DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-109-122

Цюпа Наталя Олександрівна, к.т.н., с.н.с, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-0682-461X. E-mail: tysya6669@gmail.com

Степаненко Дмитро Олександрович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-5913-2284

Снігура Ірина Романівна, к.т.н., н.с, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-5872-7403

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ВПЛИВУ ЛУЖНИХ СПОЛУК НА ВОГНЕТРИВКУ ФУТЕРІВКУ ДОМЕННОЇ ПЕЧІ В УМОВАХ ВИКОРИСТАННЯ ВТОРИННИХ РЕСУРСІВ

Анотація. Головна задача роботи полягає у виявленні закономірностей впливу лужних сполук на руйнування вогнетривкої футерівки, отримання кількісної характеристики впливу хімічного складу доменного шлаку та температурно-теплових умов роботи печі на адсорбцію лужних з’єднань шлаком для своєчасної зміни складу шихтових матеріалів та дуттєвих умов роботи печі з метою максимального виведення лужних з’єднань і нейтралізації їх негативного впливу на футерівку в умовах використання вторинних ресурсів в шихтових матеріалах. Методи дослідження – фізико-хімічне моделювання та кореляційно-регресійний аналіз. Досліджено механізм корозійної активності доменних шлаків по відношенню до вогнетривкої кладки доменної печі, та показано, що корозійна активність шлакових розплавів по відношенню до вогнетривів визначається їх властивостями: в’язкістю, змочуваністю, поверхневим натягом. При цьому роль в’язкості є вирішальною. В роботі встановлено, що при збільшенні вмісту оксидів лужних металів у шлаку збільшується константа просочення вогнетриву шлаком, а отже, збільшується її знос і, як наслідок, знижується термін її експлуатації. Найбільший вплив на знос футерівки доменної печі виявляють оксиди калію та натрію, що містяться в первинному шлаку, оскільки їх вміст в ньому може доходити до 10 %. З ростом температури та зміною хімічного складу шлаку вміст оксидів калію та натрію зменшується, а отже і їх вплив на знос футерівки стає незначним. Тому, виведення лужних сполук з доменної печі з кінцевим шлаком, а отже збільшення їх вмісту в ньому, не приведе до суттєвого збільшення зносу вогнетривів в зоні горну. На підставі виконаних досліджень встановлено, що обумовлена хімічним складом і властивостями шлакових розплавів корозійна активність шлаків по відношенню до вогнетривів може бути оцінена за допомогою критерію корозійної стійкості вогнетривів до шлакових розплавів, в якості якого обрано константу швидкості просочення вогнетриву шлаком. Критерій корозійної стійкості вогнетривів дозволяє здійснити вибір вогнетривкого матеріалу для різних зон печі в залежності від температурних умов її роботи і шлакового режиму, а також здійснити оцінку впливу хімічного складу шлаку, зокрема оксидів лужних металів, на стійкість вогнетривів.

Ключові слова: лужна агресія, футерівка доменої печі, вторинні ресурси, фізико-хімічні властивості, шлакороз’їдання.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-109-122

Посилання для цитування: Цюпа Н. О., Степаненко Д. О., Снігура І. Р. Дослідження закономірностей впливу лужних сполук на вогнетривку футерівку доменної печі в умовах використання вторинних ресурсів. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 109-122. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-109-122

Перелік посилань

1. Минералы железа в металлургических шламах ОАО КГМК «Криворожсталь» / Иванченко В. В., Шеремет В. А., Кекух А. В., Максименко Л. Г., Орел Г. И., Оторвин П. И. и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2004. № 3. С. 22-26.
2. Нерудные минералы в металлургических шламах ОАО КГМК «Криворожсталь» / В. В. Иванченко, А. В. Кекух, П. И. Оторвин и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2004. № 3. С. 17-22.
3. Об эффективности использования в доменной плавке различных железорудных материалов / Г. А. Воловик, Н. А. Гладков, В. Х. Кацман и др. // Сталь. 1982. № 11. С. 7-10.
4. Корякова О. Ф., Щепанский В. В., Парцевский А. А. Совершенствование технологии доменной плавки с целью уменьшения отрицательного влияния щелочей и цинка. Чёрная металлургия. М., 1980. Вып. 15. С. 13-33.
5. Питак Н. В. Основные причины износа огнеупоров в шахте доменной печи и пути повышения их стойкости. Огнеупоры. 1980. № 4. С. 41-45.
6. Воронов Г. В., Старцев В. А. Огнеупорные материалы и изделия в промышленных печах и объектах вспомогательного назначения. Учебное пособие. Екатеринбург. 2006. 286 с.
7. Терентьев В. Л., Овсянников В. Г., Никифоров А. Н. и др. Выбор футеровки лещади и горна ДП № 4 ММК. ОАО «Черметинформация». Бюллетень «Черная металлургия». 2004. № 10. С. 42-45.
8. Приходько Э. В., Хамхотько А. Ф., Тогобицкая Д. Н., Оторвин П. Е., Евглевский В. С. Коррозионная активность шлаков по отношению к огнеупорам и свойства доменных шлаков. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2006. № 1. С. 16-21.
9. Стрелов К. К. Структура и свойства огнеупоров. М. : Металлургия, 1982. 208 с.
10. Попель С. И., Шерстобитов М. А., Царевский Б. В. Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик, 1965. С. 550-557.
11. Залкинд Я. И., Троянкин Ю. В. Огнеупоры и шлаки в металлургии. М. : Металлургиздат, 1964. 288 с.
12. Приходько Э. В. Металлохимия многокомпонентных систем. М. : Металлургия, 1995. 320 с.
13. Приходько Э. В., Мороз В. Ф. Методика физико-химического моделирования результатов процессов на границе раздела твердых и жидких фаз. Неорганические материалы. 2002. Т. 38. № 5. С. 616-621.