Производство огнеупоров с 1932 года

+7 (3439) 278-952

Написать нам

Каталог продукции
новости
02.09.2022

Одна из тем состоявшихся переговоров – поставка динасовых огнеупоров в 2023 году

12.07.2022

Программа празднования 90-летия завода и Дня металлурга

12.07.2022

В связи с празднованием 90-летия завода и Дня металлурга награждают лучших

СЕРТИФИКАТЫ

Двадцатилетняя эпоха сотрудничества

К предстоящему 75-летию ОАО «Динур» (производство)

Е. М. Гришпун, д. т. н. Ю. Е. Пивинский
ОАО "Динур", ООО "НВФ "КЕРАМБЕТ-ОГНЕУПОР"

Двадцатилетняя эпоха сотрудничества

Проанализирован 20-летний этап развития технологии и производства кварцевых огнеупоров и 10-летний этап — высокоглиноземистых керамобетонов на ПДЗ. Впервые в условиях крупномасш­табного производство реализованы основные принципы ВКВС-ных технологий применительно к за-водским технологиям. В 2006 г. достигнут рекордный уровень производства как кварцевых огнеупо­ров [~5500 т), так и различных формованных и неформованных огнеупоров, получаемых но основе ВКВС боксита — керамобетонов (~11000т). За весь период произведено около 100 тыс. высокоэф­фективной для потребителя и высокорентабельной для производителя продукции. При этом в 2006 г. суммарный уровень производства на 82% выше 2004 г. Эти виды продукции составляют 25-35% в общем объеме товарной продукции и до 50-60% — в прибыли ПДЗ.

Первоуральскому динасовому заводу (ПДЗ) в 2007 г. исполнится 75 лет. Все этапы тру­довой биографии дважды орденоносного коллек­тива — это история социально ориентированно­го предприятия. В 90-е годы прошлого века заво­ду в результате рыночных реформ пришлось нести тяжелый крест. В силу ряда не зависящих от завода причин он обвально (в 5-6 раз) терял объем производства основной своей почти монопродукции — динаса [1]. В условиях развала хозяйственных связей между предприятиями металлургического комплекса страны и хлы­нувшей на российский рынок более качествен­ной огнеупорной продукции западных произво­дителей завод для своего выживания был обя­зан найти выход из создавшегося положения. И один из самых первых шагов в решении проблем состоял в значительном расширении производства на заводе огнеупорной продукции из плавленого кварца (кварцевых огнеупоров). В те годы кварцевые огнеупоры (прежде всего погружаемые стаканы и защитные трубы), при­меняемые при непрерывной разливке стали, оказались более востребованными, чем боль­шинство традиционных огнеупоров. В начале 90-х годов в России на МНЛЗ разливали толь­ко 25-30 % стали, а в развитых странах — до 90-95 %. В настоящее время и в России доля разливки на МНЛЗ резко выросла (до 68 % в 2006 г.).

 

Кварцевая керамика (кварцевые огнеупоры)

Кварцевая керамика на ПДЗ в начале 90-х го­дов производилась в незначительном объеме (500-700 т в год). Первые опытные работы по получению кварцевых огнеупоров на ПДЗ были начаты в 80-х годах в связи с заданием Минчермета СССР по выпуску оболочек роликов печей типа «Тандем», применяемых на НЛМК и ЧерМК для термообработки (отжига) специаль­ных марок листовой стали. На таких печах, по­ставляемых французской фирмой, ранее экс­плуатировались импортные огнеупоры марки МАСРОК (МАSRОK). Оболочки роликов ха­рактеризовались значительно большими, чем сталеразливочные трубы и стаканы, габаритны­ми размерами — длиной до 1800, диаметром до 230 мм при массе до 100 кг и высокой точно­стью размеров. В связи с этим резко усложни­лась технология их производства. Продолжи­тельные попытки применения существовавшей в те годы технологии кварцевых огнеупоров на Подольском заводе огнеупорных изделий (ПЗОИ) для новой цели не привели к успеху.

Так, за весь 1986 г. интенсивной работы не было получено ни одного качественного изделия. В конце 1986 г. к решению этой проблемы совместно с коллективом инженерно-технических работников ПДЗ приступили и сотрудники лаборатории огнеупоров и масс на основе керамических суспензий ВИО, возглавляемой Ю.Е.Пивинским. В результате плодотворного сотрудничества между ПДЗ и ВИО, начатого 20 лет назад, уже в 1987 г. впервые были разработаны промышленный вариант технологии мокрого помола высококонцентрированных суспензий SiO2 (1,88-1,90 г/см3), а также метод центробежного литья оболочек роликов с переменной частотой вращения формы [2,3]. Для реализации этого способа формования сотрудниками лаборатории ВИО был разработан и поставлен на завод опытный образец уникального формовочного агрегата (по его принципу и подобию были изготовлены на заводе все действующие и ныне формовочные станки). Принципиально важным в освоении технологии кварцевых огнеупоров оказался факт, что применение высокоплотных суспензий (а соответственно, и высокоплотных и прочных отливок на их основе) позволило достигать требуемой прочности изделий с помощью гидротермальной обработки или термообработки в печах при пониженных температурах..

Благодаря реализации этих новых техноло­гических решений уже в начале 1987 г. пробле­ма производства оболочек роликов в СССР была решена (рис. 1), а их стойкость превышала стойкость импортных изделий [2]. Постепенно стали осваивать производство и более массовой продукции — погружаемых стаканов (рис.2) и защитных труб (рис. 3) по центробежной технологии. По сравнению с процессом литья в гипсовые формы в условиях крупномасштабного производства этот метод оказался исключительно эффективным — продолжительность формо­вания сократилась в 50-70 раз, а срок службы форм — в сотни и тысячи раз.

