Научная статья на тему 'Выбор глинистой связки огнеупорной массы для футеровки разливочных ковшей'

Выбор глинистой связки огнеупорной массы для футеровки разливочных ковшей Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
248
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
iPolytech Journal
ВАК
Ключевые слова
РАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ / POURING LADLE / ФУТЕРОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / LINING MATERIALS / ВЯЗКОСТЬ / VISCOSITY / ПЛОТНОСТЬ / DENSITY / СУСПЕНЗИЯ / SUSPENSION / РАСТВОРИТЕЛЬ / SOLVENT

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Квон Светлана Сергеевна, Куликов Виталий Юрьевич, Достаева Ардак Мухамедиевна, Щербакова Елена Петровна, Аринова Сания Каскатаевна

ЦЕЛЬ. Основной составляющей огнеупорных кирпичей является глина. В частности, огнеупорные кирпичи используются для футеровки разливочных ковшей и плавильных печей. Технологическим показателем глинистой суспензии является вязкость. Было исследовано влияние концентрации глин различных месторождений Казахстана на вязкость суспензии. МЕТОДЫ. Эксперименты по определению вязкости проводились на Вискозиметре SV-1А. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Глина в огнеупорной массе присутствует в качестве связующего, следовательно, она должна быть равномерно распределена во всем объеме смеси. Вместе с тем, вязкость во многом влияет на адгезию и когезию покрытия, что в конечном итоге сказывается на эффективности работы и долговечности покрытия. В целом на вязкость влияют форма и размер частиц глины, качество присутствующей жидкости. Диаграммы изменения вязкости показали, что наименьшей вязкостью обладает суспензия с глиной месторождения Белое Глинище, а наибольшей с глиной месторождения Дарат. Определено, что частицы глины Белого Глинища имеют цилиндрическую форму, месторождения Дарат зернистую, а Федоровского месторождения хлопьевидную. Наиболее целесообразной для связки признана глина месторождения Белое Глинище в сочетании с мелкодисперсным шамотом в соотношении 60:25. Это способствует изготовлению огнеупорных кирпичей с оптимальной, равномерно распределенной, закрытой пористостью (10-15%), что, в свою очередь, повышает срок службы огнеупорной композиции. ВЫВОДЫ. Исследования показали, что при соотношении глины к шамоту 50:35 наибольшей вязкостью обладает суспензия на основе глины месторождения Белое Глинище, а при соотношении 60:25 одинаковая вязкость наблюдается у суспензий на основе глин месторождений Белое Глинище и Федоровский разрез. Испытания предложенной огнеупорной массы, проведенные при разливке стали в литейном цехе ТОО «КМЗ им. Пархоменко» (г. Караганда) показали, что по сравнению с использованной ранее композицией на основе бентонитовой глины срок службы футеровки увеличивается на 20%.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Квон Светлана Сергеевна, Куликов Виталий Юрьевич, Достаева Ардак Мухамедиевна, Щербакова Елена Петровна, Аринова Сания Каскатаевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHOOSING CLAY BINDING OF REFRACTORY MIXTURE FOR POURING LADLE LINING

