CC BY
101
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ШЛАКОВОГО РЕЖИМА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ
© Сиомик А.А.*
Выксунский филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», г. Выкса
В докладе представлен обзор периодической литературы по исследованию влияния шлакового режима на эксплуатационные свойства огнеупорных материалов при ковшовой обработке стали.
До 2004 года футеровку зоны металла и шлакового пояса выполняли безобжиговыми периклазоизвестковыми огнеупорами ПИБС-50 собственного изготовления, на связке из препарированной каменноугольной смолы. Для футеровки фурменной зоны использовали изделия ПУПК-4 в два оката. Стойкость агрегата с такой футеровкой составляла 35-40 плавок, в том числе по коррозионно-стойкой стали 25-30 плавок.
С 2004 года для футеровки зоны металла и шлакового пояса используют периклазоуглеродистые огнеупоры. Поскольку ранне такие огнеупоры изготавливали максимальной длиной 460мм, то футеровку выполняли в два оката общей толщиной 920 мм. По мере износа, особенно в фурменной зоне, происходило выпадение остатков изделий первого оката, поэтому существенного улучшения стойкости такой футеровки не произошло.
В марте-апреле 2008 года запланированы испытания доломитовых огнеупоров фирмы LWB в футеровки АКР для выплавки малоуглеродистых коррозионно-стойких сталей. Основанием для выполнения такой работы были результаты испытаний периклазоизвестковых изделий Radex BD65-01 в футеровки зоны металла АКР в 2003 году. В процессе испытаний стойкость футеровки составила 67 плавок при остаточной толщине в зоне фурм 30 % от первоначальной. С целью увеличения вместимости, выхода годного и повышения стойкости разработана новая схема футеровки ДСП-80А ЭСПЦ-2. На основании положительного опыта по применению набивной массы Марте-нит Пэ в подине печи ДСП-100И7 ЭСПЦ-6, стойкость которой в 2007 году составила 4884 плавки (ранее 2946 плавок), в октебре 2007 года указанной массой выполнили набивку опытной подины ЭСПЦ-2. В настоящее время печь находится в эксплуатации.
В настоящее время на большей части металлургических предприятий для наведения в ковше рафинировочного шлака используют твердые шлако-образующие смеси на основе извести и плавикового шпата. В то же время
* Студент.
использование фторсодержащих шлаков экологически опасно (выделение в атмосферу фторидов, в том числе фтористого водорода), приводит к снижению стойкости огнеупорной футеровки сталеразливочных ковшей. К концу обработки стали, вследствие испарения фторидов, существенно повышается вязкость и температура плавления шлаков.
Огнеупорные материалы, применяемые в металлургической отрасли, находятся в суровой химической и термомеханической средах. Лучший контроль их химических и минералогических составов, а также термических и механических свойств, привёл к заметным улучшениям, которые, в свою очередь, способствовали значительным уменьшениям затрат и сделали возможным появление новых металлургических продуктов.
Рассмотрим статью «Эффект пропитки шлаком при термическом разложении в огнеупорных материалах». Авторы Philippe Blumenfeld и Jacques Poirier.
Общепризнанно, что износ огнеупорных футеровок вызван коррозией, которая обычно связана с эрозией и термомеханическими напряжениями. Данная статья рассматривает отслаивание пропитанных шлаком бокситных огнеупоров, которое обычно вызывается как химическими, так и термомеханическими эффектами. При исследовании футеровок рабочих ковшей были сделаны приводящие в замешательство выводы (открытия), которые невозможно полностью объяснить с помощью классического подхода. Количество износа на одну отливку (отношение общего износа к общему количеству отливок из ковша) зависит не только от содержания шлака, но и от вращений ковша: чем больше используется ковш, тем меньший износ можно было наблюдать!
Многочисленные исследования выявили эффекты контакта между огне-упором и шлаком или другими жидкостями для лучшего понимания роли, которую играют химический состав, минералогия и микроструктура в механизме коррозии. Самый общие термомеханические разрушения огнеупоров рабочих футеровок в металлургическом процессе - это растрескивание и тепловой удар. Свойства материала и структурных эффектов часто объясняют эти деградационные процессы. В течение примерно 2 последних десятилетий многие исследования были посвящены нелинейному механическому поведению материалов; однако, они практически никогда не использовались в численном моделировании всей футеровки.