Динамика производства кварцевых огнеупо­ров на ПДЗ за 20-летний период проиллюстри­рована данными, показанными на рис. 4. В стар­товом 1987 г. было изготовлено 45 оболочек ро­ликов (4,5 т), 246 погружаемых стаканов (2,5 т), 143 защитные трубы (3,3 т), т. е. годовой выпуск изделий составил 10,3 т. Незначительным был объем производства и в последующие годы — в 1990 г. он был увеличен до 529 т, а в 1991 г. - до 722 т. Отделение формования кварцевых из­делий показано на рис. 5.

В первые годы освоения технологии кварце­вых огнеупоров на ПДЗ эта продукция не счи­талась особенно перспективной. Это объясняли тем, что еще в середине 80-х годов прошлого века ведущими специалистами ВИО и ВПО «Союзогнеупор» Минчермета СССР разраба­тывались планы перспективного развития огне­упорной отрасли страны вплоть до 2000 г. В об­ласти огнеупоров для МНЛЗ, следуя общепри­нятой тенденции, бесспорный приоритет в прогнозах был отдан корундографитовым огне­упорам. Доля же кварцевых огнеупоров в общем объеме их потребления в этом классе к концу 90-х годов согласно прогнозу должна была уменьшиться до 10-20 %.

В те годы практически монопольным произ­водителем кварцевых огнеупоров являлся ПЗОИ; на ПДЗ в 1988 г. было выпущено всего лишь 74 т кварцевых огнеупоров. Несмотря на это в декабре 1988 г. были составлены новый прогноз и план развития этого вида продукции, которые были диаметрально противоположны офици­альным. Как следует из договора о сотрудниче­стве (рис. 6), планировалось уже через 2 года увеличить объем производства в 13 раз, а через 3 года — в 27 раз. Планировалось также к 1995 г. построить большой специализированный цех и производить в нем в год 5000 т изделий из квар­цевой керамики. Сопоставляя реальные данные производства (см. рис. 4) с прогнозом (см. рис. 6), можно отметить, что ошибка в последнем оказа­лась не столь уж значительной. Несмотря на то что цех так и не был построен, а производство осуществлялось в постепенно увеличивающихся пристройках, к 1995 г. на ПДЗ было уже произведено 2835 т кварцевых огнеупоров. В конце 80-х годов, разрабатывая прогноз, никто не мог предположить ни развала СССР, ни двукрат­ного падения производства стали в России, ни многократного уменьшения производства дина­са на ПДЗ. Сопоставляя прогноз 1988 г. с реаль­ными объемами производства, можно отметить, что этот прогноз оказался точнее официально­го. Максимальный объем производства, наме­ченный в новом прогнозе (5000 т в 1995 г.), ре­ально превзойден в 2006 г.

Анализируя основные вехи развития произ­водства кварцевых огнеупоров на ПДЗ, необхо­димо отметить, что исключительно важным в стратегическом отношении оказалось то обсто­ятельство, что уже в конце 80-х и в начале 90-х гг. на заводе был технически доработан и внедрен принципиально новый и эффективный метод получения плавленого кварца на основе кварцевых песков в низкотемпературной плазме (рис. 7). Резкий рост объема производства начи­нается уже в первой половине 90-х годов. Это было обусловлено не только необходимостью производства высокорентабельной продукции (именно кварцевые огнеупоры в середине 90-х годов были основными кормильцами завода), но и возрастающей потребностью металлургов в этой продукции ПДЗ.

В области сталеразливочных кварцевых огнеупоров принципиально важным достижением 90-х годов явилась разработка технологии цент­робежного формования огнеупоров зернистого строения - с керамобетонной структурой [4-7]. С применением этой технологии удалось полу­чить равномерную по толщине изделия струк­туру материала при содержании крупной фрак­ции (0,05-2 мм) до 60-70 %. Такой среднезернистый бетон характеризуется пористостью 10-12 % и вместе с тем тонкокапиллярной структурой. Реализация этой технологии сопро­вождалась одновременным понижением затрат производства за счет использования эффекта введения при мокром помоле слива (отхода про­изводства центробежного формования). При этом представилось возможным не только эф­фективно использовать отходы, но и значитель­но (в 1,5 раза) ускорить процесс измельчения, а также повысить плотность суспензии до 1,91-1,93 г/см3 |4,7|. В 2005-2006 гг. в серии опытных промышленных помолов достигнут рекордный уровень плотности ВКВС (1,98-2,00 г/см3, влажность < 9 %). Погружаемые ста­каны, полученные на основе этих ВКВС, харак­теризовались значительно меньшим (на 40-50 %) износом в службе (по результатам контрольных замеров износа изделий после эксплуатации на МНЛЗ ОАО ММК в начале 2006 г.). При необ­ходимости погружаемые стаканы могли быть изготовлены с дополнительным утолщением стенки, находящейся при эксплуатации в шлаковой зоне (рис. 8). Использование керамобетонной технологии при получении кварцевых огнеупоров определяет как значительные ее эко­номические преимущества (сокращается расход вяжущего), так и повышенную стойкость в служ­бе. В настоящее время не менее 95 % всех погру­жаемых стаканов и значительная доля защит­ных труб производятся в соответствии с лицен­зией ООО «НВФ «КЕРАМБЕТ-ОГНЕУПОР» по этой технологии.

