Современные огнеупоры и эффективность их применения при производстве и разливке стали
  Доклад №10

Опыт промышленного применения теплоизолирующей смеси ТИС-2М для промежуточного ковша МНЛЗ при разливке стали длинными сериями в КЦ «ДМКД»

Легченков А. Н., Брикайло И. Л., Кривенко А. П., ЧАО «НПП «Техмет», Донецк
Сургучев Е. А., Хван Ю. Б., Махлай Ю. П., ПАО «Днепровский меткомбинат им. Ф. Э. Дзержинского», Днепродзержинск

УДК 669.18

Исследован процесс изменения химического состава покровного шлака в промежуточном ковше МНЛЗ в зависимости от состава применяемой теплоизолирующей смеси. Ключевым фактором, влияющим на скорость взаимодействия покровного шлака с магнезиальной футеровкой промковша, является содержание MgO в применяемой теплоизолирующей смеси. Для условий ККЦ «Днепровского меткомбината» разработана теплоизолирующая смесь ТИС-2М (производство фирмы Simens VAI), которая обеспечивает разливку стали на сортовых МНЛЗ до 30 плавок в серии общей продолжительностью до 40 ч с содержанием MgO 15…20 %.

Ключевые слова: сортовая МНЛЗ, промежуточный ковш, покровный шлак, теплоизолирующая смесь, шлаковый пояс, концентрация MgO, торкрет-покрытие

Для разливки стали длинными сериями одним из обязательных условий является обеспечение высокой стойкости футеровки промежуточного ковша машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), в том числе в зоне шлакового пояса. Степень износа шлакового пояса зависит от нескольких факторов: физико-химических свойств материала футеровки, технологии его нанесения и сушки, гидродинамических процессов массопереноса шлака и металла в промковше, а также состава и вязкости покровного шлака в промковше.

Формирование покровного шлака в промковше по ходу разливки серии плавок осуществляется за счет следующих процессов: расплавление теплоизолирующей смеси, вторичное окисление металла, ассимиляция шлаком продуктов раскисления металла, попадание в промковш шлака из сталеразливочного ковша, размывание футеровки промежуточного ковша.

Известно [1, 2], что на износ футеровки влияют две составляющие процесса: коррозия, то есть химическое взаимодействие огнеупора и шлака, и эрозия – процесс механического размывания футеровки шлаком. Таким образом, химический состав теплоизолирующей смеси может в определенной мере оказать влияние на свойства покровного шлака, а значит и на процесс износа футеровки.

С вводом в эксплуатацию в КЦ ПАО «Днепровский меткомбинат» сортовых МНЛЗ (производство фирмы Simens VAI) особо остро стал вопрос повышения производительности разливки стали.

Наряду с работами по усовершенствованию футеровки и выбору оптимального состава торкретпокрытия была поставлена задача подбора состава теплоизолирующей смеси, которая в данных условиях позволила бы обеспечить высокую серийность разливки. Основные критерии выбора теплоизолирующей смеси – обеспечение хорошей теплоизоляции металла, сохранение жидкоподвижности ковшового покровного шлака на протяжении разливки серии плавок и слабые коррозионные свойства по отношению к материалу футеровки промежуточного ковша.

Теплоизолирующая смесь марки ТИС-2 (производство НПП «Техмет»), серийно применяемая в КЦ, удовлетворяла первые два требования, но не гарантировала высокой стойкости шлакового пояса футеровки, особенно при разливке 20 и более плавок в серии. Химический состав смеси ТИС-2 приведен в табл. 1.

Таблица 1 - Химический состав смеси ТИС-2

Химический состав смеси ТИС-2

Износ магнезиального торкрет-покрытия в процессе разливки серии плавок сопровождается обогащением покровного ковшового шлака МgO, что не- однократно подтверждалось результатами анализа шлаков, отбираемых из промковша по ходу разливки серии. Согласно проведенным исследованиям [3], интенсивность прироста MgO в шлаке, которая характеризует количество MgO, переходящего из футеровки в шлак, обратно пропорциональна содержанию MgO в применяемой теплоизолирующей смеси.