PURPOSE. The main component of fire-resistant bricks is clay. In particular, fire-resistant bricks are used for lining of pouring ladles and smelting furnaces. A technological indicator of clay suspension is viscosity. The paper studies the influence of concentration of various Kazakhstan deposits clays on suspension viscosity. METHODS. The experiments on viscosity determination were carried out using the SV-1A Viscometer. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. Clay in refractory mix is present as a binding agent, therefore, it should be evenly distributed throughout the whole volume of the mix. At the same time, viscosity has a strong effect on coating adhesion and cohesion that finally affects the efficiency and durability of the coating. In broad terms the shape and size of clay particles as well as the quality of the present liquid affect the viscosity. The diagrams of viscosity variation have shown that the suspension with the clay from the Beloe Glinishche field has the smallest viscosity, the greatest viscosity has the suspension with the clay from the Darat field... PURPOSE. The main component of fire-resistant bricks is clay. In particular, fire-resistant bricks are used for lining of pouring ladles and smelting furnaces. A technological indicator of clay suspension is viscosity. The paper studies the influence of concentration of various Kazakhstan deposits clays on suspension viscosity. METHODS. The experiments on viscosity determination were carried out using the SV-1A Viscometer. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. Clay in refractory mix is present as a binding agent, therefore, it should be evenly distributed throughout the whole volume of the mix. At the same time, viscosity has a strong effect on coating adhesion and cohesion that finally affects the efficiency and durability of the coating. In broad terms the shape and size of clay particles as well as the quality of the present liquid affect the viscosity. The diagrams of viscosity variation have shown that the suspension with the clay from the Beloe Glinishche field has the smallest viscosity, the greatest viscosity has the suspension with the clay from the Darat field. It has been determined that the clay particles of the Beloe Glinishche field have a cylindrical form, the clay particles of the Darat field are granular, whereas the clay particles of the Fedorovskoe field are flake-like. The clay from the Beloe Glinishche field in combination with the finely ground fire-clay in the proportion of 60:25 is considered to be the most useful for binding. This contributes to the production of fire-resistant bricks with the optimum evenly distributed sealed porosity (10-15%) that raises the service life of a fire-resistant composition. CONCLUSIONS. The conducted studies have shown that the greatest viscosity has the suspension based on Beloe Glinishche clay when the proportion of clay to chamotte is 50:35. The suspensions based on Beloe Glinishche clay and Fedorovskoe field clay feature similar viscosity when the proportion is 60:25. The tests of the proposed refractory mix carried out when pouring steel in the foundry shop of the Factory named after Parkhomenko LLP (Karaganda) have shown the increase in the service life of lining by 20% as compared with the composition based on the bentonite clay used earlier. function show_eabstract() { $('#eabstract1').hide(); $('#eabstract2').show(); $('#eabstract_expand').hide(); } ▼Показать полностью

Текст научной работы на тему «Выбор глинистой связки огнеупорной массы для футеровки разливочных ковшей»

Оригинальная статья / Original article УДК 669.04:666.76

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-8-131-142

ВЫБОР ГЛИНИСТОЙ СВЯЗКИ ОГНЕУПОРНОЙ МАССЫ ДЛЯ ФУТЕРОВКИ РАЗЛИВОЧНЫХ КОВШЕЙ

© С.С. Квон1, В.Ю. Куликов2, А.М. Достаева3, Е.П. Щербакова4, С.К. Аринова5, Т.В. Ковалёва6

Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56.

РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Основной составляющей огнеупорных кирпичей является глина. В частности, огнеупорные кирпичи используются для футеровки разливочных ковшей и плавильных печей. Технологическим показателем глинистой суспензии является вязкость. Было исследовано влияние концентрации глин различных месторождений Казахстана на вязкость суспензии. МЕТОДЫ. Эксперименты по определению вязкости проводились на Вискозиметре SV-1A. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Глина в огнеупорной массе присутствует в качестве связующего, следовательно, она должна быть равномерно распределена во всем объеме смеси. Вместе с тем, вязкость во многом влияет на адгезию и когезию покрытия, что в конечном итоге сказывается на эффективности работы и долговечности покрытия. В целом на вязкость влияют форма и размер частиц глины, качество присутствующей жидкости. Диаграммы изменения вязкости показали, что наименьшей вязкостью обладает суспензия с глиной месторождения Белое Глинище, а наибольшей - с глиной месторождения Дарат. Определено, что частицы глины Белого Глинища имеют цилиндрическую форму, месторождения Дарат - зернистую, а Федоровского месторождения - хлопьевидную. Наиболее целесообразной для связки признана глина месторождения Белое Глинище в сочетании с мелкодисперсным шамотом в соотношении 60:25. Это способствует изготовлению огнеупорных кирпичей с оптимальной, равномерно распределенной, закрытой пористостью (10-15%), что, в свою очередь, повышает срок службы огнеупорной композиции. ВЫВОДЫ. Исследования показали, что при соотношении глины к шамоту 50:35 наибольшей вязкостью обладает суспензия на основе глины месторождения Белое Глинище, а при соотношении 60:25 одинаковая вязкость наблюдается у суспензий на основе глин месторождений Белое Глинище и Федоровский разрез. Испытания предложенной огнеупорной массы, проведенные при разливке стали в литейном цехе ТОО «КМЗ им. Пархоменко» (г. Караганда) показали, что по сравнению с использованной ранее композицией на основе бентонитовой глины срок службы футеровки увеличивается на 20%.

Ключевые слова: разливочный ковш, футеровочные материалы, вязкость, плотность, суспензия, растворитель.