Как следует из рис.4, с 1990 по 1995 г. объ­ем производства кварцевых огнеупоров увели­чился в 5,5 раза, и ПДЗ стал сначала основным, а в начале XXI века монопольным производите­лем этого класса огнеупоров в России. Если в период вплоть до 1998 г. основной (по тоннажу) продукцией являлись погружаемые стаканы, то постепенно существенно возросла доля произ­водства защитных труб. С 1998 по 2000 г. объем производства защитных труб увеличился почти в 3 раза, а погружаемых стаканов изменился не­значительно (1540-2030 т в год). Средняя масса производимых стаканов значительно (в 1,5-2 ра­за) ниже, чем защитных труб. Поэтому в коли­чественном отношении объем произведенных за 20-летний период погружаемых стаканов суще­ственно выше, чем труб, и составляет 1637567, а труб 1138136, т.е. общее число изготовленных на ПДЗ стаканов и труб около 2,8 млн. Кроме того, за эти годы произведено около 8 тыс. обо­лочек роликов и 760 тыс. мелкоштучных изде­лий для черной и цветной металлургии, хими­ческой, машиностроительной и ряда других об­ластей промышленности. Суммарный объем производства за 20-летний период около 52 тыс. т кварцевых огнеупоров, что по средним ценам этой продукции на конец 2006 г. составляет около 3,5 млрд. руб. товарной продукции. Мак­симальный объем производства достигнут в 2006 г. — 5400 т. Характерно, что весь прирост объема производства кварцевых огнеупоров в 2006 г. (~800 т) относится ко второй половине года (относительный рост при этом достигал 40-50 % в месяц). Следует отметить, что уро­вень производства 2006 г. более чем в 10 раз превышает уровень 1990 г. (год максимального производства стали и огнеупоров в СССР!). В 2006 г. через кварцевые погружаемые стака­ны и защитные трубы, производимые на ПДЗ, разлито не менее 75 % стали, разливаемой в России на МНЛЗ.

В настоящее время на рынке аналогичных огнеупоров для МНЛЗ давно уже присутствуют наиболее успешные зарубежные производители корундографитовых изделий (фирмы «Везувиус», «Шинагава», «Майертон» и др.). Кроме того, в 2006 г. в России осваиваются два цеха по производству корундографитовых огнеупоров для МНЛЗ, изготавливаемых на импортном сырье и по новейшим зарубежным технологи­ям [8]. Сопоставляя технологии этих огнеупо­ров, необходимо отметить, что с точки зрения производителя эффективность технологии кварцевых сталеразливочных огнеупоров по сравнению с корундографитовыми по зарубеж­ным технологиям определяется следующим. Если производство кварцевых огнеупоров осно­вано на применении единственного сырьевого материала — кварцевого песка, переплавленно­го непосредственно на заводе в кварцевое стек­ло, то в производстве корундографитовых по импортным технологиям необходимы десятки дорогих зарубежных материалов. Если в стои­мости кварцевых огнеупоров доля сырья со­ставляет не более 1,5 %, то в стоимости корун­дографитовых — около 50 %. Если технология кварцевых огнеупоров основана на применении простейшего оборудования, изготовленного не­посредственно на заводе, то в производстве корундографитовых используется уникальное импортное и дорогостоящее оборудование. Вследствие этого капитальные затраты на со­здание сопоставимых производственных мощ­ностей для корундографитовых огнеупоров, по крайней мере, в 10 раз больше, чем для произ­водства кварцевых [8].

С учетом все возрастающей конкуренции на рынке огнеупоров для МНЛЗ данные по произ­водству кварцевых огнеупоров в последние годы объективно следует признать неожиданно высокими. Среди специалистов (и огнеупорщиков, и металлургов) нередко возникали и возни­кают вопросы о причинах кардинальной ошиб­ки всем известного прогноза. Почему он за 20-летний период был реализован с точностью «до наоборот»? Почему и в наступившем XXI веке применение кварцевых огнеупоров ПДЗ многократно превышает долю корундографитовых (не только отечественного производ­ства, но и лучших зарубежных производите­лей)? Наш ответ состоит в следующем. При составлении прогноза для возникновения этой ошибки были веские основания. В те годы ори­ентировались на показатели качества и стойко­сти тех кварцевых огнеупоров, которые к тому времени более 10 лет уже производились на ПЗОИ. Весьма затруднительно было тогда представить, что технология будет столь успеш­но совершенствоваться и уже в 90-е годы будет создано новое поколение кварцевых огнеупоров с неожиданными технико-экономическими по­казателями, оцениваемыми обычным для рынка критерием цена - качество (стойкость). Трудно тогда было представить, что кварцевые огнеупо­ры для многих случаев применения окажутся сопоставимыми по ресурсу с корундографито­выми, но цена их будет многократно ниже. За­труднительно также было предположить, что будут созданы погружаемые стаканы с керамобетонной структурой, которые при разливке стали с содержанием марганца 0,8-1,0% на четырехручьевой МНЛЗ Нижнетагильского ме­таллургического комбината позволят повысить стойкость прямоточных стаканов до 7-8 плавок (или 270-310 т стали). При разливке на двухручьевой МНЛЗ стойкость глуходонных стаканов составляла 6-8 плавок (500-600 т стали) [4,5]. Применительно к разливке сталей, раскисленных алюминием, рядовых и со средним со­держанием марганца (0,9-1,1 %) кварцевые керамобетонные стаканы, как показал опыт их эксплуатации на НТМК [5], сопоставимы с ко­рундографитовыми фирмы «Везувиус»; послед­ние по стоимости примерно в 4 раза выше, чем кварцевые. Еще более впечатляющими оказа­лись испытания керамобетонных кварцевых за­щитных труб, проведенные на НЛМК, в сопо­ставлении с аналогичными корундографитовы­ми изделиями фирмы «Везувиус» [9]. Средняя стойкость кварцевых труб (5,2 плавки) была выше, чем корундографитовых (4,5 плавки). При этом остаточная толщина стенки у первых была в несколько раз больше, чем у вторых, т.е. удельный износ корундовых труб оказался в 2-3 раза большим.

