Интенсификатор кипения стали

. Пенко, Ф игосн 5209 ЗЗаК 1 Г л 1 згая закл. Фг. с пл агав ззакл гсР.а(71) Донецкий ордена Трудового КраЗнамени политехнический институт(54) (57) ИНТЕНСИФИКАТОР, КИПЕ НИЯ СТАЛИ, включающий кокс, отличаю, щийся тем, что, с целью повышения качест/ва стали и макроструктуры слитка, он дополнительно содержит сульфидно-спиртовую барду и огнеупорную глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:Сульфидно-спиртоваябарда 10 - 14 Огнеупорная глина 4 - 8 Кокс ОстальноеИзобретение относится к черной металлургии, в частности к производству кипящей стали.Известен интенсификатор кипения стали, применяемый в связи с увеличением скорости наполнения изложниц при разливке, который вводят в изложницу в начале или по ходу наполнения в виде порошков или брикетов, например, содержащих, вес. /,: окалина 75 - 80; натриевая селитра 12 в 8;о плавиковый шпат 1 - 2; известь - остальное 1.Известен интенсификатор кипения, включающий кислород и углесодержащие компоненты, вес. /,: плавиковый шпат 5 - 7; коксик 27 - 30; сидерит 30 - 60; окалина - 1 остальное 2.применение интенсификаторов, содержащих окислительные и шлакообразующие компоненты вызывают повышение концентрации кислорода в стали, и, следовательно, это вызывает ухудшение внутренней структуры слитка, а повышение количества шлака в изложнице затрудняет химическое закупоривание. Данные интенсификаторы не изменяют общую картину массообмена слитка, они лишь увеличивают приток кислоро да в металл извне.Известно использование в смеси для разливки стали сульфидно-спиртовой барды, и кокса 3.Однако да нная смесь не обеспечивает интенсивного массообмена в изложницах.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является интенсификатор кипения, стали, включающий кокс 4.Однако применение углеродистого порошка имеет ряд существенных недостатков:Порошок частично выносится горячим газом из изложницы, флотируется пузырями газов, выделяющихся при кипении и, следовательно, не изменяет гидродинамику 40 слитка и массоперенос реагентов к поверхности формирующейся корки из объема металла. Реакции окисления углерода предшествует его растворение в стали и перенос циркуляционными потоками в глубинные объемы слитка, где действие его неэффективно из-за повышенного ферростатического давления. По этой причине возможно науглероживание металла, которое для низкоуглеродистой кипящей стали не желательно. 50При применении углеродистого порошка часто наблюдается вспенивание металла и шлака в изложнице, что приводит к необходимости добавки алюминия по ходу разливки и к образованию пленки на поверхности слитка, что ухудшает его качество.Целью изобретения. является повышение качества стали и макроструктуры слитка. Поставленная цель достигается тем, что интенсификатор кипения стали, включающий кокс, дополнительно содержит сульфидноспиртовую барду и огнеупорную глину при следующем соотношении ингредиентов, мас./:Сульфидно-спиртовая барда 10 - 14 Огнеупорная глина 4 - 8 Кокс Остальное Применение углерода не увеличивает количество шлака в изложнице, дает возможность снизить концентрацию кислорода в стали и оксидных неметаллических включений в слитке.В процессе формирования беспузыристой корки слитка важная роль принадлежит факторам, определяющим размер пузырей в момент их отрыва и массоперенос реагентов к их поверхности из объема металла.При различных вариантах разливки кипящей стали (сверху или сифоном) подачи смеси в донную часть изложницы вызывает реакцию между монолитным углеродистым материалом и растворенным в стали кислородом, В результате интенсивной циркуляции металла формирующиеся на границе кристаллов пузыри СО отрываются от растущего фронта кристаллизации, что предотвращает образование сотовых пузырей.Сформированная масса вызывает и поддерживает интенсивное кипение металла не только в активной зоне, непрерывно перемещающейся вверх при разливке, но, что особенно важно, в нижней застойной зоне, где реакция окисления углерода заторможена ферростатическим давлением и создаются условия для захвата пузырей растущим фронтом кристаллизации. Кроме того, в связи с высокой химической и капиллярной активностью твердого углерода, находящегося в процессе разливки в нижней части слитка кипение имеет восстановительный характер.Нанесенная масса не разрушается в контакте с жидким металлом и предохраняет поддон от размывания струей металла. Это исключает вынос вещества из изложницы и обеспечивает непрерывную подачу углерода в расплав. Наличие сульфидно-спиртовой барды из-за выделения летучих предохраняет массу от намораживания металла, интенсифицирует массооб менные процессы в изложнице, следовательно, сульфидно-спиртовая барда используется в качестве активного компонента и выполняет роль связующего.Сульфидно-спиртовая барда из-за выделения летучих компонентов предохраняет интенсификатор от намораживания металла, определяет его прочность и в сочетаниис огнеупорной глиной обеспечивает надежное сцепление массы с поддоном. Следовательно интенсифицирует массообменные процессы в изложнице.При содержании сульфидно-спиртовойбарды менее 10 О/, затруднено получениегомогенной массы, а следовательно, необходимых физико-механических свойств материала. При этом количестве сульфидноспиртовой барды не обеспечивается стабильное кипение металла в изложницах.