Экзотермический материал для утепления головной части слитка спокойной стали

Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к составам экзотермических смесей, используемых для утепления головной части слитков спокойной стали при разливке ее в ИЗЛОЖНИЦЫ.Известна смесь для утепления головной части слитка (1), содержащая, в масдУоЭта Экзотермическая смесь имеет следующие недостатки- невысокая тепловая эффективность применения из-за сцеживания при хранении и, как следствие этого высокая теплоаккумулирующая способность в процессе нагрева до температуры воспламенения- неравномерное распределение при засыпке смесей на зеркало металла- в составе смеси отсутствует твердый окислитель, в результате чего повышается температура начала экзотермической реакции горения смеси. Это приводит к высокой скорости горения смеси и сильному разогреву ее в начале утепления. В результате этого значительная часть тепла бесполезно теряется в окружающую среду за счет теплопередачи теплоизлучением, вследствие чего снижается эффективность тепловой работы смеси, что приводит к увеличению усадочных дефектов и увеличенной головной обрези- продукты сгорания смеси имеют невысокие теплоизолирующие свойства, что также уменьшает эффективность ее использования- натриевая селитра и кальцинированная сода дефицитны и, кроме того, повышают предельно-допустимые концентрации (ПДК) содержания щелочей в рабочей зоне разливщиков в процессе горения смеси в 1,5-2,0 раза.Наиболее близкой по совокупности признаков является Экзотермическая смесь(2) для прибыльной части стального слитка, содержащая в мас.алюминийсодержащий материал 29-40 твердый окислитель 10-14 пыль установок сухого тушения кокса (УСТК) 22-30 фторид металла 2-5 огнеупорный наполнитель 11-37.Эта Экзотермическая СМЕСЬ обладает ОПрСДСЛСННЬПМИ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИМ ХЪЧЭЗКТСРИСТИКЗМИ, направленными на улучшение макроструктурыГОЛОВНОЙ части СЛИТКЗ, НО ИМССТ СУЩВСТВСННЫС НСДОСТЗТКИС- смесь СОСТОИТ ИЗ ПЯТИ КОМПОНЕНТОВ, требующих ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИи тщательной дозировки, что удорожает ее стоимость.При использовании в составе смеси алюминиевого порошка возможно образование взрывоопасных смесей (аэровзвеси), а наличие фторидов металлов ухудшает экологическую обстановку за счет выделения летучих соединений фтора. Пыль УСТК, имея в своем составе более 90 частиц размером не более 0,63 мм,создает дополнительный очаг запыленности при ее использовании в составе смеси. Этот негативный эффект повышается еще и тем, что эта пыль является легколету чим веществом. Неравномерность состава смеси в процессе ее изготовления не обеспечивает стабильной величины головной обрези слитка после утепления этой смесью за счет колебания ее теплофизических характеристик в значительных пределах. Эта нестабильность приводит к повышению расхода металла на обжимных станах, ухудшению условий фабрикации металла.Для улучшения экологической обстановки, упрощения и удешевления технологии утепления, снижения головной обрези и улучшения макроструктуры слит ка в качестве экзотермического материала для утепления головной части слитка спокойной стали применяют отсевы алюминиевой стружки. Отсевы алюминиевойСТРУЖКИ ИМЗЮТ СЛСДУЮЩИС характеристикиМатериал Содержание фракции (мм), мас./оОсновная масса отсевов (662) имеет фракции не более 1,0 мм. Объемная насыпная масса отсевов стружки колеблется в узких пределах 09-О,95 г/см 3.Частицы отсева стружки покрыты тонким слоем окислов алюминия, обладают хорошей растекаемостью по зеркалу металла за счет ее благоприятного фракционного состава, что улучшает теплоизоляцию головной части слитка и приводит к снижению расхода отсевов до 0,8-1,2 кг/т стали против 2,0-3,0 кг/т при использовании смеси по прототипу.При введении отсевов алюминиевой стружки на зеркало жидкого металла происходит следующий процесс отсевы нагреваются до температуры, при которой начинается реакция горения алюминия за счет кислорода атмосферы. Как уже говорилось, частички алюминия, имеющие разные размеры, покрыты окислами алюминия.