blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2014-12-24-28blackmet-498Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ АЛЮМОПЕРИКЛАЗОУГЛЕРОДИСТЫХ КОВШЕВЫХ ОГНЕУПОРОВRESEARCH ON HIGH-TEMPERATURE DECARBURIZATIONOF ALUM- PERICLASE-CARBON LADLE REFRACTORIESПротопоповЕ. В.ProtopopovE. V.

д.т.н., профессор

Dr. Sci. (Eng.), Professor

ТемлянцевМ. В.TemlyantsevM. V.

д.т.н., профессор

Dr. Sci. (Eng.), Professor

ЗапольскаяЕ. М.Zapol’skayaE. M.

аспирант

Postgraduate

beloglazova-ekat@mail.ruМаксаковаК. Е.MaksakovaK. E.

аспирант

Postgraduate

ДегтярьВ. А.Degtyar’V. A.

д.х.н., профессор

Dr. Sci. (Ch.), Professor

Сибирский государственный индустриальный университет(654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42)РоссияSiberian State Industrial University (42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, Russia)Russian Federation20140104201557122428Copyright © Протопопов Е.В., Темлянцев М.В., Запольская Е.М., Максакова К.Е., Дегтярь В.А., 20152015Протопопов Е.В., Темлянцев М.В., Запольская Е.М., Максакова К.Е., Дегтярь В.А.Protopopov E.V., Temlyantsev M.V., Zapol’skaya E.M., Maksakova K.E., Degtyar’ V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/498

Представлены результаты исследования кинетики обезуглероживания алюмопериклазоуглеродистых огнеупоров, которые получили широкое распространение на металлургических предприятиях для выполнения рабочего слоя футеровки сталеразливочных ковшей. Показана зависимость глубины обезуглероживания от температурновременных факторов, а также от состава атмосферы. С точки зрения эксплуатационной стойкости алюмопериклазоуглеродистых смолосвязанных огнеупоров важное значение имеет не только пористость, но и наличие чешуйчатого графита и углеродных частиц в поверхностных слоях, поскольку они снижают смачиваемость поверхности огнеупора металлом и шлаком, а также уменьшают равномерность теплофизических и механических свойств огнеупора по сечению. Различие составов обезуглероженного и основного слоя огнеупора может привести к возникновению трещин и сколов, вызванных термическими напряжениями при нагреве и охлаждении футеровки. Изучено влияние температуры и состава атмосферы на пористость алюмопериклазоуглеродистых ковшевых огнеупоров. Проведенные исследования показали, что воздействие высоких температур приводит к увеличению пористости материала. Тепловая обработка огнеупоров в бескислородной атмосфере устраняет обезуглероживание, однако водопоглащение и пористость огнеупоров меняет незначительно. 

The article examines the results of the kinetics studies of decarburization of alum-periclase-carbon  refractories, which are widespread at the metallurgical enterprises to perform the working layer of casting ladle linings. The article describes the dependence of decarburization depth on the time – temperature factors, as well as on the composition of the atmosphere. From the point of view of durability of alum-periclase-carbon resinbinded refractories not only  the porosity  is  important but also  the presence of flaked graphite and carbon particles in the surface layers, because they reduce the surface wettability of the refractory by metal and slag, as well as reduce the uniformity of the thermal and mechanical properties of refractories by the section. The difference of the compositions of de-carbonized and the base layer of refractories can result in a formation of  cracks  and  spallings  caused by thermal stresses during heating and cooling of the lining. The influence of temperature and atmospheric composition on porosity of alumpericlasecarbon ladle refractories is studied. The studies show that hightemperature exposure leads to an increase of the porosity of the material. Heat treatment of refractories in oxygen-free atmosphere  eliminates  the  decarburization,  however, water  absorption and porosity of the refractory changes slightly. 

