Специализированные огнеупорные материалы для футеровки днища сталеразливочных ковшей

• Автор: Плюхин, Павел Валерьевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Содержание
Введение.

1. Аналитический обзор

1.1 Огнеупоры на основе системы ЬОАОз

1.2 Огнеупоры системы 4 С

1.3 Выбор спекающих добавок.

1.4 Неформованные огнеупоры

1.4.1 Основные бетоны, содержащие ГО.

1.4.2 Корундовые, алюмомагнезиальные и шпинельные бетоны

1.4.3 Литые саморастекающиеся бетоны

1.4.4 Связующее огнеупорных бетонов.

1.5 Реагенты рабочего пространства металлургических агрегатов
1.6 Фильтрация металлического расплава в поры огнеупорного материала.
1.7 Анализ физикотехнических и технологических свойств огнеупорных материалов, конструктивных решений, применяемых
в футеровке стальковша
Выводы из аналитического обзора
2. Характеристика исходных материалов и методы исследования
2.1 Исходные материалы.
2.2 Методы исследования
3. Моделирование термонапряженного состояния днища сталеразливочного ковша
3.1 Расчет распределения температуры по сечению футеровки
днища стальковша из материалов, применяемых на практике
3.2 Расчет распределения температуры по сечению футеровки
днища стальковша из материалов безуглеродистого состава
3.3 Расчет термического удлинения рабочего слоя футеровки
днища стальковша из материалов безуглеродистого состава
3.4 Расчет термического удлинения рабочего слоя футеровки
днища стальковша огнеупорами углеродистого состава
3.5 Расчет полей температурных напряжений
Выводы по разделу 3
4. Шлак и его взаимодействие с огнеупором
4.1 Минералогический состав реальных металлургических шлаков.
4.2 Влияние добавки оксида магния на плавление шлака.
4.3 Моделирование фильтрации металлического расплава
в поры огнеупорного материала.
Выводы по разделу 4
5. Разработка магнезиальной набивной массы.
5.1 Разработка состава и технологии изготовления магнезиальных набивных масс
5.2 Исследование реологических свойств тонкодисперсных композиций
5.2.1 Влияние размера частиц периклаза на реологические
свойства суспензий
5.2.2 Влияние минералогических добавок на реологические
и прочностные свойства массы
5.3 Разработка состава комплексной добавки улучшающей реологические свойства массы.
5.4 Оптимизация состава комплексной добавки
5.5 Исследование подвижности масс
5.6 Прочностные свойства периклазовых образцов зернистого строения 8 Выводы по разделу 5.
6. Оптимизация состава и исследования карбонированных образцов
на основе плавленых материалов
6.1 Лабораторные испытания образцов
псриклазошпинелыюго карбонированного состава
6.2 Исследования образцов периклазошпинельного карбонированного состава методом ртутной порометрии.
6.3 Петрографические исследования карбонированных
тиглейогнеу поров со шлаком после обжига
Выводы по разделу 6.
7. Промышленные испытания технологий комплекта огнеупорных
материалов
7.1 Выпуск опытной партии периклазошпинельных
карбонированных огнеупоров.
7.2 Выпуск опытной партии иериклазовой набивной массы.
7.3 Испытания опытных периклазошпинельных
карбонированных огнеупоров и периклазовой набивной массы.
Выводы по разделу 7.
Список использованных источников


Максимальной температурой применения огнеупорных бетонов считается температура, при которой их линейная усадка в течение 5 часов не превышает 1% для плотных бетонов и 2% для теплоизоляционных. Принято считать, что усадка бетона при службе не должна превышать 1 - 2, а рост 3%. С [9]. Основные бетоны, содержащие М? Полная замена огнеупорных изделий для футеровки стальковшей монолитными огнеупорами затруднена из-за недостатка подходящих бетонов для футеровки шлакового пояса. К материалам, работающим в зоне расплава шлака, в качестве ведущего требования предъявляется высокая коррозионная устойчивость против основных шлаков. Наиболее эффективными в условиях повышенной температуры и времени пребывания металла в ковше, являются материалы основного магнезиального состава, а также бетоны с добавкой шпинели. Использование основных бетонов, несмотря на хорошую шлакоустойчивость, связано с проблемами их растрескивания во время сушки и скалыванием в службе. MgO с паром происходит гидратация оксида магния, что приводит к растрескиванию бетона []. Для получения периклазового клинкера используют гидрооксид магния с чистотой %, который смешивают с добавками: AI2O3, Z1O2 содержание добавляемых компонентов 2 - 8%. Эффективное действие добавки повышается при содержании в смеси 2 - 4% А. Шпинель в таких клинкерах сосредоточена по границам зерен периклаза. Гидратационная стойкость периклаза снижается при содержании AI2O3 свыше 4%, что может быть следствием увеличения пористости клинкера из-за объемных изменений при шпинелеобразовании. Бетоны готовят из клинкера крупной фракции (5 - 1 мм), средней фракции (< 1 мм), тонкой фракции (< 0,3 мм) и гексаметафосфата натрия в качестве дефлокулянта и связующего, в смесь при перемешивании вводят 6% воды. Затем из массы отливают в форме изделия []. Низкоцементные бетоны на основе АОз, обладают хорошей термостойкостью, абразивоустойчивостью. В качестве наполнителя и тонкой фракции используют плавленый электрокорунд, в качестве добавки, улучшающей текучесть бетона - микрокремнезем (3-5 мас. Максимальный размер зерна составляет 3 мм. Поиск прочных и стабильных цементирующих пластификаторов (связующих) - является одним из направлений активной работы разработчиков огнеупорных бетонов. Использование низкоцементных и бесцементных бетонов позволяет получать высокую плотность за счет хорошего растекания и низкого содержания воды и высокую коррозионную стойкость за счет уменьшения содержания СаО. В таблице 8 приведены некоторые характеристики корундовых масс импортного и отечественного производства. С: . Количество требуемой для затворения воды не превышает 6 - 7%, то есть значительно ниже, чем необходимо для рядовых огнеупорных бетонов, а масса при вибрировании проявляет свойства тиксотропии, при таком способе изготовления необходимо производить виброуплотнение с помощью глубинных вибраторов или вибрации шаблона. Следует отметить, что нецелесообразно из нее готовить большие массивы футеровок по толщине, так как в этом случае потребуются значительно большие энергозатраты на сушку и обжиг. Для производителей и потребителей огнеупоров интерес представляют материалы на основе алюмомагнезиальной шпинели, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с магнезиальными или корундовыми материалами с точки зрения их службы. Алюмошпинельные бетоны используются в футеровках сталеразливочных ковшей из-за их высокой коррозионной стойкости и низкой степени растрескивания. Однако, при высоких температурах и длительной службы эти футеровки начинают шелушиться и приходить в негодность. В таблице 9 показаны некоторые эксплуатационные характеристики бетонных футеровок при службе в ковшах на 2-х сталеплавильных заводах. При повышении температуры и времени обработки металла скорость износа увеличивалась вдвое, и стойкость уменьшалась более чем в два раза. Среди факторов, оказывающих влияние на разрушение бетона, на первом месте стоят растрескивание и шелушение, приводящие к уменьшению толщины футеровки. Для решения этой проблемы матрица бетона усиливается за счет образования шпинели, подавляющей проникновение шлака [].