Цирконовое преимущество огнеупорной отрасли.
Совершенствование технологии непрерывной разливки стали идет по пути уменьшения трудовых затрат, повышения производительности машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и качества разливаемой стали. Большое влияние на стабильность непрерывной разливки, следовательно, и на качество заготовок оказывает стойкость огнеупорных изделий.
Служба и применение огнеупорных изделий на МНЛЗ имеют свои особенности: к ним предъявляются повышенные требования в отношении стойкости в тяжелых условиях при длительной службе. При непрерывной разливке стали необходима устойчивая работа дозирующих устройств промежуточного ковша. От стойкости этого узла зависит стабильность разливки стали и качество слитка. Огнеупорные материалы, применяемые для дозирующих устройств, не обеспечивают длительную разливку больших количеств металла, что не позволяет в полном объеме реализовать преимущества непрерывной разливки на МНЛЗ.
Проведенные испытания в качестве огнеупорного материала для стаканов-дозаторов показал: применение шамотных и глинисто-графитовых стаканов нецелесообразно из-за интенсивного разрушения огнеупоров, приводящего к увеличению диаметра канала; огнеупоры на основе муллита и корунда сильно зарастают, так как происходит значительная аккумуляция и передача тепла через стенки дозатора; магнезитовые и хромомагнезитовые дозаторы оказались непригодными также вследствие их большой склонности к затягиванию, что объясняется повышенной теплопроводностью данных материалов; цирконографитовые стаканы из-за содержания в их структуре углерода подвергаются разъеданию расплавленной сталью.
Несмотря на данный недостаток в последнее время именно цирконовые стаканы нашли широкое применение. Эти дозаторы обеспечивают надежную разливку стали без размывания и значительного затягивания канала. Данное преимущество достигается за счет того, что циркон, как огнеупорный материал, в меньшей степени смачивается металлом и вступает в реакцию с неметаллическими включениями, находящимися в стали, по сравнению с другими огнеупорными материалами.
Однако и цирконовые стаканы далеко не в полной мере обеспечивают возросшие требования к огнеупорам, работающих при непрерывной разливке стали. Интенсификация этого процесса требует увеличения стойкости и надежности огнеупорных частей МНЛЗ. В частности, частыми причинами замены стаканов (а это связано с прекращением разливки и остановкой МНЛЗ) являются растрескивание и отколы нижней части стакана, что приводит к разбрызгиванию струи металла и ухудшению качества слитка. Это связано с недостаточной термической стойкостью цирконовых стаканов. На износ рабочего канала значительное влияние оказывает также пористость материала стакана.
Таким образом, в условиях интенсификации процесса разливки стали недостаточная износо- и термическая стойкость цирконовых стаканов не позволяет увеличить срок их службы.
В последние годы наметился перспективный путь дальнейшего улучшения качества огнеупоров за счет использования при их производстве композиционных материалов с заданными свойствами. В композиционных материалах сочетаются лучшие свойства составляющих фаз – прочность, пластичность, износостойкость и др. Актуальность данной темы породила широкие исследования во многих ведущих странах мира.
С 2004 г. в рамках совместных поисковых разработок Национальной металлургической академии Украины (г.Днепропетровск) и ООО «Завод цирконовых огнеупоров» (г.Вольногорск) применительно к производственным условиям ОАО «Днепровский металлургический комбинат им. Дзержинского» (г.Днепродзержинск, Днепропетровская обл.) для использования в качестве стаканов-дозаторов на МНЛЗ предложены новые огнеупорные материалы на основе циркона.
Проведенные испытания показали преимущество новых огнеупоров перед традиционно применяемыми по термостойкости и износостойкости. Это позволяет увеличить цикл разливки металла непрерывным способом без замены стаканов, сократить расход огнеупоров и повысить надежность работы МНЛЗ. Повышение термической стойкости цирконовых стаканов позволило более стабильно осуществлять разливку стали и улучшить качество формирующегося слитка.
Кроме того, учитывая, что стратегия реконструкции и технического перевооружения ВАТ «ДМК им. Дзержинского» на период до 2009 г. предусматривает полный переход на непрерывную разливку стали, можно смело считать это направление весьма перспективным. Более того, не следует ограничиваться применением цирконовых огнеупоров только на МНЛЗ, их применение возможно на других агрегатах в металлургии. Но это уже тема для отдельного разговора.
Об авторе: Юрий Стасовский – д.т.н, заместитель начальника управления стратегии развития и координации работы предприятий горно-металлургического комплекса Днепропетровской облгосадминистрации.
