Последние новости
   Главная arrow Статьи arrow II МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНГРЕСС Пече-трубостроение arrow Применение прогрессивных материалов при проектировании и строительстве печей цветной металлургии
Ознакомиться
 

Декабрь 2016:  Выполнены работы по замене футеровки нагревательной камеры печи и 2-х подов термических печей...

Замена футеровки нагревательной камеры печи

 

Ноябрь 2016:  Строительно-монтажный участок компании приступил к мобилизации Объекта и обустройству бытового городка на Объекте "Строительство испытательного стенда"...

Мобилизация Объекта "Строительство испытательного стенда"

 

Сентябрь 2016: Выполнены и сданы под сушку работы по футеровке реакторов и регенераторов установки производства изобутилена ...

Торкретирование промышленных аппаратов
 

Июль 2016:  Выполнены работы по усилению несущих металлоконструкций административно-бытового корпуса на Объекте в МО... ...

Изготовление и монтаж несущих металлоконструкций административно-бытового корпуса
 

Июнь 2016: Выполнены работы по ремонту футеровки КУ Г-420...

Ремонт футеровки КУ Г-420

 

Май 2016:  Специалисты нашего СМУ приступили к активной фазе работ по футеровке аппаратов новой установки дегидрирования изобутана (фотоотчет)...

Строительство новой установки дегидрирования изобутана

Подробнее...
 

Апрель 2016:  Выполнены работы по остановочным ремонтам футеровки тепловых агрегатов...

Остановочный ремонт футеровки печи плавки алюминия

 

Подробнее...
 

Март 2016:  Выполнен ремонт футеровки мусоросжигательного котла ...

Ремонт футеровки мусоросжигательного котла

 

Февраль 2016:  Капитальный ремонт (полная замена) футеровки двух 12-ти тонных миксеров выдержки алюминиевых сплавов...

Капитальный ремонт футеровки миксеров выдержки алюминиевых сплавов

 

Январь 2016:  Начаты работы по укрупнительной сборке и монтажу дымовой трубы Н=40м с внутренней термокислотоупорной футеровкой ...

Проектирование и строительство металлической дымовой трубы с внутренней футеровкой

 

Декабрь 2015:  Ремонт кирпичной дымовой трубы Н=59м с установкой внутреннего газоотводящего ствола...

Ремонт кирпичной дымовой трубы Н=59м с установкой внутреннего газоотводящего ствола

Подробнее...
 

Ноябрь 2015:  Ремонт сборной ж/б дымовой трубы Н=60м от стекловаренной печи с демонтажем/монтажом элементов...

Ремонт сборной железобетонной дымовой трубы Н=60м   

Подробнее...
 
Ознакомиться
Подробнее...
 
Применение прогрессивных материалов при строительстве и проектировании печей цветной металлургии

   А.С. Горшков, генеральный директор

ЗАО «Союзтеплострой»

Г.М. Мартыненко, технический директор

В.Г. Лисиенко, вице-призедент АИН им. А.М. Прохорова

ИЮНЬ 2006

   В последнее время в тепловых агрегатах  цветной металлургии при проектировании и строительстве внедряются или делаются попытки внедрить новые огнеупоры, позволяющие в первую очередь увеличить срок их эксплуатации, а также снизить затраты энергоресурсов.

   В этом направлении специалистами  ЗАО «Союзтеплострой»  совместно с предприятиями – заказчиками получены неплохие результаты. Одно из таких направлений - КЕРАМОБЕТОНЫ. На заводе ЗАО «Союзтеплострой»  организовано производство безобжиговых огнеупорных изделий  на основе высококонцентрированных  вяжущих суспензий. Следует отметить, что понятие «керамобетоны» охватывает довольно обширную группу  огнеупоров с различными характеристиками и различной областью применения, что определяется качеством составляющих бетонов. Эти бетоны могут быть изготовлены на основе шамота, муллита, высокоглинозёмистых изделий, карбидокремниевых, корунда и т.д. Поскольку вяжущим в этих материалах является суспензия, немаловажное значение имеет то, из каких материалов она готовится.

