Разработка эффективных шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей высокопроизводительных слябовых МНЛЗ

На правах рукописи

Лозовский

Евгений Павлович

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ШЛАКООБРАЗУЮЩИХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШЕЙ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ СЛЯБОВЫХ МНЛЗ

Специальность 05.16.02 –

Металлургия черных, цветных и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Магнитогорск – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. ».

Научный руководитель доцент, кандидат технических наук .

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ,

кандидат технических наук

.

.

Ведущая организация Институт металлургии Уральского

отделения Российской академии наук.

Защита состоится 26 октября 2010 г. в 14-00 ч на заседании диссертационного совета Д 212.111.01 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. » г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. ».

Автореферат разослан «____» 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие непрерывной разливки стали происходит в направлении постоянного усложнения её технологии. При этом важная роль принадлежит использованию шлакообразующих смесей (ШОС) для защиты поверхности жидкого металла от охлаждения и окисления. Составы шлакообразующих смесей непрерывно совершенствуются с учётом сортамента металла, конструкции МНЛЗ, наличия местных недефицитных материалов и некоторых других факторов. Подбор новых, более эффективных ШОС обычно производится применительно к условиям использования их в кристаллизаторе МНЛЗ.

На современном этапе развития непрерывной разливки возникла необходимость разработки шлакообразующих смесей, специально предназначенных для защиты металла в промежуточном ковше, где условия их применения существенно отличаются от условий в кристаллизаторе. Это, в первую очередь, связано с более высокой температурой в промежуточном ковше и длительным пребыванием расплава ШОС в контакте с огнеупорными материалами.

Жёсткие экономические требования рынка заставили решать проблему разработки эффективных шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей МНЛЗ применительно к условиям кислородно-конвертерного цеха металлургический комбинат» () – крупнейшего отечественного производителя непрерывнолитых слябов. Поэтому тема данной диссертационной работы является весьма актуальной.

Целью работы является увеличение длительности межремонтного цикла использования промежуточного ковша при низкой аварийности непрерывной разливки и высоком качестве отливаемых слябов.

В процессе проведения работы потребовалось решить следующие основные задачи:

- обобщить имеющийся опыт использования шлакообразующих смесей при непрерывной разливке стали и сформулировать требования, которым должны соответствовать смеси для промежуточных ковшей МНЛЗ;

- разработать эффективные составы ШОС для промежуточных ковшей кислородно-конвертерного цеха и изучить их важнейшие физико-химические свойства;

- исследовать изменение химического состава и температурного интервала затвердевания шлака, образующегося в промежуточном ковше, в процессе разливки серии плавок;

- оценить технико-экономическую эффективность использования новых ШОС в условиях реального производства в кислородно-конвертерном цехе .

Научная новизна работы заключается в разработке

-  диаграммы состояния условной квазибинарной системы (CaO+MgO) – (SiO2+остальные компоненты ШОС), позволяющей, в первом приближении, прогнозировать температурный интервал плавления разрабатываемых шлакообразующих смесей;

-  математической модели изменения химического состава шлака в промежуточном ковше при разливке серии плавок;

-  методики исследования ассимиляции шлаком неметаллических включений, всплывающих в промежуточном ковше в процессе непрерывной разливки стали.

Практическая значимость диссертации заключается в разработке новых шлакообразующих смесей для промежуточного ковша МНЛЗ, применение которых увеличило стойкость огнеупорной футеровки и повысило качество металлопродукции. Внедрение новых шлакообразующих смесей в кислородно-конвертерном цехе Магнитогорского металлурги-ческого комбината дало экономический эффект 14,9 млн. руб. в год.

Апробация работы. Основные результаты диссертации обсуждались на конференции «Технология и оборудование для выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки стали» (г. Москва, Теплоэнергетик, 2007 г.), на 4-ой конференции молодых специалистов «Металлургия ХХI века» (г. Москва, ВНИИМЕТМАШ, 2008 г.), на Х Международном конгрессе сталеплавильщиков (г. Магнитогорск, 2008 г.), на Международных научно-технических конференциях молодых специалистов (г. Магни-тогорск, 2007 и 2008 г.,), на технологических советах Центральной лаборатории контроля (г. Магнитогорск, 2007 и 2008 г.), на 65 и 66 научно-технических конференциях Магнитогорского государственного технического университета им. .

