09:45
Широкое применение получили специализированные универсальные смеси (зольно-графитовые), состоящие из двух-трех компонентов, изготавливаемые на основе углеродистой золы ТЭС (15 — 25 % остаточного углерода) с добавками углеродсодержащих материалов (УСМ) — преимущественно природного кристаллического или скрытокристаллического графита, иногда соды кальцинированной (универсальные смеси выполняют разливочные и утепляющие функции одновременно).
Эти смеси в целом удовлетворяли требованиям производства. Прекращение производства углеродистой золы, высокая стоимость природных графитов и, как следствие, вынужденное применение золы (с содержанием остаточного углерода < 4 %) в сочетании с искусственными УСМ (отходами производства электродов) привело к ухудшению качества смесей на основе золы ТЭС.
Ранее проведенные лабораторные и производственные исследования характеристик углеродистой и низкоуглеродистой зол, а также универсальных двух-, трехкомпонентных смесей на их основе (насыпной и трамбованной масс, угла естественного откоса, комкуемости, спекаемости) показали, что при близком фракционном составе исходных компонентов смеси наследуют их характеристики, преимущественно золы.
Низкоуглеродистая зола в сравнении с углеродистой более тяжелая и малоподвижная, склонная к комкованию и спеканию, поэтому ее использование вместо углеродистой золы в качестве основы приводит к ухудшению технологических характеристик смесей. Стремление к уменьшению себестоимости смесей на основе золы путем ввода в их состав вместо природных графитов относительно дешевых искусственных УСМ, имеющих без дополнительной подготовки нестабильный фракционный состав, также не позволяет производить смеси с постоянными характеристиками, что в итоге приводит к увеличению отбраковки металлопроката по поверхностным дефектам.
Российскими технологами были разработаны специализированные разливочные и утепляющие смеси на основе низко углеродистой золы с требуемыми характеристиками, не уступающие смесям на основе углеродистой золы.
При разработке компонентных составов специализированных смесей использованы классические модели механизма работы на зеркале металла теплоизолирующих смесей для сифонной разливки в слитки и шлакообразующих смесей для разливки стали на МНЛЗ. Разработанные смеси предназначены для отливки сифонным способом круглых, сортовых, листовых и кузнечных слитков всего сортамента стати.
Отличие разработанных смесей от ранее применяемых на основе низко углеродистой золы заключается в механизме их работы на зеркале металла. Смеси ТСК-20, ТСК-25, ТСК-30 относятся к универсальным, они предназначены преимущественно для отливки слитков (кроме листовых) массой до 9 т с линейными скоростями до 0,3 м/мин без дополнительного утепления головной части.
Температура полного расплавления зольного остатка этих смесей находится в интервале 1240 — 1270 °С и преимущественно определяется содержанием в их составе Na20 + К20 (3 — 5 % для разливки малоуглеродистой и более 5 % для разливки средне- и высоко углеродистой стали). На зеркале металла смеси подплавляются и формируют прослойку жидкого шлака. К концу отливки слитка смесь из-за незначительной протяженности (до 5 мм) переходной фазы — спекшегося слоя можно рассматривать как двухфазную систему, состоящую из прослойки расплавившейся смеси и порошкообразного слоя, толщина которого составляет 25 — 100 мм.
Содержание углерода в смесях регламентируется дли-тельностью затвердевания слитка. Поверхность тела трубных, колесных, сортовых и кузнечных слитков имеет минимальное количество мелких раковин (вмятин) с остатками стекловидного шлака, при использовании изложниц с гладкой внутренней поверхностью раковины на теле слитка практически отсутствуют. В процессе затвердевания слитка смесь не спекается в конгломерат, не растрескивается, как обычные зольно-графитовые, а сползает со стенок к центру усадочной раковины, сохраняя на жидком металле постоянный теплоизолирующий слой заданной толщины. При этом по периметру усадочной раковины может оголяться верхний торец затвердевшей части прибыли слитка — "голенище" усадочной раковины, а на ранее применявшихся зольно-графитовых смесях голенище было покрыто растрескавшимся конгломератом.
Эффективная теплоизоляция металла из-за отсутствия спекшегося слоя смеси и наличие жидкой про¬слойки шлака на зеркале металла, обладающей ассимилирующей способностью к включениям типа А1203 и МпО, позволили уменьшить расход смесей и увеличить выход годного металлопроката. Смеси ТСК-10, ТСК-ПК, ТСК-К-10, ТСК-К-20 относятся к разряду "разливочных" (для отливки тела слитка), но при длительности затвердевания менее 50 мин могут выполнять функции "универсальных", не требующих дополнительного утепления.
Температура полного расплавления зольного остатка этих смесей находится в интервале 1220 — 1270 °С и определяется основностью (СаО + MgO/Si02), содержанием Na20 + К20, а для разливки высоко углеродистой и малоуглеродистой высоколегированной коррозионно-стойкой стали — фторсодержащих компонентов. Во время отливки слитков они полностью не расплавляются, как шлакообразующие смеси, но быстрее универсальных формируют прослойку жидкого шлака с меньшей вязкостью при отсутствии промежуточного спекшегося (тестообразного) слоя, сохраняя при этом порошкообразный теплоизолирующий слой. Поэтому их расход в 1,5 — 2 раза меньше шлакообразующих — полностью расплавляющихся смесей.
Необходимая толщина порошкообразного слоя для теплоизоляции зеркала металла к окончанию отливки слитка определяется функциями смеси, параметрами слитка, скоростью разливки и маркой стали. Отсутствие спекшегося слоя смеси позволяет увеличить линейную скорость отливки слитков до 0,6 м/мин, а наличие на зеркале металла порошкообразного слоя позволяет при необходимости уменьшить скорость разливки высоколегированной стали, которую традиционно разливают под расплавляющимися смесями.
Эффективность смесей достигается многокомпонентностью их состава, а свойства регулируются отношением основных составляющих и модифицирующих добавок. Поэтому для обеспечения заданных стабильных характеристик смесей в их составе в качестве модифицирующих добавок используют высококачественные материалы с постоянными свойствами, а изготовленные смеси передаются на фасовку только после подтверждения контрольной химической лабораторией требуемых показателей качества.
Для увеличения срока годности смесей (не менее 3 мес) и возможности поставок удаленным потребителям смеси фасуются в бумажные пакеты с внутренним влагозащитным покрытием.
Эффективность новых специализированных смесей на основе низко углеродистой золы подтверждена результатами их промышленного опробования и применения на 20 металлургических предприятиях СНГ для отливки трубных, колесных, сортовых, кузнечных и листовых слитков рядового и специального сортамента массой 0,75 — 30 т.
