3.3.1. Составы шлакообразуюших смесей

Все смеси по составу основы расплавов делятся на четыре группы, состоящие из тройных систем: SiO₂ –Al₂O₃- FеО, SiO₂-Al₂O₃-Na₂O, SiO₂-Al₂O₃-CaO, CaO-SiO₂-MnO.

В качестве флюсующих добавок в составы ШОС включают фториды (СаF₂) оксид бора (B₂O₃), оксиды щелочных металлов (Na₂O, K₂O) и др. Для регулирования скорости плавления вносят углеродосодержащие материалы.

Тройная система SiO₂-Al₂O₃-FeO практически не изучена и мало используется в металлургической практике.

Расплавы на основе тройной системы SiO₂-Al₂O₃-Na₂O характеризуется высокой вязкостью и низкой ёмкостью по включениям глинозема (Аl₂О₃).

Тройная система SiO₂-Al₂O₃-CaO получила наиболее широкое применение в составах ШОС, позволив решить задачи разливки практически всего сортамента сталей. Ниже приведены примеры ШОС на основе тройной системы SiO₂-Al₂O₃-CaO.

В ОАО «ММК им. Ильича» (г. Мариуполь, Украина) применяют в кристаллизаторах МНЛЗ смесь ШОС-5 с температурой плавления 1070-1130°С, удельным расходом 0,85 кг/т и химическим составом (% масс.доля) [26]:

SiO2	СаО	А12О3	MnО	F	С	Влажность, %	Основность
6	30-37	7-10	<1,0	6.0-10,0	7,0-10.0	<0.5	1.0-1.4

ШОС -5 позволила исключить прорывы по причине «подвисание», не комкуется, равномерно проплавляется, способствует минимальному науглероживанию.

В ОАО «КМК» (г. Новокузнецк, РФ) для разливки в блюмы рельсовой стали разработали ШОС с насыпной плотностью 0,47т/м3 удельным расходом 0,3-0,5кг/т и химическим составом (%масс.доля) [26]:

С	СаО	SiO2	А12О3	CaO/SiO2	F	Na+	К+
15,0-20.0	26,0-32.0	30,0-36,0	6,5-8,0	0,7-1,0	4.0-4.5	3.5-4,0	0,7-1,0

В качестве компонентов ШОС использовали пылевидные отходы и аспирационных установок производства алюминия, ферросплавов и извести.

Использование данной ШОС позволило повысить ассимилирующую способность смеси по глинозему, снизить износ стенок кристаллизатора повысить стойкость погружных стаканов, исключить брак по дефектам поверхности.

В ОАО «МК» Азовсталь» (г. Мариуполь, Украина) при разливке в слябы трещиночувствительных марок стали используют смесь ШOC-1, на основе портландцемента, с температурой начала течения 1160°С, компоненты которой образуют тройную систему SiO₂-Al₂O₃ и имеют следующее соотношение [26]:

Наименование компонента	Содержание компонента, % (масс.доля)
Шлакопортландцемент 400	31
Сиенит алюмощелочной	27
Силикат натрия растворимый	12
Графит	10

Установлено, что при использовании ШОС на основе портландцемента индекс прорывов металла под кристаллизатором существенно ниже, чем при использовании ШОС на основе шлаков ферросплавов. Это резко проявляется при нестабильной скорости разливки.

ШОС-1 имеет средний фракционный состав (доля фракции в %):

<0.1	0.1-0.63	>0.63
65	32	2.0

Количество поверхностных дефектов при использовании смесей тонкодисперсного состава снижается в 1,2-1,3 раза.

В ОАО «ММК» (г. Магнитогорск, РФ) разработана ШОС с компонентным составом на основе тройной системы SiO₂-Al₂O₃ - CaO [26] :

Наименование компонента	Содержание компонента, % (масс, доля)
Углеродосдержащий материал	8-12
Фторсодержащий материал	20-24
Силикат натрия растворимый	19-23
Концентрат датолитовый	17-23
Материал на основе окислов кремния	3-9
Цемент	ост.