На защиту выносится

-  результаты исследований физико-химических свойств расплавов шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали на слябовых МНЛЗ ;

-  составы двух новых шлакообразующих смесей для промежуточного ковша МНЛЗ;

-  методика и результаты исследования формирования шлака в промежуточном ковше МНЛЗ при разливке серии плавок;

-  результаты промышленных испытаний разработанных шлакообразующих смесей для промежуточного ковша.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16  статей в журналах и сборниках научных трудов, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, для публикации материалов диссертаций. Получен патент РФ на изобретение и одно положительное решение по заявке на патент.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка использованных источников и приложений. Она изложена на 117 страницах машинописного текста, включая 21 таблиц, 38 рисунков и 103 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены изложенные выше вопросы актуальности работы, её цель и решаемые задачи, научная новизна и практическая значимость результатов исследования.

В первой главе проведен анализ современного состояния разработки, изготовления и применения защитных шлакообразующих смесей для кристаллизаторов и промежуточных ковшей МНЛЗ.

Опыт разработки и использования ШОС в отечественной и зарубежной металлургии обобщен в трудах , , Р. Хаазе и других исследователей.

Обычно металлургические заводы используют собственные шлакообразующие смеси, исходя из особенностей применяемой технологии разливки и наличия недорогих местных материалов для их изготовления. Однако в последние годы появились специализированные производители ШОС, например фирма Stollberg, поставляющие свои смеси многим заводам.

Несмотря на заметные различия в составах, шлакообразующие смеси разных заводов изготовляются обычно на силикатной основе. Для получения требуемого комплекса свойств в состав смесей, кроме силикатов, вводят материалы, содержащие оксиды алюминия, щелочных металлов, бора, а также соединения фтора и углерод.

При технологической оценке качества шлакообразующих смесей, основными показателями являются температурный интервал плавления, основность и вязкость расплава. Чаще всего шлакообразующие смеси для кристаллизатора имеют температуру плавления в интервале 1000…1150 ºС, основность 0,5…1,0 и вязкость 0,1…0,5 Па·с при температуре 1300 ºС. Cмеси для промежуточных ковшей обычно имеют более высокие значения указанных параметров. Однако достаточного убедительного научного обоснования, приведенные выше значения параметров ШОС, не имеют.

В последние годы при разработке, изготовлении и использовании ШОС особое внимание уделяется вопросам экологии. Их решение достигается, в первую очередь, уменьшением содержания фторсодержащих компонентов или полным их исключением.

Существенную роль в экологическом аспекте использования ШОС играет также их физическое состояние. Первоначально шлакообразующие смеси готовились в виде порошков, что создавало определённые трудности при их производстве, транспортировке, хранении и использовании. Эти трудности удалось в значительной степени преодолеть путём грануляции порошков. На многих металлургических заводах перешли на использование гранулированных ШОС.

На основе обзора литературы сформулированы конкретные задачи, которые требовалось решить в условиях кислородно-конвертерного цеха при разработке составов шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей МНЛЗ.

Вторая глава посвящена разработке и исследованию новых шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей слябовых МНЛЗ кислородно-конвертерного цеха . Даётся краткое описание особенностей конструкции МНЛЗ и технологии разливки стали. Разливка стали производится на пяти слябовых МНЛЗ криволинейного типа методом «плавка на плавку». Продолжительность серий обычно составляет нескольких десятков плавок. Замена промежуточного ковша вместимостью 45 т стали производится через несколько часов разливки после значительного износа футеровки ковша и стопоров.

Для защиты металла в промежуточном ковше до проведения данного исследования использовались шлакообразующие смеси собственного производства, разработанные для кристаллизаторов. В условия рыночной экономики потребовалась разработка новых эффективных составов ШОС для промежуточных ковшей с учётом особенности их работы. Разработка новых смесей велась на базе смесей для кристаллизатора.

Для научно обоснованной разработки составов ШОС для промежуточного ковша предварительно провели лабораторное исследование смесей разного состава. Были изготовлены образцы для изучения комплекса важнейших физико-химических свойств (температурного интервала плавления смеси, а также плотности, вязкости, электропроводности и поверхностного натяжения расплава). Химический состав образцов приведен в табл. 1. Образцы №1…8 соответствуют ШОС для кристаллизатора. Согласно диаграмме состояния четверной системы CaO-SiO2-Al2O3-MgO кристаллизация расплавов этих ШОС начинается с выделения метасиликатов кальция и магния. Образцы №9…11 – это предполагаемые смеси для промежуточного ковша, состав которых соответствует области первичной кристаллизации ортосиликатов, что обеспечивает более высокую температуру их плавления по сравнению с ШОС для кристаллизатора.

