Журнал "Металлургическая и горнорудная промышленность" №4 за 2004г.
д.т.н. Чеченев В.А., инженер Мельник А.В., инженер Авраменко В.И., инженер Черняк Р.М.
ООО "КП "Магнезит" г. Днепропетровск
В период с 2001 по 2002 г. на Белокаменском огнеупорном заводе концерном "Магнезит" (г. Днепропетровск) были проведены разработки и начат промышленный выпуск безобжиговых стопорных трубок на синтетическом вяжущем.
Приоритетное направление развития сталеплавильного производства высококачественного металла, предусматривающее создание и применение прогрессивных методов внепечной обработки стали в ковше, определило актуальность разработки новых высокоэффективных огнеупоров, для продувки стали в ковше инертными газами. Специфические условия службы огнеупоров данного назначения - это:
воздействие высоких температур, термические нагрузки, химическое взаимодействие расплава металла и шлака определили выбор высокоогнеупорных, шлако- и металлостойких изделий-муллитокорундовых огнеупоров. На основании обобщенного статистического анализа степени воздействия эксплуатационных факторов на износ муллитокорундовых трубок установлено существенное влияние термических нагрузок на интенсивность разрушение огнеупора.
Практикой установлено, что структура огнеупорного изделия и технология его изготовления, предопределяют его дальнейшие эксплуатационные качества. Успешный опыт применения авторами синтетических вяжущих в шиберных плитах для разливки стали и ряде других высокоогнеупорных изделиях, позволил использовать синтетическое вяжущее на фенольных смолах новолачного типа для изготовления безобжиговых стопорных трубок для продувки стали в ковше инертными газами, применительно к условиям металлургического комбината "Азовсталь" г. Мариуполь. [1] [2] [3] [4] [5]
При разработке новой технологии изготовления стопорных трубок, была поставлена задача в создании синтетического вяжущего для муллитокорундового заполнителя и технология получения готового изделия см. рис.1.

Рис. 1. Стопор в сборе для продувки металла аргоном применяемый на комбинате "Азовсталь".
Производство муллитокорундовых безобжиговых стопорных трубок марки МКСБ-74 производилось в соответствии с техническими требованиями согласованными с комбинатом "Азовсталь" по ТТ 232-18-2002 (ТТ 304-17-2002) см. рис.2.

Рис.2 . Стопорная трубка для продувки металла аргоном.
В качестве исходных материалов для изготовления муллитокорундовых трубок использовались: высокоглиноземистый лом (отходы футеровки стекловаренных печей с содержанием АL2О3 не менее 74%), новолачная фенольная смола производства Россия, полигликоль и углеродосодержащий компонент в виде пекового кокса, или высокотемпературного пека. В качестве антиоксиданта применялся порошок алюминия.
Практикой установлено, что любая добавка алюминия, не столько ограничевает окисление углерода, сколько формирует более прочную структуру коксового остатка смолы. Введение алюминия способствует увеличению прочности изделия и его термостойкости. [4][5]
Состав шихты для муллитокорундовых изделий приведен в табл. 1.
Таблица 1
Наименование компонентов | Содержание в шихте, % |
1 | 2 |
Муллитокорундовые порошки фракции: 2-0,5 мм 1-0,5 мм 0,5-0 мм |
32 12 30 |
Высокоуглеродистое синтетическое вяжущее |
26 |
Сверх 100% в шихту вводится : Полигликоль (в качестве затворителя) |
1,5-1,8 |
Муллитокорундовые трубки были обозначены маркой МКСБ-74 и изготавливались по временной технологической инструкции. Для производства трубок была разработана специальная технология, включающая режимы смешивания и прессования на специальной оснастке с последующей термообработкой после прессования (см. рис. 3)