Чтобы объективно оценить «жизнеспособ­ность» кварцевых сталеразливочных огнеупо­ров, следует развенчать заблуждение некоторых специалистов, считающих, что при применении таких огнеупоров может отмечаться засорение стали кремнием (появление в стали оксидных включений). Между тем экспериментальное подтверждение этого утверждения вплоть до настоящего времени отсутствует (и оно вряд ли возможно). Ведь даже самый простой расчет исходя из приведенных в этой статье данных о стойкости кварцевых стаканов и реальном их износе (2-3 кг SiO2 на 500-600 т стали), а так­же из приведенных данных по стойкости и износу защитных труб показывает, что даже если весь объем изношенного огнеупора перейдет в сталь, то и тогда количество этих примесей бу­дет в тысячи раз меньше реального исходного содержания кремния в металле. Ведь у многих марок стали, содержание кремния составляет 0,20-0,40 %. А между тем, по нашей оценке, зна­чительная доля изношенного огнеупора перехо­дит в шлаки, которые богаты кремнеземом (со­держание SiO2 в них колеблется от 25 до 35 %). Следует отметить также, что многие корундографитовые огнеупоры в качестве одного из компонентов содержат кварцевое стекло.

Кроме того, исходя из последних, весьма ав­торитетных публикаций, посвященных пробле­мам технологии «чистой стали», имеются осно­вания пересмотреть тезис о преимущественном засорении стали включениями огнеупоров. В частности, в статье [10] применительно к различным группам марок стали охарактеризо­вана степень влияния отдельных этапов ее об­работки на возникновение в них оксидных включений. Показано, что максимальная доля таких включений относится к стадии раскисления стали 60-75 %; далее следуют вторичное окисление (30~70 %), захват шлакообразующих смесей в кристаллизаторе (20-65 %). Мини­мальная же доля вероятности (10 % для сверх-низкоуглеродистых сталей и до 20 % — для вы­сокоуглеродистых) относится к взаимодейст­вию стали с огнеупорами. Эти данные подтверж­дают также неосновательность опасений приме­нения кварцевых огнеупоров, в том числе в тех­нологии «чистой стали». Поэтому есть основа­ния предполагать, что кварцевые огнеупоры еще многие годы останутся востребованными.

Таким образом, вопреки прошлым прогно­зам для всех уже становится очевидным тот факт, что созданные за эти 20 лет на ПДЗ квар­цевые огнеупоры нового поколения составили реальную конкуренцию корундографитовым. С учетом фактора цена - качество во многих случаях применение кварцевых огнеупоров предпочтительно не только в экономическом, но и в социальном и экологическом аспектах. Весьма успешно в большом объеме они приме­няются при разливке низколегированных, спо­койных, полуспокойных и кипящих марок ста­лей, которые составляют львиную долю в об­щем объеме производимой в России стали.

 

Высокоглиноземистые ВКВС и керамобетоны

Вплоть до середины 90-х годов XX века произ­водство па ПДЗ практически полностью было сосредоточено на выпуске огнеупоров кремне­земистого типа (как динасовые, так и кварцевые огнеупоры относятся к разным группам кремне­земистых огнеупоров). Во второй половине 90-х годов номенклатура производства на ПДЗ была существенно расширена за счет освоения техно­логии многих новых для завода типов огнеупо­ров магнезиального и алюмосиликатного соста­вов [5, 11-16|.

С учетом того, что производство различных видов высокоглиноземистых огнеупоров на предприятиях России давно уже широко рас­пространено, применительно к выбору этого направления исходили из следующего. Нами была поставлена задача создания такой технологии, которая обеспечила бы более высокий техни­ко-экономический уровень, а соответственно, и конкурентоспособность огнеупоров этого клас­са. В частности, к середине 90-х годов в России остро ощущался дефицит высококачественных неформованных огнеупоров и сложных фасон­ных изделий высокоглиноземистого состава. Предполагали, что получение эффективных ог­неупоров этого класса может быть осуществле­но на основе принципов ВКВС-технологий при использовании сырьевых материалов соответст­вующего химического состава. Относительно быстрой реализации этих планов помог значи­тельный заводской опыт по аналогичной техно­логии кварцевой керамики. В качестве базового материала для получе­ния высокоглиноземистых ВКВС был принят относительно дешевый обожженный китайский боксит, характеризующийся достаточно высоким (до 88-90%) содержанием А12О3 [5,7,11-141. С применением ВКВС боксита как вяжущей системы была разработана целая серия огне­упорных материалов различных классов — как формованных, так и неформованных. При этом кроме известных процессов виброформования впервые были разработаны новые методы фор­мования и укладки керамобетонов — статиче­ское прессование и вибротрамбование (набив­ка), торкретирование. В отличие от новых огне­упорных зарубежных бетонов, для производст­ва которых необходимы все более чистые и до­рогие синтетические материалы, в технологии керамобетонов проблема повышения стойкости огнеупоров решена с применением традицион­ных сырьевых материалов. Последнее достига­ется спецификой технологии, позволяющей по­лучать огнеупоры с повышенной плотностью и предельно тонкокапиллярной структурой, что определяет ее непроницаемость для расплавов. За 10-летний период освоения технологии вы­сокоглиноземистых керамобетонов, производи­мых согласно лицензионному соглашению с ООО «НВФ «КЕРАМБЕТ-ОГНЕУПОР», было налажено производство многих видов как фор­мованных, так и неформованных огнеупоров (масс для изготовления и ремонта монолитных футеровок). С учетом специфики технологии и областей применения эти огнеупоры можно классифицировать на несколько групп: 1 — огнеупорные массы дли изготовления и ремонта монолитных футеровок (виброналивные и пла­стифицированные набивные массы для желобов доменных печей и других тепловых агрегатов), торкрет массы для их ремонта; 2 виброформуемые крупногабаритные фасонные огнеупо­ры — гнездовые блоки (рис.9) промежуточные перегородки (рис.10), «бойные» плиты проме­жуточных ковшей и другие), а также прессован­ные огнеупоры на основе ВКВС (миксерный кирпич, огнеупоры для футеровки тепловых аг­регатов и др.).

