CC BY
146
7иi тткшйшрп';
Ш U / 2 (70), 2013-
Г:
УДК 669.21 Поступила 04.04.2013
И. А. БоНдАРЕНКо, А. К. ТУРыгиН, А. л. АРТАмошиН, А. В. ВЕНГУРА, А. В. ФЕШНСТоВ, д. В. ДАНИЛОВ, ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК»
повышение стойкости футеровки тепловых агрегатов при использовании обожженного магнезиально-известкового флюса в условиях оао «бмз - управляющая компания холдинга «бмк»
Показано, что использование обожженного магнезиально-известкового флюса в условиях Белорусского металлургического завода позволило увеличить содержание оксида магния в среднем до 11,2%.
It is shown that the use of calcined magnesia-lime flux in the Belarusian Steel Works increased the content of magnesium oxide at the average to 11.2%.
Экономичность и производительность плавильных агрегатов во многом зависят от стойкости огнеупорной футеровки, подвергающейся не только механическим и тепловым нагрузкам, но и агрессивному воздействию шлака. Считается, что около 70 % всех огнеупорных футеровок в тепловых агрегатах разрушается в процессе службы за счет химического взаимодействия со шлаком [1]. Основным компонентом огнеупорных изделий в рабочей футеровке сталеплавильных агрегатов, который контактирует со шлаками, является плавленый или спеченый магнезит, его содержание в огнеупорных изделиях составляет более 90%. Для снижения химического воздействия шлака на футеровку необходимо дополнительное насыщение шлака MgO. Теоретическим подтверждением этому служит положение химической термодинамики об отсутствии взаимодействия на поверхности раздела двух фаз в случае равенства концентрации диффундирующего компонента и концентрации насыщения [2]. Для увеличения содержания MgO в шлаках тепловых агрегатов на ОАО «БМЗ» опробован обожженный магнезиально-известковый флюс (ФОМИ) производства ОАО «Комбинат «Магнезит» (г. Сатка).
По отношению к промышленно применяемому доломиту обожженному (содержание MgO в пределах 28-33%), который исследуется для насыщения шлака MgO в настоящее время, ФОМИ (рис. 1) имеет ряд преимуществ:
• содержание MgO в исходном материале ~ в 2,4 раза выше;
• отсутствие пылевыделения в процессе присадки в тепловой агрегат (фактически отсутствует мелкая фракция);
• фазовый состав ФОМИ (88-90% периклаза; 3-6% ферритов; 2-6% силикатов) обеспечивает высокую скорость растворения материала в шлаке.
Одна из особенностей производства гранул ФОМИ состоит в том, что при обжиге образуются легкоплавкие соединения, которые в процессе термического гранулирования блокируют свободный оксид кальция, находящийся в центре гранулы. Это позволяет повысить устойчивость материала к воздействию влаги. Содержащийся в ФОМИ свободный оксид кальция (до 22%) также дает возможность повысить содержание оксида кальция в шлаке тепловых агрегатов.
Качественные показатели ФОМИ в сравнении с применяемым доломитом на ДСП в качестве флюса приведены в таблице.
Опытные испытания ФОМИ на кампании подины № 4 ДСП-2
Фактическое содержание MgO в шлаке при выплавке стали в ДСП-2 по штатной технологии в среднем составляет 5,7% и достигается за счет присадки 1400 кг/плавку доломита и 600 кг боя бывшего в эксплуатации кирпича, что не обеспечивает достижения концентрации насыщения 9-12%. Сортамент выплавляемой стали - рядовой (низкоуглеродистые, низколегированные марки стали).
лггттгг: г: кгтштпте /70
-2 (70), 2013 / Ш V
Качественные показатели ФОМИ и доломита
Наименование материала (документа) Химический состав, % Фракционный состав, мм
М§0 СаО Sl02 Fe2Oз А12О3 Wp ппп
ФОМИ (ТТ 72664728-019-2008) > 66 12-22 < 5 4-8 - - - 4-40
Доломит (ТТ 840-04-2009) > 28 > 49 < 11 < 6 < 3 < 1 < 5 2-40
Рис. 1. Флюс обожженный магнезиально-известковый (ФОМИ)
Перед началом проведения испытаний были рассмотрены два варианта присадки флюса ФОМИ:
I - достижение концентрации насыщения MgO в шлаке за счет дополнительной присадки ФОМИ к промышленным материалам (доломиту, бою кирпича);
II - достижение концентрации MgO в шлаке только за счет применения ФОМИ.
По результатам технико-экономического расчета для проведения испытаний был принят II вариант использования ФОМИ.