0

1Квон Светлана Сергеевна, кандидат технических наук, профессор кафедры нанотехнологии и металлургии, e-mail: [email protected]

Svetlana S. Kvon, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Nanotechnologies and Metallurgy, e-mail: [email protected]

2Куликов Виталий Юрьевич, кандидат технических наук, профессор кафедры нанотехнологии и металлургии, e-mail: [email protected]

Vitaliy Yu. Kulikov, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Nanotechnologies and Metallurgy, e-mail: [email protected]

3Достаева Ардак Мухамедиевна, доктор PhD, старший преподаватель кафедры нанотехнологии и металлургии, e-mail: [email protected]

Ardak M. Dostaeva, PhD, Senior Lecturer of the Department of Nanotechnologies and Metallurgy, e-mail: [email protected]

4Щербакова Елена Петровна, доктор PhD, старший преподаватель кафедры нанотехнологии и металлургии, e-mail: [email protected]

Elena P. Scherbakova, PhD, Senior Lecturer of the Department of Nanotechnologies and Metallurgy, e-mail: [email protected]

5Аринова Сания Каскатаевна, магистр, докторант кафедры нанотехнологии и металлургии, e-mail: [email protected]

Saniya K. Arinova, Master degree student, Doctoral Candidate of the Department of Nanotechnologies and Metallurgy, e-mail: [email protected]

6Ковалёва Татьяна Викторовна, магистр, докторант кафедры нанотехнологии и металлургии, e-mail: [email protected] Tatiana V. Kovaleva, Master degree student, Doctoral Candidate of the Department of Nanotechnologies and Metallurgy, e-mail: [email protected]

Информация о статье. Дата поступления 15 июня 2018 г.; дата принятия к печати 23 июля 2018 г.; дата онлайн-размещения 31 августа 2018 г.

Формат цитирования. Квон С.С., Куликов В.Ю., Достаева А.М., Щербакова Е.П., Аринова С.К., Ковалёва Т.В. Выбор глинистой связки огнеупорной массы для футеровки разливочных ковшей // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 8. С. 131-142. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-8-131-142

CHOOSING CLAY BINDING OF REFRACTORY MIXTURE FOR POURING LADLE LINING

S.S. ^on, V.Yu. Kulikov, A.M. Dostaeva, E.P. Scherbakova, S.K. Arinova, T.V. Kovaleva

Karaganda State Technical University,

56 Mira blvd., Karaganda, 100027, Republic of Kazakhstan

ABSTRACT. PURPOSE. The main component of fire-resistant bricks is clay. In particular, fire-resistant bricks are used for lining of pouring ladles and smelting furnaces. A technological indicator of clay suspension is viscosity. The paper studies the influence of concentration of various Kazakhstan deposits clays on suspension viscosity. METHODS. The experiments on viscosity determination were carried out using the SV-1A Viscometer. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. Clay in refractory mix is present as a binding agent, therefore, it should be evenly distributed throughout the whole volume of the mix. At the same time, viscosity has a strong effect on coating adhesion and cohesion that finally affects the efficiency and durability of the coating. In broad terms the shape and size of clay particles as well as the quality of the present liquid affect the viscosity. The diagrams of viscosity variation have shown that the suspension with the clay from the Beloe Glinishche field has the smallest viscosity, the greatest viscosity has the suspension with the clay from the Darat field. It has been determined that the clay particles of the Beloe Glinishche field have a cylindrical form, the clay particles of the Darat field are granular, whereas the clay particles of the Fedorovskoe field are flake-like. The clay from the Beloe Glinishche field in combination with the finely ground fire-clay in the proportion of 60:25 is considered to be the most useful for binding. This contributes to the production of fire-resistant bricks with the optimum evenly distributed sealed porosity (10-15%) that raises the service life of a fire-resistant composition. CONCLUSIONS. The conducted studies have shown that the greatest viscosity has the suspension based on Beloe Glinishche clay when the proportion of clay to chamotte is 50:35. The suspensions based on Beloe Glinishche clay and Fedorovskoe field clay feature similar viscosity when the proportion is 60:25. The tests of the proposed refractory mix carried out when pouring steel in the foundry shop of the Factory named after Parkhomenko LLP (Karaganda) have shown the increase in the service life of lining by 20% as compared with the composition based on the bentonite clay used earlier.

Keywords: pouring ladle, lining materials, viscosity, density, suspension, solvent.

Information about the article. Received June 15, 2018; accepted for publication July 23, 2018; available online August 31, 2018.

For citation. Kvon S.S., Kulikov V.Yu., Dostaeva A.M., Scherbakova E.P., Arinova S.K., Kovaleva T.V. Choosing clay binding of refractory mixture for pouring ladle lining. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 8, pp. 131-142. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-8131-142 (In Russian).