Динамика производства высокоглиноземи­стых керамобетонов на ПДЗ с 1986 по 2006 г, показана на рис. 11. В 1996 г. впервые на основе ВКВС боксита и с применением такого же огне­упорного заполнителя были получены гнездо­вые блоки для промежуточных ковшей НТМК [5,7], отформованные как виброметодом (с при­менением пригруза), так и статическим прессо­ванием на фрикционных прессах [7]. Стойкость в службе этих изделий оказалась сопоставимой с аналогичными импортными корундовыми блоками. В следующем году кроме гнездовых блоков были получены первые партии огне­упорных набивных масс для монолитной футеровки главного желоба на НТМК [5, 7]. В по­следующие годы максимальное развитие на ПДЗ получили технологии производства масс для монолитной футеровки желобов доменных печей. Уже в 1998 г. были получены весьма эф­фективные в службе виброналивные желобные массы. В значительной степени эти работы были интенсифицированы тем, что ранее со­зданное по лицензии фирмы «Плибрико» про­изводство желобных масс с применением им­портного премикса с технико-экономической точки зрения оказалось убыточным.

Применительно к технологии керамобетонных масс можно выделить ряд этапов разрабо­ток. На начальной стадии были разработаны и внедрены набивные массы, показавшие стойкость 70-90 тыс. т чугуна до первого ремонта футеровки желоба и расход масс 0,53-0,63 (об­щий) и 0,25-0,35 кг/т чугуна (на стадии ремонта).

Уже на стадии ремонта футеровки массы оказа­лись более эффективными, чем аналогичные мас­сы фирмы «Плибрико», которые раньше произ­водились на ПДЗ. В дальнейшем были созданы как новый состав керамобетонов (оксидно-кар­бидный), так и новая технология его виброук­ладки. При этом в качестве огнеупорного запол­нителя стали применять электрокорунд и карбид кремния. Это позволило повысить стойкость виброналивной футеровки желоба (до первого ремонта) до 140 тыс. т и уменьшить расход масс до 0,35, а на стадии ремонта до 0,11 -0,15 кг/т чугуна. В дальнейшем были доработаны как со­став (оксидно-карбидноуглеродистый керамобетон), так и технология его применения.

Уже в 2001 г. на желобах НТМК достигнута стойкость 200-250 тыс. т чугуна до первого ре­монта футеровки при уменьшении общего рас­хода масс до 0,20, а на стадии ремонта до менее 0,1 кг/т чугуна. В 2002 г. на одном из желобов третьей доменной печи НТМК достигнута ре­кордная стойкость футеровки до первого ре­монта — 305 тыс. т ванадиевого чугуна; на шес­той домне НТМК желоб без капитального ре­монта работал после разливки более 1,5 млн т чугуна |5,7] (на некоторых главных желобах доменных печей НТМК виброналивные футе­ровки, установленные еще в 1999-2000 г., со­хранились до сих пор. В изношенном на 40-50 % состоянии они остаются в эксплуата­ции в виде дополнительной арматурной футе­ровки и до настоящего времени). Самые высо­кие темпы роста производства огнеупорных масс отмечались в 1999-2001 гг. В этот период осваивалась и внедрилась технология монолит­ной футеровки как главных желобов доменных печей, так и вспомогательных: обводных, транс­портных, качающихся, поворотных (рис. 12). При этом если для футеровки главных желобов применяли виброналивные массы с существен­ным (до 20-30 %) содержанием SiС и содержа­щие углерод, то для остальных — пластифици­рованные набивные массы, характеризующиеся пониженной стоимостью, но весьма высокими эксплуатационными характеристиками.

Огнеупорные массы на основе ВКВС бокси­та весьма успешно применяются для изготовле­ния футеровки индукционных печей алюминие­вой промышленности [17, 18]. С целью улучше­ния их эксплуатационных характеристик в состав футеровки вводят 8-10 % ВаSО4 (корундобаритовые массы). Керамобетоны этого со­става по показателям службы значительно пре­восходят аналогичные традиционные массы. Применение высокоглиноземистых керамобетонов перспективно и в производстве магния [19].

Массы муллитокорундового состава применяют также для футеровки дна промежуточных ков­шей. Недавно приступили к производству об­легченной муллитокорундовой виброналивной массы марки МКВ на основе ВКВС боксита [16]. Последняя характеризуется содержанием А12О3 88 %, открытой пористостью 40 %, темпе­ратурой начала деформации под нагрузкой 0,2 МПа 1650оС. Стойкость футеровки в крышке промежуточного ковша составила 231 плавку, что почти в 4 раза выше обычно приме­няемой [16]. В 2005-2006 гг. достигнут макси­мальный объем производства огнеупорных масс — 5-6 тыс. т в год.

