ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

На многих металлургических предприятиях из-за повышенных требований к эксплуатации сталеразливочных ковшей отказались от применения в их футеровке набивных масс и алюмосиликатных изделий, и перешли к использованию углеродсодержащих безобжиговых огнеупоров основного состава, производство которых организовано в цехе магнезнально-доломитовых огнеупоров комбината.

Данная технология разработана применительно к отделению торкрет-масс с использованием имеющихся в наличии трактов подачи порошков и дополнительно установленного оборудования: весодозирующий комплекс и интенсивный смеситель фирмы «Айрих» (Германия), два пресса «Лайс-1600», «Лайс-2500».

Для производства изделий огнеупорного компонента используют китайский магнезит с содержанием оксида магния 92 %, в качестве углеродсодержащего компонента применяют графит марок ГЭ-1, ГТ-1 различных месторождений, связкой является связующее фенольное порошкообразное (СФП) различных марок и этиленгликоль. Технологией предусмотрена также возможность использования антиоксиданта.

На первом этапе пуско-наладочных работ проведено опробование основных технологических агрегатов и установлены базовые режимы работы помольного и смесительно-прессового оборудования. По мере освоения производства было осуществлено уточнение основных параметров технологии периклазоуглеродистых огнеупоров. Несомненным преимуществом организованного производства в цехе магнезиально-доломитовых огнеупоров (ЦМДО) перед другими отечественными производителями является возможность предварительной подготовки порошков. Это позволяет цеху приобретать более дешевое огнеупорное сырьё (фракционированный периклаз - в среднем на 30 %) и гарантирует более однородный зерновой состав шихты, что является очень важным условием для получения стабильных качественных показателей изделий.

Процесс смешения является ключевой технологической операцией, определяющей срок эксплуатации изделий. Разная плотность материалов (графита и огнеупорных порошков) вызывает «всплывание» графита и дополнительное измельчение графитовых чушек. Поэтому цехом магнезиально-доломитовых огнеупоров приобретён и установлен планетарный смеситель фирмы «Айрих». Перемешивающие устройства данного смесителя описывают в объёме смеси сложные циклоидные пересекающиеся кривые, в результате чего масса многократного перелопачивается и хорошо перемешивается с вводимыми (в небольшом количестве) жидкой связкой и добавками. Это позволяет ЦМДО в отличие от конкурентов уйти от предварительной подготовки смеси тонкомолотой составляющей шихты и добавок, что делает процесс производства более технологичным. От начала загрузки до выгрузки смеситель работает в автоматическом режиме, что исключает влияние квалификации оператора на качество конечного продукта. Управление работой смесителя осуществляется с использованием микропроцессорной техники и результаты работы могут быть проконтролированы. Весодозирующий комплекс обеспечивает точность дозирования 0,3 %. Возможны различные комбинации подачи компонентов, различные скорости вращения завихрителя и различное время перемешивания.

В результате проведённых работ было установлено оптимальное соотношение компонентов и разработан режим приготовления массы.

С целью установления граничных значений содержания в шихте рабочих фракций (3-1, 1-0 и 0,063 мм), а также жидкого и твёрдого связующего и определения рациональной постадийности подачи в смеситель ингредиентов шихты, режимов и временных интервалов перемешивания проведена серия опытов в промышленных условиях на смесительно-дозировочной линии «Айрих».О пробованы 8 вариантов смешивания и 5 различных скоростей вращения завихрителя. По каждому варианту изготавливали 5 замесов. После перемешивания из 5 различных точек отбирали пробу массы и оценивали её однородность по насыпному весу и содержанию различных фракций. Затем из массы, приготовленной по каждому варианту, прессовали изделия в одинаковом режиме и проводили сопоставление физико-механических показателей этих изделий. Таким способом всего было проанализировано 65 замесов. Анализ результатов позволил определить наиболее рациональный вариант и оптимальную скорость приготовления смеси. В этих условиях масса не гранулируется и достаточно быстро усредняется, также установлено, что оптимальная масса замеса составляет 800-1000 кг. При замесе 500 кг смесь сильно гранулируется и неоднородна даже по внешнему виду. Приготовление массы по разработанной циклограмме позволяет получить однородную, без комков и окатышей, шихту, в которой все зёрна магнезита обкатаны связкой и графитом, обладающей высокой степенью прессуемости (отсутствие перепрессовочных трещин, кривизны, налипания). Содержание различных фракций было установлено в следующих пределах: фракция 3-1 - 45…60 %; фракция 1-0 - 10…20 %; фракция<0,063 -="" 18…25="" %;="" графит="" -="" 6…8="" %;="" сфп="" -="" 3,0…3,5="" %;="" этиленгликоль="" -="" 1,5…2,0="">

Формирование периклазоуглеродистых огнеупоров, которое является важнейшей технологической операцией при их производстве, имеет свои особенности. Пластичность и деформируемость («гибкость») графита уменьшают внутреннее трение частиц, противодействуя образованию в сырце трещин. В то же время формирование массы, содержащей графит, вызывает значительные трудности из-за его упругой деформации, которая приводит к росту пористости и снижению прочности прессовки. Кроме того, в процессе приготовления массы в смесителе (при интенсивном перемешивании) и при формировании происходит измельчение чешуек графита, что негативно влияет на дегазацию изделий.