Этот процесс обусловлен снижением градиента концентраций оксида магния между средами «огнеупор» и «шлак». Интенсивность насыщения шлака оксидом магния MgO рассчитывают по формуле

MgO = (MgOк – MgOн) / n,

где MgOк – содержание MgO в шлаке в конце разливки серии, %мас.; MgOн – содержание MgO в шлаке в начале разливки серии, %мас.; n – количество плавок в серии.

На рисунке представлена зависимость MgO от содержания MgO в исходной теплоизолирующей смеси.

На основании вышеизложенного для защиты зеркала металла в промежуточном ковше МНЛЗ приняли решение опробовать смесь ТИС-2М (производство НПП «Техмет»), которая отличается от серийно применяемой смеси ТИС-2 более высокими значениями индекса основности и содержания MgO. Химический состав смеси ТИС-2М приведен в табл. 2.

Таблица 2 - Химический состав смеси ТИС-2М

Химический состав смеси ТИС-2М

Эффективность применения смеси оценивали по следующим показателям: величина перепада температуры металла в промежуточном ковше по ходу разливки плавки; состояние футеровки промежуточного ковша после разливки; состояние шлакового покрытия в промковше.

Перепад температур металла оценивали по разности значений температуры металла между замерами № «2-3», «3-4», «2-4». Обобщенные данные по перепаду температуры металла в промковше при разливке серий с использованием смесей ТИС-2М и ТИС-2 приведены в табл. 3, из которой видно, что средние значения перепада температуры металла в промковше по ходу разливки при использовании смеси ТИС-2М составляют 1,9…4,0 °С, а смеси ТИС-2 – 2,3…5,5 °С, что находится практически на одном уровне.

Таблица 3 - Температурный режим разливки стали с применением смесей ТИС-2М и ТИС-2

Температурный режим разливки стали с применением смесей ТИС-2М и ТИС-2

Изменение MgO от содержания MgO в исходной смеси

Рис.1 - Изменение MgO от содержания MgO в исходной смеси

Удельный расход смеси ТИС-2М составил 0,28…0,32 кг/т стали, что сопоставимо с расходом смеси ТИС-2 – 0,25…0,32 кг/т.

Покровный ковшовый шлак на плавках с применением смеси ТИС-2М оставался жидкоподвижным на протяжении разливки серии плавок и не образовывал «коржей» и шлакометаллических настылей. Для анализа изменения химического состава покровного шлака в промежуточном ковше с применением смесей ТИС-2 и ТИС-2М выполнили анализ проб шлака, отобранных по ходу разливки серий. По результатам такого анализа шлаков рассчитали величины индекса основности и интенсивности прироста МgO в шлаке. В табл. 4 приведены результаты расчетов, которые свидетельствуют о том, что применение смеси с повышенным содержанием MgO существенно замедляет процесс коррозии футеровки, что подтверждается снижением величины MgO.

Осмотр промежуточных ковшей после разливки серий из 25-30 плавок с применением смеси ТИС-2М и замер толщины остаточного слоя торкрет-покрытия в районе шлакового пояса также подтверждают снижение интенсивности взаимодействия шлака с футеровкой. На ковшах с применением ТИС-2М остаточная толщина торкрет-покрытия по шлаковому поясу составляла 5…30 мм, тогда как при использовании смеси ТИС-2 торкрет-покрытие полностью размывалось до бетона.

Таблица 4 - Индекс основности смесей и прироста МgO в шлаке

Индекс основности смесей и прироста МgO в шлаке

Таким образом, применение смеси ТИС-2М (с содержанием MgO 15…20 %) взамен серийной смеси ТИС-2 (с содержанием MgO 8…12 %) обеспечивает разливку стали до 30 плавок в серии общей продолжительностью до 40 ч.

ЛИТЕРАТУРА

  • 1. Залкинд И. Я., Троянкин Ю. В. Огнеупоры и шлаки в металлургии. – М.: Металлургиздат, 1963. – 460 с.
  • 2. Basic tundish powder evalution for continuous casting of clean steel / Sima Aminorroaya, Kamran Azari, Hossein Edris, Rian Dippenaar. – AISTech, Proceddings. – 2006. – Vol. II. – Р. 529-536.
  • 3. Опыт применения универсальных теплоизолирующих смесей для промежуточного ковша / А. П. Кривенко, А. Н. Легченков, Ю. В. Климов и др. // Сталь. – 2007. – № 11. – С. 13-16.
  Доклад №10
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