Таблица 1

Химический состав образцов ШОС для изучения физико-химических свойств

№ образца	Содержание, масс. %
CaO	SiO2	Al2O3	MgO	F	Na2O	K2O	Feобщ
1	34,12	36,79	12,42	2,75	0,04	3,07	3,54	1,25
2	38,68	36,22	2,22	1,44	9,84	5,27	0,15	0,87
3	39,79	36,37	3,21	2,14	9,00	8,00	0,23	0,95
4	41,82	37,09	3,18	2,06	7,60	3,08	0,23	1,26
5	41,56	34,58	3,34	2,39	5,30	6,63	0,24	1,16
6	42,90	34,29	2,81	1,82	8,90	3,33	0,18	1,68
7	43,12	35,44	3,66	2,28	10,10	4,75	0,26	1,06
8	43,60	35,14	3,75	2,65	7,90	4,45	0,33	1,31
9	50,46	32,82	5,00	3,06	3,67	0,30	0,33	1,77
10	50,84	31,68	4,95	3,72	3,05	0,32	0,33	1,79
11	50,80	26,90	8,10	4,09	0,04	1,08	1,38	1,80

Важнейшим в технологическом отношении параметром шлакообразующих смесей является температурный интервал их плавления. Исследование процесса плавления опытных образцов ШОС провели на высокотемпературном микроскопе фирмы «Hesse-Instrument». За начало плавления принимали момент начала деформации образца, а за конец плавления – растекание образовавшегося расплава по подложке. Установлено, что температура полного расплавления образцов ШОС для кристаллизаторов составляет 1120…1245, а образцов ШОС для промежуточного ковша – 1250…1420 ºС.

Результаты исследования температурного интервала плавления всех опытных образцов представлены на рис. 1 в виде диаграммы состояния условной квазибинарной системы (CaO+MgO) – (SiO2+другие компоненты). Выбранная форма представления результатов исследования продиктована следующими соображениями:

- для отражения температурного интервала плавления бинарная диаграмма более информативна, чем тройные и четверные;

- расположение опытных точек позволило нанести линии ликвидуса и солидуса идентично их положению на диаграмме состояния бинарной системы CaO – SiO2.

Рис. 1. Диаграмма состояния условной квазибинарной системы (CaO+MgO) – (SiO2+другие компоненты): ●, ○ – температура начала и конца плавления лабораторных образцов; - - - – линия ликвидуса в системе CaO – SiO2

Из рис. 1 следует, что выбранные для промежуточного ковша составы ШОС имеют температурный интервал плавления на 100…200 ºС выше, чем смеси для кристаллизатора.

Для измерения плотности и поверхностного натяжения расплавленных смесей использовали метод неподвижной капли. По плотности в расплавленном состоянии все исследованные образцы ШОС делятся на три группы, имеющие при температуре полного расплавления плотность около 3,5 г/см3 (образцы 3 и 8), 2,8…2,9 г/см3 (образцы 2, 5, 6 и 11) и 2,4…2,5 г/см3 (образцы 4 и 10). Распределение исследуемых расплавов ШОС на три группы, существенно различающиеся по плотности, можно объяснить с позиций известных представлений о наличии в силикатных расплавах структурных микрогруппировок, часто называемых комплексами, существование которых в значительной степени определяет ближний порядок в этих расплавах. Такие комплексы структурно соответствуют твердым фазам, которые образуются при кристаллизации расплава. Исходя из полученных значений плотности расплавов, можно предположить, что их структуры близки к структурам природных минералов типа пироксенов (плотность 3,2…3,6 г/см3), волластонита или мелилита (плотность 2,9…3,1 г/см3) и полевых шпатов (плотность 2,5 г/см3).

Поверхностное натяжение расплавов большинства ШОС различается незначительно. В рабочем интервале температур 1200…1400 °С оно изменяется в пределах 300…350 мДж/м2, понижаясь при увеличении содержания фтора.

