Алюмоцирконийуглеродистый шлакоотсекатель для сталеразливочного ковша

Вот этот термин — алюмоцирконийуглеродистый шлакоотсекатель — часто вызывает у молодых технологов представление о чём-то универсальном, почти волшебном. Сразу думают, что раз в составе и алюминия оксид, и циркония, и углерод, то он автоматически решит все проблемы с отделением шлака в любых условиях разливки. На деле же, как мы на своём опыте в ООО Аньян Гаосинь Огнеупорные Материалы убедились, ключевое — это именно баланс компонентов и поведение материала в конкретном температурном режиме конкретного цеха. Можно иметь отличный химсостав на бумаге, но если не угадать с гранулометрией или связкой, получишь не отсекатель, а дорогую присыпку, которая просто сгорит или всплывёт кусками.

Из чего складывается ?рабочий? состав

Когда мы начинали разработку своей линейки шлакоотсекателей, сразу отказались от идеи сделать один продукт на все случаи. Основной фокус был на системы для разливки высоколегированных сталей, где требования к чистоте металла особенно жёсткие. В нашем случае, алюмоцирконийуглеродистая основа — это не просто смесь порошков. Циркониевый компонент, а именно диоксид циркония в определённой форме, даёт ту самую стойкость к термическому шоку и проникновению шлака. Но его количество — это всегда компромисс. Перебор — материал становится слишком жёстким, плохо спекается в момент контакта с металлом и может создать механическое напряжение. Недобор — не получим нужного барьерного слоя.

А углерод... Здесь целая история. Многие привыкли, что углерод — это графит, и он просто улучшает теплопроводность и не смачивается шлаком. Да, но какой именно углерод? Мы перепробовали несколько типов искусственного графита и кокса. Оказалось, что форма и размер частиц углерода критически влияют на скорость образования защитной плёнки на поверхности металла. Слишком мелкий — выгорает быстро, слишком крупный — создаёт неоднородности в слое. Пришлось вести отдельную картотеку по поставщикам углеродных материалов, что сейчас является частью нашего ноу-хау.

И третий кита — глинозём. Казалось бы, самый изученный компонент. Но именно его качество, содержание примесей вроде оксида натрия, определяет, как будет вести себя связка на основе фосфатов или других соединений. В наших рецептурах мы используем высокоглинозёмистые материалы с низким содержанием щелочей, что позволяет добиться стабильного спекания в ?рабочем окне? температур °C, характерном для сталеразливочного ковша.

Практика внедрения и типичные ошибки

Внедряли мы наш основной продукт — шлакоотсекатель марки GX-SG-72 — на одном из отечественных металлургических комбинатов. Технологи там были опытные, но привыкли работать с более простыми магнезиальными порошками. Первая же пробная плавка дала неоднозначный результат. Шлак, в целом, отделился, но на стенке ковша, выше ватерлинии, остались рыхлые налипы. Обсудили с мастерами. Оказалось, они, по старой привычке, вносили отсекатель не в момент начала выпуска стали в ковш, а чуть позже, когда ковш был уже заполнен на треть. Для нашего состава это было поздно. Механизм действия у него иной — он должен успеть сформировать вязкопластичный слой на поверхности металла в самом начале наполнения.

Это был ценный урок. Мы подготовили простую, но детальную инструкцию не по химсоставу, а именно по процедуре внесения: температура ковша перед заливкой, точка сброса материала (рекомендовали использовать специальный дозатор с подачей в струю), рекомендуемый расход на тонну стали в зависимости от предполагаемого количества шлака. Без этого, даже идеальный материал работал бы на 70% от своего потенциала. Сейчас эта инструкция — обязательный лист ознакомления для клиентов, которые заказывают у нас огнеупоры для ковшей.

О чём не пишут в спецификациях

Есть нюансы, которые становятся видны только после серии плавок. Например, влияние влажности в цехе на сыпучесть материала. Наш шлакоотсекатель гигроскопичен — углерод и некоторые связующие ?любят? воду. Летом, при высокой влажности, если мешки хранились не в идеальном складе, материал мог слеживаться. Это мешало точному дозированию. Пришлось дорабатывать упаковку — переходить на двухслойные мешки с внутренним полиэтиленовым вкладышем и жёстко прописывать в договорах условия хранения у потребителя. Кажется, мелочь, но на практике это предотвратило несколько потенциальных претензий по качеству.

Другой момент — совместимость с другими огнеупорами, которыми облицован ковш. Была ситуация, когда на одном из заводов после перехода на наш отсекатель стали замечать несколько усиленное эрозионное воздействие на стыке рабочего слоя и постоянной футеровки. Стали разбираться. Оказалось, в постоянной футеровке использовался материал на основе смоляной связки, а наш продукт содержал определённые окислители для контроля горения углерода. На стыке, при высокой температуре, возникала нежелательная локальная реакция. Пришлось слегка скорректировать формулу, убрав один из активных окислителей, и проблема сошла на нет. Теперь при заключении контракта мы всегда запрашиваем данные по футеровке ковша.

Экономика процесса: считать надо уметь

Часто разговор с заказчиком упирается в цену тонны материала. Да, наш алюмоцирконийуглеродистый шлакоотсекатель дороже простых аналогов. Но считать надо не это. Считают обычно экономию от снижения содержания неметаллических включений в готовой стали, и это правильно. Но есть и вторичные эффекты. Например, увеличение стойкости самой рабочей футеровки ковша. Когда шлак эффективно отделяется и не взаимодействует агрессивно с огнеупорной кладкой, её ресурс может вырасти на 10-15%. А это уже прямая экономия на дорогостоящих ремонтах и материалах.

Мы как-то провели внутренний анализ для одного из наших постоянных клиентов. Они перешли с магнезиального порошка на наш GX-SG-72. Увеличился выход годного металла (снизился процент брака по неметалликам), сократилось время на очистку ковша после разливки, и, что важно, снизился расход самих огнеупорных материалов для подналадки. В итоге, при более высокой закупочной цене, общая стоимость владения (Total Cost of Ownership) за квартал снизилась. Такие расчёты мы теперь стараемся предоставлять потенциальным клиентам в виде кейсов.

Взгляд вперёд и текущие задачи

Сейчас мы в ООО Аньян Гаосинь Огнеупорные Материалы экспериментируем с добавками микроскопических количеств редкоземельных элементов в состав. Идея в том, чтобы модифицировать структуру образующейся на стыке ?металл-шлак? плёнки, сделать её ещё более плотной и изоляционной. Первые лабораторные тесты обнадёживают, но до промышленных испытаний ещё далеко — нужно тщательно оценить влияние на легирующие элементы в стали.

Ещё одно направление — разработка ?умных? составов, меняющих свои свойства в зависимости от температуры. Скажем, на этапе наполнения ковша материал должен быть максимально текучим и быстро формировать слой, а в момент выдержки перед разливкой — наоборот, резко повышать свою структурную прочность, чтобы выдержать движение металла. Это сложнейшая задача по подбору связующих и модификаторов.

Возвращаясь к началу. Алюмоцирконийуглеродистый шлакоотсекатель — это не панацея, а точный инструмент. Его эффективность на 30% определяется формулой, которую мы как производитель огнеупоров и ферросплавов должны выверить, и на 70% — условиями применения. Диалог с технологическим персоналом завода, анализ неудач, готовность подстраиваться под конкретные условия — вот что в итоге даёт тот самый результат: чистую сталь и предсказуемый процесс. И именно на этом принципе строится работа нашего предприятия — не просто продать материал, а встроить его в технологическую цепочку клиента с максимальным эффектом.