Обеспечение заданного качества алюминия в послеплавочный период на основе применения рациональных футеровок ковшей и миксеров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат технических наук Темлянцева, Елена Николаевна

• Темлянцева, Елена Николаевна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Темлянцева, Елена Николаевна

Введение.

1 Современное состояние вопроса и постановка задач исследования.

1.1 Анализ влияния режимов тепловой работы, конструкций и составов футеровок ковшей и миксеров на качество алюминия.

1.2 Решение проблемы ресурсосбережения при производстве алюминия на основе рециклинг-технологий изготовления футеровок.

1.3 Анализ режимов тепловой работы футеровок плавильных и литейных агрегатов алюминиевого производства на основе математического моделирования.

1.4 Выводы и постановка задачи исследования.

2 Теоретические основы снижения содержания в алюминии металлических примесей футеровочного происхождения.

2.1 Термодинамические и физико-химические основы повышения качества алюминия посредством уменьшения в нем металлических примесей футеровочного происхождения.

2.2 Основы влияния геометрии ванн литейных и плавильных агрегатов на качество алюминия.

2.3 Выводы.

3 Методика экспериментальных исследований.

3.1 Выбор марок алюминия и составов огнеупоров для исследований.

3.2 Описание опытных установок и используемого оборудования.

3.3 Обработка экспериментальных данных.

4 Влияние составов футеровок на качество алюминия.

4.1 Влияние составов футеровок на качество алюминия.

4.2 Выводы.

5 Разработка рациональных составов, конструкций и режимов тепловой работы футеровок ковшей и миксеров.

5.1 Разработка рациональных составов и конструкций футеровок ковшей, используемых на ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод».

5.1.1 Анализ конструкций применяемых ковшей, условий их службы и стойкости футеровки.

5.1.2 Разработка технологии изготовления монолитных и комбинированных футеровок разливочных ковшей на основе рециклинга лома шамотных огнеупоров.

5.2 Разработка математических моделей тепловой работы футеровок плавильных и литейных агрегатов алюминиевого производства.

5.2.1 Математическая модель нестационарного режима тепловой работы футеровок.

5.2.2 Математическая модель стационарного режима тепловой работы футеровок.

5.2.3 Оценка адекватности математических моделей реальным процессам.i.

5.3 Рациональные режимные параметры тепловой работы футеровок ковшей и миксеров алюминиевого производства.

5.3.1 Анализ теплоаккумулирующей способности огнеупоров.

5.3.2 Анализ теплоизолирующей способности огнеупоров.

5.3.3 Влияние температуры разогрева ковшей на тепловую работу и стойкость футеровки.

5.3.4 Влияние конструкций футеровки на тепловую работу миксеров.

5.4 Выводы.

Выводы.

Список источников.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение заданного качества алюминия в послеплавочный период на основе применения рациональных футеровок ковшей и миксеров»

Вопросам повышения качества, сортности алюминия всегда уделялось пристальное внимание как в России, так и за рубежом. Исследования в области разработки мер по снижению количества металлических примесей приобрели особую актуальность при возросшей потребности авиационной, оборонной промышленности, росте производства предприятий выпускающих электропроводный алюминий, увеличении цен на электроэнергию,. необходимости производства алюминия с повышенной электропроводностью. Снижение содержания примесей Si, Ti, Fe, Мп и других элементов для многих предприятий, особенно с устаревшим оборудованием, требует существенных затрат, при этом основными мерами является переход на более качественное сырье (глинозем) и внепечную обработку расплава, что существенно повышает себестоимость алюминия и усложняет технологический процесс. Указанные факторы ставят перед учеными и производственниками задачи по изысканию новых ресурсов и технологий, обеспечивающих минимизацию загрязнения первичного алюминия примесями, в том числе футеровочного происхождения и снижение его себестоимости.