Вязкость и электропроводность расплавов ШОС измеряли с помощью вибрационного вискозиметра, работающего в режиме резонансных колебаний. Результаты определения вязкости представлены на рис. 2, из которого видно, что расплавы образцов №10 и 11 имеют относительно высокую вязкость, благоприятную для условий пребывания шлака в промежуточном ковше.

Рис. 2. Зависимость вязкости расплавов ШОС от температуры: цифры у кривых – номера образцов в табл. 1

По данным рис. 2 были получены зависимости вязкости от температуры и рассчитаны значения энергии вязкого течения для всех исследуемых расплавов ШОС.

Электропроводность расплавов всех ШОС зависит, в основном, от температуры и содержания оксидов щелочных металлов:

æ = 3,47(Na2O+K2O) + 0,124t – 141, 2 , R=0,951 , (1)

где æ – электропроводность, (ом·м)-1; Na2O и K2O – содержание соответствующих компонентов в расплаве, %; t – температура, °С, R – коэффициент множественной корреляции.

На основании исследования комплекса всех физико-химических свойств пришли к заключению, что условиям службы в промежуточном ковше лучше всего соответствует образец №10. Он имеет относительно высокую температуру плавления, его расплав обладает повышенной вязкостью, низкой плотностью и электропроводностью и сравнительно невысоким поверхностным натяжением.

В третьей главе описано исследование изменения состава шлака в промежуточном ковше в процессе разливки двух серий опытных плавок: первая серия – 9 плавок (3290 т) стали марки SPHC, вторая – 5 плавок (1875т) стали марки 17Г1СУ. Расход ШОС составил 0,20…0,22 кг/т стали. В начале, середине и конце разливки каждой серии отбирали пробы шлака для химического анализа. Результаты изменения содержания основных компонентов шлака приведены на рис. 3.

Рис3. Изменение содержания SiO2 (1), CaO (2), Al2O3 (3) и MnO (4) при разливке стали марок SPHC (а) и 17Г1СУ (б)

Содержание других компонентов (MgO, F, Na2O, K2O, FeO) плавно снижалось по ходу разливки, не превышая 5 %.

Результаты экспериментов анализировались с использованием математической модели процесса шлакообразования. Первичный шлак в промежуточном ковше появляется в результате расплавления первой порции шлакообразующей смеси, вводимой при наполнении его жидким металлом. В процессе разливки химический состав первичного шлака непрерывно меняется вследствие растворения футеровки, материала разделительных перегородок и стопоров-моноблоков, а также всплывания неметаллических включений из разливаемой стали.

Модель шлакообразования представляла собой систему уравнений материального баланса формирования шлака и всех его компонентов:

(2)

где mш – масса шлакообразующей смеси; mф, mп, mс, – масса материала футеровки, перегородок и стопоров, растворившихся в шлаке; mн – масса неметаллических включений, всплывших из металла; M – масса шлака.

Для каждого компонента шлака можно составить уравнение материального баланса вида:

(3)

где Kш , Kф, Kп, Kс, Kн и K – содержание компонента в шлакообразующей смеси, материалах футеровки, перегородок и стопоров, в неметаллических включениях, всплывших из металла и в шлаковом расплаве, %.

Химическим анализом в каждой пробе шлака определяли содержание девяти компонентов. Следовательно, для каждого момента отбора пробы шлака можно составить 9 уравнений вида (3), которые вместе с уравнением (2) составляют систему 10-ти уравнений с 8-ю неизвестными. Неизвестные величины – это масса поступивших в шлак материалов футеровки, перегородок, стопоров и неметаллических включений, масса образовавшегося шлака, и содержание в неметаллических включениях оксидов марганца, кремния и алюминия. При составлении модели было принято, что всплывающие неметаллические включения являются продуктами раскисления стали и состоят из указанных выше оксидов и оксида железа, причем их сумма составляет 100 %.

Составленная система уравнений является переопределённой и решается с использованием метода наименьших квадратов. За критерий решения системы уравнений данным методом принималась сумма квадратов относительных расхождений расчетного и фактического содержания компонентов шлака, которая должна быть минимальной.

Указанные выше системы уравнений составлялись и решались трижды (на моменты отбора проб шлака) для каждой серии опытных плавок. Результаты решения обобщались в предположении, что масса растворившихся в шлаке огнеупоров пропорциональна времени от начала разливки, а масса всплывших неметаллических включений – массе разлитой стали. Решение систем уравнений и обработка результатов проводилась в среде электронных таблиц Excel с использованием надстройки «Поиск решения».

