К.т.н.Шевцов Р.Н.*,

Третьякова Ю.Ю.**, Пилипчптин Л.Д.**,

* ОАО «Великоанадольский огнеупорный комбинат»

** Национальная металлургическая академия Украины

Набивные массы муллитокорундового состава с кремнийсодержащими добавками.

Развитие сталеплавильного производства на современном этапе немыслимо без внепечной обработки металла, которая позволяет быстрее и эффективнее проводить технологические операции, чем в обычных сталеплавильных агрегатах. Качество получаемой стали от этого повышается, а это – основное требование, предъявляемое современной техникой к используемому металлу. Обычно доводку металла до заданных свойств переносят в ковш или во вспомогательную ёмкость.

Ковшовая обработка металла синтетическими шлаками, вакуумирование, продувка инертными газами обусловили существенное ужесточение условий эксплуатации футеровки сталеразливочных ковшей.

В настоящее время широкое применение для футеровки стен сталеразливочного ковша получили набивные массы высокоглиноземистого состава с использованием в качестве связующего – глины. Однако, применение глинистого компонента приводит к появлению усадочных трещин в массе в процессе её службы, вследствие чего разрушение футеровки происходит более интенсивно, а в некоторых случаях, приводит к преждевременному выходу её из строя.

Одним из направлений обеспечения объёмопостоянства масс в службе является использование тонкодисперсных кремнийсодержащих добавок.

В проведенных нами исследованиях в качестве базового принимали следующий состав массы: 90% боксита фракции 3 – 0мм и 10% глины ДН – 2 фракции 2 – 0мм (масса 1). В виде кремнийсодержащих добавок использовали кварцит и песок фракции менее 0,09мм, а также песок природной зернистости фракции менее 0,5мм. Добавки вводили в количестве 3,5 и 8%. Из полученных шихт формовали образцы на гидравлическом прессе высотой и диаметром 40мм, при давлении прессования 50МПа. Термообработка образцов проводилась в лабораторной печи при 1620°С с выдержкой 2 часа.

Результаты исследований влияния количества добавок на свойства образцов приведены на рисунках 1 – 3.

В ходе исследований подтверждена целесообразность использования кремнийсодержащих добавок для обеспечения постоянства объёма набивных масс высокоглиноземистого состава в службе.

Рисунок 1 – Зависимость открытой пористости от количества вводимой добавки:

песок фр. < 0,09мм;

кварцит фр. < 0,09мм;

песок природной зернистости.

Механизм действия тонкодисперсных добавок – песка и кварцита фр. < 0,09мм связан с прохождением реакции образования муллита и увеличением объёма при этом, вследствие высокой реакционной способности входящего в них кремнезема. Схематически данную реакцию можно описать следующим образом:

6 Аl₂O₃ + 4 SiO₂ → 2 (3 Al₂O₃ ∙ 2 SiO₂) (1)

^{боксит добавка вторичный муллит}

Рисунок – 2 Зависимость предела прочности при сжатии от количества вводимой добавки.

Введение песка природной зернистости и увеличение объёма образцов с этой добавкой связано не столько с прохождением реакции (1), сколько с проходящими полиморфными превращениями в этой добавке. Условия работы футеровки ковшей обуславливают быстрый нагрев массы до высоких температур (вплоть до температуры плавления кварца) при этом происходят следующие полиморфные превращения по границам зерен с большим объёмным изменением до 20%:

β-кварц → α-кварц → кварцевое стекло.

Из рисунка 3 видно, что для обеспечения постоянства объёма целесообразно использовать в качестве добавки песок и кварцит фр.< 0,09мм в количестве 2 – 3%. Введение в массы добавки песка природной зернистости не желательно, так как данная добавка приводит к большому объёмному росту, сопровождающегося разрыхлением структуры.

Рисунок 3 – Зависимость объёмной усадки / роста от количества вводимой добавки:

песок фр. < 0,09мм;

кварцит фр. < 0,09мм;

песок природной зернистости.

Введение всех добавок свыше 3% нецелесообразно, так как приводит к ухудшению свойств: открытой пористости (рис.1) и предела прочности при сжатии (рис.2) - за счет разрыхления структуры образцов.