В данной статье рассмотрели анализ многофазных взаимосвязей, переходы фаз и пропитка - Thermomechanics.
Мульти-физические основы предлагаются для изучения ухудшения огнеупоров пропитанные расплавленным шлаком. Существует три основных явления, в частности, пропитанный шлак, термомеханики, и фазовые превращения. Часть взаимодействий используется для исследования начала появления сколов в алюминиевой руде, на основе рабочей футеровки из сталеразли-вочных ковшей за счет шлаковой пропитки, колебания давления, и термических воздействий.
Для обслуживания в диапазоне температур, жидкая фаза проникает в пористый боксит кирпича и насыщает зоны на несколько сантиметров. Химический состав этой фазы отличается от шлаков и меняется с глубиной. Вязкость жидкости зависит как от химического состава, так и от температуры. Модель Урбен показало, что это гораздо более восприимчива к температуре, чем химический состав.
Сравним данную статью со статьей «Использование шлаков алюмо-термического производства ферросплавов и лигатур для внепечной обработки стали», авторами которой являются В.А. Ровнушкин, С.А. Спирин, В.В. Кромм и др.
Установлен оптимальный состав рафинировочного шлака, % (масс.): 5060 СаО; до 10 MgO при сумме СаО + М^ < 65; 15-20 8Ю2, 15-20 А1203, оксиды хрома и титана - не более 3-6. Промышленные шлаки указанного состава имеют температуру конца размягчения не выше 1350 0С. Анализ показал, что в качестве глиноземсодержащих материалов целесообразно использовать шлаки алюмотермического производства ферросплавов и лигатур.
Вывод: формирование ковшевых шлаков во время выпуска плавки путем ввода в ковш извести и алюмотермических шлаков позволяет повысить их реакционную способность при обработке стали, раскисленной кремнием и алюминием.
Авторы данных статей не согласны друг с другом, потому что предлагают использование двух разных видов шлаков. Одни предлагают алюмо-термический шлак, а другие пропитанный шлак.
Рассмотрим следующую статью.
«Технология производства композиционных огнеупорных материалов для футеровки сталеразливочных ковшей». Авторы Ю.Н. Кушубеев, В.Н. Кунгуртсев, Л.В. Маринова и др.
В настоящее время, футеровки сталеразливочных ковшей в эксплуатацию кислородно-конвертерного цеха (OCS) на Магнитогорском металлургическом комбинате (MISW) Акционерный Со, изготовлены с использованием огнеупоров доступными отечественному производителю.
Операционные требования, предъявляемые к сталеразливочному ковшу стены являются менее строгими, чем те, которые на месте зоны шлаков, по этой причине, использование огнеупорных материалов того же состава может привести к различной степени износостойкости в разных зонах сталь ковш.
Огнеупорные материалы на основе плавленого периклаза (97 % MgO) и 9 % графита были разработаны и запущены в производство в MISW магнезиальный огнеупорный доломитный цех; практика показала, что выносливость и скорость износа огнеупорных материалов действительно были разными в разных операционных зонах сталь ковш, на стенах, это было около 100 % нагрева и 1,0-1,2 мм / тепло, для зоны шлака, 40 % нагревается и 3,5 мм / тепло, и на нижней, 40 % нагревается и 6.2 мм / тепло.
Неоднородной износ футеровки может привести к незапланированному демонтажу стены одного горячего ремонта или внесения необходимых двух или трех горячих ремонтов, который берет на себя дополнительные расходы. Огнеупоры различных составов были развиты для защиты слизистой оболочки зоны шлаков и нижней части сталеразливочных ковшей от износа.