Смесь гранулированная с преимущественными размерами гранул 0,1-0,5мм.

В ЛГТУ (г. Липецк, РФ) на основе данных лабораторных исследований были составлены опытные ШОС с температурой плавления 1160°С на основе тройной системы SiO₂-Al₂O₃-CaO с компонентным составом [26] :

Наименование компонента	Содержание компонента, % (масс, доля)
	ШОС-1	ШОС-2
Графит аморфный	7	7
Флогопит	23	20
Плавиковый шпат	15	15
Сиенит алюмощелочной	10	20
Концентрат датолитовый	15	8
Шлакопортландцемент	30	0
Доменный шлак	0	30

В НПП «Ассоциация Экотехника» (Украина) совместно с рядом металлургических заводов разработана ШОС для слябовых МНЛЗ на основе тройной системы CaO-SiO₂-MnO с температурой растекания 1190-1210°С и химическим составом (% масс. доля) [26] :

SiO2	СаО	МnО	F	С	А12О3	MgO	S	Feобщ	Влага,%
25.0-34.0	30.0-37.0	10.0-15.0	5.0-8.0	6.0-10.0	<0.6	<5.0	<0.8	<1.5	0.5

Оксиды кальция, кремния и марганца при оптимальном соотношении в сплавленном состоянии обеспечивают быстрый процесс формирования гомогенного шлака. Наличие в смеси оксидов марганца увеличивает долю кристаллической составляющей в шлаковом гарнисаже и позволяет оптимизировать тепловой поток от оболочки слитка к стенкам кристаллизатора. Практически негигроскопичны, следовательно, длительное время хранятся без потери технологических свойств. Универсальны, так как используются при непрерывной разливке различных марок стали. Стоимость значительно ниже, чем заграничные аналоги.

В ОАО «НПП «Техмет» разработали смеси, которые позволили снизить сквозное попадание температур по циклу внепечной обработки и непрерывной разливки на 10-12°С, что позволило стабилизировать изменения температуры металла в промежуточном ковше на уровне ± (4-6)°С и увеличение выхода годного на 5,5-6,0кг/т стали. Экономический эффект от применения теплоизоляции стали в сталеразливочных ковшах составил 0,2 евро/т стали. Расход смеси 0,65кг/т [26].

Опытно-промышленные опробования смеси на плавленой основе ШОС-Т-4 покачали существенное снижение отсортировки листового проката по дефектам сталеплавильного производства (плена, трещины различной морфологии) [26].

Основность (ΣCaO/SiO2)	Содержание СаF2, % (по массе)			Угар фтора по отношению к исходной смеси без углерода, % (отн.)
	в исходной смеси	в исходной смеси без углерода	в конечном шлаке
0.89	12.39	14.58	13.03	10.63

В ОАО «ММК» с целью предотвращения науглероживания стали в ходе непрерывной разливки (как показали исследования, при использовании смеси с 6-10%С науглероживание возрастает до 0.01% [26] были предложены специальные малоуглеродистые шлакообразующие смеси №10 [26] и №11 [26]. Первая смесь используется к кристаллизаторе, вторая - в промежуточном ковше МНЛЗ: обе смеси изготавливаются в виде гранул [26].

При применении в промежуточном ковше смесей, содержание не более 3% С. а в кристаллизаторе- с содержанием не более 2% С науглероживания слябов на 70% плавок не происходит: на остальных плавках оно находится в пределах до 0,001%. Содержание углерода в непрерывнолитых слитках IF-стали на отдельных плавках получили от 0.003 до 0.005%. что в основном определялось массовой долей углерода в металле, поступающем на разливку.

Новая шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали с ультранизким содержанием углерода разработана на ОАО «МТМК». Вместо углерода в качестве горючей составляющей использовали порошкообразный нитрид бора. Новая смесь, как теплоизолятор, подобна при аналогичных свойствах вязкости и абсорбции включений, но исключает возможность поверхностно науглероживания непрерывнолитого металла. При этом выявлено появление бора в металле, контактирующим со смесью [26].