Применение вермикулита в металлургии

Металлургия

Вспученный вермикулит используется в металлургической промышленности и литейном производстве для:
теплоизоляции прибыльной части слитков, при разливе жидкого металла.
футеровки печей и сталеразливочных ковшей.
теплоизоляции любого энергетического оборудования.

Свойства вермикулита, такие как высокая температура плавления (1350 °С), низкая теплопроводность, нейтральность при взаимодействии с расплавленным металлом, определили возможность применения при разливке чугуна и стали.
Вермикулит в бумажных мешках опускается на дно изложницы перед разливкой плавки. При наполнении изложниц металлом, бумага сгорает, вермикулит поднимается на поверхность и покрывает прибыльную часть.
Это позволяет резко сократить потери тепла и увеличить время пребывания металла в жидком состоянии.
Усадочная раковина в слитках, утеплённым таким способом, полностью выводится в прибыль и под ней находится плотный, здоровый металл.
Определение химического состава металла по сечению слитка показывает отсутствие ликвационных зон, что объясняется спецификой кристаллизации в вермикулитовой рубашке.
Кроме вспученного вермикулита в металлургии для футеровки применяется вермикулитовые плиты.
Теплоизоляционные изделия на основе вспученного вермикулита можно использовать для изоляции агрегатов с рабочей температурой 900-1200 0С.
В металлургии используются все разновидности вермикулита фракции от 0,1 до 2-3мм. Масса 85-125кг/м?.
Преимущество вермикулита перед асбестом - не токсичен, выше температура применения.
Преимущество перед перлитом - выше прочность зерна, не слеживается, не образует пустот при засыпке, долговечнее, меньше пылит, выше температура применения.
Проведенные на некоторых заводах промышленные испытания термовермикулитовой изоляции прибыльных частей форм и надставок изложниц при производстве стального, чугунного и цветного фасонного литья показали, что это способствует снижению расхода металла на прибыли и увеличивает выход годного литья. Снижение расхода металла на прибыли на 1 т годных отливок составляет от 150 до 230 кг, что обеспечивает увеличение выхода годного стального литья на 9-11 %.

Черная металлургия и сталелитейное производство

Использование вермикулита в данной области обусловлено его теплоизоляционными свойствами, огнеупорностью, низким объемным весом, технологичностью.
При разливке и прокатке стали имеют место значительные потери металла вследствие дефектов слитков, вызванных заворотом корок, усадочными явлениями, наличием трещин и неметаллических включений. Отходы в результате обрези головной части слитка составляют 13-20% от общего выхода металла. Снижение потерь металла при прокатке в результате улучшения качества прокатываемой заготовки достигается теплоизоляцией зеркала металла в изложницах при его разливке. Для теплоизоляции зеркала металла используют либо один вспученный вермикулит, либо в смеси с экзотермическим шлаковым материалом (зола, графит и т.д.).
Вермикулит из мешков высыпают прямо на зеркало расплавленного металла. Во многих случаях бумажные или полиэтиленовые мешки с вермикулитом набрасывают прямо на металл, при контакте с которым мешки мгновенно разрываются. Помимо создания изоляционного слоя, вермикулит улавливает шлаки и поверхностную пену. Оптимальной считается смесь из 20-25% графита и остальное - 75-80% вспученный вермикулит. Результатом является значительное увеличение выхода годного металла.
Рыхлонасыпной вспученный вермикулит таким же образом используется для изоляции стали в разливочных ковшах, которые перед разливкой некоторое время стоят. Это особенно важно при непрерывном процессе литья, когда новый ковш должен быть готов к разливу до того, как освободится предыдущий. Вермикулитовая изоляция используется для снижения степени остывания некоторых специальных сплавов, в которых при слишком быстром охлаждении могут появляться трещины.
Кроме того, остывание слитков, оставленных для дальнейшей обработки, может быть сведено к минимуму благодаря их изоляции вермикулитом.

Цветная металлургия

Причины, по которым вермикулит используется в металлургии алюминия:
это природный материал, не взаимодействующий и не смачивающийся криолито-глиноземными расплавами и расплавами алюминия, что обусловлено его химической природой ( в основном - это алюминиево-магниевый силикат) и молекулярным строением (прочная связь между молекулами основного вещества в пластинках слюды)
огнеупорность (температура расплава более 1350°С)
низкая теплопроводность
высокая механическая прочность плит, что позволяет использовать плиты размером 1200х600 мм, а применение крупногабаритных плит снижает трудоемкость футеровочных работ.

Основные направления использования:
футеровка катодного устройства подины электролизеров
теплоизоляция миксеров

Теплоизоляция катодного устройства

На большинстве отечественных заводов срок службы электролизеров до вывода их на капитальный ремонт не превышает 27-30 месяцев, за рубежом - 60-72 месяца. В проблеме повышения срока службы электролизеров, наряду с другими техническими и технологическими решениями важную роль играет использование качественных футеровочных теплоизоляционных материалов для цоколя электролизеров. Для теплоизоляции верха миксера над спиралями используется в качестве засыпной теплоизоляции собственно вспученный вермикулит с размером зерна 2 мм. Эффективность теплоизоляции миксеров обусловлена не только значительной экономией тепла, но и несмачиваемостью плит по отношению к расплавленному металлу. При этом не только достигается значительная экономия расхода электроэнергии для обогрева миксеров (расход электроэнергии снижается до 80 кВт час/тонну продукции), но и значительно улучшаются условия труда на рабочих местах за счет уменьшения выделения тепла в окружающую среду (температура наружных стен миксера находится в пределах 40°С.
Конечно, вермикулит - более дорогой материал, чем традиционно используемые с 60-х годов в алюминиевой промышленности теплоизоляционные огнеупоры - пенодиатомит и асбест. Однако за счет экономии электроэнергии, увеличения срока службы оборудования, снижения трудозатрат и улучшения санитарных условий труда работников, в конечном счете, достигается снижение материальных затрат на тонну произведенной продукции.

Мы предлагаем вспученный вермикулит металлургическим комбинатам и сталелитейным заводам:
для теплоизоляции прибыльной части слитков при разливке жидкого металла;
для футеровки печей и сталеразливочных ковшей;
для теплоизоляции оборудования.


Вспученный вермикулит при разливке металла одновременно является смазкой изложницы и средством обогрева слитка при кристаллизации металла.

В металлургии вспученный вермикулит решает ряд технологических и производственных задач:
Теплоизоляционные свойства вермикулита позволяют снизить нормы обрезки и повысить выход годного металла на 1–3 %.
Благодаря тому, что зеркала металла защищает расплавленный вермикулит, снижается его окисленность и засоренность неметаллическими включениями, что в целом значительно уменьшает потери металла от брака по всем видам дефектов на первом и втором переделах.
Вспученный вермикулит повышает стабильность технологического процесса разливки стали.
Вспученный вермикулит улучшает экологическую обстановку в мартеновском цехе.

Вспученный вермикулит применяют совместно с различными углеродосодержащими материалами, такими как графит или уголь, которые присаживаются в прибыльную надставку после наполнения слитка.



В настоящее время вспученный вермикулит нашел применение в разных сферах деятельности человека. Тем не менее, мы продолжаем активно сотрудничать с металлургами и сталелитейщиками.