Эти два фактора способствуют рассредоточению горения во времени за счет защиты метатшического алюминия пленками окислов. Различные размеры частичек изменяют соотношение объема и приходящейся на единицу объема поверхности окислов алюминия, что также способствует рассредоточению процесса горения, который длится 30-50 минут. В это время идет активная кристадшизация слитка. В результате горения отсевов алюминиевой стружки образуетдтугоплавкий пористый огарок, имеющий объем в 2-25 раза больше, чем отсевы стружки и накрывающий все зеркало металла прибыльной части слитка.По фактическим данным пористость огарка составляет не менее 60. По всему объему огарок обладает высоким тепловым сопротивлением, увеличивается количество тепла, передаваемого головной части слитка, находящейся в это время в жидком состоянии, за счет экзотермических реакций. Основной тепловой поток направлен к прибыльной (головной) части слитка, что замедляет ее кристаллизацию. В процессе кристаллизации происходит подпитка жидким металлом, находящимся в прибыли, осевой зоны слитка, расположенной ниже прибыли. Это способствует уменьшению объема усадочной раковины, являющейся источником образования расслоя в процессе прокатки. В результате использования предлагаемого экзотермического материала головная обрезь в сравнении с прототипом сокращается на 1,6-17 (абс.) (с 8,2-86 Уо - у прототипа до 6,5-7 О - у предложенного материала).При использовании экзотермической смеси, количество пыли на разливочном балконе менее 4 мг/м 3 (1,5-2,5 мг/м 3). Содержание алюминия в воздухе рабочейзоны при разливке составляет 0,858 мг/м 3 при ПДК - 2 мг/м 3 т.е. в экологическомотношении имеет значительно лучшие характеристики, головная обрезь колеблется в узких пределах и составляет всего 6,5-7,0, отсутствует брак по усадке. Положительным свойством экзотермического материала является то, что отсутствует необходимость в предварительной подготовке и смешению компонентов при использовании экзотермических смесей и экологически заявляемый материал - безвреден.Сущность данного изобретения заключается в том, что в качестве экзотермической засыпки для утепления головной части слитка спокойной стали применяют отсевы алюминиевой стружки в количестве 0,8-1,2 кг/т стали, что обеспечивает значительное улучшение экологической обстановки в рабочей зоне, обеспечивает также максимальное улучшение макроструктуры слитка, выражающееся в низкой и стабильной обрези и отсутствии вторичной усадочной раковины.В таблице 2 приведены оптимальные значения расхода экзотермического материала (варианты 1-Ш), варианты 1 У и У - вне оптимальных пределов, а также прототип и известный материал, и соответствующие им уровень запыленности при разливке металла, головная обрезь и брак по усадке в обжимном цехе. Как видно из таблицы, использование экзотермического материала в пределах 0,8-1,2 кг/т разливаемой спокойной стали обеспечивает максимальный расход металла в обжимном цехе в сравнении с прототипом и известном утеплителем. При разливке стали выделяется значительно меньше пыли, не превышающей значений ПДК, а у прототипа в известной смеси оно во много раз больше.Головная обрезь снижается до 65-7,0 против 8,2 у прототипа и 13 - у известного утеплителя (асбестита). Отсутствует брак по усадке, а у прототипа и известного материала он составляет, соответственно, 0,2 и О 24.После накопления 16 т листового слитка стали марки 10 сп на зеркало металла через 10 с после закрытия шибера присаживают 16 кг (09 кг/т) отсевов алюминиевой стружки в расфасованном виде. Во время разливки производят замер уровня запыленности на разливочном балконе, который составляет 2,5 мг/м 3 (ПДК 4 мг/м 3) и замер содержания аэрозолей алюминия в воздухе, значение которого составило 0,85 мг/м 3 (ПДК 2 мг/м 3). Производят прокатку на слябинге на слябы сечением 1 170 х 21 О мм. Головная обрезь составляет 7,0. Брака по расслою не было. На этой же плавке 3 слитка утепляли асбестом. Количество выделяющейся пыли при разливке составило 34,4 мг/м 3, что значительно больше ПДК. Головная об резь на слябинге составила 13,5 и получено О, 15 брака по усадке.