CC BY
11
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 669.045
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РИТМИЧНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА НА СТОЙКОСТЬ АЛЮМОПЕРИКЛАЗОВЫХ ФУТЕРОВОК СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫХ КОВШЕЙ
Е.М. Запольская, М.В. Темлянцев, Е.Н. Темлянцева E-mail: beloglazova-ekat@mail.ru Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия
Аннотация. Представлены результаты исследования стойкости алюмопериклазоуглеродистых ковшевых футеровок. Показана зависимость стойкости футеровки от времени кампании, приходящегося на одну плавку.
Ключевые слова: алюмопериклазоуглеродистые огнеупоры, тепловая обработка.
ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF RHYTHMIC PRODUCTION INDICATORS ON THE RESISTANCE OF ALUMINUM-PERICLASE LINING
OF STEEL LADLES
E.M. Zapol'skaya, M.V. Temlyantsev, E.N. Temlyantseva E-mail: beloglazova-ekat@mail.ru Siberian State Industrial University, Novokuznetsk, Russia
Abstract. The results of the study of the resistance of aluminum-peridase-carbon-bearing ladle linings are presented. The dependence of the lining durability on the campaign time per one melt is shown.
Keywords: aluminum-periclase-carbon-bearing refractories, heat treatment.
Тенденции развития отечественной и зарубежной ковшевой металлургии показывают, что спектр технологических операций внепечной обработки стали, проводимых в сталеразливоч-ных ковшах, ежегодно расширяется. Это приводит к необходимости использования для выполнения футеровки ковшей огнеупоров, которые обладают более высокой стойкостью против агрессивного воздействия расплавов металла и шлака [1].
Опыт работы металлургических предприятий свидетельствует о том, что в наибольшей степени современным требованиям к стойкости футеровки удовлетворяют периклазоуглеродистые и алюмопериклазоуглеродистые безобжиговые огнеупоры, содержащие в своем составе чешуйчатый графит. Традиционно к достоинствам огнеупоров рассматриваемого типа относят низкую смачиваемость расплавами стали и шлака, высокую термостойкость. В то же время эти ог-
неупоры имеют существенный недостаток, который заключается в окислении углерода (выгорании или обезуглероживании) при взаимодействии с воздушной атмосферой. Характерно, что это явление наблюдается уже при разогреве фу-теровок на стендах перед приемом расплава стали. Причем наиболее интенсивно обезуглероживание происходит при первом разогреве (обжиге) новой футеровки, когда поверхность футеровки не ошлакована.
Долгое время борьбе с этим явлением не уделяли должного внимания, поскольку в ряде случаев подвергали сомнению сам факт его существования, а величину обезуглероженного слоя огнеупора считали гораздо меньшей, чем она есть на практике. Однако расширение области применения углеродсодержащих огнеупоров, накопление практического опыта их эксплуатации показали, что явление обезуглероживания огнеупоров однозначно отрицательно сказывает-
ся на стойкости футеровки, а глубина обезугле-роженного слоя, образовавшегося после первого разогрева, достигает значительных величин. В частности, при ориентировочной стойкости периклазоуглеродистых и алюмопериклазо-углеродистых футеровок на уровне 80 - 100 плавок износ футеровки за плавку составляет порядка 1,0 - 1,5 мм. Обезуглероженный слой футеровки смачивается расплавом и вступает в реакцию с металлом и шлаком или пропитывается и размывается последними. Таким образом, обезуглероживание является причиной запуска механизма износа. Ранее проведенные исследования [2 - 4], включающие промышленные эксперименты, показали, что при первом разогреве глубина обезуглероженного слоя в зависимости от температурного режима может достигать 8 -10 мм. Соответственно, обезуглероживание огне-упора на 10 мм примерно эквивалентно снижению стойкости футеровки на 10 плавок (10 %).
Анализ результатов [1] исследования влияния температурно-временного фактора на обезуглероживание огнеупора в атмосфере воздуха показывает, что увеличение температуры от 800 до 1200 °С и времени выдержки от 60 до 180 мин приводит к росту глубины обезуглероженного слоя с 2 до 5 мм. Время выдержки оказывает большее влияние на нарастание обезуглерожен-ного слоя по сравнению с температурой. В таких условиях особую актуальность приобретает сокращение времени контакта раскаленной футеровки с окислительной воздушной атмосферой не только при разогреве новой футеровки, но и при промежуточных подогревах перед приемом расплава, простоях горячего ковша при подготовке к выпуску плавки, охлаждении футеровки при транспортировании ковша без расплава.
