Аннотация. В настоящей работе исследованы процессы обезуглероживания периклазоуглеродистых и алюмопериклазоуглеродистых ковшевых огнеупоров. Процессы обезуглероживания протекают уже на стадии сушки и разогрева футеровки после ремонта, при ее тепловой обработке на газовых или электрических стендах. Эти процессы наносят непоправимый ущерб огнеупорам еще до ввода ковша в непосредственную эксплуатацию (до контакта с расплавленной сталью). Одним из направлений повышения стойкости углеродсодержащих огнеупоров против окисления является применение антиоксидантов (Al, SiC, Si и др.), которые вводят в состав сырьевой смеси на стадии изготовления. Их действие основано на приоритетном окислении по сравнению с углеродом. Антиоксиданты действуют в определенном температурном интервале, что открывает широкие возможности по разработке энерго-и ресурсосберегающих температурных режимов тепловой обработки футеровки. Проведен термогравиметрический анализ периклазоуглеродистых и алюмопериклазоуглеродистых безобжиговых смолосвязанных огнеупоров марок AMC 78-8/7HG, RI-MC175LC (фирма RI); MayCarb 284-AX (фирма MAYERTON), используемых при выполнении рабочих слоев футеровок сталеразливочных ковшей. Термогравиметрический анализ образцов огнеупоров осуществили на дериватографе LABSYS evo TG DTA DSC 1600 при нагреве до температуры 1100 °С со скоростью 15 °С/ мин. Рентгенофазовый анализ выполняли на рентгеновском дифрактометре XRD-6000. Результаты термогравиметрического анализа представлены в виде дериватограмм. Установлено, что максимальная скорость окисления углерода во всех случаях достигается при температуре 700 -750 °С. Следовательно, в целях реализации малообезуглероживающего первого разогрева ковша после ремонта для огнеупоров исследуемых марок рекомендуются температурные режимы, включающие низкотемпературные (до 500 °С) выдержки футеровки.
In this paper, the processes of decarburization of periclase-carbon and aluminum-periclase-carbon ladle refractories were investigated. Decarburization processes take place already at the stage of drying and heating the lining after repair, during its heat treatment on gas or electric stands. These processes cause irreparable damage to refractories even before the ladle is put into direct operation (before contact with molten steel). One of the ways to increase resistance of carbon-containing refractories against oxidation is the use of antioxidants (Al, SiC, Si, etc.), which are introduced into the composition of the raw mixture at the manufacturing stage. Their action is based on priority oxidation compared to carbon. Antioxidants act in a certain temperature range, which opens up wide opportunities for development of energy- and resource-saving temperature modes for lining heat-treatment. The authors made mogravimetric analysis of periclase-carbon and aluminum-periclase-carbon non-ignited resin-bonded refractories of AMC 78-8/7HG, RI-MC175LC (RI); MayCarb 284-AX (MAYERTON) grades used in the execution of working layers of steel ladle linings. Thermogravimetric analysis of refractory samples was carried out on a LABSYS evo TG DTA DSC 1600 derivatograph when heated to a temperature of 1100 °C at a speed of 15 °C/min. X-ray phase analysis was performed on an XRD-6000 X-ray diffractometer. The results of thermogravimetric analysis are presented in the form of derivatograms. It was established that the maximum rate of carbon oxidation in all cases is reached at a temperature of 700 – 750 °C. Therefore, in order to implement a low-carbonizing first heating of the ladle after repair, temperature modes are recommended for refractories of the studied brands, including low-temperature (up to 500 °C) lining exposure.
Авторское резюмеСостояние вопроса: При разогреве оксидноуглеродистых смолосвязанных футеровок сталеразливочных ковшей протекает ряд тепломассообменных и физико-химических процессов, взаимное влияние которых затрудняет разработку рациональных технологических режимов разогрева футеровки. Эта задача может быть успешно решена с применением детерминированных математических моделей. До настоящего време-ни было разработано достаточно много моделей разного уровня сложности, однако большинство из них имеют ряд существенных недостатков. Разработка и применение более совершенных комплексных детерми-нированных математических моделей, позволяющих исследовать тепловую работу стендов и футеровок на стадии разогрева и транспортирования расплава, являются эффективным и относительно малозатратным направлением теплотехнических исследований. Материалы и методы: Использован метод математического моделирования тепломассообменных процессов на основе численного решения краевой задачи теории теплопроводности методом конечных разностей. Результаты: Разработана комплексная детерминированная математическая модель тепловой работы стен-дов разогрева футеровок сталеразливочных ковшей. На основе анализа результатов многовариантных рас-четов получены новые количественные данные о влиянии ряда факторов на тепловую эффективность рабо-ты стендов разогрева. Установлено, что для ковшей емкостью 90 т увеличение температуры подогрева воз-духа от 10 до 400 о С при одновременном уменьшении величины зазора между крышкой и ковшом с 250 до 50 мм приводит к снижению удельного расхода условного топлива с 40,8 до 26,0 кг у.т./т транспортируемой стали, т.е. почти в 1,6 раза. Для ковшей емкостью 480 т аналогичные изменения температуры подогрева воз-духа и зазора между крышкой стенда и ковшом приводят к снижению расхода топлива с 23,8 до 17,0 кг у.т./т транспортируемой стали, т.е. в 1,4 раза. Стенды для разогрева ковшей емкостью 90 т, по сравнению со стен-дами разогрева 480-тонных ковшей, имеют фактически в 1,5-1,6 раза больший удельный расход условного топлива и, следовательно, менее экономичны. Выводы: Разработанная комплексная детерминированная математическая модель позволяет исследовать работу футеровок сталеразливочных ковшей на стадии их разогрева. Ее можно использовать для выполне-ния прогнозных и инженерных расчетов. Модель позволяет разрабатывать оптимальные температурные и тепловые режимы разогрева футеровок.Ключевые слова: математическая модель, метод сеток, тепломассообмен в футеровке, углеродсодержащая футеровка, тепловая эффективность, сталеразливочный ковш. Development of a deterministic mathematical model of heat and mass transfer processes at heating of linings in casting ladles AbstractBackground: Mutual influence of certain heat and mass transfer and physicochemical processes taking place in oxide-carbon resin-bound linings of casting ladles under heating hinders the development of rational technological modes of lining heating-up. This problem can be successfully solved using deterministic mathematical models. Most of the models of different...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.