Способ получения теплоизолирующей смеси для разливки стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 69 ОИ 1) В 22 П 7/00 С 5 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИ к датаскому свмда(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт(56) 1Баптизманский В.И. Разливкастали. Киев, 1977, с. 92-962, Авторское свидетельство СССРВ 710767, кл. В 22 Э 27/06, 1977.. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕИ СИЕСИ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, заключающийся в том, что производят обжиг отходов крахмалопаточного производства (агримус) при коэфФициенте избытка кислорода 0,50-0,92 и температуре 175-750 С.о101 б 9 1Изобретение относится к чернойметаллургии, а именно к способам получения смесей для разливки стали.Известны .способы получения теплоизолирующих смесей для разливки стали, заключающиеся в том, что исходные материалы: горючие (порошкообразный алюминий, древесный уголь, торф,графит и др.), окислители (селитры,карбонаты, окислы и др.), огнеупорные наполнители (перлит, вермикулит,глиноземистые материалы, шамот, силикатная глыба и др.), катализаторы(фториды, окислы и др.) тщательноизмельчают и в порошкообразном виде 15с соблюдением мер безопасности перемешивают и просушивают 1, 2 .Основным недостатком известныхспособов является высокая себестоимость смесей, которая получается 20от пркенения дорогостоящих материалов (алюминий, графит и др.) и необходимости применения специальногооборудования для измельчения перемешивания и сушки исходных компонентов во взрывобезопасном исполнении.Кроме того, недостатком способовявляется ограниченная сырьевая базаисходных компонентов и соответственно дефицитность материалов: графита, плавикового шпата, порошкообразного алюминия и др,Способ получения теплоизолирующейсмеси для разливки стали по изобретению заключается в том, что про - 35изводят обжиг отходов крахмалопаточного производства (агримуса) при коэффициенте избытка кислорода 0,500,92 и температуре 175-750 С. Агримус является отходом производства крахмала и фурфурола из растительного сырья (кукурузного стержня, подсолнечной луэки, гречневой и рисовой шелухи, мезги) и содержит.в своем составе 24-267 эолы, осталь 45 ное - гидролизный лигнин. Размер частичек агримуса менее 1 мм. В процессе обжига агримуса по изобретенному способу из углеводов лигнина выделяется сажистый углерод - сажа. Вследствие недостатка кислорода на полное сжигание лигнина в агримусе после обжига его получается смесь, состоящая иэ золы, сажи и лигнина.При этом температура обжига должна 55 быть не ниже 15 С - температуры вос 0пламенения лигнина, так как при тем пературе менее 175 С лигнин гореть 08 гне будет и, следовательно, не будет выделения сажистого углерода. В то же время температура обжига должна быть не выше температуры начала горения сажи - 750 С. При температурах0выше 750 С возможно протекание вто 6ричных процессов сажеобраэования, среди которых особенно нежелатЕльна реакция газификации углерода сажи. и взаимодействие сажи с водяным паром.Оптимальная температура обжига 500 С, так как при этой температуреолигнин агримуса самовоспламеняется, а отношение СО/С 02 менее 0,1.Параметры обжига агримуса, позволяющие получать смеси, пригодные для применения при разливке стали, приведены в таблице. Как следует из данных таблицы,обжиг агримуса при температурах175-750 С и коэффициентах избыткакислорода Ж =0,50-0,92 позволяетполучать смеси, содержащие 40-80 Хэолы, 15-ЗОХ сажи, 5-ЗОБ летучих(гидролизного лигнина), которые могут быть применены при разливке стали, Пределы коэффициента избыткакислорода 0 выбраны таким образом,чтобы получаемое при обжиге агримуса содержание золы и сажи соответствовало их содержанию в применяемых на практике зольно-графитовыхсмесях,Получаемая при обжиге агримусасмесь, состоящая из золы, сажи и летучих (гидролизного лигнина), представляет собой готовую смесь для раз-,ливки стали, которая может быть использована как для изоляции зеркаламеталла при сифонной разливке стали,так и для утепления прибыльной части слитка при сифонной разливке иразливке сверху, Теплотворная способность смеси зависит от содержания летучих и может Изменяться от0 до 4000 ккал/кг (теплотворная спо- .