального наповнювача, згідно з винаходом, при відпалюванні компоненти розміщуються шарами, і співвідношення компонентів в шарах різне верхній шар суміш лігнину і кізельгуру у співвідношенні 1 1, другий шар - чистий кізельгур, нижні шари - суміш лігнину і кізельгуру у співвідношенні 1 0,2 -1 2, при співвідношенні товщин шарів 1 1 3 - 1 1 1 0 Для кращого газопроникнення та проходження крекінгу лігнину в шихті обмежується вміст в кізельгурі фракції менше 0,05мм до 15% Унікальне поєднання низької (на рівні перліту) теплопровідності кізельгуру і високої (до 1560°С) температури його плавлення, відсутність будь яких перетворень при нагріванні, забезпечують високі, СТІЙКІ теплоізоляційні властивості сумішей на його основі при перебуванні на дзеркалі металу на протязі тривалого часу Порівняно висока насипна маса (700-800кг/м ) практично виключає пилоутворення при виготовленні і використанні суміші Утворена при піролізі сажа являє собою продукт термічного розкладу ароматичного вуглеводню (лігнину) і містить до 98% вуглецю Низька насипна маса (60-280кг/м3), висока дискретність (діаметр часточок 0 01 - 0,35мКм), велика питома поверхня (100-ЗООм /г) визначають и високі порівняно з графітом, захисні і змазуючі властивості Завдяки цьому необхідне розтікання суміші досягається при ВМІСТІ вуглецю в 6-8 разів менше, ніж при використанні графіту В залежності від умов (режиму) відпалювання 59513 ступінь піролізу лігнину при бажанні може бути різною і нарівні з відносно інертним сажистим вуглецем вміщати деяку КІЛЬКІСТЬ коксу, смоли, доокислення яких в процесі розливання забезпечує газовиділення, розрихлення шару суміші і утворює відновлювальну атмосферу в районі меніска, де це дуже важливо Відомий спосіб одержання піролізного вуглецю передбачає відпалювання матеріалу (суміш мінеральної складової і лігнину) у обертових печах при коефіцієнті забезпечення атмосфери киснем а = 0,2 - 0,8 Цей спосіб відпалювання поряд з високою продуктивністю характеризується великими неконтрольованими втратами матеріалу, внаслідок виносу газовим потоком частини шихти, цим порушується стабільність складу суміші Випалювання матеріалу в шарі виключає ці втрати і при правильному виборі схеми розміщення і параметрів шарів забезпечується стабільність складу суміші при мінімальних втратах Продуктивність операції випалювання матеріалу в шарі лімітується теплопередачею, інтенсивність якої визначається параметрами тепломасопереносу Через низьку теплопровідність прогрів шару теплоізоляційного матеріалу, яким являється кізельгур, відбувається помалу і продуктивність відпалювання таких матеріалів в шарі мала Однак при наявності в суміші лігнину утворення газоподібних продуктів розкладу із лігнину інтенсифікує конвективний теплообмін і прогрів шару прискорюється Міняючи концентрацію лігнину в шихті і товщину шару можна регулювати КІЛЬКІСТЬ газоподібних продуктів і, ВІДПОВІДНО, інтенсивність теплообміну, а також КІЛЬКІСТЬ утвореного піролізного вуглецю При цьому продукти розкладу лігнину (піролізні гази) переміщуючись в шарі частково окислюються виділяючи і віддаючи тепло холодним шарам Експериментальне встановлено, що при випалюванні в закритій ємності окислюється біля 50% лігнину При цьому верхній шар - буферний, являє собою суміш кизельгуру і лігнину в співвідношенні 1 1, задачею якого є стабілізація вмісту кисню в атмосфері печі Другий шар - чистий кізельгур, завданням якого є адсорбція піролізного вуглецю Третій, нижній шар - суміш лігнину і кізельгуру в співвідношенні 1 0,2 -1 2 Співвідношення товщин шарів 1 1 3 - 1 1 10 Вказаний розбіг товщин і складу шарів обумовлений зміною умов тепломасообміну в зв'язку з різницею вологості лігнину Відомо, ЩО ВОЛОГІСТЬ не може бути нижче 5% (тому що сухий лігнин вогненебезпечний) і може бути до 30% Приклад Для одержання теплоізоляційного, матеріалу використано порошок кізельгуру з такими характеристиками - фракційний склад (залишок на ситі, мас %) Комп'ютерна верстка В Рябиця 0,63мм-0,2, 0,40мм-0,9, 0,315мм-1,8, 0,20мм11,3, 0,16мм - 28,9, 0,10мм - 39,4, 0,05мм - 14,5, 00мм-3,0, -температура плавлення - 1560°С, - вологість - не більше 0,5% В якості вуглецевого розділювача використано лігнин - відходи гідролізу рослинної сировини з вологістю 5 - 15% (при вологості

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Heat-insulating material for casting and heating steel and method of its production

Автори англійською

Osipov Volodymyr Prokopovych, Naidek Volodymyr Leontiiovych, Kazakov Serhii Serhiiovych, Knokhin Valerii Heorhiiovych, Korol Leonid Naumovych, Bulat Volodymyr Oleksandrovych, Maiko Olha Ivanivna

Назва патенту російською

Теплоизолирующий материал для разлива и утепления стали и способ его получения

Автори російською

Осипов Владимир Прокофьевич, Найдек Владимир Леонтьевич, Казаков Сергей Сергеевич, Кнохин Валерий Георгиевич, Король Леонид Наумович, Булат Владимир Александрович, Майко Ольга Ивановна

МПК / Мітки

МПК: B22D 7/10

Мітки: одержання, сталі, матеріал, утеплення, розливання, спосіб, теплоізолюючий

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-59513-teploizolyuyuchijj-material-dlya-rozlivannya-i-uteplennya-stali-ta-sposib-jjogo-oderzhannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Теплоізолюючий матеріал для розливання і утеплення сталі та спосіб його одержання</a>

Подібні патенти