В настоящей работе проведен анализ стойкости алюмопериклазоуглеродистых футеровок 350-т сталеразливочных ковшей кислородно-конвертерного цеха одного из металлургических предприятий России. Рассматриваемые огнеупоры различных поставщиков (Duferco S.A., ООО «ВПО сталь», Dalmond, ООО «Группа «Магнезит», ООО «ТД БКО») характеризуются различными показателями стойкости (см. рисунок). Всего был обработан массив из 50 кампаний различных ковшей, при этом выбирали ковши, промежуточные ремонты («холодные» простои) которых продолжались одинаковое время. В результате статистической обработки данных установлено, что при средней стойкости футеровки на уровне 89 плавок средняя продолжительность кампании ковша составляет 42 сут. Если оценивать удельную величину время кампании х (сут./плавку), приходящееся на одну плавку (продолжительность одной плавки),
91г
89-
а
y = -24,28 7x + 99,7 R2 = 0,6831
о
о «
'S
о
а
87
85
83 0,3
0,4 0,5 0,6 0,7 Время кампании, сут/плавку
94
о
«о
S3 92
к
* 90
! 88 о
86
о
U
б
*y = -35,874x + 106,01 * R2 = 0,6096
84 0
,3 0,4 0,5 0,6
Время кампании, сут/плавку
95
а о
«о
190
885
о
а
80 0
++ + ♦ ♦ ♦ + ++ + ♦ в
*** ^^ R2 = 0,4032
♦ * * ♦ *
1 1 | 1
3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Время кампании, сут/плавку
Зависимость стойкости футеровки от времени кампании,
приходящегося на одну плавку: а и б - огнеупоры от поставщиков 1 и 2; в - сводные данные по стойкости огнеупоров различных поставщиков
определяемую как отношение стойкости футеровки к продолжительности кампании, то наблюдается явная зависимость между этой величиной и стойкостью футеровки (см. рисунок). По полученным данным сокращение времени кампании, приходящееся на одну плавку, с 0,7 до 0,35 сут/плавку (в два раза) повышает стойкость футеровки примерно с 83 до 91 плавок (в 1,1 раза). Следовательно, сокращение времени «горячего» резервирования ковшей перед приемом расплава, времени разогрева футеровки (в допустимых пределах), простоев (с охлаждением) ковша после разливки является мощным фактором по повышению стойкости футеровки. Для этого требуется повышение уровня организации и ритмичности производства.
Выводы
Сокращение времени «горячего» резервирования ковшей перед приемом расплава и продолжительности разогрева футеровки, простоев (с охлаждением) ковша после разливки способствует повышению стойкости футеровки. Сокращение времени кампании, приходящееся на одну плавку, с 0,7 до 0,35 сут/плавку (в два раза) повышает стойкость футеровки примерно с 83 до 91 плавок (в 1,1 раза). В связи с этим при разработке ресурсосберегающих мероприятий необходимо особое внимание уделять соблюдению ритмичности производства и сокращению времени «горячих» простоев ковша.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Темлянцев М.В., Запольская Е.М., Костю-ченко К.Е. Обезуглероживание алюмопери-клазоуглеродистых огнеупоров при первом разогреве ковшевых футеровок. - В кн.: Международная научно-практическая конференция «Творческое наследие В.Е. Грум-Гржимайло: история, современное состояние,
будущее» (27 - 29 марта 2014). - Екатеринбург: УрФУ, 2014. С. 435 - 440.
2. Темлянцев М.В., Матвеев М.В. Обезуглероживание периклазоуглеродистых огнеупоров при тепловой обработке футеровок сталераз-ливочных ковшей // Металлург. 2010. № 8. С. 60 - 62.
3. Темлянцев М.В., Матвеев М.В. Исследование обезуглероживания периклазоуглеродистых огнеупоров при разогреве футеровок стале-разливочных ковшей перед приемом расплава // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 10. С. 38 - 40.
4. Темлянцев М.В., Матвеев М.В., Темлянцева Е.Н. Исследование влияния различных факторов на обезуглероживание периклазоугле-родистых ковшовых огнеупоров // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 10. С. 32 - 36.
© 2020 г. Е.М. Запольская, М.В. Темлянцев, Е.Н. Темлянцева Поступила 2 сентября 2020 г.