Значению примесей футеровочного происхождения в формировании качества алюминия и его химического состава начали уделять внимание еще в конце 60-х, начале 70-х годов XX века, причем с акцентом, в основном, на стойкость футеровок, эти вопросы были рассмотрены в работах М.М. Рутмана, В.Н. Сенина, Е.Е. Гришенкова и др. и касались кирпичных футеровок алюмосиликатных составов. Развитие огнеупорной промышленности, появление технологий, позволяющих выполнять монолитные футеровки ковшей и миксеров, разработка связующих и огнеупоров новых поколений потребовали дальнейшей теоретической и практической проработки проблемы взаимодействия футеровок с расплавами первичного алюминия.

Актуальность работы. В современных экономических условиях функционирования предприятий алюминиевой промышленности первостепенной задачей является повышение качества и снижение себестоимости первичного алюминия. Одним из направлений решения этой проблемы является разработка и реализация научно обоснованных подходов к выбору рациональных составов, конструкций и режимов тепловой работы фу-теровок ковшей и миксеров, обеспечивающих энерго- и ресурсосбережение, повышение стойкости и увеличение срока службы огнеупоров, минимизацию загрязнения расплава металлическими примесями.

Работа выполнена по гранту Министерства образования Российской Федерации «Фундаментальные исследования в области технических наук» № ТОО-5.7-1329, а так же в соответствии с перечнем критических технологий Российской Федерации и приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники Российской Федерации.

Цель работы. Разработка и внедрение

• технологических рекомендаций по минимизации загрязнения алюминия примесями футеровочного происхождения в послеплавочный период,

• составов, конструкций и режимов тепловой работы футеровок, обеспечивающих повышение их стойкости,

• технологии утилизации отработанных огнеупоров.

Научная новизна.

1. На основе экспериментальных исследований впервые получена количественная оценка загрязнения первичного алюминия Si, Fe и Ti при непосредственном контакте расплава с монолитными и кирпичными футе-ровками ковшей и миксеров 13 как известных, так и предлагаемых составов.

2. Проведены качественная и количественная оценка влияния температуры, времени контакта, наличия противосмачивающих добавок типа BaSC>4 и вида связующего на интенсивность химического взаимодействия расплава с футеровками.

3. Разработана технология изготовления монолитных и комбинированных футеровок разливочных ковшей на основе использования лома шамотных огнеупоров, с применением связующего нового поколения — водной керамической вяжущей суспензии, определены режимные параметры предплавочной тепловой подготовки футеровки.

4. Разработаны математические модели тепловой работы футеровок ковшей и миксеров алюминиевого производства для стационарных и нестационарных режимов тепловой работы.

Практическая значимость.

1. Полученные экспериментальные данные по влиянию составов футеровок, температуры и времени контакта металла с футеровкой позволяют прогнозировать изменение химического состава алюминия при транспортировании и обработке в ковшах и миксерах, осуществлять комплексный подход к выбору огнеупоров с учетом их стойкости, стоимости, влияния на качество металла.

2. Разработаны компьютерные программы, реализованные на языке программирования Turbo Pascal 7.0, позволяющие осуществлять многовариантные прогнозные инженерные и исследовательские расчеты параметров тепловой работы футеровок ковшей и миксеров алюминиевого производства, работающих в стационарном и нестационарном тепловых режимах.

3. Разработана ресурсосберегающая, безотходная технология футеровки ковшей, основанная на использовании лома шамотных огнеупоров, бывших в употреблении, позволяющая обеспечить эколого-экономическую эффективность при производстве первичного алюминия без снижения его качества.

Реализация результатов. На базе полученных результатов разработаны составы монолитных футеровок и защитных обмазок, технология их изготовления и нанесения, режимы сушки и разогрева, которые приняты к внедрению в практику эксплуатации 2 тонных вакуумных и разливочных ковшей на ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод». Разработанные и реализованные на ПЭВМ математические модели внедрены в учебный процесс, в практику подготовки студентов по специальности 110300 — Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей при выполнении лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования.

Предмет защиты и личный вклад автора. На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований влияния составов монолитных футеровок, температуры и времени контакта с расплавом, ан-тисмачивающих добавок на загрязнение первичного алюминия металлическими примесями Si, Fe и Ti.