Введение

Значение огнеупорных изделий в промышленности определяется тем, что без них практически невозможно поддерживать высокие температуры в металлургических печах. В индустриально развитых странах доля стоимости огнеупоров составляет примерно 0,1 % валового национального продукта и до 8-10 % включает себестоимость металла.

Огнеупорные изделия используются практически во всех отраслях промышленности. Они имеют большое значение в ме-

таллургии и при современных тенденциях к применению все чаще эксплуатируются крупнотоннажные агрегаты высоких температур.

Требования к огнеупорам в перспективе будут непрерывно повышаться, в особенности с учетом нужд новых технологических процессов.

Факторами, обеспечивающими качество, а, следовательно, и долговечность огнеупорных футеровок, являются режимы формообразования и их состав [1-4].

Постановка задачи

Известно, что одним из основных показателей связующего является вязкость. Вязкость во многом влияет на адгезию и ко-гезию материала, что в условиях футеровки огнеупорной массой внутренней поверхности ковшей в конечном итоге сказывается на эффективности работы формуемого изделия.

В частности, добавки глины используются в шамотных массах, в огнеупорных обмазках.

Глинистые суспензии являются вяз-копластичными телами. Конечно, в целом на вязкость будут влиять форма и размер частиц глины, а также качество жидкости. Естественно, с повышением твердой фазы в суспензии ее вязкость будет увеличиваться [5-7].

Для реологических исследований обязательным является определение напряжения сдвига, под действием которого вязкие, вязкопластичные тела приводятся в движение. Вязкость определяют напряже-

ние и скорость сдвига. Изучению влияния формы частиц твердой фазы на вязкость суспензий для футеровки посвящены ряд исследований [8-11].

Исследованию вязкости глинистых материалов и ее влиянию на свойства материалов в металлургии посвящены работы [12-15].

Глина в прессуемой массе присутствует в качестве связующего, следовательно, она должна быть равномерно распределена во всем объеме смеси. Технологически она должна присутствовать в мелкодисперсном состоянии.

Целью исследования явилось определение вязкости суспензий с использованием глин различных месторождений. Рассматривали вязкость суспензий на основе глин различных месторождений Казахстана: Белое Глинище, Дарат и Федоровское месторождение. В экспериментах исследовали вязкость суспензий - связок, вводимых в шамотную массу.

Экспериментальная часть

Эксперименты проводились на Вискозиметре БУ-1А (Япония). Исследование влияния концентрации растворителя и глины на вязкость исследовали на вибрационном вискозиметре SV-1А (рис. 1), основанном на методе камертонной вибрации, что способствует точности измерений. Суспензия смешивалась в катковых бегунах.

В экспериментах использовали глины трех месторождений Республики Казахстан (таблица, рис. 2).

Составы глинистых суспензий, использованных в экспериментах, приведены в таблице.

Было исследовано влияние концентрации глин различных месторождений на вязкость суспензии (рис. 3).

Исследования показали, что при соотношении исследуемой глины к тонкоиз-мельченному шамоту в пропорции 60:25 наибольшей вязкостью обладает глина месторождения Белое Глинище, а при соотно-

шении исследуемой глины и тонкоизмель-ченного шамота 50:35 в суспензии примерно одинаковая вязкость наблюдается у глин месторождений Белое глинище и Федоровский разрез. Очевидно, что с увеличением объемной концентрации частиц упругость частиц способствует увеличению вязкости. При достижении же содержания 30 % суспензия становится более структурированной, что определяет неньютоновские жидкости.

На рис. 4-6 представлены диаграммы изменения вязкости и температуры суспензии во времени соответственно суспензий с использованием месторождений Белого глинища, Дарат и Федоровского.

С повышением концентрации галлуа-зитовых частиц кривая становится гладкой, вероятно, вследствие того, что галлуазито-вые частицы имеют форму цилиндров и в меньшей степени влияют на скорость движения жидкой фазы суспензии.

