Теплоизолирующий материал для утепления головной части слитка спокойной стали

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам теплоизолирующих экзотермических смесей для утепления головной части слитка и может быть использовано при разливке спокойных и низколегированных марок стали в изложницы с теплоизоляционными вкладышами или прибыльными надставками.
Теплоизолирующий материал для утепления головной части слитка спокойной стали включающий углеродсодержащий материал, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используется отход флотации, образующийся при обогащении углей.

Текст

Смотреть все

(51) 22 7/10 (2006.01) 22 27/06 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к черной металлургии,а именно к составам теплоизолирующих экзотермических смесей для утепления головной части слитка и может быть использовано при разливке спокойных и низколегированных марок стали в изложницы с теплоизоляционными вкладышами или прибыльными надставками. Теплоизолирующий материал для утепления головной части слитка спокойной стали включающий углеродсодержащий материал,отличающийся тем,что в качестве углеродсодержащего материала используется отход флотации, образующийся при обогащении углей.(72) Ибраева Оразбике Токтархановна Ибраев Иршек Кажикаримович Исагулов Аристотель Зейнуллинович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Карагандинский государственный индустриальный университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ УТЕПЛЕНИЯ ГОЛОВНОЙ ЧАСТИ СЛИТКА СПОКОЙНОЙ СТАЛИ 23862 Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам теплоизолирующих экзотермических смесей для утепления головной части слитка и может быть использовано при разливке спокойных и низколегированных марок стали в изложницы с теплоизоляционными вкладышами или прибыльными надставками. Известна смесь для утепления головной части слитка, (А.с. СССР 1119773, кл. В 2227/06,1983) содержащая, мас. Ферросилиций 50-85,0 Натриевая селитра 4,0-25,0 Древесные опилки, торф 1,0-18,1 Кальцинированная сода 4,0-18,9. Эта экзотермическая смесь имеет существенные недостатки- невысокая тепловая эффективность применения из-за слеживания при хранении и, как следствие этого, высокая теплоаккумулирующая способность в процессе нагрева до температуры воспламенения- недостаточно равномерное распределение при засыпке смесей на зеркало металла- в составе смеси отсутствует твердый окислитель, в результате чего повышается температура начала экзотермической реакции горения смеси, а 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 передачи тепла 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 так же уменьшает эффективность ее использования- натриевая селитра и кальцинированная сода дефицитны и, кроме того, повышают предельнодопустимые концентрации (ПДК) содержания щелочей в рабочей зоне разливщиков в процессе горения смеси в 1,5-2,0 раза. Известна экзотермическая смесь для прибыльной части стального слитка (А.с. СССР 1351703, кл. В 2227/10, 1986), содержащая, мас. Алюминийсодержащий материал 29-40 Твердый окислитель 10-14 Пыль установок сухого тушения 22-30 кокса (УСТК) Фторид металла 2-5 Огнеупорный наполнитель 11-37. Эта экзотермическая смесь обладает определенными положительными теплофизическими характеристиками,направленными на улучшение макроструктуры головной части слитка, но имеет существенные недостатки- смесь состоит из пяти компонентов, требующих дополнительной подготовки и тщательной дозировки при изготовлении смеси, что удорожает ее стоимость. При использовании в составе смеси алюминиевого порошка возможно образование взрывоопасных смесей (аэрозвеси), 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 легколетучим 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. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является теплоизолирующая углеродсодержащая засыпка,состоящая из смеси 50 коксика и 50 шамотного порошка (А.с. СССР 529892, кл. В 227/10,1974). Недостатком способа является низкая теплотворная способность теплоизолирующей углеродсодержащей засыпки при утеплении головной (прибыльной) части слитка спокойной стали и невозможность утилизации углеродсодержащих отходов обогащений углей. Кроме того, использование такой смеси после отливки слитков приводит к науглероживанию металла, а ее нанесение на затвердевшую головную поверхность слитка не эффективно, так как без доступа воздуха, т.е. в смеси с шамотным порошком возгорание коксика не происходит. Задачей изобретения является более полная утилизация углеродсодержащих отходов обогащения углей, улучшение экологической обстановки при использовании заявляемого слабоэкзотермического материала, упрощение и удешевление технологии утепления, снижение головной обрези и улучшение макроструктуры слитка. Поставленная задача решается тем, что согласно предлагаемому изобретению в качестве теплоизолирующего материала для утепления головной части стального слитка применяют отходы флотации угля в виде моносостава. Отходы флотации угля имеют следующие характеристики,представленные в таблице 1-3. Таблица 1 Анализ отходов флотации Состав 2 Технический анализ Влага,Зольность, А Летучие на сухую массу,Летучие на горючую массу,1 2 2 Элементарный состав Водород на сухую массу, Н Водород на горючую массу, Н Углерод общий, Собщ. Углерод горючий , г. Смола Химический состав исходных материалов СаО СаОакт 2 23 А 2 О 3 1,83 55,95 8,89 1,23 19,06 Средний гранулометрический состав отходов флотации 1,6 1,0-1,6 0,63-1,0 0,4-0,63 0,315-0,4 1,91 Плотность отходов флотации составляет 1400 1800 т/м 3, насыпная масса по сухому весу составляет 0,65-0,85 кг/м 3, теплота сгорания 2500 4200 ккал/кг. Содержание серы на сухую массу 0,66 . Основная масса отходов флотации (82,53) имеет фракции не более 1,0 мм. Сущность данного изобретения заключается в использовании теплоизолирующих и экзотермических свойств отходов флотации,образующихся при обогащении угля для утепления головной части слитка, что решает проблему утилизации отходов производства и предотвращает загрязнение земель, отводимые для хранения жидких отходов шламов коксохимического и углеподготовительного производства. Наличие в составе отходов флотации угля органических горючих компонентов,т.