Если в составе интенсификатора бардынаходится в пределах 10 - 14 О/ то интенсификатор имеет равномерную реакционную способность, механическую прочность.В контакте с жидким металлом на поверхности интенсификатора кипения из-за отгонки летучих при нагреве барды не происходит намораживания металлической корочки,При содержании барды выше 14/, интенсификатор частично разрушается газами и 20из-за повышенной жидкотекучести связующих происходит обеднение связкой верхнихслоев интенсификатора, это приводит куменьшению его прочности, вследствие чегоухудшается структура слитка. 25Огнеупорная глина введена в состав интенсификатора для обеспечения надежногосцепления массы с поддоном, это обеспечивает барботаж всего металла и интенсифицирует массообменные реакции.При содержании глины меньше 4 О/, про-, ЗОисходит разрушение брикета на первыхминутах разливки, это объясняется тем,что не обеспечивается достаточная площадь контакта связующего с основой.Если количество введенной в составинтенсификатора глины находится в пределах 4 - 8 О/о, то он обладает надежнымиадгезионными свойствами, достаточнойтермостойкостью. В изложнице наблюдается характерное бурление в центре. Этообеспечивает условия для уменьшения размера пузыря в момент его отрыва от фронта кристаллизации и усиливает массоперенос углерода и кислорода из объема металла к поверхности растущих пузырей. Этопозволяет увеличить толщину беспузяристой корки слитка даже при относительнонизких концентрациях кислорода в стали. При содержании глины выше 8/о реакционная способность постепенно снижается, а при 12/О она практически раВна нулю, Это объясняется тем, что слой глины полностью обволакивает зерна углеродистой основыВ изобретении углеродистый материал - кокс, взаимодействуя со сталью вызывает и поддерживает интенсивное кипение металла не только в активной зоне, непрерывно перемещающейся вверх при наполнении слитка, но, что особенно важно, в нижней застойной зоне, где реакция окисления углерода заторможена ферростатическим давлением и создаются условия для захвата пузырей растущим фронтом кристаллизации. Кроме того, в связи с высокой химической и капиллярной активностью твердого углерода, находящегося в процессе разливки в нижней части слитка, кипение имеет восстановительный характер. Поэтому происходит снижение содержания кислорода в металле опытного слитка по сравнению со сравнительным.Интенсифицирующую смесь для разливки кипящей стали изготавливают из кокса с размером частиц 0 - 5 мм, сульфидноспиртовой барды в количестве 12/о и огнеупорной длины - 6/о.После смешения компонентов в течение 10 мин масса засыпается в бункер с питателем и в количестве по 5 кг помещается в кюмпельные части поддонов 20 т слябовых изложниц при температуре поддонов 250 С.Производится 15-ти минутная сушка массы. После этого масса надежно закрепляется на поддонах. Предложенный интенсификатор кипения стали обладает техническими преимуществами перед известным. Он позволяет снизить и стабилизировать в более узких пределах окисленность металла. Содержание кислорода в стали снижается на 20 - 30, а расход алюминия на химзакупоривание - на 35 - 45 О/о. Толщина беспузыристой корки слитка увеличивается в 1,5 - 2 раза.Изобретение иллюстрируется составами интенсификаторов и показателями качества металла, полученного с их использованием, которые приведены в таблице.лО ОлО ОлО О О Ол л л О О О- С 4 О ГО О Ол Ол л л ЮлО О О О О О О О О ОС О О Г СОЮ СЧ ОСО ОЭ СО СО СО Г СО ОЭ СО С С 4 С 4 4 4О О О1125091 Составитель И. Гончарук Редактор А, Шандор Техред И. Верес Корректор О, Билак Заказ 8395/10 Тираж 774 Подлисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва Ж - 35, Раушская наб;, д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Содержание кислорода в стали 08 КП, отлитой с углеродистым интенсификатором, меньше, чем в обычном слитке стали 08 КП. В результате такой обработки содержание кислорода снижается в среднем на 30/о.Вследствие такой интенсификации кипения стали в изложнице увеличивается толщина беспузыристой корки слитка.На чертеже показана макроструктура угловых темплетов опытного и сравнительного слитков одной плавки.Минимальный экономический эффект от изображенного интенсификатора заключается в снижении расходного коэффициента металла на слябинге за счет повышения качества слитка.Для расчета принимают следующие данные: расходный коэффициент металла на слябинге до внедрения мероприятия -1,122 т/т; расходный коэффициент металла на слябинге после внедрения мероприятия - 1,120 т/т; разность цены годного и возврата - Ь С = 40,03 руб/т; удельный расход интенсификатора - М = 0,25 кг/т; цена 1 т предлагаемого интенсификатора С = 60 руб.Годовой объем выплавляемой кипящейстали в условиях Ждановского завода 10им. Ильича Я=2000000 т.При этом минимальный экономическийэффект составит Гэ = Я ЬС (1,122 - 1,120) - Я С М= 2000000 40,03 (1,122 - 1,120) 2000000 60 0,00025 = 160000 - 30000= 130000 руб/год или 0,065 руб/т.5 Ожидаемый годовой экономическийэффект от использования предлагаемого объекта в максимальном объеме на заводах Донецкой области составляет 570 тыс. руб.