Для формованных огнеупоров па протяже­нии всего 10-летнего периода отмечается посте­пенное нарастание объема производства. При этом наиболее значительный рост отмечен в по­следние два года. По отношению к 2003-2004 гг. объем производства по данной группе огнеупо­ров вырос более чем в 2,5 раза (до 5000 т в год). В этой группе огнеупоров начиная с 2003 г. мак­симальное увеличение производства достигнуто за счет выпуска плотных муллитокорундовых изделий марки МКТП-85, получаемых на осно­ве ВКВС боксита и такого же огнеупорного за­полнителя. Формуемые на фрикционных прес­сах огнеупоры этой марки уже находят широкое применение для футеровки не только сталеразливочных ковшей, но и вагонеток высокотемпе­ратурных туннельных печей (с рабочей темпе­ратурой до 1890 °С в ОАО «Комбинат «Магне­зит»). По сравнению с аналогичными огнеупо­рами, производимыми на других огнеупорных предприятиях России (марок МК, МКС, МКТ, МКБ), керамобетоны МКТП-85 отличаются меньшей пористостью, значительно (2-3 раза) большими прочностью и термостойкостью. Бла­годаря этому достигается повышенная стой­кость их в службе. С точки зрения эксплуата­ции и службы футеровки на основе этих огнеупоров исключительно важным является тот факт, что в процессе службы свойства материа­лов только улучшаются. При исследовании двух типоразмеров изделий (ТВ 1 и ТВ 2) после 6 мес. эксплуатации в туннельных печах ОАО «Комбинат «Магнезит» было установлено, что термостойкость изделий увеличилась с 12 до 23 теплосмен, а прочность повысилась в 1,5 раза; при этом размеры изделий не изменились (вы­сокое объемопостоянство).

С точки зрения технологии получения и структуры материала, улучшенные характери­стики рассматриваемых огнеупоров обусловле­ны присутствием в ВКВС определенной доли коллоидно-дисперсных частиц при достаточно полидисперсном составе ее твердой фазы. Это позволяет формировать тонкокапиллярную структуру материала, которая оказывается не­проницаемой для расплавов. Химический и фа­зовый составы матричной системы и заполните­ля в материале в значительной степени раз­личаются ввиду того, что кроме основного материала - боксита (А12О3 89-90%, SiO2 4-5 %) в состав матричного материала входят высокодисперсное кварцевое стекло (10-11%) и огнеупорная глина (3 %), суммарное содержа­ние SiO2 в нем повышается до 16-17 % с соот­ветствующим снижением количества А12О3. По­сле обжига и продолжительной высокотемпера­турной службы весь свободный кремнезем в составе матрицы связывается в муллит, содер­жание которого в ней достигает 55-60 мас. %, или 60-68 об. %. Фазовый состав заполнителя практически не изменяется, и содержание в нем корунда составляет 80-85 %, а муллита только 5-10%. С учетом рассмотренного состава мат­ричной системы и заполнителя при содержании 85-86 % А12О3 в керамобетоне общее количест­во муллита колеблется в пределах от 33 до 36 %, а корунда — от 50 до 58 %. Таким образом, мат­ричная система с преимущественным муллитовым составом обусловливает повышенные термо­стойкость и прочность керамобетонов рассмат­риваемого класса [20]. Сопоставительная оцен­ка производимых на ПДЗ изделий МКТП-85 с аналогичными традиционными муллитокорундовыми огнеупорами, выпускаемыми другими предприятиями России, приведена в таблице.

 

Характеристика изделий марки МКТП-85 (ОАО «Динур») и традиционных муллитовых изделий

Показатели МКТП-85 МК (норма) МКС (норма) МКТ (норма) МКБ (норма)
Массовая доля, %:          
Аl2Oз, не менее 85-88 80 83 83 75
Fe2O3, не более 1,1-1,4 1.0 1.2 1,7 2,2
Огнеупорность, °С, не ниже 1850 - -  - -
Открытая пористость, %  14-18 16-23  Не более 23 Не более 20 Не более 40
Предел прочности при сжатии, МПа 80-130 40 30 50 40
Дополнительная линейная усадка, %, не более  0,6*' - 0.3*2 0.3*2 2,5*'
Термостойкость от 1300 оС, водяные теплосмены, не менее 18 12 7 7 3
*' Указана при 1600 оС, %.          
*2 Указана при 1000 °С, %.          

 

Благодаря высоким эксплуатационным ха­рактеристикам новая продукция достаточно бы­стро завоевывает рынок. Уже в настоящее вре­мя потребителями этих изделий являются ООО НПФ «Горелочный центр», ОАО «Чебоксар­ский агрегатный завод», ОАО «Выксунский ме­таллургический завод», ОАО «Ашинский ме­таллургический завод», ОАО «Златоустовский металлургический завод», ОАО «Чусовской ме­таллургический завод», ОАО «Гурьевский ме­таллургический завод», ОАО «Уралвагонзавод». Стойкость футеровки в ЭСПЦ-1 ООО «Сталь КМК» составила 60 плавок, удельный расход 3,7 кг/т стали, или 77 руб./т, что ниже показателей ранее применяемых изделий на 60% [4,12,13]. Ниже согласно данным [14] приведены конкретные примеры стойкости в службе изделий марки МКТП-85. При эксплуа­тации 55-, 100- и 130-т ковшей в ООО «Сталь КМК», ОАО «Выксунский металлургический завод» получено 5-кратное увеличение стойко­сти футеровки в сравнении со стойкостью ков­шей, футерованных традиционными шамотны­ми огнеупорами: не менее 60 плавок с износом футеровки 1,1-2,0 мм/плавку.