Обработкой результатов решения установили, что при разливке обеих серий опытных плавок скорость растворения шамотной футеровки промежуточного ковша составляет в среднем 5 кг/ч, а материала перегородок стопоров-моноблоков – 0,2 и 0,1 кг/ч соответственно. Масса всплывающих в шлак неметаллических включений и их средний (за всю серию разливки стали каждой марки) химический состав существенно различаются (табл. 2). При указанных выше параметрах процесса результаты расчётов хорошо совпадают с экспериментальными данными (рис. 4). Следовательно, разработанная математическая модель шлакообразования вполне адекватна реальному процессу формирования шлака в промежуточном ковше.

Таблица 2

Масса и средний химический состав

всплывающих неметаллических включений

Марка стали	Масса, % (от массы разлитой стали)	Содержание, %
SiO2	MnO	Al2O3	FeO
SPHC	0,0095	15,15	17,24	60,54	7,08
17Г1СУ	0,0298	33,25	27,35	39,31	0,09

Рис. 4. Сопоставление содержания компонентов в шлаке по расчёту и химическому анализу

Обработка результатов экспериментов дала информацию о динамике изменения массы шлака в промежуточном ковше и о поступлении в него материалов из разных источников (ШОС, огнеупоров и неметаллических включений) в процессе разливки опытных плавок. Установлено, что масса шлака в процессе разливки возрастает в 5…6 раз, причем растворение огнеупорных материалов футеровки ковша и стопоров в шлаке мало – 3…4 % от его массы (рис.5). Основную роль в изменении химического состава шлака играют неметаллические включения, всплывающие из разливаемой стали, при этом существенное влияние оказывает химический состав металла.

Рис. 5. Изменение доли ШОС (■), футеровки промежуточного ковша (□) и неметаллических включений (■) в составе шлака в процессе разливки серии плавок стали марки SPHC (слева) и 17Г1СУ (справа)

Изменение химического состава шлака в процессе разливки серии плавок приводит к повышению температуры его плавления на 100…110 °С., однако в процессе всей разливки она не превышает 1400 °С, что обеспечивает пребывание шлака в жидком состоянии.

В четвертой главе изложены результаты разработки, испытания и промышленного использования двух новых шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей МНЛЗ кислородно-конвертерного цеха ММК. Химический состав обеих смесей близок к составу лабораторной смеси №10 (см. табл. 1), обладающей для условий промежуточного ковша наилучшим комплексом физико-химических свойств. Однако содержание СаО в них было немного понижено для компенсации повышения температуры плавления шлакового расплава в процессе разливки серии плавок. Одна из этих смесей (ГШОС-11) предназначена для разливки ультранизкоуглеродистой стали, а другая (ШОС-12) – для стали остального марочного сортамента. Обе смеси готовятся на той же технологической линии и из тех же материалов, что и шлакообразующие смеси для кристаллизатора.

Основное различие между новыми смесями состоит в содержании углерода – 3 и 5 % соответственно, что связано с разным содержанием углерода в разливаемой стали. Из-за пониженного содержания углерода ГШОС-11 делают гранулированной, а ШОС-12 готовится в виде порошка по упрощенной технологии, что экономически целесообразно. Состав разработанных смесей приведен в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав разработанных ШОС

Тип смеси	Содержание, масс. %
CaO	SiO2	Al2O3	MgO	F	С	Na2O	K2O	Feобщ
ШОС №12	35,0-45,0	30,0-35,0	8,0-10,0	3,0-5,0	2,5-4,0	3,0-6,0	2,0-4,0	1,0-2,0	0,5-1,5
ГШОС №11	35,0-45,0	30,0-35,0	8,0-10,0	3,0-5,0	2,5-4,0	1,0-3,0	2,0-4,0	1,0-2,0	0,5-1,5

Провели промышленные испытания новых смесей, в которых с каждой смесью было разлито по две серии плавок. В начале разливки каждой серии в одну из расходных частей нового промежуточного ковша вводили опытную смесь, а в другую – контрольную, соответствующую действующей в тот период технологии. После замены промежуточного ковша проводился его осмотр с замером величины разрушения футеровки и стопоров по шлаковому поясу. Данные об испытании новых смесей приведены в табл. 4.