   Исследование свойств этих огнеупоров наряду с внедрением их в футеровках печей ведётся уже более 15 лет и возможности керамобетонов до конца ещё не изучены. В процессе производства таких металлов, как магний и алюминий футеровки тепловых агрегатов, в которых они производятся, подвергаются наряду с температурными воздействиями  агрессии расплавов хлоридов, фторидов, криолита и т.д. В связи с этим электролизёры отечественной цветной металлургии  футеровка которых выполнена из стандартных огнеупоров, по сроку службы значительно уступает зарубежным аналогам. Например, срок службы магниевых электролизёров за рубежом достигает 50 мес. в то время как российские служат только 27 мес. В магниевых электролизерах просматривается следующие основные свойства, которыми должна обладать футеровка:

   · хорошая сопротивляемость химической агрессии в восстановительной среде расплава и окислительной среде газовой зоны

   · высокая плотность, термостойкость, пониженная электропроводность.

   Отличие керамобетонов от обычных традиционных огнеупоров в том, что готовые изделия не обжигаются и в этом отношении  они выгодно отличаются от них. Достаточно сказать, что шамотная кладка пропитывается в магниевых электролизёрах на глубину более 250мм за счёт образующихся в изделиях большого количества открытых канальных пор, при обжиге. 

   В настоящее время в электролизёрах ОАО "АВИСМА" и ОАО "СМЗ" во многих узлах работающих в наиболее жестких условиях успешно внедрены и продолжают внедряться керамобетонные изделия (38 плавок) фото 1.    

Пример изображения
фото1

Пример изображения
   Материал PYROLITE, изготовленный на фирме REX ROT. Самая слабая позиция – заслонки на разливочных желобах выдерживают 1 – 3 плавки (фото 2).
При получении первичного алюминия в электролизёрах также много вопросов, которые требуют внимания. Это наглядно показывают материалы ежегодных конференций, проводимых  компанией  РУСАЛ. В  ИТЦ  этой  компании  ведутся  постоянные  исследования  новых огнеупорных материалов. Учитывая специфические условия работы электролизёра, как теплового агрегата, в ИТЦ разработана своя методика  испытания огнеупоров на устойчивость к воздействию расплавов криолита и электролита.
На рис. 1 показана  схема установки для испытания, при этом условия воздействия агрессии на образец максимально приближены к реальным условиям.  
 Пример изображения

Рис. 2 исходный образец из керамобетона, изготовленный в лаборатории  ЗАО «Союзтеплострой». 

 Пример изображения

 На рис. 3  образец после испытания.  
 Пример изображения

 

 Результаты испытаний отражены в табл. 1.  
Масса ячейки в сборе после  (± изменение), г582,83 (+2,75)
Масса тигля после опыта  (± изменение ∆mгс), г292,61 (+22)

Масса крышки + клей после опыта 

(± изменение ∆mк), г

50,53 (+3,1)
Масса оставшегося воздействующего вещества m1' +   (± изменение ∆mвв), г86,21 (-38,79)

