ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

С целью организации производства высококачественных бетонных изделий выполнен комплекс исследовательских работ по поиску исходных материалов, модифицирующих добавок, вещественного и гранулометрического состава низкоцементного бетона; определены основные параметры технологии: водозатворение, режимы формования, твердения и термообработки.

В качестве заполнителей опробованы аркалыкский, высокоглинозёмистый шамот и электрокорунд, в качестве связующего - высокоглинозёмистый цемент. Для улучшения технологических и эксплуатационных свойств в состав бетонов вводили добавки - асбест, муллитокремнезёмистую вату, стальную фибру, бой графитовых стержней, карбид кремния, триполифосфат натрия. Лабораторными испытаниями установлено, что добавка стальной сечки, муллитокремнезёмистой ваты и карбида кремния позволяет повысить термостойкость образцов бетона в 3-4 раза; введение триполифосфата натрия снижает водопотребность бетонной смеси от 3 до 5 %, повышает прочность бетона. Для обеспечения тиксотропных свойств в состав бетонов вводили добавки тонкодисперсных порошков шамота, кварцита и электрокорунда, полученных в лабораторных мельницах, а также продукты пылеулавливания огнеупорного производства - шамотную и кварцитовую пыль.

На основании выполненных исследований определен оптимальный состав бетона и основные технологические параметры, выдано техническое задание на проектирование участка по изготовлению огнеупорных изделий ответственного назначения. Технология включает следующие операции: увлажнение и смешение бетонной смеси, виброформование, пропаривание и термообработку.

Первым этапом работы было освоение технологии изготовления цельнобетонных погружных фурм для внепечной обработки чугуна и стали. Фурма представляет собой жёсткую металлоконструкцию, внутри которой проходит канал для транспортировки реагента. К наружной части приварена арматура для удержания огнеупорной футеровки. В процессе эксплуатации огнеупорная футеровка фурмы подвергается механическому воздействию жидкого металла при продувке, многократному нагреву и охлаждению, разъедающему воздействию металла и шлака. Для обеспечения надежной работы фурмы огнеупорная футеровка должна отвечать повышенным требованиям по прочности и термостойкости, обладать низкой теплопроводностью.

В качестве исходных материалов для изготовления фурм приняты сухие бетонные смеси СВБМ-1 и СКБМ-1 на основе высокоглинозёмистого шамота и корунда. Для повышения термостойкости и прочности в состав бетона вводили 2 % стальной фибры.

Технология, предусматривающая применение низкоцементных бетонов, имеет ряд технологических особенностей и требует жёсткого соблюдения всех стадий технологического процесса. В процессе освоения технологии уточнялись основные параметры: влажность рабочей смеси, режимы формования и термообработки.

Фурмы изготовляют методом заливки бетона в металлическую опалубку с последующим уплотнением его на вибростенде в течение 2 мин. Твердение бетона протекает во влажной среде приt=60°C. Использование в технологической схеме пропарочной камеры позволило сократить процесс твердения бетона с 72 до 24 часов и увеличить производительность участка.

Одним из важных переделов технологии изготовления фурм является удаление влаги из бетона. Так как фурмы контактируют с жидким металлом и влагу необходимо удалять полностью, предусмотрена термообработка изделий при максимальной температуре (400° С). Для предупреждения появления трещин в процессе разогрева, особенно при охлаждении термокамеры, были опробованы различные режимы подъема и снижения температуры. Оптимальным, с точки зрения качества изделий и производительности агрегата, был принят режим термообработки в течение 44 часов, предусматривающий равномерный подъем и снижение температуры, а также выдержку приt=120 и 400°C. Бетонные изделия, изготовленные по данной технологии, имеют высокие качественные показатели: пористость - 2,4…24 %, предел прочности при сжатии - 40…70 Н/мм ²; термическую стойкость - более 15 водяных теплосмен.

Стойкость погружных монолитных фурм, изготовленных по указанной технологии, сопоставима с импортными изделиями и при продувке чугуна магнием составляет в среднем 150 мин, при продувке стали на агрегате доводки (АДС) - 75 мин. Основная причина выхода из строя фурм - растрескивание футеровки в результате термоударов и напряжений, возникающих в железобетоне при длительном прогреве фурмы. При десульфурации чугуна фурма находится при температуреt=1400°Cв течение 40 мин, при продувке стали - 15-20 мин приt=1700°C,aзатем резко охлаждается при температуре окружающего воздуха, в зимнее время - минусовой. За время нахождения фурмы в ковше футеровка прогревается до металлоконструкции, при этом из-за разницы коэффициентов термического расширения бетона и металлоконструкции возникают значительные напряжения, вызывающие образование трещин.

Дальнейшая работа по совершенствованию технологии изготовления монолитной футеровки фурм проводилась в направлении получения более прочного бетона с высокой термостойкостью и низкой теплопроводностью. Для снижения теплопроводности футеровки и компенсации возникающих в процессе службы напряжений в состав бетона из СВБМ вводили добавки графита, каолиновой ваты и комбинированную добавку ваты со стальной фиброй.

Результаты испытаний опытной партии фурм с введением в состав бетона добавки ваты со стальной фиброй показали увеличение стойкости продувочных фурм на 10 %. Проводится поиск вариантов внедрения данного состава.

На основании проверенных лабораторных исследований для снижения себестоимости погружных фурм и повышения их эксплуатационных характеристик предложен бетон на основе аркалыкского шамота и высокоглинозёмистого цемента, себестоимость которого в 3 раза меньше себестоимости бетона из СВБМ. В процессе изготовления опытных фурм уточняли вещественный состав бетона, гранулометрический состав заполнителя и параметры технологии.

В качестве заполнителя использовали аркалыкский шамот собственного производства. Для получения термостойкой и прочной структуры бетона подбирали оптимальный зерновой состав заполнителя путём комбинации кускового шамота фракции 20-0 мм и молотого шамота фракции 3-0 мм, а также стремились максимально сократить количество воды затворения за счет введения разжижающей добавки - триполифосфата натрия. При увлажнении бетонной смеси водопотребность определяли визуально по подвижности и удобоукладываемости бетона. Введение добавки триполифосфата натрия позволило снизить водозатворение бетона на 4-5 % и увеличить его прочность.

С целью обеспечения более равномерного выхода влаги из шамотного бетона опытные фурмы после пропаривания извлекали из опалубки, затем выдерживали при 20-25° С в течение 2 суток, а затем производили термообработку по обычному режиму в течение 44 ч.

Опытные фурмы были испытаны в ККЦ на установке десульфурации чугуна и на АДС. При продувке чугуна магнием шамотная футеровка обеспечила надежную работу опытных фурм в среднем в течение 156 мин, что на 10 мин превысило стойкость фурм на основе СВБМ и СКБМ за аналогичный период. При продувке стали на АДС, наблюдали интенсивный износ футеровки в районе шлакового пояса. Средняя стойкость шамотных фурм при продувке стали составила 62 мин.

В плане расширения ассортимента продукции выполнен ряд технических мероприятий, предусматривающих подбор бетонных изделий, разработку и изготовление форм, подбор состава бетона и отработку технологии изготовления. Освоена технология и подготовлена техническая документация на изготовление уплотнительных бетонных колец для агрегата ковш-печь и перегородок для промежуточных ковшей ККЦ.

На стадии освоения находится технология изготовления фасонных изделий для прокатного производства. Начат выпуск горелочных блоков МЛС-62 и МКС-72 из модифицированных бетонных смесей СВБМ-1. Фасонные изделия для кладки рабочих окон планируется изготовлять из шамотного бетона, состав которого опробован в футеровке фурм.