Введение к работе
Актуальность темы. Появление новых технологических процессов в черной металлургии обуславливает непрерывное увеличение производства огнеупорных изделий из 7лОг. Циркониевые огнеупоры особенно перспективны для изготовления дозирующих устройств - стаканов - дозаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), плит скользящих затворов при бесстопорной разливке стали.
Огнеупоры из Zr02 обладают высокой прочностью, устойчивостью к воздействию металлов и шлаков, хорошо работают в вакууме, окислительной и восстановительной средах. Использование циркониевых огнеупоров позволит улучшить качество выплавляемого металла и повысить сроки службы огнеприпаса, а значит и время непрерывного литья заготовок стали в МНЛЗ.
Для обеспечения гибкости металлургического производства, более легкого перехода от литья одной марки стали к другой, а также литья агрессивных марок стали огнеупоры для МНЛЗ должны обладать универсальной устойчивостью к действию шлакующих реагентов различной основности, сохранять свой состав и геометрию изделия максимально длительное время, обеспечивая равномерность истечения струи металла в кристаллизатор.
Специфика эксплуатации изделий в качестве дозирующих устройств МНЛЗ обуславливает целесообразность сосредоточения внимания на возможности их получения на основе системы ZrOj - MgO. Именно кратковременная разливка стали на МНЛЗ позволяет прогнозировать успешную службу стаканов - дозаторов, изготовленных из сочетания циркониево-магниевого кубического твердого раствора и периклаза (или шпинели), так как эти фазы обеспечивают им наиболее высокую термическую и химическую стабильность.
Часть работы выполнялась в рамках программ: аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006— 2008 годы)», а также федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».
Цели и задачи работы.
4. Изучение показателей технических свойств циркониево-шпинельных изделий, в том числе и в присутствии шлакующих реагентов.
5. Изучение устойчивости циркониевых материалов, полученных методом плазмохимического синтеза, к воздействию оксидных реагентов.
6. Выявление физико-химических и технологических параметров изготовления циркониевых, циркониево-лериклазовых и циркониево-шпинельных изделий для металлургии.
Научная новизна работы. Изучено влияние «активности» IVlgO на стабилизацию высокотемпературной формы Zr02. Определена сущность взаимодействия между компонентами системы Zr02-MgO и выявлена степень изменения фазовых соотношений в циркониево-периклазовых изделиях в условиях различного режима термическогоіюздействия.
Получены данные о характере влияния металлургических шлаков, их основных компонентов на сущность процессов, вызывающих перерождение циркониево-периклазовых огнеупоров при высоких - 1400 - 1750°С - температурах.
Впервые на основании детального исследования устойчивости к термическому старению при температурах, близких к температуре полиморфного превращения ZrCb, циркониевых и циркониево-периклазовых огнеупоров, в которых Zr02 частично или полностью стабилизирован в высокотемпературной форме оксидом магния, доказана возможность их применения для изготовления дозирующих устройств МНЛЗ.
Получены данные о весьма значительной устойчивости кубического Zr02 плазмохимического синтеза к воздействию оксида алюминия, что позволяет прогнозировать возможность формирования заданного фазового состава циркониево-корундовых изделий систем Zr02 - СаО - А1203.
Путем изменения вида оксида, стабилизирующего высокотемпературную форму Zr02, его концентрации, соотношения между циркониевой составляющей и пепиклэзом «активности» оксида магния обжига технологических параметров определены условия получения циркониево-нериклазовых изделий с заданным уровнем главнейших технических свойств
Впервые показана возможность создания материалов на основе смесей Zr02, частично стабилизированного MgO, и MgAl204, устойчивых к действию шлаков различной основности.
Определены физико-химические и технологические параметры производства циркониевых, циркониево-периклазовых и циркоииево-шиинельных изделий со свойствами, обеспечивающими их успешную эксплуатацию в качестве стаканов-дозаторов МНЛЗ при разливке наиболее агрессивных марок стали.
Практическая ценность работы заключается в разработке технологии производства циркониевых, циркониево-периклазовых и циркониево-шпинельных огнеупоров, предназначенных для длительной эксплуатации при непрерывной разливке наиболее агрессивных (кипящей, марганцовистой) марок стали.
Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 7 статей и тезисы доклада.
Основные положения, выносимые па защиту:
1. Фазовые преобразования в композициях Zr02 - MgQ(MgA!204).
2. Выявленная зависимость технических свойств циркониевых, циркониево-периклазовых и циркониево-шпинельных материалов от соотношения исходных компонентов.
3. Влияние длительного термического воздействия на изменение фазового состава и показателей технических свойств изделий на основе смесей Zr02 -MgO в присутствии шлакующих реагентов.
4. Данные об изменении фазового состава и показателей технических свойств материалов из смесей Zr02 и MgO(MgAI204) в присутствии шлакующих реагентов и их компонентов.
5. Фазовые преобразования и изменение технических свойств циркониевых материалов плазмохимического синтеза в присутствии шлакующих реагентов и под воздействием высоких температур.
6. Физико-химические и технологические параметры производства стаканов-дозаторов для МНЛЗ нового поколения.
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 168 страниц состоит из введения, восьми глав и выводов. Работа содержит 37 рисунков, 32 таблицы, список
