Покрытия на основе графита в черной металлургии

Дёмин Е.Н., Речкалов А.А. (ООО "СпецОгнеупорКомплект", г. Екатеринбург)

Интенсификация процесса выплавки стали в металлургических агрегатах создала предельно жесткие условия для службы огнеупорной футеровки в местах ее непосредственного контакта с жидким металлом и шлаками.

Разрушение футеровки обусловлено целым рядом химических и физических причин, главные из которых это коррозионное воздействие шлака и газовой среды, эрозия жидкой и твердой фазами, а также предельно высокие температуры, в результате чего, скорость химической реакции между огнеупором и агрессивной средой, возрастает экспоненциально.

Принципиально, решение проблем связанных с повышением стойкости футеровки основывается на использовании более качественных огнеупорных материалов, теоретически обладающих наивысшими огнеупорными свойствами и имеющих определенную структуру, препятствующую проникновению жидких и газообразных фаз в рабочую зону огнеупора. В частности, применение максимально чистых и плавленых оксидов магния, алюминия, алюмомагниевой шпинели, а также композиции этих материалов в различных соотношениях с углеродом. Углерод предотвращает проникновение шлака в огнеупоры, что связано, в первую очередь, с его низкой смачиваемостью шлаками, а также способностью восстанавливать оксиды железа в шлаках, повышая при этом вязкость и температуру плавления шлака. Кроме этого газообразные продукты окисления углерода заполняют существующие поры и создают в порах избыточное давление, препятствуя проникновению шлака.

Перспектива возможности нанесения на рабочую поверхность огнеупора защитного покрытия, обладающего всеми положительными качествами углерода и в тоже время имеющего высокие механические характеристики, в том числе максимальную адгезию к поверхности огнеупора и высокую абразивоустойчивость, легла в основу нашей работы по получению графитосодержащих покрытий на огнеупорные материалы работающие в контакте с жидкими металлами и шлаками. Специально для этих целей нашим предприятием был разработан высокопроизводительный диспергатор, позволяющий получать суспензии так называемого «активного графита» с размерами частиц до 0, 3 нм. Качество приготовления таких суспензий зависит от множества факторов, останавливаться на которых в данной работе мы не стали.

Нами были подобраны и исследованы составы графитовых покрытий для защиты рабочей поверхности сталеразливочных ковшей (на периклазоуглеродистые изделия) и защиты корундовых чехлов термопар контролирующих температуру разливки в промковше. Изучен механизм работы графитовых покрытий в различных условиях и определены пути усовершенствования данных покрытий для применения их в качестве защиты огнеупорных материалов при работе в агрессивных условиях эксплуатации.

Проведены промышленные испытания графитовых покрытий на сталеразливочных ковшах ОАО «ММК», где получено увеличение стойкости футеровки до 10%. Также было получено более чем трехкратное повышение стойкости корундовых чехлов для термопар на Северском трубном заводе. Продолжается работа над созданием графитовых покрытий с добавками карбида титана, получение графитовых покрытий с пределом прочности при сжатии не менее 200 Н/мм2 и прочностью на сдвиг не менее 40 Н/мм2.

Мы видим большие перспективы в применении покрытий данного типа как в металлургии, так и в машиностроении. В случае заинтересованности наших потенциальных потребителей, возможны совместные работы по подбору оптимальных защитных покрытий различного назначения.

Список литературы

Журнал «Новые огнеупоры»