78 / 2 (70), 2013 УДК 669.21 Поступила 04.04.2013 и. А. БоНдАРеНКо, А. К. ТУРыГиН, А. л. АРТАмошиН, А. В. ВеНГУРА, А. В. ФеКлиСТоВ, д. В. дАНилоВ, оАо «Бмз − управляющая компания холдинга «БмК» повышение стойКости фУтеровКи тепловых агрегатов при использовании обожженного магнезиально-известКового флюса в УсловиЯх оао «бмз − УправлЯющаЯ КомпаниЯ холдинга «бмК» Показано, что использование обожженного магнезиально-известкового флюса в условиях Белорусского металлургиче- ского завода позволило увеличить содержание оксида магния в среднем до 11,2%. It is shown that the use of calcined magnesia-lime flux in the Belarusian Steel Works increased the content of magnesium oxide at the average to 11.2%. Экономичность и производительность пла- вильных агрегатов во многом зависят от стойко- сти огнеупорной футеровки, подвергающейся не только механическим и тепловым нагрузкам, но и агрессивному воздействию шлака. Считается, что около 70 % всех огнеупорных футеровок в тепловых агрегатах разрушается в процессе службы за счет химического взаимодействия со шлаком [1]. Основным компонентом огнеупор- ных изделий в рабочей футеровке сталеплавиль- ных агрегатов, который контактирует со шлака- ми, является плавленый или спеченый магнезит, его содержание в огнеупорных изделиях состав- ляет более 90%. Для снижения химического воз- действия шлака на футеровку необходимо до- полнительное насыщение шлака MgO. Теорети- ческим подтверждением этому служит положе- ние химической термодинамики об отсутствии взаимодействия на поверхности раздела двух фаз в случае равенства концентрации диффун- дирующего компонента и концентрации насы- щения [2]. Для увеличения содержания MgO в шлаках тепловых агрегатов на ОАО «БМЗ» опро- бован обожженный магнезиально-известко вый флюс (ФОМИ) производства ОАО «Комбинат «Магнезит» (г. Сатка). По отношению к промышленно применяемому доломиту обожженному (содержание MgO в пре- делах 28–33%), который исследуется для насыще- ния шлака MgO в настоящее время, ФОМИ (рис. 1) имеет ряд преимуществ: • содержание MgO в исходном материале ~ в 2,4 раза выше; • отсутствие пылевыделения в процессе при- садки в тепловой агрегат (фактически отсутствует мелкая фракция); • фазовый состав ФОМИ (88–90% периклаза; 3–6% ферритов; 2–6% силикатов) обеспечивает высокую скорость растворения материала в шлаке. Одна из особенностей производства гранул ФОМИ состоит в том, что при обжиге образуются легкоплавкие соединения, которые в процессе тер- мического гранулирования блокируют свободный оксид кальция, находящийся в центре гранулы. Это позволяет повысить устойчивость материала к воздействию влаги. Содержащийся в ФОМИ свободный оксид кальция (до 22%) также дает возможность повысить содержание оксида кальция в шлаке тепловых агрегатов. Качественные показатели ФОМИ в сравнении с применяемым доломитом на ДСП в качестве флюса приведены в таблице. Опытные испытания ФОМИ на кампании подины № 4 ДСП-2 Фактическое содержание MgO в шлаке при вы- плавке стали в ДСП-2 по штатной технологии в среднем составляет 5,7% и достигается за счет присадки 1400 кг/плавку доломита и 600 кг боя бывшего в эксплуатации кирпича, что не обеспе- чивает достижения концентрации насыщения 9–12%. Сортамент выплавляемой стали – рядовой (низко- углеродистые, низколегированные марки стали). / 79 2 (70), 2013 Перед началом проведения испытаний были рассмотрены два варианта присадки флюса ФОМИ: I – достижение концентрации насыщения MgO в шлаке за счет дополнительной присадки ФОМИ к промышленным материалам (доломиту, бою кир- пича); II – достижение концентрации MgO в шлаке только за счет применения ФОМИ. По результатам технико-экономического расче- та для проведения испытаний был принят II вари- ант использования ФОМИ. Подача ФОМИ в ДСП-2 была начата со 109 плавки от начала кампании подины № 4 и осущест- влялась через систему высотных бункеров. Отра- ботка технологического режима наведения магне- зиально-насыщенного шлака с применением флю- са ФОМИ при выплавке стали осуществлялась по трем схемам подачи флюса с разным количеством присадки: • схема 1 отработана на 14 плавках – за 3–5 мин до выпуска присадка ФОМИ в количестве до 1200 кг одной порцией; • схема 