Рис. 1. Вискозиметр SV-1A Fig. 1. SV-1A Viscometer

а b c

Рис. 2. Гпины различных месторождений а - месторождение Белое Гпинище; b - месторождение Дарат; c - Федоровское месторождение Fig. 2. Clays from various fields a - Beloe Glinishche field; b - Darat field; c - Fedorovskoe field

Состав суспензий, использованных в экспериментах Composition of suspensions used in experiments

Образец Соотношение глины: тонкоизмельченный шамот (фракции 0,3-0,5 мм), % во всем объеме смеси Дистиллированная вода Начальная температура раствора Вязкость

Глина месторождения Белое Глинище

№ 1 50:35 15 25,4 1,4

№ 2 55:30 15 23,9 1,44

№ 3 60:25 15 23,8 2,14

Глина месторождения Дарат

№ 1 50:35 15 22,5 1,32

№ 2 55:30 15 22,8 1,60

№ 3 60:25 15 22,5 2,15

Глина Федоровского месторождения

№ 1 50:35 15 22,5 1,39

№ 2 55:30 15 22,8 1,60

№ 3 60:25 15 22,5 2,15

2,5

о

*

C3

С

-a

H о

о «

о о? и

1,5

0,5

0

_ Глина Фёдоровского

\ \ месторождения

i \_

Глина месторождения Белое Глинище

\- - I лина месторождения Дарат

50/35

55/30

плотность, г/смЗ

60/25

Рис. 3. Зависимость вязкости суспензии от соотношения глины: тонкоизмельченный шамот (фракция 0,3-0,5 мм) глины разных месторождений Fig. 3. Dependence of suspension viscosity on clay proportion: finely ground fire-clay (0.3-0.5 mm fraction)

from different fields

Вязкость, мПа*с

1-:-

0,! 0,8 0,7 0,6" 0,5" 0,4" 0,3" 0,2 0,1 0

jl

15.01.2018 12 :10:32

Температура, 0C

24 23,5

23

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

22,5

22

21,5

21

20,5 20 19,5 19

Вязкость, мПа*с

Pas|

1

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

.............r

.............Г-.............i-

0,4 0,3 0,2 0,1 0

6

-------------i

.............[..

i

.............i-------------i-

1 2

Время, мин

2 3 4 Время, мин

5 6

Температура, 0C

24 23,5

23 22,5 22

........21,5

21

20,5 20 19,5 19

5 6

2

3

4

5

0

3

4

0

1

с

Рис. 4. Изменение вязкости и температуры суспензии с использованием глины месторождения Белое Глинище во времени (реологический профиль): а - 50:35; b - 55:30; c - 60:25 Fig. 4. Time variation of suspension viscosity and temperature using clay from Beloe Glinishche field

(rheological profile): a - 50:35; b - 55:30; c - 60:25

Из рис. 4 видно, что изменение температуры (увеличение) суспензии вследствие влияния окружающей среды и вибрации пластины прибора вискозиметра в течение испытания незначительны. В то же время с повышением температуры вязкость суспензии снижается. Пики возникают вследствие того, что исследуемое покрытие не является ньютоновской жидкостью (то есть вязкость зависит от скорости сдвига пластины вискозиметра).

Из рис. 5 видно, что вязкость суспензии с использованием глины месторождения Дарат относительно мягко снижается вследствие выравнивания структуры в суспензии. Примерно аналогичная картина наблюдается и у суспензии с использованием глины Федоровского месторождения.

Характер распределения вязкости у суспензий разной плотности с глинами Федоровского месторождения примерно одинаков, и с повышением температуры вязкость несколько уменьшается.

Вязкость, мПа*с 2

1,8........

1,6 1,4

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

New.csv

IS.01.2013 14:23:53

Температура, 0C / Temperature, 0C

25

........24,5

2 3 4 Время, мин

Вязкость, мПа*с

5 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0

24

23,5

23

22,5

22

21,5

21

20,5 20

Вязкость, мПа*с

2

1,8. -1,6. . 1,4. 1,2. 1,0 0,8

0,6 0,4 0,2 0

New.csv

IS.01.2018 14:50:14

2 3 4 Время, мин

New.csv .01.2018 14:36:14

2 3 4 Время, мин

b

Температура, 0C

26 25,5 25

25

24,5

1,

24 23,5

I,

23 22,5 22 21,5

21

5 6

Температура, 0C

25 24,5 24 23,5 23 22,5 22 21,5 21

20,5 20

0

1

5

6

0

1

5

6

0

1

c

Рис. 5. Изменение вязкости и температуры суспензии с использованием глины месторождения

Дарат во времени (реологический профиль): а - 50:35; b - 55:30; c - 60:25 Fig. 5. Time variation of suspension viscosity and temperature using Darat field clay (rheological profile):

a - 50:35; b - 55:30; c - 60:25

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Также с использованием микроскопа Альтами МЕТ 5Д (Россия) исследована форма частиц глин исследуемых месторождений (рис. 7).