алюмопериклазоуглеродистые огнеупоры тепловая обработка окислитель глубина обезуглероживания пористостьalum-periclase-carbon ladle refractories thermal processing oxidant depth of decarburization porosityReferencesКривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. – М.: Металлургия, 1989. – 464 с.Krivandin V.A., Egorov A.V. Teplovaya rabota i konstruktsii pechei chernoi metallurgii [Thermal work and furnace construction in ferrous metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1989. 464 p. (In Russ.).Маргишвили А.П., Можжерин А.В., Мусевич В.А., Дука А.П. // Новые огнеупоры. 2011. № 11. С. 15 – 21.Margishvili A.P., Mozhzherin A.V., Musevich V.A., Duka A.P. Optimization  of  the  lining  design  of  casting  ladles  of  JSC  “Seversk pipe plant” supply of JSC BRP and the increase of durability. Novye ogneupory. 2011, no. 11, pp. 15–21. (In Russ.).Вислогузова Э.А., Кащеев И.Д., Серова Л.В., Хороших М.А. // Новые огнеупоры. 2010. № 1. С. 7 – 10.Visloguzova E.A., Kashcheev I.D., Serova L.V., Khoroshikh M.A. Corundum-silicate-carbon refractories for the lining of steel ladles. Novye ogneupory. 2010, no. 1, pp. 7–10. (In Russ.). Темлянцев М.В., Матвеев М.В. // Металлург. 2010. № 8. С. 60 – 62.Temlyantsev M.V., Matveev M.V. Decarbonization of periclase-carbon refractories during heat treatment of the linings of steel-pouring ladles. Metallurgist. 2010, vol. 54, no. 7–8, pp. 536–539. Темлянцев М.В., Матвеев М.В. // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 10. С. 38 – 40.Temlyantsev M.V., Matveev M.V. Study of decarburization of alumpericlase-carbon  refractories during heating of casting  ladle  lining before the melt tapping. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya – Ferrous Metallurgy. 2010, no. 10, pp. 38–40. (In Russ.).Темлянцев М.В., Матвеев М.В., Темлянцева Е.Н. // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 10. С. 32 – 36.Temlyantsev M.V., Matveev M.V.,  Temlyantseva  E.N.  Effect  of different factors on decarburization of alum-periclase-carbon  ladle refractories. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya – Ferrous Metallurgy. 2011, no. 10, pp. 32–36. (In Russ.).Темлянцев М.В., Матвеев М.В., Костюченко К.Е., Темлянцева Е.Н. // Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлургии. 2012. Вып. 29. С. 58 – 62.Temlyantsev M.V., Matveev M.V., Kostyuchenko K.E., Temlyantseva E.N. Effect of temperature-time factors and atmosphere on decarburization of alum-periclase-carbon refractories. Vestnik gorno-metallurgicheskoi sektsii Rossiiskoi akademii estestvennykh nauk. Otdelenie metallurgii. 2012. Issue 29, pp. 58–62. (In Russ.).Гош Н.К., Кужур М.К., Ройчоудхури П.К. и др. // Новые огнеупоры. 2011. № 9. С. 5 – 8.Gosh N.K., Kuzhur M.K., Roichoudkhuri P.K., Garai S.K., Mukhezhi S., Banerzhi S.K., Tivari L. Lifespan  increase of casting  ladle, lined  with  Mg – C  and  Al2O3 – MgO – C  refractory.  Novye ogneupory. 2011, no. 9, pp. 5–8. (In Russ.). Иващенко Л.В., Романовский Л.Б., Шевченко Г.И. и др. // Огнеупоры. 1986. № 11. С. 8 – 12.Ivashchenko L.V., Romanovskii L.B., Shevchenko G.I. Influence of the nature of  technological  ligaments and carbonaceous matter on the burning of carbon from periclase-carbon mixtures. Ogneupory. 1986, no. 11, pp. 8–12. (In Russ.).Кащеев И.Д., Сизов В.И., Панин О.А. // Огнеупоры. 1989. № 8.С. 7 – 9.Kashcheev I.D., Sizov V.I., Panin O.A. Properties of periclase-carbon refractories with the metal powder additive. Ogneupory. 1989, no. 8, pp. 7–9. (In Russ.).Повышение стойкости к окислению высокоуглеродистых бетонов с применением смеси антиоксидантов / Пер. с англ.И.Г. Очаговой // ОАО «Черметинформация»: Новости чернойметаллургии за рубежом. 2011. № 1. С. 88 – 91.Ochagova  I.G.  Increase  in  oxidation  resistance  of  high-carbon castables  using  a  mixture  of  antioxidants.  OAO “Chermetinfor-matsiya”: Novosti chernoi metallurgii za rubezhom.  2011,  no.  1, pp.  88–91. (In Russ.).Симонов К.В., Коптелов В.Н., Бурдина Г.В., Сакк В.И. // Огнеупоры. 1989. № 10. С. 32 – 34.Simonov K.V., Koptelov V.N., Burdina G.V.,  Sakk V.I. Effect  of antioxidant additives on the properties of periclase-carbon refractories on a non-toxic ligaments. Ogneupory. 1989, no. 10, pp. 32–34. (In Russ.).Да Сильвейра В., Фальк Г., Клазен Р. // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. № 10. С. 32 – 41.Falk G., Clasen R., Da  Silveira W.  “Colloidal  Processing  of Antioxidants  for  Manipulation  of  Microstructure  in  Magnesia-Carbon Bricks”,  52. Internationales Feuerfest-Kolloquium, 23rd-24th September 2009, Aachen, Germany, ISBN 978-3-00-028128-0, pp.  148–153.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.