2 отработана на 13 плавках – за 3–5 мин до выпуска присадка ФОМИ в количестве до 1500 кг порциями 200–250 кг, после каждой порции ФОМИ производилась присадка антрацита по 50–150 кг; • схема 3 отработана на 154 плавках – присад- ка ФОМИ до 1000 кг в первую корзину порциями по 200–250 кг вместе с известью, за 3–5 мин до вы- пуска присадка ФОМИ в количестве до 1000 кг порциями 200–250 кг, после каждой порции ФОМИ производилась присадка антрацита по 50–150 кг. Результаты проведенной работы На момент остановки ДСП-2 на плановый ППР стойкость футеровки подины № 4 составила 435 плавок, что явилось максимальной стойкостью ДСП-2 за шесть месяцев 2012 г. (рис. 2). Использо- вание ФОМИ осуществлялось на 181 плавке (42,0%) из 435 плавок. Из анализа результатов проведенной работы следует, что технологические показатели сравни- тельных кампаний и плавок с применением опыт- ного материала по 3-й схеме (со средним расходом ФОМИ 1849 кг/плавку) сопоставимы. Негативного влияния присадки опытного материала на техноло- гические показатели выплавки стали не выявлено, при этом за счет снижения периодичности опера- ций по уходу за футеровкой в среднем на 0,8 плавки сократилось время от выпуска до выпуска, а также снизился расход заправочных материалов. Таким образом, длительность основных технологических Качественные показатели ФОМИ и доломита Наименование материала (документа) Химический состав, % Фракционный состав, мм MgO CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3 Wp ппп ФОМИ (ТТ 72664728-019-2008) ≥ 66 12–22 ≤ 5 4–8 - - - 4–40 Доломит (ТТ 840-04-2009) ≥ 28 ≥ 49 ≤ 11 ≤ 6 ≤ 3 ≤ 1 ≤ 5 2–40 Рис. 1. Флюс обожженный магнезиально-известковый (ФОМИ) Рис. 2. Стойкость рабочей футеровки подин ДСП-100 № 2 за шесть месяцев 2012 г. 80 / 2 (70), 2013 операций и операций по уходу за футеровкой со- кратилась на 0,7–1,4 мин/плавку. Благодаря порционным присадкам антрацита непосредственно после отдачи опытного материа- ла удалось снизить содержание оксида железа в шлаке в 1,4 раза, тем самым, понизив его хими- ческую агрессивность по отношению к футеровке. При присадке опытного материала по 3-й схе- ме содержание оксида магния достигло расчетной степени насыщения шлака и в среднем составило 11,2%. Зависимость содержания оксида магния в шлаке от количества присаженного опытного ма- териала показана на рис. 3. Повышение содержания оксида магния при од- новременном снижении содержания оксида железа в шлаке позволило добиться увеличения вязкости шлака и, как следствие, образования защитного гарнисажа на футеровке стен выше шлакового поя- са. Наличие гарнисажного слоя со стороны порта- ла при расходе ФОМИ 2000 кг/плавку представле- но на рис. 4. Состояние рабочей футеровки стен и шлаково- го пояса по окончании кампании опытной подины № 4 было оценено как удовлетворительное с воз- можностью продолжения эксплуатации, что позво- ляет прогнозировать увеличение ресурса футеров- ки при использовании ФОМИ (по 3-й схеме) на всех плавках кампании подин ДСП-2 в среднем с 387 плавок как минимум до 500 плавок. Фотогра- фии состояния рабочей футеровки опытной поди- ны № 4 при стойкости 435 плавок представлены на рис. 5. Рис. 3. Зависимость содержания MgO в шлаке от количества присаженного ФОМИ Рис. 4. Футеровка рабочего слоя стен закрыта гарнисажным слоем а б Рис. 5. Cостояние рабочей футеровки опытной подины № 4 при стойкости 435 плавок / 81 2 (70), 2013 Выводы Использование обожженного магнезиально-из- весткового флюса в условиях ОАО «БМЗ» позволило увеличить содержание оксида магния в среднем до 11,2%. Благодаря порционным присадкам антрацита непосредственно после отдачи ФОМИ удалось сни- зить содержание оксида железа в шлаке в 1,4 раза. Таким образом, проведенные технологические меро- приятия привели к снижению химической агрессив- ности шлака по отношению к футеровке и, как след- ствие, к достижению максимальной стойкости ДСП-2 за шесть месяцев 2012 г. Литература 1. Магнезиальные огнеупоры: Справ. изд. / Л. Б. Хорошавин, В. А. Перепелицын, В. А. Коконов. М.: Интермет Инжини- ринг, 2001. 2. П о п е л ь С. И., С о т н и к о в А. И., Б о р о н е н к о в В. Н. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1986.