Спосіб підвищення стійкості периклазовуглецевої футеровки металургійних агрегатів

Реферат: Спосіб підвищення стійкості периклазовуглецевої футеровки металургійних агрегатів належить до чорної металургії, а саме до процесів виробництва сталі. UA 70395 U (54) СПОСІБ ПІДВИЩЕННЯ СТІЙКОСТІ ПЕРИКЛАЗОВУГЛЕЦЕВОЇ ФУТЕРОВКИ МЕТАЛУРГІЙНИХ АГРЕГАТІВ UA 70395 U UA 70395 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Спосіб підвищення стійкості периклазовуглецевої футеровки металургійних агрегатів належить до чорної металургії, а саме до процесів виробництва сталі. Відомий спосіб підвищення стійкості футеровки металургійних агрегатів, згідно з яким футеровку виконують з різною товщиною та хімічним складом вогнетривів у різних зонах металургійного агрегату в залежності від фізико-хімічних параметрів навколишнього середовища [Бойченко Б. М., Охотський В. Б., Харлашин П. С. Конвертерне виробництво сталі: Підручник. - Дніпропетровськ: РВА "Дніпро-ВАЛ", 2006. - С 134.]. Недоліком відомого способу є те, що він забезпечує лише рівностійкість окремих зон футеровки при перебігу компанії конвертера, а не подовжує термін її експлуатації. Відомий також спосіб проміжного ремонту футеровки, який включає її торкретування вогнетривкими масами [Сталеплавильне виробництво. В. І. Баптизманський, Б. М. Бойченко, О. Г. Величко та ін. - К.: ІЗМН, 1996. - С.140]. Суть цього методу полягає у подачі вогнетривкого порошку в суміші з паливом і киснем на гарячу поверхню футеровки. Відомий також спосіб роздування нейтральним газом шлаку у порожнині конвертера [Бойченко Б. М., Охотський В. Б., Харлашин П. С. Конвертерне виробництво сталі: Підручник. Дніпропетровськ: РВА "Дніпро-ВАЛ", 2006. - С. 142-143.]. Суть методу полягає в тому, що у шлак після випуску металу з конвертера вводять матеріали, що містять СаО і MgO, після чого шлак роздувають азотом. Відомий також, вибраний як прототип, спосіб електрохімічного анодного захисту від корозії, що включає підтримання пасивації поверхні металу, що захищається, відносно опорного потенціалу електрода порівняння [Авт. св. СССР №1127916 А, МПК С23F 13/00 опубл. 07.12.84, Бюл. №45]. За відомим способом електрод порівняння поляризують постійним током, причому потенціал електрода порівняння встановлюють рівним сумі рівноважного потенціалу і перенапруги реакції окислення-відновлення. Відомо, що шлаковий розплав має іонну будову і здатен проводити електричний струм; периклазовуглецеві вогнетриви мають у своєму складі 5…24 % вуглецю, що надає їм здатність проводити струм. Все це дозволяє стверджувати про подібність процесів, які мають місце у системах "метал - корозійне середовище (електроліт)" і "футерівка - шлаковий розплав (електроліт)" при поляризації їх компонентів. Різна температура цих систем впливає лише на швидкість цих процесів та не на їх суть. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення стійкості периклазовуглецевих 2вогнетривів у металургійних агрегатах за рахунок відштовхування шлакових аніонів О , які мають руйнівний вплив на футеровку, від її поверхні електричним полем. Поставлена задача вирішується за рахунок підведення електричного струму до вогнетриву і шлаку, внаслідок чого на поверхні між вогнетривом і шлаком утворюється подвійний електричний шар (п.е.ш.), склад якого визначається силою струму і напрямком його протікання. П.е.ш. має властивості наноконденсатора великої ємності, який утворює електричне поле, що 2відштовхує від поверхні вогнетриву агресивні іони кисню О . Також, за рахунок утворення катіонного п.е.ш., певною мірою зменшується різниця концентрацій MgO у вогнетриві і прикордонному шарі шлаку. За рахунок цього уповільнюється швидкість взаємодії вогнетриву зі шлаком. Важливе значення для процесу має сила струму у електричному колі І, адже при надто великих значеннях можливим стає протікання процесів за своєю природою подібних до електролізу в розчині електроліту, що може призвести до пришвидшення руйнування вогнетривів. Величина І визначається за рівнянням: (1) I  e(2,89... 