Как видно, форма частиц глины Белого Глинища цилиндрическая, месторождения Дарат имеют зернистую форму, а

глина Федоровского месторождения - хлопьевидную. С точки зрения препятствования смещению слоев жидкости относительно друг друга наименьшее сопротивление будет оказывать глина месторождения Белое Глинище, а наибольшее - глина месторождения Дарат. Определено, что, изменяя

Вязкость, мПа*с Температура, 0C

New. csv Viscosity[mPa s] 08.01.2018 15:43:40 Te up [CI 25 24,5 24 23,5 23 22,5 22 21,5 21 20,5 20 Вязкость, мПа*с Температура, 0C New.csv QE.01.2aiS 15:55:55

1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 e 6 4 2 1 8 6 4 2

2 1,8 1,6 1,4 1,2 25,5 25 24,5 24 23,5 23 23 22,5 22 22 22 21,5 21 21 21 20,5

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

0 1 2 3 4 5 6 Время, мин 0 1 2 3 4 5 6 Время, мин

b

а

c

Рис. 6. Изменение вязкости и температуры суспензии с использованием глины Федоровского месторождения во времени (реологический профиль): а - 50:35; b - 55:30; с - 60:25 Fig. 6. Time variation of suspension viscosity and temperature using Fe-dorovskoe field clay (rheological

profile): а - 50:35; b - 55:30; с - 60:25

фракционный состав наполнителя, можно в значительной степени увеличить общее наполнение в суспензии, сохранив ее вязкость в пределах, необходимых для покрытия.

Таким образом, наиболее целесооб-

разной для связки огнеупорной суспензии для разливочных ковшей признана глина месторождения Белое Глинище в сочетании с мелкодисперсным шамотом в соотношении 60:25.

ш

f4fi|,

b

а

c

Рис. 7. Форма частиц глины различных месторождений, х100: а - Белое Глинище; b - Дарат; c - Федоровское Fig. 7. Shape of clay particles from different fields, x100: a - Beloe Glinishche; b - Darat; c - Fedorovskoe

Рис. 8. Испытания по огнеупорности глины месторождения Белое Глинище: 1 - первоначальная масса образца; 2 - исходный образец; 3 - конечная масса образца после выдержки в печи при t = 1400°C в течение 15 минут; 4 - образец после выдержки в печи; 5 - образец при t = 600°C; 6 - образец при t = 1400°C Fig. 8. Tests of Beloe Glinishche clay on fire resistance: 1 - initial weight of the sample; 2 - initial sample;

3 - final weight of the sample after smelting in the furnace at t = 1400 °C during 15 minutes;

4 - sample after smelting in the furnace; 5 - sample at t = 600 °C; 6 - sample at t = 1400 °C

Также была испытана огнеупорность глины месторождения Белое Глинище. Исследования показали, что при выдержке

глины 14000С в течение 30 мин. разупрочнения и деформации глины не происходит (рис. 8). Потеря веса за этот период - 5,5 %.

Заключение

Очевидно, что регулировать вязкость связки можно путем варьирования составом, формой твердой составляющей и при необходимости температурой суспензии. Низкое значение вязкости приводит к плохому сцеплению наполнителя со связкой, а значительная величина вязкости затрудняет обеспечение равномерности распределения связки по всему объему шамотной массы. Поэтому нанесение таких покрытий методами окунания и облива нецелесообразно. Использование глин месторождения Белое Глинище в шамотных массах и огнеупорных обмазках вследствие цилиндрической формы ее частиц в меньшей степени увеличивает вязкость суспензии, что дает возможность увеличить ее концентрацию.

Таким образом, для связки в шамотной массе предлагается глина месторождения Белое Глинище (Карагандинская область) в сочетании с мелкодисперсным шамотом в соотношении 60:25. Это способ-

ствует изготовлению огнеупорных кирпичей с оптимальной, равномерно распределенной, закрытой пористостью (10-15%), что, в свою очередь, повышает термоустойчивость огнеупоров и является важной характеристикой для их использования в разливочных ковшах. Испытания предложенной огнеупорной массы, проведенные при разливке стали в литейном цехе ТОО «КМЗ им. Пархоменко» (г. Караганда), показали (по сравнению с использованной ранее композицией на основе бентонитовой глины) увеличение срока службы футеровки на 20%.

Данные исследования проведены в рамках реализации гранта Комитета науки МОН РК AP05130230 «Разработка и внедрение технологии изготовления огнеупорных материалов для металлургической промышленности c оптимальной пористостью и повышенной термостойкостью».

