ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

При эксплуатации кислородных конвертеров одним из наиболее подверженных износу участников футеровки является узел сталевыпускного отверстия. Так, при средней стойкости периклазоуглеродистой футеровки агрегата 2003 плавки стойкость лёточного узла из рядовых изделий периклазового состава марки ПЛК, применяемых в цехе, составила 65 плавок.

Для замены футеровки лёточного узла требуется 60-70 мин межплавочного времени, что приводит к дополнительному охлаждению футеровки конвертера и увеличивает простой сталеплавильного агрегата. Поэтому повышение стойкости сталевыпускного канала - актуальная проблема.

В кислородно-конвертерном цехе проведены испытания лёточных блоков периклазоуглеродистого состава с повышенной устойчивостью к термоокислению. Блоки изготовлены ОАО Комбинат «Магнезит» на основе плавленого периклаза. Для испытания были поставлены комплекты серийно выпускаемых изделий марки ПУПЛ-2-180: 4 опытных комплекта с покрытием канала антиоксидантом и 4 комплекта блоков из периклаза повышенной чистоты с добавкой различных антиоксидантов в шихту. Из этой партии были отобраны образцы для определения физико-химических свойств огнеупоров до и после службы. Результаты исследований и свойства изделий с покрытием антиоксидантом по данным дополнительного контроля приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Физико-химические показатели изделий для лёточного узла

Таблица 2

Свойства блоков ПУПЛ-2-180 по данным дополнительного контроля ОАО Комбинат «Магнезит»

Изделия устанавливали в конвертер по традиционной схеме, принятой в цехе. Блоки набирали на трубу «насухо», закрепляли ограничителями и устанавливали в лёточную коробку. Зазор между кладкой лёточной коробки и блоками заливали огнеупорной массой на основе плавленого периклаза. В ходе испытаний контролировали технологию эксплуатации лёточных блоков и технологические параметры плавок, влияющие на стойкость лёточного узла. Установлено, что стойкость опытных периклазоуглеродистых лёточных блоков значительно снижается при неритмичной работе конвертера из-за длительных простоев, способствующих окислению углерода, а также при выпуске переокисленных плавок. Так, средняя стойкость сталевыпускного канала из блоков ПУПЛ-2-180 при производительности конвертера 30,5 плавок в сутки составила 103 плавки, при выпуске конвертером в сутки менее 18 плавок стойкость сталевыпускного канала снизилась до 45-50 плавок.

Были испытаны 52 комплекта опытных лёточных блоков: 13 комплектов были набраны из 11 блоков; 8 комплектов - из 10; 22 комплекта - из 9; 9 комплектов - из 8. Результаты испытаний блоков ПУПЛ-2-180 в сталевыпускных каналах конвертеров приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3

Анализ эксплуатации леточных блоков ПУПЛ-2-180

Таблица 4

Анализ службы блоков из периклаза повышенной чистоты

с добавкой антиоксиданта в шихту

Средняя стойкость серийных блоков составила 84 плавки, максимальная - 128, минимальная - 38. Такая низкая стойкость объясняется тем, что на данной компании доля переокисленных плавок составила 32%.

Средняя стойкость изделий с покрытием канала антиоксидантом (шихты 1-4) - 102 плавки, максимальный результат - 122 плавки (11 блоков, шихта 1) со средним временем выпуска 6,9 мин, минимальный результат - 88 плавок (11 блоков, шихта 2) со временем выпуска 7,1 мин.

Средняя стойкость изделий из периклаза повышенной чистоты с добавкой антиоксиданта А в шихту составила 82 плавки, с композицией В - 56 плавок. Кампании лёток из блоков с антиоксидантом В нельзя считать показательными, так как в первом случае сталевыпускной канал был выведен из эксплуатации преждевременно из-за остановки конвертера на холодный ремонт. Во втором случае конвертер работал с длительными простоями, что вызывало высокие термические нагрузки и, как следствие, разупрочение огнеупора и более быстрый его износ.

После службы лёточных блоков отобраны образцы для лабораторных исследований. По результатам визуального осмотра и химического анализа образцов можно отметить, что все образцы в изломе имеют чёрный цвет; рабочая зона практически отсутствует; состав блоков после службы почти не изменился (табл. 2).

Износ изделий происходит из-за выгорания углерода под воздействием высоких температур и кислорода. В результате образуется тонкий обезуглероженный слой, который разупрочняется и осыпается под действием тепловых нагрузок. При введении антиоксидантов вшихту огнеупора процесс выгорания углерода замедляется и повышается стойкость изделий. В качестве антиоксидантов в опытных огнеупорах использовали металлический алюминий, борид алюминия, а также их различные сочетания. Изделия, содержащие боридные добавки, показали более высокую стойкость. Причём обезуглероженный слой на изделиях, содержащих бориды, оказался прочнее, чем на изделиях с металлическим алюминием. Скорее всего, это можно объяснить тем, что обезуглероженный слой содержит небольшое количество оксида бора, который при высоких температурах находится в жидком состоянии, частично заполняя поры и препятствуя проникновению шлакометаллического расплава, а при охлаждении играет роль цементирующей связки.

Проведены испытания периклазоуглеродистых лёточных блоков из плавленого периклаза ПУПЛ-2-180, блоков с покрытием канала антиоксидантом и блоков из периклаза повышенной чистоты с добавкой различных антиоксидантов в шихту. Средняя стойкость серийных блоков ПУПЛ-2-180 составила 84 выпуска, что в 1,3 раза выше стойкости рядовых изделий ПЛК, применяемых в цехе. Средняя стойкость изделий с покрытием антиоксидантом канала составила 102 выпуска, что в 1,6 раза больше стойкости рядовых изделий и в 1,2 раза выше стойкости серийно выпускаемых изделий ПУПЛ-2-180.

Петрографические исследования образцов ПКЛ и ПУПЛ-2-180 показали, что последние имеют плотную структуру с равномерным распределением графита и антиоксиданта. Изделия с такой структурой характеризуются высокой термопрочностью, металло- и шлакоустойчивостью и более надёжны в эксплуатации.