3,04 )  (11...12)  S, A , , , де (2,89…3,04) - емпіричний коефіцієнт, який залежить від густини електричного струму; (1,1…1,2) - коефіцієнт шорсткості поверхні для нової і старої футеровки відповідно; 2 S - площа поверхні футеровки, яка контактує зі шлаком, м . При менших значеннях емпіричного коефіцієнту поляризація вогнетриву відбуватиметься повільно і, як наслідок, утворення п.е.ш. триватиме значний час. При більших значеннях відбуватиметься пришвидшення руйнування вогнетриву внаслідок пришвидшення окислювально-відновних процесів на поверхні вогнетриву. Робоча напруга варіюється в діапазоні визначеному за виразом: U  (0,15...0,20)  55 I ,B  , (2) де (0,15…0,20) - емпіричний коефіцієнт, який враховує електричний опір елементів електричного кола і його підвищення при збільшенні температури.  - електрична провідність шлаку і вогнетривів відомого хімічного складу при заданій -1 температурі, Ом . 1 UA 70395 U 5 10 При збільшенні напруги вище рекомендованої будуть підвищуватися витрати електроенергії без суттєвого збільшення ефективності процесу. При меншій за визначену зменшуватиметься напруженість електричного поля, через що збільшуватиметься товщина нестабільного дифузійного шару п.е.ш. і зменшуватиметься його щільність. Спосіб здійснюється наступним чином. Експеримент проводиться у печі Таммана. Електричний струм підводиться до периклазовуглецевого вогнетриву і шлаку за допомогою вольфрамових електродів. Вимірювання температури у печі під час експерименту здійснюється за допомогою хромель-алюмєлєвої термопари. Тривалість підведення струму у кожному з дослідів становить 50 хв. Хімічний склад і деякі фізичні властивості шлаку наведено у таблиці 1. Таблиця 1 Хімічний склад і фізичні характеристики шлаку Електропровідність 1560°C, Температура -1 -1 плавлення, °C Ом ·см 9,011 1230 Хімічний склад шлаку, мас. % СаО SiO2 FeO 45,0 38,33 16,67 За результатами всіх дослідів була виміряна площа зони зруйнованої і просякнутої шлаком. Результати експерименту наведено у таблиці 2. 15 Таблиця 2 Результати експерименту 2 № з/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Площа, мм Сила струму, Густина електричного струму, Напруга, В 2 А мА/см зруйнована просякнута 0,1 2,75 25 0,63 0,17 0,1 2,75 20 0,68 0,17 0,1 2,75 15 0,77 0,21 0,1 2,75 10 0,93 0,23 0,05 1,37 5 0,86 0,22 0,1 2,75 5 0,97 0,25 0,2 5,5 5 1,27 0,31 0,4 11 5 2,08 0,56 0,8 22 5 5,41 1,41 0 0 0 9,87 2,24 Таким чином, в умовах виробництва витрати вогнетривів, що зруйновано шлаком, зменшуються в 1,8÷2,5 рази в порівнянні з нинішніми. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб підвищення стійкості периклазовуглецевої футеровки металургійних агрегатів, що включає створення електричного поля між робочою поверхнею і агресивним середовищем, який відрізняється тим, що силу електричного струму, який підводять до футеровки і шлаку, як до робочої поверхні та агресивного середовища, установлюють в залежності від умов технологічного процесу і конструктивних параметрів металургійного агрегату: (1) I  e(2,89... 3,04 )  (11...12)  S, A , , , де (2,89…3,04) - емпіричний коефіцієнт, який залежить від густини електричного струму; (1,1…1,2) - коефіцієнт шорсткості поверхні для нової і старої футеровки відповідно; 2 S - площа поверхні футеровки, яка контактує зі шлаком, м , а робочу напругу підтримують в діапазоні, визначеному за виразом: U  (0,15...0,20)  I ,B ,  (2) де (0,15…0,20) - емпіричний коефіцієнт, який враховує електричний опір елементів електричного кола і його підвищення при збільшенні температури; 2 UA 70395 U  - електрична провідність шлаку і вогнетривів відомого хімічного складу при заданій -1 температурі, Ом. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3