Опыт применения самотвердеющих масс COLDMAG в рабочей

Опыт применения самотвердеющих масс COLDMAG в рабочей футеровке промежуточных ковшей ООО «Электросталь»
М. Ю. Семеняк, В. Г. Порохнявый, Д. А. Пускин (Techcom GmbH), Серов А. И., Михеев В. В. (ООО Электросталь).
Энергетические кризисы, периодически возникающие начиная с 1973
г., ставят серьезную задачу рационального использования энергетических
ресурсов в промышленности, в том числе и в металлургическом производстве.
В настоящее время уровень энергоемкости производства стали в России на 15% выше, чем в странах ЕС, и на 25% выше, чем в США. В Украине
этот показатель значительно выше - энергоемкость производства тонны стали
на украинских
металлургических
предприятиях
достигает
840
кг условного топлива, что в 1,9 раза выше, чем на металлургических предприятиях стран ЕС, где этот показатель составляет 450 кг у.т./т.
Весьма актуальной проблемой является высокий темп роста цен на
энергоносители. Согласно прогнозам Министерства экономики РФ тенденция роста цен на энергоносители в дальнейшем будет неизменной (табл. 1).
Таблица 1
Цены на энергоносители по прогнозам Министерства Экономики РФ
Цены приведены для внутреннего рынка РФ. Для Украины, например,
цена на природный газ, поставляемый из России, в III квартале 2011 года составила 350$/тыс.м3.
Решение задачи снижения энергопотребления лежит не только в плоскости коренной модернизации металлургического производства, но и в плоскости решения частных задач, касающихся элементарной экономии энергоносителей.
Примером решения задачи экономии энергоносителей является применение сухих самотвердеющих масс для футеровки рабочего слоя промежуточных ковшей взамен традиционных торкрет-масс.
К преимуществам данной технологии, в первую очередь, можно отнести возможность ввода в эксплуатацию футеровки без предварительного ее
разогрева, что существенно снижает расход энергоносителей по сравнению с
традиционной технологией торкретирования промковшей.
Также к преимуществам футеровки самотвердеющими массами относится:
- простота изготовления футеровки;
- существенное сокращение времени подготовки промковшей;
- отсутствие влаги в рабочем слое, что исключает выделение водорода
в расплав при разливке, а также риск аварийных ситуаций, связанных с некачественной сушкой торкрет-слоя, имеющих место при традиционной технологии;
- возможность повторного использования оставшегося после эксплуатации слоя сухой массы;
- уменьшение расхода массы на выполнение футеровки в связи с низкой плотностью материала.
Фирмой «TECHCOM GmbH» в настоящее время проводится работа по
внедрению на металлургических предприятиях СНГ самотвердеющих масс
«COLDMAG». Массы «COLDMAG» поставляются в двух вариантах - собственно
«COLDMAG» и «COLDMAG НОТ». Физико-химические свойства
масс представлены в табл.2.
Таблица 2
Физико-химические свойства масс «COLDMAG»
Хим. состав, %
Физ. свойства
Марка
MgO
CaO SiO2
Fe2O3
Плотность,
Температура
Фр.
применения,
состав,
ºС
мм
г/см3
COLDMAG
86,0
7,0
3,5
3,0
2,20
1650
0 – 2,0
COLDMAG НОТ
83,0
9,0
4,0
3,1
2,20
1650
0 – 2,0
В 2010 – 2011 г. г. были проведены испытания массы «COLDMAG» в
футеровке рабочего слоя промежуточных ковшей ООО «Электросталь».
Перед проведением испытаний в ООО «Электросталь» был изготовлен
металлический шаблон (рис.1) с одним виброэлементом.
Рис.1 Шаблон для выполнения рабочей футеровки промежуточного
ковша самотвердеющей массой «COLDMAG».
Набивка
производилась
с
помощью
поставленного
фирмой
«TECHCOM GmbH» смесителя «OMEGA 22» (рис. 2).
Рис. 2 Смеситель «OMEGA 22»
При набивке днища промковша масса
«COLDMAG» трамбовалась
вручную при помощи плоской насадки от Vibrospike (рис. 3)
Рис. 3 Трамбование массы «COLDMAG» при изготовлении днища
Операция по набивке днища промковша занимала не более 10 минут.