Масса образца после эксперимента

 (± изменение ∆m), г

147,70 (+10,66)
Уменьшение высоты образца ∆h, ммНе изменилась
Глубина пропитки h4, мм от 3,65 до 4,3 (ср. знач. 3,98)
Толщина реакционного слоя h3, ммотсутствует
Глубина протека электролита между стенкой стакана и образцом (h2), мм                                                 до дна
 В ходе испытания высота образца не изменилась. Наблюдается умеренная пропитка образца электролитом. Глубина пропитки варьируется от 3,65 до 4,3 мм (среднее значение 3,98 мм). Масса образца увеличилась на 10,66 г, вследствие пропитывания образца и внедрения электролита между стенкой графитового тигля и образцом (см. рисунок 3). Образец показал хорошую стойкость к воздействию электролита и алюминия. Криолитоустойчивость данного бетона можно сопоставить с  криолитоустойчивостью плотного кирпича BorAlubar (см. акт №76-78 2005 г) и плотного химстойкого бетона с диабазом (см. акт №107 2005 г), с той лишь разницей, что данный бетон пропитывается и не растворяется, а кирпич и бетон с диабазом растворяются и не пропитываются. Однако данный бетон по стойкости уступает китайскому бетону Claycrete Al, уменьшение высоты которого составило в среднем 2,14 мм (пропитка отсутствовала).  Выводы: Бетон показал хорошую криолитоустойчивость, сопоставимую с криолитоустойчивостью кирпича BorAlubar и плотного химстойкого бетона с 20 % диабаза. Однако по стойкости он уступает китайскому бетону Claycrete Al. Окончательные выводы по использованию данного материала можно будет сделать после исследования кинетики его взаимодействия с алюминием и электролитом. Поскольку этот показатель тесно связан с пористостью материала, состав и технология получения образцов была доработана, получен материал с пористостью до 12% вместо 18%, которую имели  первоначальные образцы. Испытания продолжаются и есть все основания говорить о том, что керамобетонные изделия в футеровках электролизёров алюминиевой промышленности займут достойное место. В настоящее время сооружается новая печь для обжига анодов на строящемся Хакасском алюминиевом заводе в г. Саяногорске. Почти 70% огнеупоров этой печи из МЛС-64, но практика применения этих огнеупоров на действующих печах показала, что, несмотря на усилия улучшения качественных характеристик этих огнеупоров, срок службы их увеличился незначительно. Одним из основных критериев, влияющих на срок службы огнеупоров этой печи, является термостойкость. В табл. 2 показана сравнительная характеристика изделий из керамобетона и МЛС-64, которая говорит о явном преимуществе керамобетонов. Частично, по согласованию с авторами  проекта на строительстве новой печи уже  применяются изделия из керамобетона, изготовленные на  заводе ЗАО «Союзтеплострой». 
СвойстваМЛС-64КБМЛ-62
Масс. доля Al2O3, %,  не менее6462
Масс. доля Fe2O3, %, не более1,51,5
Огнеупорность,  ºС, не менее17901790
Предел прочности при сжатии, МПа,  не менее, после температурной обработки150 ºС1000 ºС    25   2560
Открытая пористость, %, не более2412
Дополнительная линейная усадка, %, при температуре 1500ºС0,40,07
Термическая стойкость, теплосмен 900 ºС – вода,  не менее312
 Ещё один материал, у которого имеется перспектива распространения в футеровках тепловых агрегатов цветной металлургии – это жаростойкий материал из оксидофторидных расплавов на основе калиевого фторфлогопита или просто – КОМСИЛИТ-СТС. Технология получения фторфлогопита (КОМСИЛИТ-СТС) разработана ИПЛ АН УССР в конце семидесятых годов прошлого столетия и после проведения многочисленных испытаний в лабораторных условиях, а затем проведения и промышленного испытания на Усть-Каменогорском ТМК, была принята Правительственная программа о создании ряда производств изделий из фторфлогопита общей мощностью до 10 000 тн. изделий в год. Такова была заявленная потребность в изделиях из этого материала для предприятий Минцветмета СССР. Программа эта не была осуществлена в силу известных событий, когда авторы технологии оказались в одной стране, т.е. в Украине, а опытно-промышленное производство в другой, т.е. в Казахстане. В ЗАО Союзтеплострой принято решение организовать производство изделий из фторфлогопита (КОМСИЛИТ-СТС), учитывая его уникальные свойства, о чём будет идти речь ниже. Однако на пути исполнения этого решения возникло неожиданное  препятствие - в странах СНГ не производится основной компонент шихты, который ранее дефицитом не был, а именно – кремнефтористый калий. Исходя из этого, была поставлена задача, получить КОМСИЛИТ-СТС по другой технологии, но с теми же показателями по качеству. Известно, что изделия из фторфлогопита прекрасно зарекомендовали себя в электролизёрах титано - магниевого производства (УК ТМК), а также в литейной оснастке многих алюминиевых заводов. Вместе с тем испытания этого материала на агрессию криолита (электролита) электролизеров алюминиевой промышленности не показали хороших результатов. В этой связи была поставлена ещё и цель  - изучить воздействие расплава криолита на новый материал – и повысить устойчивость его в условиях работы футеровки электролизёров получения алюминия. Кропотливая работа по подбору состава шихты и новой технологии, завершилась получением материала, характеристика которого не только соответствовала материалу, получаемого ранее на основе кремнефтористого калия, но и по некоторым параметрам была значительно улучшена. Испытания по воздействию расплава электролита по составу близкого к реальному в электролизёрах (фото 3). 
Пример изображения 
  