е. свободного, активного углерода и водорода за счет их горения в слое позволяют улучшить тепловой баланс прибыльной головной части слитка. При введении отходов флотации угля на зеркало жидкого металла происходят следующие положительные процессы отходы флотации в процессе выдержки нагреваются до температуры,при которой начинается реакция горения активного углерода и водорода за счет кислорода атмосферы с выделением тепла и газообразных продуктов реакции, т.е. углекислого газа и водяных паров с получением твердого остатка в виде золы. Наличие в отходах частиц разного размера и присутствие инертного наполнителя в виде золы способствуют рассредоточению горения во времени. Причем процесс горения длится 30-50 мин. В то же время, в процессе выделения летучих, содержащихся в отходах флотации и газообразных продуктах реакции углерода и водорода происходит разрыхление слоя засыпки с образованием в процессе выдержки пористого огарка, имеющий объем в 2-2,5 раза больше, чем первоначальный слой отходов флотации и обладающий хорошими теплоизолирующими свойствами. Это способствует снижению скорости отвода тепла от головной части кристаллизующегося слитка. С другой стороны, отходы флотации от обогащения угля сами по себе обладают высокими теплоизолирующими свойствами, поскольку в минералогическом отношении состоят из органической части (углистые вещества) и минеральных примесей (глинистые минералы,карбонаты, сульфаты и т.д.). Главным глинистым компонентом является каолинит. Неорганические вещества представлены в основном глинистогидрослюдистым комплексом, доля которого составляет 55-65. По фактическим данным пористость огарка составляет 60-75 . Огарок по всему объему обладает высоким тепловым сопротивлением, это приводит к увеличению количества тепла,передаваемого головной части слитка. 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 заявляемого слабоэкзотермического материала головная обрезь, в сравнении с прототипом, сокращается на 1,6-1,7 (абс.) (с 8,28,6 у прототипа до 6,5-7,0 - у заявляемого материала) (таблица 4). Кроме того при использовании отходов флотации угля в качестве слабо-экзотермической теплоизолирующей засыпки не наблюдается загрязнения атмосферы вредными выбросами 23862 во-первых, гранулометрический состав отходов флотации представлен на 82,53 фракцией не более 1,0 мм и наличие пористого слоя огарка на головной поверхности кристаллизующегося слитка способствует ассимиляции твердых частиц пыли,выделяемых в процессе горения во-вторых, вследствие рассредоточенного во времени горения в слое происходит полное сгорание горючих составляющих отходов флотации. Как показали результаты исследований при использовании предлагаемой слабоэкзотермической засыпки запыленность на разливочном балконе составляет менее 4 мг/м 3 (1,5-2,5 мг/м 3), т.е. в экологическом отношении имеет значительно лучшие характеристики, головная обрезь колеблется в узких пределах и составляет всего 6,5-7,0 ,отсутствует брак по усадке (таблица 4). Положительным свойством экзотермического материала является то,что отсутствует необходимость предварительной подготовки и смешения компонентов, чем при использовании известных экзотермических смесей и экологически заявляемый материал безвреден. В таблице 4 приведены оптимальные значения расхода слабоэкзотермического материала (вариант-), вариантыи- вне оптимальных пределов, а также прототип и известный материал,соответствующие уровни запыленности при разливке металла, головная обрезь и брак по усадке. Как видно из таблицы 4, использование экзотермического материала в пределах 0,8-1,2 кг/т разливаемой спокойной стали обеспечивает максимальный выход годного металла в сравнении с прототипом и известным 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 6,5-7,0 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 0,24. Пример 1. После накопления 18 т листового слитка стали марки 10 СП на зеркало металла через 10 с после закрытия шибера присаживают 16 кг(0,9 кг/т) отход флотации угля 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). Производят прокатку на слябинге на слябы сечением 1170 х 210 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 обрезь на слябинге составила 13,5 и получено 0,15 брака по усадке. Таблица 4 Технологические показатели плавок стали при использовании различных теплоизолирующих материалов Варианты Масса слитка, Расход Запыленность Показатели в обжимном цехе т смеси, кг/т воздуха на разливке, головная обрезь, брак по усадке,мг/м 3(асбестит) Пример 2. После наполнения 16 т слитка стали марка 10 СП на зеркало металла присаживают 21,5 кг (1,2 кг/т) отход флотации угля после закрытия шибера через 15 с в расфасованном виде. Производят замер запыленности во время разливки. Содержание пыли составляет 3,2 мг/м 3. Производят прокатку на слябы того же сечения. Головная обрезь составила 6,6, брака по расслою не было. Приведенные примеры показывают высокую эффективность при использовании заявленного слабоэкзотермического теплоизолирующего материала. Таким образом применение согласно предлагаемому изобретению слабоэкзотермического теплоизолирующего материала в виде отхода флотации для утепления головной части слитка спокойного металла приводит к улучшению экологии и экономии металла в количестве 25-35 кг/т. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Теплоизолирующий материал для утепления головной части слитка спокойной стали включающий углесодержащий материал,отличающийся тем,что в качестве углесодержащего материала используется отход флотации, образующийся при обогащении углей.

МПК / Метки

МПК: B22D 7/10, B22D 27/06

Метки: материал, слитка, утепления, спокойной, теплоизолирующий, части, головной, стали

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-ip23862-teploizoliruyushhijj-material-dlya-utepleniya-golovnojj-chasti-slitka-spokojjnojj-stali.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Теплоизолирующий материал для утепления головной части слитка спокойной стали</a>

Похожие патенты