По окончанию набивки днища в промковш устанавливался металлический
шаблон с виброэлементом. Центровка шаблона осуществлялась при помощи
металлических клиньев. Виброэлемент включался после начала набивки стен
промковша. При заполнении зазора между арматурной футеровкой и металлическим шаблоном проводилась уплотнение массы «COLDMAG» ручной
трамбовкой. После завершения набивки работа виброэлемента продолжалась
еще 1 минуту, после чего виброэлемент выключали. Операция по набивке
стен промковша занимала не более 30 минут. Шаблон из промковша извлекался спустя 1 час.
В период с июля 2010 г. по апрель 2011 г. были произведены испытания массы «COLDMAG» при эксплуатации 9 промежуточных ковшей. Были
получены следующие результаты по длительности работы промковшей:
- 1-й ковш - 37 часов 30 минут (35 плавок);
- 2-й ковш - 28 часов 45 мин (29 плавок);
- 3-й ковш - 33 часа (32 плавки);
- 4-й ковш - 40 часов (38 плавок);
- 5-й ковш - 10 часов 11 минут (10 плавок) – серия была прервана из-за
поломки крана;
- 6-й ковш - 29 часов 30 минут (27 плавок) – серия была прервана из-за
аварии ДСП;
- 7-й ковш - 29 час 50 мин (30 плавок).
Перед запуском семи перечисленных промежуточных ковшей в
эксплуатацию
разогрев
рабочей
футеровки,
выполненной
из
массы
«COLDMAG», не производился, т.е. выполнялся «холодный старт».
Эксплуатация восьмого и девятого ковшей производилась при внедрении разливки закрытой струей. В этих двух случаях производился предварительный разогрев футеровки в продолжении одного часа. Первый ковш отработал всю серию из 8 плавок. Второй ковш отработал 3 плавки, но преждевременно был выведен по технологическим причинам.
При выполнении рабочего слоя футеровки промежуточных ковшей самотвердеющей массой «COLDMAG» был отмечен один недостаток –
применение цельного шаблона затрудняет возможность усиления шлаковой
зоны футеровки за счет увеличения толщины слоя. При классической футеровке с применением торкрет-масс проблемные, наиболее изнашиваемые
участки, возможно усиливать за счет увеличения толщины слоя.
При осмотре футеровок опытных промковшей по завершению их эксплуатации отмечено, что стены практически не подверглись сколько-нибудь
значительному износу. Шлаковая зона имела износ на участках подвергавшихся длительному воздействию шлака. Шлак при разливке имел весьма
низкую основность – менее 1. Это усугублялось введением 20 кг утепляющей
смеси на первой плавке в серии (содержание SiO2 в утеплителе составляло
около 90%) и попаданием стартовой смеси (15 кг/плавку) при открытии шиберного затвора (содержание SiO2 в стартовой смеси около 30%). Таким образом, в промковш с этими смесями до скачивания шлака попадало значительное количество SiO2. Шлак скачивали при достижении его толщины в
100-150 мм. Затем в промковш снова отдавали 10 кг утепляющей смеси, и с
каждой плавкой при открытии шиберного затвора с шиберной засыпкой поступало значительное количество кремния. Очевидно, что высокая концентрация SiO2 в шлаке способствовала образованию легкоплавких соединений
с оксидами футеровки, таких как, например, ранкинит (3СаО·2 SiO2) с температурой плавления 1150-1200°С, фаялит (2FeO·SiO2) с температурой плавления 1205 - 1210°С и т.п. Проблему относительно интенсивного износа
шлаковой зоны возможно устранить путем регулярной смены уровня металла
в промковше, своевременного скачивания шлака, а также применения шлакообразующих и теплоизолирующих смесей способных увеличивать основность шлака.
Проведенные в условиях ООО «Электросталь» испытания самотвердеющей массы «COLDMAG» подтвердили ранее перечисленные преимущества подобных масс перед классическими торкрет-массами в части простоты
выполнения футеровки, сокращения времени подготовки промковшей к эксплуатации и, главное, существенную экономию природного газа – из процесса подготовки промковшей к разливке стали была исключена энергоемкая и
дорогостоящая операция – разогрев футеровки.
Была обеспечена достаточно высокая серийность - в среднем 32 плавки или 32,5 часа. Был получен положительный результат при разливке серий
закрытой струей.
По итогам проведенных испытаний ООО «Электросталь» продолжило
закупки масс «COLDMAG».