шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

Формула изобретения

ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, содержащая аморфный графит, доменный шлак и криолит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит нефелиновый концентрат и борат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.

Аморфный графит 20 30

Криолит 4 9

Нефелиновый концентрат 10 22

Борат кальция 5 9

Доменный шлак Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретно к защитным шлакообразующим смесям для непрерывной разливки стали на блюмовые заготовки.

Известна защитная шлакообразующая смесь, содержащая, мас. аморфный графит 2-15; силикатная глыба 6-30; плавиковый шпат 2-10; нефелиновый концентрат 10-40; портландцемент остальное (1).

Недостатком известной смеси является то, что она не обеспечивает отливку на МНЛЗ блюмовых заготовок без наружных дефектов. Кроме того, при ее использовании содержание фтористого водорода в воздухе рабочей зоны кристаллизатора составляет 0,8-1,0 мг/м³ (ПДК 0,05 мг/м³).

В качестве ближайшего прототипа принята защитная шлакообразующая смесь, содержащая, мас. углеродосодержащий материал 20-28; криолит 21-25; доменный шлак 51-55 (2).

Недостатком известной смеси является то, что она не обеспечивает отливку на МНЛЗ блюмовых заготовок без наружных дефектов. Кроме того при ее использовании содержание фтористого водорода в воздухе рабочей зоны кристаллизатора находится в пределах 0,8 1,0 мг/м³ (при ПДК, равном 0,05 мг/м³).

Целью изобретения является повышение качества поверхности заготовки, стабильности процесса литья и снижение загрязненности воздуха рабочей зоны фтористыми соединениями.

Для защиты металла в кристаллизаторе предложено применять шлакообразующую смесь, содержащую доменный шлак, аморфный графит и криолит, в которую дополнительно вводят нефелиновый концентрат по МРТУ 6-12-10-66 и борат кальция по ОСТ 6-089-79 при следующем соотношении ингредиентов, мас. Аморфный графит 20-30 Криолит 4-9 Борат кальция 5-9 Нефелиновый концентрат 10-22 Доменный шлак 44-46

Положительный эффект от использования предложенных составов шлакообразующей смеси достигается благодаря тому, что введение в шлаковую систему СаО SiO₂ Al₂O₃, образованную на базе доменного шлака и содержащую не более 5% фтора, окислов бора и окислов щелочных металлов, обеспечивает соответствие скорости плавления шлаковой смеси на зеркале металла в кристаллизаторе и скорости перемещения шлакового гарниссажа между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора. Это позволяет сформировать равнотолщинный шлаковый гарниссаж по всему периметру оболочки слитка в кристаллизаторе, что обеспечивает стабильный процесс литья стали и получение заготовок без наружных дефектов.

Ограниченное пятью процентами содержание фтора в составе шлакообразующей смеси обеспечивает содержание фтористого водорода в воздухе рабочей зоны кристаллизатора вблизи кристаллизатора ниже 0,04 мг/м³, т.е. меньше ПДК.

Содержание ингредиентов установлено экспериментально при отливке на МНЛЗ блюмов сечением 300х450 мм с рабочими скоростями 0,45-0,65 м/мин. Блюмовые заготовки отливали из углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода от 0,15 до 0,45 мас. и остаточного алюминия 0,015-0,035 мас.

Установлено, что при содержании углеродистого материала (аморфного графита) более 30 мас. скорость расплавления шлакообоазующей смеси на зеркале металла в кристаллизаторе отстает от скорости движения гарниссажа в зазоре между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора. В результате ухудшается качество поверхности слитка, так как образуются трещины. При содержании аморфного графита ниже 20 мас. скорость расплавления шлакообразующей смеси на зеркале металла в кристаллизаторе существенно превосходит скорость ее расходования. В результате чего непрерывно возрастает толщина слоя жидкого шлака на зеркале металла в кристаллизаторе.

Наблюдается комкование шлака и его запутывание в оболочке слитка. Это выявляется в виде шлаковых включений на поверхности заготовок и проката.

При содержании криолита свыше 9 мас. растет количество выделений фтора в атмосферу цеха. Вместе с тем при этом не наблюдается положительного эффекта по улучшению качества поверхности заготовок и стабильности литья.

Если содержание криолита ниже 4 мас. то недопустимо уменьшается скорость перемещения шлакового гарниссажа между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора. Поверхность заготовок в этом случае поражается трещинами. Растет аварийность.

При содержании нефелинового концентрата свыше 22 мас. снижается способность шлакового покрытия ассимилировать глиноземистые включения, шлак комкуется. Поверхность заготовок поражается шлаковыми включениями.

Если содержание нефелинового концентрата ниже 10 мас. то недопустимо уменьшается скорость перемещения шлакового гарнисажа между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора. Поверхность заготовок и проката в этом случае поражается шлаковыми включениями и трещинами. Растет количество аварийных прорывов металла под кристаллизатором.

При содержании бората кальция свыше 9 мас. не наблюдается роста положительного эффекта по улучшению качества поверхности заготовок и стабильности процесса разливки. Это происходит потому, что скорость перемещения шлакового гарниссажа между оболочкой слитка и кристаллизатором существенно опережает скорость расплавления шлакообразующей смеси на зеркале металла в кристаллизаторе.

Если содержание бората кальция ниже 5 мас. то недопустимо уменьшается скорость перемещения шлакового гарниссажа между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора. Поверхность заготовок в этом случае поражается трещинами. Растет количество аварийных прорывов металла под кристаллизатором.

Доменный шлак образует основу шлакового расплава системы СаО SiO₂ Al₂O₃, который с указанными выше добавками флюсующих элементов формирует защитное шлаковое покрытие, обеспечивающее равенство скорости расплавления шлакообразующей смеси на зеркале металла в кристаллизаторе и скорости его расходования в виде шлакового гарниссажа.

Удельный расход предложенных шлакообразующих смесей находился в пределах 0,45-0,65 кг/т. При этом шлаковое покрытие на зеркале металла в кристаллизаторе поддерживали черного цвета.

В таблице приведены результаты сравнительных испытаний предложенных составов (крайние и средние значения) шлакообразующих смесей, составов смеси, выходящих за заявленные пределы, а также шлакообразующей смеси, принятой в качестве прототипа. Эти данные получены при отливке на 4-ручьевой МНЛЗ заготовок сечением 300х450 мм из стали 45 и 20 с содержанием остаточного Al 0,015 мас. Рабочая скорость разливки составляла 0,6-0,7 м/мин. Предлагаемые шлакообразующие смеси засыпали в кристаллизаторы на 1 и 2 ручьях.

На 3 и 4 ручьях использовали шлакообразующую смесь, принятую в качестве прототипа.

Снижение потерь металла при зачистке заготовок и потери от брака проката при применении предложенной шлакообразующей смеси составят 0,15%