Рис. 3. Режим термообработки трубок.
В состав высокоуглеродистого синтетического вяжущего входили: муллитокорундовая составляющая, углеродосодержащий компонент в виде пекового кокса или высокотемпературного пека, алюминиевый порошок и фенольная смола новолачного типа. Компоненты вяжущего проходили совместный помол.
Термообработка изделий выполнялась с целью полимеризации смолы вяжущего.
Основные физико-технические свойства трубок приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Показатели | Опытные изделия МКСБ-74 |
Обжиговые изделия МЛС-62 |
Массовая доля Аl2О3,% не менее |
74 |
62,5 |
Массовая доля Fe2O3, % не более |
1,5 |
1,4 |
Потери при прокаливании, % |
4,17 |
- |
Дополнительная линейная усадка при температуре 16000С, % |
+0,10-верх +0,11-низ |
0,24-верх 0,20-низ |
Температура начала деформации под нагрузкой, 0С не менее |
1620 |
1450 |
Открытая пористость, % не более |
18 |
22,2 |
Кажущаяся плотность, г/см3 |
2,64 |
2,42 |
Контрольная проверка показателей проводилась в УкрНИИО им. А.С. Бережного, г. Харьков.
Из приведенных данных видно, что разработанный состав трубок превосходит изделия, полученные обжигом по традиционной технологии.
Испытания проводились в конвертерном цехе. Опытные фурмы использовались для продувки металла аргоном с одновременным вводом в ковш порошкообразного силикокальция на всем сортаменте сталей, выплавляемых конвертерным цехом в данный период, включая штрипсовые марки стали Х65 и Х70. Температура металла в ковше после усреднительной продувки находилась в пределах от 1595 до 1635 0С. Средняя стойкость опытных фурм составила 3 плавки (42 мин. - при средней продолжительности обработки одной плавки аргоном и силикокальцием 14 мин.); минимальная - 2,5 пл. (35 мин.), максимальная - 4 пл. (56 мин.). Максимальный износ стопорных трубок в районе шлакового пояса, полученный в процессе испытаний, составил 5 мм (10% от начальной толщины трубок). Для сравнения, при использовании для наборки фурм муллитовых трубок марки МЛС-62 максимальный износ на штрипсовом металле за 1,5 плавки составлял 25 мм (50% от начальной толщины), т.е. при прочих равных условиях эксплуатации, максимальный износ за плавку стопорных трубок марки МКСБ-74 составил 1,25 мм, марки МЛС-62 - 16,7 мм. Высокие эксплуатационные свойства стопорных трубок марки МКСБ-74 были достигнуты за счет химико-минералогического состава изделий, углеродосодержащего синтетического вяжущего и технологией их изготовления.
Результаты испытаний показали, что средняя стойкость фурм с использованием трубок марки МКСБ-74 составила 3 плавки, что в два раза выше, чем при использовании в наборке фурм трубок марки МЛС-62
Выявлено, что наиболее целесообразно использование стопорных трубок марки МКСБ-74 при вводе в металл силикокальция в виде проволоки. [6]
Выводы:
1. Новое высокоуглеродистое синтетическое вяжущее на основе фенольных смол новолачного типа, позволило получить безобжиговые муллитокорундовые стопорные трубки с повышенными эксплуатационными свойствами.
2. Применение безобжиговой технологии позволило снизить затраты на производство изделий и удешевить продукцию.
1. Чеченев В.А., Авраменко В.И., Черняк Р.М. и др. Патент Украины №58962 А, МПК7: С04В35/035.
2. Вейбел Г., Барта П., Валдханс Г. Свойства и применение огнеупорных изделий на полимерной углеродистой связке // Черная металлургия России и стран СНГ в ХХI веке: Т.2.-М.: Металлургия, 1994.-С.295-304.
3. Кривокорытов Е.В., Гурьев А.Г., Поляк Б.И. Высокоуглеродистые связующие в технологии огнеупорных изделий и коррозионно-стойкой керамики. Стекло и керамика. 1998. №5.
4. Кащеев. Оксидо-углеродистые огнеупоры. 2001 г.
5. Чеченев В.А. и др. Бикерамические, безобжиговые шиберные плиты на высокоуглеродистом синтетическом вяжущемдля разливки стали. Д.: Металлургическая и горная промышленность. 2004 г. №1 с. 63-66.
6. Заключение по результатам промышленных испытаний муллитокорундовых безобжиговых стопорных трубок марки МКСБ-74 в наборке фурм для продувки металла аргоном на УДМ "Азовсталь".
Авторы:
д.т.н. Чеченев В.А.
инженер Мельник А.В.
инженер Авраменко В.И.
инженер Черняк Р.М.