Pregled in rezultati uporabljenih novih vrst ognjeodpornih gradiv v Jeklarni Bela Examination and Results of the Newly Used Refractory Materials in Steelvvorks Bela Klinar M.,1 SŽ - ACRONI d.o.o., Jesenice l/ Jeklarni ACRONI smo I. 1993 začeli za pripravo jeklarskih agregatov uporabljati dolomit in macarbon. Tema tega članka je vpliv na kvaliteto jekla, primerjava porab in stroškov na tono izdelanega jekla med dolomitom in macarbonom ter magnezitom in krommagnezitom. Ključne besede: jeklarstvo, bazični ognjeodporni materiali, raztaplanje, korozija, oksidacija, specifična poraba, cena We began to use dolomite and macarbon for the preparing of aggregate in Steelvvork ACRONI in 1993. The topic of this article is the influence on steel quality, the comparison of the consumptions and the costs per ton of produced steel betvveen dolomite and macarbon on one side and chrome magnezite and magnezite on the other side. Key vvords: steel production, basic refractory materials, dissolution resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, consumption, priče Eden bistvenih pokazateljev uspešnosti neke jeklarne je specifična poraba ognjeodpornih gradiv na tono izdelanega jekla. Visoka cena in visoka specifična poraba do konca I.1993 sta nas vodila k uporabi oz. testiranju novih ognjeodpornih gradiv. Količinsko in stroškovno največji delež ognjeodpornih gradiv v jeklarni je pri pripravi livnih ponovc, zato je bil prvi ukrep znižati stroške pri agregatih, ki so največji potrošniki. Po naravi dela oz. uporabi VOD-e postopka nastane v stopnji sekundarne metalurgije visoko bazična žlindra. Bazičnost žlindre CaO/SiO,, ki jo dosegamo pri nas znaša precej nad 2, kar je meja. kjer je poraba krommagnezitnih ognjeodpornih gradiv (od L1987 t.j. od odprtja Jeklarne Bela pa do konca 1.1993 so se za obzidavo jeklarskih agregatov uporabljala izključno ta gradiva) občutno večja kot poraba dolomitnih. Poleg nizke cene in ekološko neoporečnih stranskih produktov je bil to glavni vzrok, da smo se odločili za uporabo ognjeodpornih gradiv na bazi dolomita in magnezitnih gradiv z visokim odstotkom grafita. Tabela 1 kaže preizkušena ognjeodporna gradiva vgrajena v livne ponovce. Tabela I: Preizkušena ognjeodporna gradiva vgrajena v livne ponovce Table 1: Tested refractory materials which are built in ladles Ime materiala Sestava Mesto vgradnje Dobavitelj dolomit 59% CaO. 38.5% MgO cona jekla Dolomite Franchi macarbon 98% MOgO, 12% C cona žlindre Radex dolomit 59% CaO, 38% MgO cona jekla Wulfrath dolomit 45% CaO, 52% MgO, 1% ZrO, cona žlindre Wulfrath macarbon 97% MgO, 5% C cona žlindre Refratechnik dolomit 59% CaO. 38.5% MgO. 5% C cona žlindre Dolomite Franchi Milan KLINAR. dipl. inž. met. SŽ - ACRONI d.o.o.. Jesenice 64270 Jesenice sekundarni materiali: - argonske školjke in argonski kamni z usmerjeno poroznostjo oba na bazi špinela. Termično, kemično in mehansko najbolj obremenjeni del livne ponovce predstavlja ognjeodporni material v coni žlindre. Zaradi prekomerne specifične porabe v tem delu livne ponovce smo zamenjali krommagnezit z macarbonom. Teoretične osnove Fazna meja MgO-C (macarbon) - žlindra Slika 1 prikazuje kako različna količina dodanega ogljika vpliva na toplotno prevodnost, globino penetracije žlindre in elastični modul MgO ognjevzdržnih gradiv. 7000 •o 6000 o 6 > o oO C 3 O >• 5000 \ \ n— 1 \ i \ i "■■s. -. ^^ \ * * — — v ---- --- ___ ___ O ■C g ^ -P o 2 1-1 ' a o 0 H -60 4) -50 o U> "30 -20 10 0 io e c, — -p ■H Q) C u (D T3 a c a i—i c >N 0 5 10 15 20 25 Vsebnost ogljika (%) - Toplotna prevodnost ------Youngoy modul —---Globina penitracije žlindre Slika I: Vpliv količine ogljika na toplotno prevodnost, penetracijo žlindre in Youngov modul Figure 1: The influence of quantity of carbon on heat conductivity, penetration of slag and Youngs's modul Učinek CO jPenitr i] -» tlaka, plina 'CO C + /^Oi gradivo Učinek Mg in CO - tlaka, plina ]Penitr.