 Как видно на (фото 3), электролит практически не оказал воздействие на образец.        

При испытании на критическую температуру применения КОМСИЛИТ-СТС, получен неожиданный результат повышения этого показателя до 1380-1400 оС против 1200 оС у фторфлогопита на основе кремнефтористого калия (Фото 4) образец  3 и 3х - составы шихты без применения кремнефтористого калия. Этот показатель может значительно расширить область применения  изделий из фторфлогопита, учитывая остальные уникальные свойства этого материала. КОМСИЛИТ-СТС отлично противостоит воздействию расплавов хлоридов, фторидов, практически не смачивается алюминием.  

Пример изображения 

         Фото 4.   

   Одно из уникальных свойств КОМСИЛИТ-СТС – термостойкость, которая достигает 200 циклов, если проводить испытание по ГОСТ, при этом первые трещины появляются после 150 циклов водных теплосмен 900 оС – проточная вода. Этот показатель очень важен, т.к. футеровка тепловых агрегатов в цветной металлургии часто подвержена резким перепадам температуры, что часто является основной причиной разрушения футеровки. Прекрасный показатель – низкая открытая пористость – 0,6 – 1%.Для сравнения у шамотных изделий открытая пористость составляет 20 – 24%.  

   Поскольку изделия получаются литьём расплава в формы, то появляется возможность получать изделия самой сложной конфигурации рис. 4. 

 Пример изображения

 Рис. 4   

Пример изображения 

Рис. 4аЭлектролизер с футеровкой фторфлогопитовыми изделиями (Усть - Каменогорский  ТМК) 

    При этом после отливки, изделия можно обработать на токарном  или фрезерном станке, если потребуется кладка футеровки с минимальными швами.      

    На фото 5 показан срез образца полученного материала. Хорошо видна слюдокристалическая структура материала. Плавленнолитой слюдокристалический материал по фазовому составу представлен калиевым фторфлогопитом (85%), магниевыми силикатами, алюмомагнезиальной шпинелью, стеклофазой и фторсодержащими минералами. Материал соответствует формуле.  

Пример изображения 

  Фото 5.           

Техническая характеристика (табл.3) 

        Предел прочности при сжатии, МПа

 
- при температуре 9000С60
- при температуре 200С110

Предел прочности при изгибе, МПа

 
- при температуре 9000С13
- при температуре 200С22
Плотность, г/см32,65–2,80
Пористость открытая, %    0,6-1,0
Максимальная температура применения, 0С                  1380
Термостойкость, водных теплосмен       200

Удельное электросопротивление при 8000С, Ом·см           

1,2·10 6
Термический коэффициент линейного расширения  при 1000   0,1%

   Рассмотренные свойства керамобетонов и КОМСИЛИТ-СТС показывают, что у этих материалов просматриваются широкие возможности по применению их в тепловых агрегатах цветной металлургии с целью значительного увеличения межремонтных циклов, снижению затрат энергоресурсов на единицу продукции. 

 
 
 

ЗАО «Союзтеплострой Инжиниринг» © 2006 - 2014  
тел. +7 (495) 465-18-81  
e-mail: marketing@zaosts.ru