Исследование процессов обезуглероживания периклазоуглеродистых и алюмопериклазоуглеродистых ковшевых огнеупоров

В настоящей работе исследованы процессы обезуглероживания периклазоуглеродистых и алюмопериклазоуглеродистых ковшевых огнеупоров. Процессы обезуглероживания протекают уже на стадии сушки и разогрева футеровки после ремонта, при ее тепловой обработке на газовых или электрических стендах. Эти процессы наносят непоправимый ущерб огнеупорам еще до ввода ковша в непосредственную эксплуатацию (до контакта с расплавленной сталью). Одним из направлений повышения стойкости углеродсодержащих огнеупоров против окисления является применение антиоксидантов (Al, SiC, Si и др.), которые вводят в состав сырьевой смеси на стадии изготовления. Их действие основано на приоритетном окислении по сравнению с углеродом. Антиоксиданты действуют в определенном температурном интервале, что открывает широкие возможности по разработке энерго- и ресурсосберегающих температурных режимов тепловой обработки футеровки. Проведен термогравиметрический анализ периклазоуглеродистых и алюмопериклазоуглеродистых безобжиговых смолосвязанных огнеупоров марок AMC 78-8/7HG, RI-MC175LC (фирма RI); MayCarb 284-AX (фирма MAYERTON), используемых при выполнении рабочих слоев футеровок сталеразливочных ковшей. Термогравиметрический анализ образцов огнеупоров осуществили на дериватографе LABSYS evo TG DTA DSC 1600 при нагреве до температуры 1100 °С со скоростью 15 °С/ мин. Рентгенофазовый анализ выполняли на рентгеновском дифрактометре XRD-6000. Результаты термогравиметрического анализа представлены в виде дериватограмм. Установлено, что максимальная скорость окисления углерода во всех случаях достигается при температуре 700 – 750 °С. Следовательно, в целях реализации малообезуглероживающего первого разогрева ковша после ремонта для огнеупоров исследуемых марок рекомендуются температурные режимы, включающие низкотемпературные (до 500 °С) выдержки футеровки.

1. Темлянцев М.В., Матвеев М.В. Обезуглероживание периклазоуглеродистых огнеупоров при тепловой обработке футеровок сталеразливочных ковшей // Металлург. 2010. № 8. С. 60–62.

2. Turkdogan E.T. Ladle deoxidation, desulphurisation and inclusions in steel – Part 1: Fundamentals // Archiv für das Eisenhüttenwesen. 1983. Vol. 1. No. 54. P. 1–10. https://doi.org/10.1002/srin.198305191

3. Темлянцев М.В., Матвеев М.В. Исследование обезуглероживания периклазоуглеродистых огнеупоров при разогреве футеровок сталеразливочных ковшей перед приемом расплава // Извес­тия вузов. Черная металлургия. 2010. Т. 53. № 10. С. 38–40.

4. Ahuja R., Sahai Y. Fluid flow and mixing of melt in steelmaking tundishes // Ironmaking and Steelmaking. 1986. Vol. 13. No. 5. P. 241–247.

5. Темлянцев М.В., Матвеев М.В., Темлянцева Е.Н. Исследование влияния различных факторов на обезуглероживание периклазоуглеродистых ковшовых огнеупоров // Известия вузов. Черная металлургия. 2011. Т. 54. № 10. С. 32–36.

6. Протопопов Е.В., Темлянцев М.В., Запольская Е.М., Максакова К.Е., Дегтярь В.А. Исследование высокотемпературного обезуглероживания алюмопериклазоуглеродистых ковшевых огнеупоров // Известия вузов. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 12. С. 24–28. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2014-12-24-28

7. Pivinskii Yu.E. HCBS ceramic concretes in the XXI century – problems and prospects for applying technology in the field of silicate materials science. Part 1 // Refractories and Industrial Ceramics. 2011. Vol. 52. No. 2. P. 107–115. https://doi.org/10.1007/s11148-011-9376-z

8. Кащеев И.Д., Сизов В.И., Панин О.А. Свойства периклазоуглеродистых огнеупоров с добавками металлических порошков // Огнеупоры. 1989. № 8. С. 7–9.

9. Очагова И.Г. Повышение стойкости к окислению высокоуглеродистых бетонов с применением смеси антиоксидантов // Новос­ти черной металлургии за рубежом. 2011. № 1. С. 88–91.

10. Andreev V.V., Lubyanoi D.A., Samsonov Yu.N., Kaminskaya I.A., Lubyanaya S.V. Development of extra-furnace treatment technology for blast-furnace iron in order to manufacture replacement metallurgical equipment with improved operating life // Metallurgist. 2014. Vol. 58. No. 5-6. P. 492–495. https://doi.org/10.1007/s11015-014-9939-6

11. Pluschkell W. Metallurgical reaction techniques for adjusting very low contents of C, P, S and N in steel // Stahl und Eisen. 1990. Vol. 110. No. 5. P. 61–70.

12. Симонов К.В., Коптелов В.Н., Будрина Г.В. и др. Влияние антиокислительных добавок на свойства периклазоуглеродистых огнеупоров на нетоксичной связке // Огнеупоры. 1989. № 10. С. 32–34.

13. Да Сильвейра В., Фальк Г., Клазен Р. Коллоидная обработка антиоксидантов для манипулирования микроструктурой в MgO–C-кирпиче // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. № 10. С. 32–41.

14. Socha L., Hudzieczek Z., Michalek K., Pilka V., Piegza Z. Verification of physical modelling of steel desulphurization in the plant conditions of the homogenization station. In: METAL 2014 – 23rd Int. Conf. on Metallurgy and Materials, Conf. Proceedings. 2014. P. 64–71.

15. Manning C.P., Fruehan R.J. Emerging technologies for iron and steelmaking // JOM. 2001. Vol. 53. No. 10. P. 36–43. https://doi.org/10.1007/s11837-001-0054-3

16. Zhang L., Thomas B.G. State of the art in the control of inclusions during steel ingot casting // Metallurgical and Materials Transactions B. 2006. Vol. 37. No. 5. Р. 733–761. https://doi.org/10.1007/s11663-006-0057-0

17. Ouchi C. Development of steel plates by intensive use of TMCP and direct quenching processes // ISIJ International. 2001. Vol. 41. No. 6. P. 542–553. https://doi.org/10.2355/isijinternational.41.542

18. Paul S.K., Ray A. Influence of inclusion characteristics on the for­ma­bility and toughness properties of a hot-rolled deep-drawing qua­lity steel // Journal of Materials Engineering and Performance. 1997. Vol. 6. No. 1. P. 27–34. https://doi.org/10.1007/s11665-997-0028-x

19. Wilson A.D. Clean steel technology – fundamental to the development of high performance steels // ASTM Special Technical Publication. 1999. No. 1361. P. 73–88. https://doi.org/10.1520/stp12375s

20. Производство ферросилиция. Справочник / Под ред. Ю.П. Снитко. Новокузнецк, 2000. 426 с.

21. Кашлев И.М., Солдатов А.И., Брыляков В.И., Кузин В.В. Свя­зую­щие для производства электродной массы. В кн.: Совершенствование производства ферросилиция. Материалы заводской научно-технической конференции. Новокузнецк, 1997. С. 115–126.