Применение изделий МКТП-85 взамен ша­мотных в шлаковом поясе 350-т ковшей, разли­вающих сталь в изложницы в ККЦ-2 ОАО ЗСМК, позволило увеличить стойкость кварцитового рабочего слоя футеровки примерно на 24 % (с 33 до 41 плавки) с обеспечением одина­ковой стойкости всех элементов кладки. По сравнению с другими подобными огнеупорами отмечена повышенная термостойкость футеровки, позволяющая проводить резкое ее охлаждение вплоть до полива водой. Однако эксплуата­ция ковшей, футерованных изделиями МКТП-85, должна осуществляться в разогретом состоя­нии. В одном из случаев эксплуатации (разо­грев футеровки дна был ниже 800 °С) после 36 плавок произошло зарастание футеровки практически без ее износа. Этот случай дает основание предположить возможность создания высокостойкой гарнисажной футеровки из по­добных материалов (за счет подбора составов и теплопроводности арматурного и рабочего сло­ев футеровки сталеразливочных ковшей). Бла­годаря высоким характеристиками огнеупоры марки МКТП-85 целесообразно использовать также для аварийных продувочных фурм уста­новок печь-ковш, стопоров сталеразливочных ковшей, сифонных изделий для разливки каче­ственных сталей, воздухонагревателей домен­ных печей, сводов электропечей, методических печей, реакторов сажевого производства, печей для производства термоантрацита, сводов зажи­гательных горнов агломерационных машин и др. [12]. Значительный объем прессованных керамобетонов с добавкой карбида кремния про­изводится для футеровки передвижных миксе­ров транспортировки чугуна [5, 12]. Стойкость последних достигает 800- 1000 наливов [12]. Этот вид продукции на ПДЗ начали осваивать еще в конце 90-х годов.

Из рис.11 следует, что суммарный объем производства высокоглиноземистых керамобетонов достиг максимальных значений в 2005-2006 гг. (9,6-11 тыс. т в год). За весь же период их производства общий выпуск соста­вил около 45 тыс. т. Исходя из усредненных цен на различные виды этой продукции по состоя­нию на IV квартал 2006 г., стоимость этой то­варной продукции составляет 1-1,2 млрд руб. С точки зрения увеличения объема производ­ства этой продукции в ОАО «Динур» высоко-глиноземистые керамобетоны представляют значительный интерес ввиду того, что в этой об­ласти огнеупоров существует достаточно об­ширный рынок (известно, что в настоящее вре­мя в России производится ~130 тыс. т в год ог­неупоров муллитового и муллитокорундового составов). Все эти огнеупоры по более эффек­тивной ВКВС технологии с меньшей себестои­мостью и с лучшими служебными характери­стиками могут производиться на ПДЗ.

 

Заключение

Высокая эффективность всех типов производи­мых в ОАО «Динур» керамобетонов определя­ется прежде всего тем, что их вяжущая (матрич­ная) система представлена как бы высокоплотной и прочной керамикой соответствующего со­става. Последняя характеризуется тонкокапиллярной структурой, существенным низкотемпе­ратурным (800-1000 оС) упрочнением, а также высоким объемопостоянством. При этом свой­ства керамобетонов в преобладающей степени определяются свойствами их вяжущей системы. Производство в ОАО «Динур» разнообразных огнеупорных материалов на основе ВКВС и их применение на металлургических предприяти­ях дает значительный технико-экономический и экологический эффект как в сфере производ­ства, так и в сфере потребления. Прежде всего, производство огнеупоров на основе ВКВС яв­ляется высокорентабельным, и срок окупаемо­сти вложенных инвестиций в расширение мощ­ностей составляет не более б мес. По сравнению с традиционными огнеупорами для создания равных производственных мощностей в данном случае требуются существенно (в 5-10 раз) меньшие капитальные затраты, что обусловлено как значительно меньшими производственны­ми площадями, так и тем фактом, что отпадает необходимость в приобретении дорогостоящего оборудования. При этом резко уменьшаются энерго- и трудозатраты. Все технологии произ­водства огнеупоров на основе ВКВС являются безотходными и характеризуются низким про­центом утилизируемого в дальнейшем брака производства.

В сфере применения эффект новых огнеупо­ров обусловлен как их высокой стойкостью (низким удельным расходом), так и экономиче­скими преимуществами. Значительная важ­ность производства в ОАО «Динур» как квар­цевых огнеупоров, так и высокоглиноземистых керамобетонов обусловлена их высокой рента­бельностью. При относительно небольшом (по тоннажу) объеме производства эта продук­ция занимает до 30-35 % общего объема товар­ной продукции ОАО «Динур» (цена 1 т кварце­вых огнеупоров соответствует цене 12-15 т ди­наса). Еще выше доля прибыли этой продукции в ее общем балансе. Свидетельством того, что как кварцевые огнеупоры, так и высокоглинозе­мистые керамобетоны пользуются нарастаю­щим спросом на российском рынке, являются суммарные показатели производства этой про­дукции в последние годы. Годовой объем произ­водства этой продукции в 2004 г., 2005 г. и 2006 г. составил 9,0, 14,27 и 16,4 тыс. т соответ­ственно, т. е. за два последних года объем произ­водства увеличился на 82 %. Таким образом, 20-летний этап развития производства кварцевых огнеупоров и 10-летний - высокоглиноземистых керамобетонов на ПДЗ явились важнейшими технико-экономическими достижениями за всю 75-летнюю историю пред­приятия. Разработанные и реализованные в про­изводстве на ПДЗ новые наукоемкие техноло­гии огнеупорных материалов на основе ВКВС удостоены золотых медалей на Первом между­народном салоне инноваций и инвестиций (Москва, февраль 2001 г.) и на юбилейном 50-м Всемирном салоне изобретений, исследований и новых технологий (Брюссель, ноябрь 2001 г.).