Установленные в ЦМДО гидравлические прессы фирмы «Лайс» позволяют формировать изделия заданной конфигурации с необходимой точностью геометрических размеров (до 0,5 мм); обеспечивают достаточно высокое регулируемое и автоматически поддерживаемое прессовое давление, многоступенчатые (в том числе с отрывом пуансона и распалубкой) режимы с различными скоростями прессования и высотой загрузки массы, которые можно менять в зависимости от свойств массы, различные скорости движения пресс-штемпеля, матрицы, загрузочной каретки.

Поскольку к готовым изделиям предъявляются жёсткие требования по форме и размерам, последние при исследованиях изменяли штангенциркулем, кривизну - на поверочной плите щупом. При изменении каждого параметра работы пресса замеряли от 10 до 100 изделий. На 10 изделиях каждого режима определяли качественные показатели (кажущаяся плотность, открытая пористость при сжатии). Всего было опробовано 40 режимов и определены показатели около 500 изделий.

Сопоставительный анализ результатов позволил разработать многоступенчатые режимы формования для различных марок и типоразмеров изделий.

В процессе отработки режимов прессования наибольшей проблемой являлось налипание массы на пуансоны практически на каждом ударе, что вызывало стопроцентный брак по внешнему виду. Частично эта проблема может быть решена при организации вылёживания массы для равномерного распределения в ней жидкого связующего. Лабораторные исследования показали, что хранение массы не должно превышать определённого времени, в противном случае имеет место резкое снижение качества готовых изделий. Во время вылёживания продолжаются начатые в смесителе процессы растворения СФП в этиленгликоле с образованием линейного полимера, что улучшает прессуемость массы и способствует повышению прочности сформированного изделия. Сопоставительная оценка формуемости массы и физико-механических показателей готовой продукции при использовании свежеприготовленной массы и после вылёживания её в течение 2-20 ч показала, что до подачи на формирование целесообразно производить вылёживание массы в течение не менее 2 и более 6 часов. Этот оптимальный интервал позволяет значительно улучшить прессуемость и повысить качество готовых изделий (табл. 1).

Таблица 1

Результаты исследований вылёживания массы

Вылёживание более 6 часов ведёт к ухудшению качественных показателей изделий - снижается их кажущаяся плотность и увеличивается открытая пористость. При этом необходимо отметить, что и после 20 часов хранения прессуемость массы остаётся хорошей, налипаний на пуансоны практически нет (очистка через 15 ударов).

Исследования показали, различные марки применяемого СФП отличаются температурой поликонденсации и скоростью отвердения. Эти различия приводят к нестабильности качественных показателей готовых изделий. Разработка режима термообработки проводилась с учётом температуры полимеризации применяемого связующего и скорости прогрева изделий. Для каждых марки и типоразмера изделий (с учётом марки используемого связующего) в ходе исследований установили индивидуальные максимальную температуру термообработки и интервал проталкивания.

Лабораторией магнезиальных изделий отлажена система контроля качества поступающего сырья и текущего контроля технологического процесса на всех переделах производства, включая контроль качества конечной продукции. Это позволяет своевременно выявлять отступление от требований инструкции и служит препятствием поставки заказчику недоброкачественной продукции. Существующая в ЦМДО единая компьютерная сеть позволяет проконтролировать любую технологическую операцию производства периклазоуглеродистых огнеупоров и оперативно устранять нарушения технологии.

Для объективной оценки уровня производимой ЦМДО продукции был выполнен сопоставительный анализ качества, цены и стойкости периклазоуглеродистых огнеупоров, поставляемых на комбинат, и собственного производства (табл. 2). Анализ таблицы 2 показывает, что огнеупоры производства ЦМДО не уступают периклазоуглеродистым огнеупорам других заводов-изготовителей по качественным показателям и, самое главное, по стойкости сталь-ковшей. Более низкая пористость привозных изделий объясняется применением для их производства более плотных периклазовых порошков.

Таблица 2

Результаты сравнительного анализа огнеупоров

Низкая себестоимость огнеупоров ОАО «ММК» позволяет комбинату экономить около 15 млн. рублей в год.