Опыт эксплуатации огнеупорных материалов в условиях ООО «Электросталь»

Шкляр Ю. А., Серов А. И., Михеев В. В., Галян Н. Н.

В состав мини-металлургического комплекса ООО «Электросталь» входит дуговая сталеплавильная печь емкостью 50 т, установка ковш-печь и трехручьевая МНЛЗ. Кроме рядовых марок стали на предприятии производят выплавку и разливку низколегированных конструкционных марок стали с применением технологии защиты струи металла от окисления. В данной работе описаны характеристики, условия эксплуатации и параметры стойкости разнообразных огнеупорных материалов, которые используют на комплексе.

Дуговая сталеплавильная печь (ДСП)

Для выполнения футеровки стен ДСП применяют различные огнеупорные материалы. Футеровка стен состоит из трех слоев: изоляционного (выполняют из волокнистых теплоизоляционных матов различных производителей); арматурного (формованные периклазовые или шамотные огнеупорные изделия с содержанием Al₂O₃ ~ 30 %); рабочего (формованные периклазоуглеродистые огнеупорные изделия с содержанием углерода от 8 до 15 % (в зависимости от зоны футеровки печи) и толщиной 400-450 мм.

Динамика изменения удельного расхода огнеупорных материалов (формованных и неформованных) на футеровку ДСП приведена на рис. 1, на котором видно, что с момента запуска произошло снижение общего удельного расхода огнеупоров на ДСП за счет снижения удельного расхода неформованных огнеупоров (в 3,7 раза). Это обусловлено следующими факторами: улучшением шлакового режима ДСП; отработкой энергетических параметров плавки; улучшением условий эксплуатации водоохлаждаемых панелей ДСП; установкой робота-манипулятора для проведения горячих ремонтов футеровки ДСП (торкретирование); снижением длительности плавки.

Рис. 1. Динамика изменения удельного расхода огнеупоров на ДСП по годам эксплуатации: - формованных; - неформованных; - общий; - линейная (общий)

Для выполнения футеровки подины ДСП применяют периклазовые набивные массы, химический состав которых приведен в таблице.

Расход набивных масс находится на уровне 0,3-0,4 кг/т стали и зависит от условий эксплуатации и своевременного проведения профилактических ремонтов откосов и подины.

На предприятии применяют два вида огнеупорной футеровки малых сводов ДСП: наливной (выполняют из муллитокорундового бетона) и блочный (состоит из трех муллитокорундовых огнеупорных блоков).

Блочный вид свода используют в холодный период года. На рис. 2 представлена динамика изменения стойкости малых сводов ДСП от запуска завода до апреля 2012 г.

Рис. 2. Динамика изменения средней стойкости малых сводов ДСП по годам эксплуатации

Увеличение стойкости малых сводов ДСП было достигнуто за счет корректировки энерготехнологических показателей ДСП.

Химический состав набивных масс, используемых на ООО «Электросталь», %

Сталеразливочные ковши

Футеровка стен и днища сталеразливочных ковшей состоит из следующих слоев: изоляционного (выравнивающего) – изготавливают из листового асбеста (в стенах применяют теплоизоляционный картон и маты из алюмосиликатных волокон); арматурного – выполняют из шамотного огнеупорного кирпича марки ША-5; буферного – производят из периклазового порошка фракцией не более 1 мм; рабочего – делают из периклазоуглеродистого (рис. 3, а) огнеупорного кирпича с содержанием углерода от 10 до 16 % (в зависимости от зоны футеровки сталь-ковша) и толщиной 180-200 мм или доломитового огнеупорного (рис. 3, б) кирпича.

Рис. 3. Динамика изменения средней стойкости футеровок сталь-ковшей по годам эксплуатации: периклазоуглеродистой (а); доломитовой (б)

Рост показателей стойкости футеровки сталь-ковшей, выполненных из периклазоуглеродистой футеровки, обусловливается следующими факторами: улучшением шлакового режима (уменьшением «агрессивности» шлака и содержания кислых оксидов); снижением расхода инертного газа для обработки металла в сталь-ковше; установкой в днище сталь-ковша второго продувочного элемента, что позволило избежать локального характера износа футеровки.

Незначительное снижение стойкости доломитовой футеровки сталь-ковшей связано в основном с нестабильным характером работы комплекса в зимний период 2010-2011 гг. (остановки комплекса для накопления металлолома).

Промежуточные ковши МНЛЗ

Футеровку промежуточных ковшей выполняют из следующих слоев: изоляционного (выравнивающего) – производят из теплоизоляционного картона с алюмосиликатными волокнами; арматурного – выполняют из алюмосиликатного бетона; рабочего – изготавливают из магнезитовой торкрет-массы с содержанием MgO ~ 90 %.

На предприятии достигли снижения удельного расхода торкретмассы (рис. 4) на промежуточные ковши благодаря введению следующих мероприятий: увеличили среднюю серийность разливки за счет внедрения системы быстрой смены стаканов-дозаторов (MNC); наклон косой стенки промковша изменили на 15° (тем самым увеличили расстояние от высокотурбулентной зоны падения струи металла до торкрет-слоя в плоскости шлак-металл); усовершенствовали схему футеровки в зоне падения струи металла.

Рис. 4. Динамика изменения средней серийности разливки по годам эксплуатации: - средняя; - максимальная; --- - линейная (средняя)

С сентября 2010 г. на предприятии введена в эксплуатацию система разливки с защитой струи с использованием трехплитного шиберного затвора 13QC производства швейцарской фирмы «Interstop» на промежуточных ковшах МНЛЗ. С момента ее внедрения средняя серийность разливки возросла с 1 до 7 плавок (рис. 5), максимальная длительность серии составляет 10 плавок (11 ч 25 мин, разливка стали марки 60С2). Кроме того, добились роста серийности благодаря таким мероприятиям, как: увеличение диаметра канала гнездового блока промежуточного ковша (с 25 до 28 мм в нижней части канала); использование специальных пористых гнездовых блоков в промковше, позволяющих продувать аргоном сталеразливочные каналы промковша (4-7 л/мин); оптимизация температурно-скоростных характеристик разливки; использование высококачественных ШОС для кристаллизатора; оптимизация технологии внепечной обработки стали.

Рис. 5.Динамика изменения удельного расхода торкрет-массы для футеровки промковшей по годам эксплуатации: - средний; - максимальный; --- - линейная (средний)

В настоящее время ИТР и сотрудники технического отдела комплекса продолжают работу по улучшению условий эксплуатации огнеупорных материалов.