Библиографический список

1. Темлянцев М.В., Запольская Е.М., Стерлигов В.В., Темлянцева Е.Н., Дегтярь В.А. Повышение энерготехнологической эффективности стендов высокотемпературного разогрева футеровок металлургических ковшей // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. 2014. № 33. С. 38-44.

2. Фрейн М., Кендрик Р., Хопс В. Эффективная футеровка ковшей INSURAL ATL для алюминиевых сплавов // Литейное производство. 2015. № 9. С. 21-23.

3. Karja J., Nevala H., Oy R. Modern steel ladle lining and wear monitoring practise in Raahe Steel // 5th Unified International Technical Conference on Refractories - a Worldwide Technology (Unitecr 97): Radisson hotel, New Orleans. 1997. Vol. 1-3. No. 4-7. P. 131133.

4. Гладких И.В. Использование промышленных отходов для изготовления футеровки ковшей в литейном производстве машиностроительных заводов // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 3. С. 106-109.

5. Hou Chang-Yu; Feng L.; Seleznev N. Low frequency complex dielectric (conductivity) response of dilute clay suspensions: Modeling and experiments // Journal of colloid and interface science. 2018. № 9. Vol. 525. P. 62-75.

6. Лесив Е.М., Безруких А.И., Беляев С.В., Юрьев П.О., Рассказова Е.В. Изменение прочности песчано-глинистых смесей от концентрации водно-глинистой суспензии и количества мусковита в ее составе // Литейное производство. 2016. № 6. С. 8-12.

7. Антошкина Е.Г., Смолко В.А. Влияние ультразвуковой обработки на вязкость водно-глинистых суспензий для песчано-глинистых смесей // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Металлургия. 2017. Т. 17. № 2. С. 34-40.

8. Пастухов, А. Г., Минасян А.Г., Шарая О.А. Оценка напряженно-деформированного состояния сегмента прессвалкового измельчителя // Технология машиностроения. 2016. № 3. С. 43-46.

9. Ганин Д.Р., Дружков В.Г., Панычев А.А., Шаповалов А.Н. Пути использования местных минеральных ресурсов в агломерационном производстве АО

«Уральская сталь» // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2017. Т. 15. № 1. С. 20-26.

10. Abrougui M.M.; Bonhome-Espinosa A.B.; Bahri D. Rheological Properties of Clay Suspensions Treated by Hydrocyclone Process // Journal of nanofluids. 2018. No. 4. Vol. 7. Р. 256-268.

11. Verma A., Chauhan G., Ojha K. Synergistic effects of polymer and bentonite clay on rheology and thermal stability of foam fluid developed for hydraulic fracturing. Asia-Pacific journal of chemical engineering. 2017. No. 4. Vol. 12. Р. 872-883.

12. Kameda J., Morisaki T. Sensitivity of Clay Suspension Rheological Properties to pH, Temperature, Salinity, and Smectite-Quartz Ratio. Geophysical research letters. 2017. No. 10. Vol. 44. Р. 9615-9621.

13. Цветкова Е.В. Влияние температурного воздействия на вязкость водно-глинистых суспензий // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всерос. науч.-метод. конф. (г. Оренбург, 31 января - 2 февраля 2018 г.). Оренбург, 2018. С. 2626-2630.

14. Исагулов А.З., Куликов В.Ю. Вывод уравнения прессования песчано-смоляных смесей и их реологические модели // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2007. № 6. С. 52-56.

15. Кидалов Н.А., Князева А.С., Безбабнова Т.Ю., Смирнова В.В. Влияние химических добавок на свойства бентонитовых водно-глинистых суспензий для песчано-глинистых смесей // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2016. № 9 (188). С. 131-134.

Reference

1. Temlyantsev M.V., Zapolskaya E.M., Sterligov V.V., Temlyantseva E.N., Degtyar V.A. Improving energy technological efficiency of test-benches of a high-temperature heating up of metallurgical ladle linings. Vestnik gorno-metallurgicheskoj sekcii Rossijskoj akademii estestvennyh nauk. Otdelenie metallurgii [Bulletin of Mining and Metallurgical Section of the Russian Academy of Natural Sciences. Metallurgy], 2014, no. 33, pp. 38-44. (In Russian).

2. Frayn M., Kendrick R., Hops of Century. Effective lining of INSURAL ATL ladles for aluminum alloys. Litejnoe proizvodstvo [Foundry Production], 2015, no. 9, pp. 2123. (In Russian).