Таблица 4

Результаты испытания разработанных шлакообразующих смесей

Марка опытной смеси	Марка стали	Масса разлитой стали, т	Износ*), мм
футеровки	стопоров
ГШОС-11	SAE 1006	3070	50…70 100…120	10…30 70…80
Ст. 3пс	2130	40…60 90…110	10…30 70…80
ШОС-12	08пс, SAE 1006	2770	40…50 80…100	10…30 50…60
Ст. 3пс	2630	30…40 110…130	10…30 70…80

*) Числитель – опытная, знаменатель – контрольная смесь.

Как видно из приведенных данных, при использовании разработанных смесей износ огнеупоров значительно меньше по сравнению с использованием контрольных смесей. Особенно велика разница в износе наиболее ответственного элемента ковша – стопоров (рис. 6).

Рис. 6. Износ стопоров при использовании разработанной (слева) и контрольной (справа) смесей

Проведена оценка качества непрерывнолитых слябов при использовании разработанных смесей по дефекту «точечная неоднородность», возникновение которого связано с загрязненностью стали неметаллическими включениями. Разлили три серии опытных плавок (24 ковша общей массой 8870 т). В качестве контрольной использовали импортную смесь ALSICOVER GС16, применяемую при разливке стали повышенного качества. Развитие дефекта «точечная неоднородность» при использовании опытной смеси было оценено в среднем баллом 1, а при использовании контрольной смеси – баллом 1,5. Таким образом, применение разработанных смесей не ведет к снижению качества слябов.

Положительные результаты по стойкости промежуточного ковша и качеству получаемых слябов дали основание внести с 2007 г разработанные составы в нормативно-техническую документацию по изготовлению и применению ШОС в . Промышленное использование новых ШОС позволило довести максимальную длительность разливки серии плавок через один промежуточный ковш до 12,5 ч, увеличить среднюю стойкость арматурной футеровки с 352 до 404 плавок и сократить на 19,5 % потери времени на ликвидацию аварий. Экономический эффект от внедрения в производство и применения в промежуточном ковше разработанных ШОС за 2007 г составил 14,9 млн. руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Использование для наведения шлака в промежуточном ковше шлакообразующих смесей, разработанных для кристаллизатора МНЛЗ, приводит к преждевременному выходу из строя огнеупорной футеровки и стопоров. Шлакообразующие смеси для промежуточного ковша должны иметь более высокую температуру плавления (1250…1400 °С) и вязкость (0,5…0,8 Па·с при температуре 1300 °С), чем смеси для кристаллизатора.

2. Химический состав ШОС для промежуточных ковшей целесообразно разрабатывать на основе оксидных систем, основными компонентами которых (70…80 %) являются оксиды кальция и кремния. Основность ШОС должна быть 1,3…2,0. В состав смесей должны входить также оксиды магния, алюминия и щелочных металлов (до 5, 10 и 3 % соответственно). Содержание фтора в смеси не должно превышать 4 %, а содержание углерода должно быть не более 3 % для сталей с содержанием углерода до 0,007 % и 4…6 % для остальных.

3. При разработке состава новых смесей предварительная оценка температурного интервала их плавления может быть сделана по диаграмме состояния условной квазибинарной системы (CaO+MgO) – (SiO2+остальные компоненты).

4. Разработана динамическая математическая модель формирования шлака в промежуточном ковше, учитывающая поступление в шлаковый расплав материалов огнеупорной футеровки ковша и неметаллических включений из разливаемого металла. Модель может быть использована для прогнозирования изменения химического состава и массы шлака в процессе разливки серии плавок, а также для исследования ассимиляции шлаком неметаллических включений, всплывающих из разливаемого металла.

5. За время разливки серии плавок (7…9 ч) химический состав и температура плавления шлакового расплава в промежуточном ковше существенно меняются. Основной причиной этого изменения является поступление неметаллических включений из разливаемой стали. Количество и химический состав неметаллических включений, ассимилируемых шлаковым расплавом, связаны с маркой разливаемой стали. Доля ассимилированных шлаком неметаллических включений при разливке низкоуглеродистой стали составляет 30…35 % от массы конечного шлака, а при разливке конструкционной низколегированной стали – свыше 50 %. Доля растворившихся в шлаке огнеупоров промежуточного ковша не превышает 5 %.