Результаты тестирования новых огнеупорных материалов для футеровки сталеразливочных ковшей не сообщается. Огнеупоры на основе кристаллического периклаза (98 % MgO) для шлаковой зоны выносливость 55-60 плавок и скоростью 2,3 мм /нагрев были протестированы. Для нижней футеровки стали ковша, глинозем, периклаз-углеродных огнеупоров использованием плавленый или спеченный alumomagnesian шпинели разработаны. Технические характеристики новой разработки огнеупорных материалов рассматриваются.
Сравним данную статью со статьей «Повышение эффективности применения огнеупоров в футеровки УКП», авторами которой являются Д.Н. Туру-нов, Е.Н. Дымченко и А.Г. Коваленко.
Применяемая дифференцированная схема футеровки сталеразливочных ковшей УКП изначально включала кирпичную футеровку стен и шлакового пояса периклазоуглеродистыми изделиями и наливную футеровку дна тик-сотропным корундошпинельным бетоном. В последующем совершенствовали конфигурацию и состав огнеупорных материалов, технологию и схему футеровки, а также эксплуатацию агрегата. При этом достигали максимальной стойкости всего комплекта огнеупоров без замены футеровки шлакового пояса, замены или горячего ремонта футеровки дна с достижением одинаковой остаточной толщины футеровки шлакового пояса и стен к моменту вывода ковша из эксплуатации.
Авторы двух статей рассмотрели одинаковые проблемы технологии огнеупоров в футеровки сталеразливочного ковша. Реализованные схемы футеровки позволили получить одинаковую стойкость всех зон рабочего слоя футеровки (шлакового пояса, стен и днища). Для дальнейшего увеличения стойкости футеровки сталеразливочных ковшей нужно внедрить следующие технологии: продувка жидкого полупродукта в ковше аргоном во время выпуска плавки, внедрение системы отсечки конечного конвертерного шлака.
Сравним так же еще с одной статьей.
«Современные огнеупорные материалы для сталеразливочного и промежуточного ковшей». Автор доктор наук П. Тассов.
Наиболее распространенным решением для рабочей футеровки стен сталеразливочного ковша является использование периклазоуглеродистых изделий. Для предотвращения выпадения фрагментов футеровки вследствие деформации кожуха предложена эффективная структура обечайки как альтернатива существующим технологиям. Новая концепция базируется на быстросохнущих заливаемых прямо на месте или заранее отлитых огнеупорных блоках. Проведены разработки, нацеленные на максимизацию изо-
ляционной способности футеровки промежуточного ковша для исключения необходимости перегрева стали. Разработана новая система кольцеобразных гнездовых блоков для продувки аргоном с целью оптимизации размера пузырьков и их распределения, эффективного удаления неметаллических включений и уменьшения содержания водорода в стали.
Вывод: эта статья по сравнению с другими предлагает более современные огнеупоры с эффективным удалением вредных примесей и изоляционной способности футеровки. Производители стали продолжают развивать и модернизировать технологию получения новых по качеству и более соответствующих современным потребностям марок стали.
Список литературы:
1. Журнал «Известия высших учебных заведений. Черная металлургия». - 2010.
2. Журнал «Электрометаллургия». - 2009-2012.
3. Журнал «Сталь». - 2009-2012.
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СВЯЗУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ БРИКЕТИРОВАНИИ ХВОСТОВ ФЛОТАЦИИ
© Чернышова Т.И.*, Алпатов Н.В., Леликова О.Н.*
Карагандинский государственный индустриальный университет, Республика Казахстан, г. Темиртау
На основе литературных данных проведен анализ доступных связующих, являющихся побочными продуктами сопутствующих производств, для изготовления топливных брикетов.
В современном мире все большее значение приобретают вопросы утилизации промышленных отходов. В связи с развитием новых технологий ежегодно увеличивается и негативное воздействие различных предприятий на окружающую среду. Подсчитано, что на современном уровне развития технологий 9 % исходного сырья в конечном итоге уходит в отходы, следовательно, эффективность работы крупных предприятий, и металлургических в том числе, не может рассматриваться вне проблем рационального использования природных ресурсов.
* Старший преподаватель кафедры «Строительство и теплоэнергетика», кандидат технических наук.
" Старший преподаватель кафедры «Строительство и теплоэнергетика», кандидат технических наук.