Подача ФОМИ в ДСП-2 была начата со 109 плавки от начала кампании подины N° 4 и осуществлялась через систему высотных бункеров. Отработка технологического режима наведения магне-зиально-насыщенного шлака с применением флюса ФОМИ при выплавке стали осуществлялась по трем схемам подачи флюса с разным количеством присадки:
• схема 1 отработана на 14 плавках - за 3-5 мин до выпуска присадка ФОМИ в количестве до 1200 кг одной порцией;
• схема 2 отработана на 13 плавках - за 3-5 мин до выпуска присадка ФОМИ в количестве до 1500 кг порциями 200-250 кг, после каждой порции ФОМИ производилась присадка антрацита по 50-150 кг;
• схема 3 отработана на 154 плавках - присадка ФОМИ до 1000 кг в первую корзину порциями по 200-250 кг вместе с известью, за 3-5 мин до выпуска присадка ФОМИ в количестве до 1000 кг порциями 200-250 кг, после каждой порции ФОМИ производилась присадка антрацита по 50-150 кг.
Результаты проведенной работы
На момент остановки ДСП-2 на плановый ППР стойкость футеровки подины № 4 составила 435 плавок, что явилось максимальной стойкостью ДСП-2 за шесть месяцев 2012 г. (рис. 2). Использование ФОМИ осуществлялось на 181 плавке (42,0%) из 435 плавок.
Из анализа результатов проведенной работы следует, что технологические показатели сравнительных кампаний и плавок с применением опытного материала по 3-й схеме (со средним расходом ФОМИ 1849 кг/плавку) сопоставимы. Негативного влияния присадки опытного материала на технологические показатели выплавки стали не выявлено, при этом за счет снижения периодичности операций по уходу за футеровкой в среднем на 0,8 плавки сократилось время от выпуска до выпуска, а также снизился расход заправочных материалов. Таким образом, длительность основных технологических
Рис. 2. Стойкость рабочей футеровки подин ДСП-100 № 2 за шесть месяцев 2012 г.
М//хтг:с г: кгтшлтггп
/ 2 (70), 2013-
16
о
НОО 1300 1500 1700 1900 2100 2300
РЭСХОАФОМИ, КГ/плз&КУ
Рис. 3. Зависимость содержания MgO в шлаке от количества присаженного ФОМИ
-
Рис. 4. Футеровка рабочего слоя стен закрыта гарнисажным слоем
операций и операций по уходу за футеровкой сократилась на 0,7-1,4 мин/плавку.
Благодаря порционным присадкам антрацита непосредственно после отдачи опытного материала удалось снизить содержание оксида железа в шлаке в 1,4 раза, тем самым, понизив его химическую агрессивность по отношению к футеровке.
При присадке опытного материала по 3-й схеме содержание оксида магния достигло расчетной
степени насыщения шлака и в среднем составило 11,2%. Зависимость содержания оксида магния в шлаке от количества присаженного опытного материала показана на рис. 3.
Повышение содержания оксида магния при одновременном снижении содержания оксида железа в шлаке позволило добиться увеличения вязкости шлака и, как следствие, образования защитного гарнисажа на футеровке стен выше шлакового пояса. Наличие гарнисажного слоя со стороны портала при расходе ФОМИ 2000 кг/плавку представлено на рис. 4.
Состояние рабочей футеровки стен и шлакового пояса по окончании кампании опытной подины № 4 было оценено как удовлетворительное с возможностью продолжения эксплуатации, что позволяет прогнозировать увеличение ресурса футеровки при использовании ФОМИ (по 3-й схеме) на всех плавках кампании подин ДСП-2 в среднем с 387 плавок как минимум до 500 плавок. Фотографии состояния рабочей футеровки опытной подины № 4 при стойкости 435 плавок представлены на рис. 5.
Рис. 5. Состояние рабочей футеровки опытной подины № 4 при стойкости 435 плавок
Выводы
Использование обожженного магнезиально-из-весткового флюса в условиях ОАО «БМЗ» позволило увеличить содержание оксида магния в среднем до 11,2%. Благодаря порционным присадкам антрацита непосредственно после отдачи ФОМИ удалось сни-
аггтгггггг^г^угггп /01
-2 (70), 2013 / III
зить содержание оксида железа в шлаке в 1,4 раза. Таким образом, проведенные технологические мероприятия привели к снижению химической агрессивности шлака по отношению к футеровке и, как следствие, к достижению максимальной стойкости ДСП-2 за шесть месяцев 2012 г-.
Литература
1. Магнезиальные огнеупоры: Справ. изд. / Л. Б. Хорошавин, В. А. Перепелицын, В. А. Коконов. М.: Интермет Инжиниринг, 2001.
2. П о п е л ь С. И., С о т н и к о в А. И., Б о р о н е н к о в В. Н. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1986.