собность чистого агримуса) . Поскольку смеси, получаемые предлагаемым.способом, могут содержать различные количества золы, сажи и летучих и соответственно иметь различные шлакообразующие, смазывающие, и экзотермические свойства, то пара-. метры способа получения смесей выбираются исходя из цели обеспечения максимальной эффективности примене3 1016ния смесей по определенному назначению. Например, при.разливке сверху крупных (2-18 т) слитков желательно не только уменьшить с помощьютеплоизолирующей смеси тепловые по -. тери слитка, но и дать прибыльнойчасти слитка дополнительное количество тепла. В этом случае коэффициент избытка кислорода выбираетсяравным 0,5 из условия получения максимального количества летучих в сме. си, обеспечивающих ее экэотермичностьПри сифонной разливке сталижелательно иметь относительно большое содержание золы, так как частьее должна расплавиться и заполнитьзазор между слитком и изложницей,а часть - обеспечить теплоизоляциюслитка, Иметь повьппенное содержаниелетучих при этом нецелесообразнотак как все равно эти летучие вусловиях дефицита кислорода внутриизложницы полностью не сгорят, абудут выделяться в виде дыма. Этому условию удовлетворяет способ получения смесей при 6 =0,92.Изменением температуры обжигаобеспечивается необходимое количество сажи, при 1 =175 С получаетсяомаксимальное и при 750 С - минимальа30ное количество сажи.При коэффициенте избытка кислородаМ менее 0,57 содержание сажипри обжиге получается выше 307, чтосоздает опасностьнауглероживания35металла низкоуглеродистых марок стали, Содержанию сажи 157 соответствует6=0,92, при Ф больше 0,92 не обеснечивается эффективная защита золыв получаемой смеси от расплавленияпри,контакте с жидким металлом, так ,как содержание сажи будет менее 157.Оптимальному составу смеси: 50-607золы, 20-257 сажи и 20-257. летучихсоответствует М =0,7, температура . 45обжига 5000 С,Оптимальные значения М =0,7, =500 С позволят получить одновреОменно и смеси для сифонной разливки мелкая и потому сильнее обожженная 50 фракция, и смеси для разливки сталисверхкрупная и потому слабее в одних и тех же условиях обожженная фрак-.ция смесей из агримуса. Следовательно, достаточно сделать рассев по 55 фракциям смеси, полученной при оптимальных условиях, чтобы в одноме процессе получать смеси двух видов. 908 4Смеси, получаемые предлагаемым способом, показали при испытаниях исключительно высокие теплоизоляционные свойства. Например, при толщинеслоя смеси на зеркале металла 140 ммв течение 40 мин от конца разливкитемпература поверхности смеси непревышала 500 С, в то время как нижняя поверхность ее соприкасаласьс жидким металлом. Коэффициент теплопроводности в этих условиях составил 0,05 Вт/м град, коэффициенттеплопроводности перлито-графитовойсмеси равен 0,23-0,32, а зольнографитовой - 0,52-0,57 Зт/м град,Теплоемкость смеси определяетсятеплоемкостью ее компонентов и составляет О, 1-0,2 ккал/кг. К в зависиамости от конкретного состава.При практическом использованииспособа по изобретению целесообразно применять топочные агрегаты циклонного типа, в которых агримусподается сверху, а окислитель -сбоку, Поскольку при сгорании агримуса выделяется большое количествотепла - 4000 ккл/кг при полном сгорании, то дополнительных источниковтепла не требуется. Температура вкамере сгорания регулируется водяным охлаждением кожуха циклона.