[ -*|f ^Z -Mg + CO •*- |MgQ Tvorba MgO plasti |Penitr.j—2 Mg + CO — ]MgO|+ C Slika 2: Mehanizmi zaviranja penetracije žlindre Figure 2: Braking mechanisms of slag penetration Toplotna prevodnost narašča od 4 kcal/mhC do 6 kcal/mhC pri 7% C do 10 kcal/mhC pri 20% C. Druga krivulja kaže. da pri MgO gradivih brez dodanega C znaša globina penitracije žlindre 50 mm. Pri MgO gradivih impregniranih s katranom in po končanem žganju, kjer ostane v gradivu še približno 2% C. znaša penetracijska globina žlindre še 10 mm, medtem ko pri MgO gradivih z več kot 5% C le še od 2 do 3 mm. Elastični modul z rastočim procentom C pada. Slika 2 potrjuje teorijo, da z rastočim deležem ogljika penetracijska sposobnost žlindre v notranjost gradiva pada in prikazuje mehanizme zaviranja penetracije žlindre v notranjost ognjeodpornega gradiva. Primer a: Tlak nastalega CO plina v mikroskopskih razpokah deluje na vroči strani t.j na mestu stika ognjeodpornega gradiva z žlindro kot nadtlak tako, da preprečuje nastanek spojin z nizkim tališčem oz. odplavljanje le teh v žlindro. Primer b: Enak učinek oz. povratni učinek na penetracijo žlindre v ognjeodporno gradivo imajo magnezijeve pare. Primer c: Naparjena Mg kovina tvori na vroči strani gosto plast MgO. ki učinkovito zavira korozijo ognjeodpornega gradiva. Poleg navedenih parametrov ima velik vpliv na korozijsko obstojnost tudi procent taljenega magnezita. Slika 3 prikazuje vpliv deleža taljenega magnezita na korozijsko obstojnost magnezitno grafitnih gradiv. Iz krivulj treh različnih avtorjev vidimo, da stopnja korozije z naraščajočim deležem in velikostjo primarnih kristalov taljenega MgO (t.j. periklasa) v MgO-C gradivih pada. •p M O C t, O o. ■o o N o u o X m M a.' v up ss mofionrne c s:u Dl tacale* uporaba doiomri .mesne ppnevce /ilacar cona cl uppiBOa areonsh-n . cinc. .- usma' leno porc:nost Ifi ' lumbo ' sisien.a '—i—i—i—l—I—:_:_i_i_i_i_ iii_i_i_i_i_ ,er.: 9P3 kamnov z neusmerjeno poroznosjo. razlikujejo v tem, da inert-ni plin za premešavanje taline struja skozi dvanajst po obodu nameščenih zarez z dimenzijami 0.25*20 mm in ne več skozi celotni volumen poroznega jedra. Učinek razplinjanja taline je pri obeh enak. medtem ko je vzdržnost pri prvih 2.5 chg/ka-men in strošek 42 DEM/chg, je pri drugih 9 chg/kamen oz. 19 DEM/chg. Še boljši rezultati so bili doseženi z uporabo "set" sistema. Gre za sistem, ki sestoji iz celote, t.j. argonske školjke + argonskega kamna z usmerjena poroznostjo, ki sta 10 cm daljša od klasičnih, oba na osnovi špinela. Vzdržnost je od 22-25 chg, to pomeni, enaka kot delovna obloga, kar je bil tudi naš cilj. Imeti ognjeodporne materiale, ki omogočajo kon-tinuirno obratovanje livne ponovce pomeni delo z manjšim številom livnih ponovc oz. vzdrževanjem le teh na visoki temperaturi, preprečevati visoke teperaturne spremembe in s tem pojav luščenja in nastanka razpok, kar vse vodi do nižjih stroškov. Za izdelavo visokokvalitetnih šarž, npr. ACRON1 11LC. kjer je zahteva po max. 0.02 % C, se za obzidavo cone žlindre uporablja macarbon z max. 5 % kemično vezanega ogljika tako. daje možnost nasičenja taline z ogljikom izničena. Slika 5 prikazuje gibanje stroškov in specifične porabe OM v Jeklarni Bela. Na sliki vidimo trend gibanja specifične porabe ognjeod-pornega gradiva v kg/t in ceno v DEM/t izdelanega jekla od leta 1992 do danes. Uporaba monolitno obzidanih vmesnih ponovc. dolomita in macarbona za obzidavo livnih ponovc, argonskih kamnov z usmerjeno poroznostjo in "set" sistema, oba na bazi špinela, so predstavljali mejnike pri zniževanju stroškov. Tako lahko z gotovostjo govorimo, da so se v 1. 1994 stroški v primerjavi z do sedaj uporabljenimi bazičnimi gradivi znižali vsaj za 15 DEM/t. V Jeklarni Bela stremimo k čim večji uporabi teh gradiv in nadaljnemu zniževanju stroškov. stopnja spec. porabe stro.v DEM/t Slika 5: Specifična poraba in stroški Figure 5: The specific consumption and the costs Literatura Radex Produkt Program; Januar 1984. 76