Кроме того, специальным дипломом РА «РОС­ПАТЕНТ» отмечено эффективное внедрение научных разработок и изобретений в широко­масштабное производство. Реализация принци­пиально новых технологий и полученных на их основе материалов в трудных условиях станов­ления рыночной экономики позволила заводу стать общероссийским лидером в производстве целого ряда огнеупорных материалов, которые в прежние годы для него были непрофильными.

 

Библиографический список

  1. Гришпун, Е. М. Завод не может существовать отдельно от общества (интервью) Е.М. Гришпун; // Новые огнеупоры. - 2002. - № 2. - С. 3-5.
  2. Пивинский, Ю. Е. Разработка, внедрение в производство и служба кварцевых безобжиговых огнеупоров /Ю.Е.Пивинский, Т И..Литовская, О.Н.Самарина; [и др.] // Огнеупоры. - 1989. - №9.; С. 40-44.
  3. Пивинский, Ю. Е. Керамические вяжущие и керамобетоны / Ю.Е.Пивинский. - М.: Металлургия, 1990.- 272 с.
  4. Гришпун, Е. М. О технологии производства и службе кварцевых сталеразливочных огнеупоров. Часть 1. Технологические особенности. Часть 2.Некоторые свойства и особенности службы . Е. М. Гришпун, Ю. Е. Пивинский, Е. В. Рожков // Огнеупоры и техническая керамика.; 1999.; №4. - С. 42-45; №6. - С. 42-46.
  5. Гришпун, Е. М. ВКВС и керамобетоны - прорыв в технологии огнеупоров XXI века / Е.М.Гришпун. Ю. Е. Пивинский //Новые огнеупоры. - 2002. - №2.- С. 28-33.
  6. Пат. 2272012, Российская Федерация, МПК С04835/14. Способ изготовления кварцевых сталеразливочных огнеупоров / Ю. Е. Пивинский, Е.М.Гришпун// Бюллетень. - 2006. - № 8. - С. 547.
  7. Пивинский, Ю. Е. Керамические и огнеупорные материалы. Избранные труды. Том 2. - СПб. : Стройиздат, 2003. -688с.
  8. Беклемышев, Е. В. Углеродсодержащие огнеупоры для непрерывной разливки стали производства; ОАО «Динур»//Новые огнеупоры. - 2006. - №9. - С 32-34.
  9. Пивинский, Ю. Е. О рекордной стойкости кварцевых зашитых труб для разливки стали / Ю. Е. Пивинский, А. М. Гороховский. А. В. Макаров // Новые огнеупоры. - 2004. - № 12. - С. 17, 18.
  10. Международный институт черной металлургии изучает чистую сталь (перевод с англ.) // Новости черной металлургии за рубежом. - 2006. - N° 4. - С. 39, 40.
  11. Нагинский, М. 3. Организация производства и эксплуатация желобных и лёточных масс для доменных печей / М.З.Нагинский, Л.А.Карпец, Д.А.Добродон [и др.] // Новые огнеупоры. - 2002. - № 1. - С. 60-66,
  12. Гороховский, А. М. Освоение производства конкурентоспособных огнеупоров на ПДЗ и опыт их эксплуатации на Западно-Сибирском металлургическом
    комбинате / А. М. Гороховский, Г. В. Польшиков, Е. В. Беклемышев [и др./ / Новые огнеупоры. - 2004, - № 3.С. 3-5.
  13. Гришпун, Е. М. Перспективы производства и эксплуатации новых видов огнеупоров ОАО «Динур» /Е. М. Гришпун, А. М. Гороховский, Л. А. Карпец [и др.] // Новые огнеупоры. - 2004. - № 4. - С, 100-102.
  14. Гороховский, А. М. Совершенствование огнеупоров муллитокорундового состава / А. М. Гороховский, Л.А.Карпец, Г. В. Польшиков [и др. // Новые огнеупоры. - 2004.; № 11. - С. 9-10.
  15. Пивинский, Ю. Е. Способ изготовления огнеупоров на основе смешанных ВКВС боксита и кварцевого стекла / Ю.Е Пивинский, Е. М. Гришпун // Евразийский патент № 006278. 27.10.2005 г.
  16. Гришпун; Е. М.; Новые огнеупоры производства ОАО «Динур» на службе у металлургов / Е.М.Гришпун, А. М. Гороховский, Л.А. Карпец; // Новые огнеупоры. -2006. -№3. - С. 39-41.
  17. Сизов, В. И. Износоустойчивые огнеупорные бесцементные массы / В. И. Сизов, Л.А. Карпец // Новые огнеупоры,; 2005. - №8. - С. 9-12.
  18. Сизов, В. И. Массы для футеровки агрегатов производства и переработки алюминия и сплавов на его основе / В. И. Сизов, В. Н. Тонкое, Л. А. Карпец [и др.] // Новые огнеупоры. - 2002. - № 1. - С. 36-40.
  19. Мальцев, С. М. Применение керамобетонов в электролитическом производстве магния / С. М. Мальцев // Новые огнеупоры. – 2005. – № 8. – С. 3-9.
  20. Пивинский, Ю. Е. Изучение процессов прессования высокоглиноземистых керамобетонов. 4.Влияние температуры обжига на свойства матричной системы и керамобетонов / Ю. Е. Пивинский, Павел В. Дякин, Петр В. Дякин // Новые огнеупоры. - 2006. - № 10. -С. 29-37.

Получено 19.10.06
© Е. М. Гришпун, Ю. Е. Пивинский, 2007 г.;
Новые огнеупоры № 1 - 2007

 

КАК НАС НАЙТИ