Охлаждение смеси после камеры сгорания до температуры 170 С, при которой.исключается возгорание смеси,производится водяным паром,П р и м е р 1.В камеру сгоранияциклона подается агримус со скоростью25 кг/мин, кислород в количестве7 м/мин или воздух в количестве35 м/мин. Температура в камере сгорания составляет 175 С, время обжиага частичек агримуса соответствуетвремени.их падения и равно 15-20 с.Получаемый состав смеси, 7: золы 40,сажи 30, лигнина 30.П р и м е р 2. В камеру сгоранияциклона подается 50 кг/мин агримуса,через боковые горелки подается90 м /мин воздуха. Температура вкамере сгорания 500 С, время обжигаочастичек агримуса 5-8 с. Состав получаемой смеси, Х: золы 55, сажи 21,лигнина 24. П р и м е р 3. В циклонной уста"новке обжиг агримуса производитсяпри его расходе 100 кг/мин, подачевоздуха 250 м /мин при температуре750 С. Время обжига частичек агри1016908 Пример обжига Полученный материал Температура обжига, О( Время об- Золажига, с Сажа КоэФФициент избытка кислорода Летучие (лигнин) 5;10 175 30 30 40 0,5 42. 20-30 28 30 26 27 5-10 500 49 26 25 20-30 муса 3-5 с. Состав получаемой смеси, Х; золы 80, сажи 15, лигнина 5. Готовая смесь расфасовывается в мешки для доставки непосредственно в разливочное отделение сталеплавильиого цеха.При получении теплоизолирующих смесей предлагаемым способом достигается повышение эффективности.их применения при разливке стали и снижение себестоимостиВ смесях, получаемых предлагаемым способом, в качестве углеродистого вещества образуется сажа, которая превосходит по своим защитно-смаэывающим свойствам другие углеродистые материалы.2. Изобретенный способ обеспечивает лучшую огнеупорную защитуэолы углеродистым материаломпо сравнечию с,известными способами, так как сажа образуется в результате термического разложения углеродов непосредственно на поверхности каждой частички. При этом не нужен избыток сажи,3. Исключается необходимость измельчать получаемые предлагаемым способом смеси, так как и крупные и мелкие частицы агримуса в одина" ковой степени покрываются с поверхности сажей и, следовательно, Фракционный состав смесей подбирается с точки зрения наиболее эффективного их применения, а не по условиям производства смесей. Это существенно повышает эффективность применения смесей, особенно при разливке свер" ху, где технологические ограничения по фракционному Составу значительно ниже, чем при сифонной разливке стали. Приготовление эольно-гра фитовой, зольно-коксовой., зольноугольной, перлито-графитовой и т,д.смесей обычным способом требует, во-первых, избытка углеродистого материала, во-вторых, тщательного 10 измельчения исходных компонентов,Следовательно, к преимуществам смесей, получаемых предлагаемым способом, следует. отнести и уменьшение запыленности и улучшение условий тру да при их получении и применении. В результате применения предлагаемого способа количество рванин,трещин и плен на слитке уменьшается20 в 3 раза, что снижает объем зачисткиперед последующей прокаткой.Получаемые теплоизолирующие смеси подаются в изложницу таким жеспособом, как и все другие смеси,25 т.е. в мешках на дно изложницы илиподвешиваются на расстоянии 100250 мм от ее нижнего среза при сифонной разливке стали. При разливкесверху смеси присаживаются в мешкахили насыпью из специального устройства на зеркало металла сразу послеотливки слитка,Экономический эффект от примене"ння данного способа обусловлен разницей В стОимОсти теплоизолирующих;смесей для разливки стали, получаемыхизвестным и предлагаемым способамии составляет 0,37 руб. на 1 т стали., ( Пример обжига Коэффидииэб 0 57 2 7 10 500 0 0,92 орректор Н.Король Техред А.Вабииец; Редактор П.Горьков Тираж 774 По НИИПИ Государственного комитета СССР но делам иэобретений и открытий . 035, Москва, ЖРауаская нвб., д.