3. Karja J., Nevala H., Oy R. Modern steel ladle lining and wear monitoring practice in Raahe Steel // 5th Unified International Technical Conference on Refractories - a Worldwide Technology (Unitecr 97): Radisson hotel, New Orleans, 1997, vol. 1-3, no. 4-7, pp. 131-133.

4. Gladkikh I.V. Use of industrial wastes for manufacture of ladles lining in foundry of engineering plants. Zagotovitel'nye proizvodstva vmashinostroenii [Blanking Productions in Mechanical Engineering» (Press forging, foundry and other productions)], 2018, vol. 16, no. 3, pp. 106-109. (In Russian).

5. Hou Chang-Yu; Feng L.; Seleznev N. Low frequency complex dielectric (conductivity) response of dilute clay suspensions: Modeling and experiments. Journal of colloid and interface science. 2018, no. 9, vol. 525, pp. 6275.

6. Lesiv E.M., Bezrukikh A.I., Belyaev S.V., Yuriev P.O., Rasskazova E.V. Investigation of the strength characteristics from the concentration water-clay suspension and amount of muscovite in sand-clay mixtures. Litejnoe proizvodstvo [Foundry Production], 2016, no. 6, pp. 8-12. (In Russian).

7. Antoshkina E.G., Smolko V.A. Influence of ultrasonic treatment on the viscosity of aqueous-clay suspensions for sand-clay mixtures. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosu-darstvennogo universiteta [Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy], 2017, vol. 17, no. 2, pp. 34-40. (In Russian).

8. Shepherds A.G., Minasyan A.G., Sharaya O.A. Evaluation of the stressed-deformed state of the segment of a press-roller grinder. Tekhnologiya mashinostroeniya. [Technology of Mechanical Engineering], 2016, no. 3, pp. 43-46. (In Russian).

9. Ganin D.R., Druzhkov V.G., Panychev A.A., Shapovalov A.N. Use of local mineral resources at the sintering plant of the "Ural Steel" Joint Stock Company. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnich-eskogo universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2017, vol.15, no. 1, pp. 20-26. (In Russian).

10. Abrougui M.M., Bonhome-Espinosa A.B., Bahri D. Rheological Properties of Clay Suspensions Treated by Hydrocyclone Process. Journal of nanofluids, 2018, no. 4, vol. 7, pp. 256-268.

11. Verma A.; Chauhan G.; Ojha K. Syynergistic effects of polymer and bentonite clay on rheology and thermal stability of foam fluid developed for hydraulic fracturing. Asia-Pacific journal of chemical engineering, 2017. no. 4, vol. 12, pp. 872-883.

12. Kameda J., Morisaki T. Sensitivity of Clay Suspension Rheological Properties to pH, Temperature, Salinity, and Smectite-Quartz Ratio. Geophysical research letters, 2017, no. 10, vol. 44, pp. 9615-9621.

13. Tsvetkova E.V. Vliyanie temperaturnogo vozdejst-viya na vyazkost' vodno-glinistyh suspenzij [Influence of temperature impact on viscosity of water and clay suspensions]. Materialy Vserossijskoj nauchno-metodicheskoj konferencii "Universitetskij kompleks kak regional'nyj centr obrazovaniya, nauki i kul'tury" [Proceedings of All-Russian scientific and methodological conference "University Complex as a Regional Center of Education, Science and Culture", Orenburg, January 31-February 2, 2018]. Orenburg, 2018, pp. 2626-2630. (In Russian).

14. Isagulov A.Z., Kulikov V.Yu. Deriving the equation of pressing of sand-pitch mixes and their rheological models. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Chernaya metallurgiya [Izvestiya. Ferrous Metallurgy], 2007, no. 6, pp. 52-56. (In Russian).

15. Kidalov N.A., Knyazeva A.S., Bezbabnova T.Yu., Smirnova V.V. Effects of chemical agents on the properties of bentonite water-clay suspension for sand-clay

Критерии авторства

Квон С.С., Куликов В.Ю., Достаева А.М., Щербакова Е.П., Аринова С.К., Ковалёва Т.В. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

mixtures. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Izvestia VSTU], 2016, no. 9 (188), рр. 131-134. (In Russian).

Authorship criteria

Kvon S.S., Kulikov V.Yu., Dostaeva A.M., Scherbakova E.P., Arinova S.K., Kovaleva T.V. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.