6. Шлакообразующие смеси для промежуточного ковша организационно и экономически целесообразно готовить из тех же материалов и на том же оборудовании, что и смеси для кристаллизаторов, изменяя расходы компонентов шихты.

7. Разработаны составы двух новых шлакообразующих смесей для промежуточного ковша слябовой МНЛЗ кислородно-конвертерного цеха ММК, применение которых позволило уменьшить разрушение огнеупоров, увеличить стойкость футеровки и длительность цикла использования промежуточного ковша.

8. Внедрение новых шлакообразующих смесей для промежуточного ковша в кислородно-конвертерном цехе Магнитогорского металлургического комбината дало экономический эффект 14,9 млн. руб. в год.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1.  Разработка низкофтористых составов шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей с торкретированной футеровкой слябовой МНЛЗ / , , и др. // Металлург.– 2008.– №1.– С. 38-40.

2.  Изучение причин образования дефекта «плена из-за неметаллических включений в слябах» на прокате / , , и др. // Сталь.– 2009.– №10.– С.26-28.

3.  , , Лозовский шлака в промежуточном ковше МНЛЗ // Вестник МГТУ им. .– 2009.– №4.– С. 26-30.

4.  Физико-химические свойства расплавов шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали / , , и др. // Расплавы.– 2009.– №6.– С. 3-11.

5.  Определение вязкости шлакообразующей смеси производства / , , и др. // Теория и технология металлургического производства: Межрегион. сб. науч. тр. / Под ред. . – Вып. 6. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ». – 2006. – С. 102-106.

6.  Разработка составов шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей сортовых МНЛЗ / , , // Совершенствование технологии в : Сб. тр. Центральной лаб. . – Вып.10. – Магнитогорск, 2006. – С. 98-103.

7.  , Горосткин составов шлакообразующих смесей для использования в промежуточных ковшах с монолитной футеровкой на слябовых и сортовых МНЛЗ // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции молодых специалистов / . – Магнитогорск, 2007. – С. 28.

8.  Разработка и испытание при непрерывной разливке на МНЛЗ новых составов шлакообразующих смесей / , , и др. // Совершенствование технологии в : Сб. тр. Центральной лаб. . – Вып.11. – Магнитогорск, 2007.– С. 117-122.

9.  Разработка составов шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей с основной футеровкой / , , и др. // Черная металлургия.– 2008.– №5.– С. 25-28.

10.  Разработка составов шлакообразующих смесей для промежуточных ковшей с основной футеровкой / , , и др. // Металлургия XXI века: Сб. тр. 4-й междунар. конф. молодых специалистов.– М.: ВНИИМЕТМАШ им. – 2008.– С. 163-169.

11.  , Горосткин состава шлакообразующей смеси с повышенным содержанием оксидов щелочных металлов // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции молодых специалистов / . – Магнитогорск, 2008. – С. 29-30.

12.  Использование аргона в процессе непрерываной разливки стали и влияние на качество металла / , , и др. // Совершенствование технологии в : Сб. тр. Центральной лаборатории . – Вып.12. – Магнитогорск.– 2008.– С. 144-148.

13.  О влиянии шлакообразующих смесей на качество разливаемого металла / , , и др. // Совершенствование технологии в : Сб. тр. Центральной лаборатории . – Вып.12. – Магнитогорск. – 2008. – С. 154-160.

14.  Разработка диаграммы состояния расплава шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке / , , и др. // Труды десятого конгресса сталеплавильщиков.– М.: Изд. «Черметинформация».– 2009.– С. 651-655.

15.  Влияние металлургических факторов в процессе разливки стали на МНЛЗ на отсортировку холоднокатаного листа / Т. С Масальский, Е. П Лозовский, и др. // Труды десятого конгресса сталеплавильщиков.– М.: Изд. «Черметинформация».– 2009.– С. 674-678.

16.  Влияние шлакообразующей смеси на качество металлопродукции / , , и др. // Литейные процессы – Вып.8. – Магнитогорск, 2009. – С. 175-180.

17.  Патент № 000 РФ, МПК B22D 11/111 Гранулированная шлакообразующая смесь для защиты металла в промежуточном ковше при непрерывной разливке стали / , , и др. №/02, Заявлено 02.07.2007; Опубл. 27.08.2008, Бюл. №24.