2. Результаты экспериментальных исследований по химическому взаимодействию расплава с футеровками различных составов.

3. Технология изготовления монолитных и комбинированных футеровок разливочных ковшей на основе рециклинга лома шамотных огнеупоров, с применением связующего - водной керамической вяжущей суспензии.

Автору принадлежит: проведение опытов по влиянию различных футеровок на загрязнение расплава металлическими примесями и химическое взаимодействие с алюминием; установление механизмов взаимодействия футеровок различного состава с расплавами алюминия; реализация на ПЭВМ математических моделей стационарной и нестационарной тепловой работы футеровок ковшей и миксеров.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Научно-практической конференции «Взаимодействие образовательных, хозяйственных и административных структур в регионе» (Новокузнецк, апрель, 2000г.); Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия на пороге XXI века: Достижения и прогнозы» (Новокузнецк, октябрь, 2000г.); VII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии СТТ 2001» (Томск, февраль — марта 2001г.); III Международной научно-практической конференции «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии» (Санкт-Петербург, май, 2001г.); Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: реорганизация, управление, инновации, качество» (Новокузнецк, январь, 2002г.); Региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения» (Новокузнецк, апрель, 2002г.); IV Международной научно-практической конференции «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии» (Санкт-Петербург, май, 2002г.); II Международной научно-практической конференции «Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии» (Москва, декабрь, 2002г.); Международной конференции «Технологии и оборудование для производства огнеупоров. Использование новых видов огнеупорных изделий в металлургической промышленности» (Москва, февраль, 2004г.).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 17 печатных работах в центральных журналах и сборниках, из них 6 статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 23 таблицы, список литературы из 108 наименований.

Заключение диссертации по теме «Металлургия черных, цветных и редких металлов», Темлянцева, Елена Николаевна

Выводы

1. Экспериментальным путем установлено, что:

• Наибольшее отрицательное влияние на качество алюминия оказывают футеровки на основе кварцевого песка и ВКВС, которое сопровождается максимальным переходом кремния в расплав (koSi=0,572214 кг/(м2-ч0'5)), что объясняется высоким содержанием SiC>2 (более 80%) в данной футеровке.

• В наибольшей степени сохранению высокого качества алюминия способствуют высокоглиноземистые футеровки на связке Н3РО4, что позволяет поддерживать химический состав металла на исходном уровне.

• Добавка BaSC>4 в состав на шамотном заполнителе и ВКВС в количестве 5% фактически исключает прометалливание и

QJ восстановление в расплав железа и титана, а ко снижает с 0,56 до 0,013 кг/(м2-ч0'3), т.е . в 42 раза. Аналогичное действие добавка оказывает на составы на основе магнезитового заполнителя. При 1% BaS04 глубина прометалливания снизилась с 3,57 до 0,79 мм, а 3 и 10 % исключили его полностью.

• Пропитка футеровки электролитом оказывает защитное действие и способствует сохранению качества первичного алюминия. Для масс на шамотном заполнителе глубина прометалливания снижается до 1,43 мм, т.е. в 3 раза, a koSl снизилась с 0,56 до 0,0013 кг/(м2-ч0'5), т.е. в 420 раз.

2. Выявлен и изучен механизм разрушения футеровок ковшей алюминиевого производства. Предложены четыре типа химического взаимодействия огнеупорных футеровок с расплавом алюминия.

3. Разработана и реализована на ЭВМ математическая модель стационарной тепловой работы многослойных плоских, цилиндрических и сферических футеровок ковшей и миксеров алюминиевого производства, позволяющая исследовать температурные поля в слоях при изменяющихся: температуре расплава, величине прометаллившегося слоя, температуре окружающей среды, толщине рабочего слоя (механический износ). Разработана и реализована на ЭВМ математическая модель нестационарной тепловой работы футеровок ковшей, позволяющая моделировать температурные поля при предплавочном разогреве ковша, приеме расплава, выдержке и охлаждении после разливки, прогнозировать температуру расплава в разные промежутки времени после заливки.

4. Разработаны и рекомендованы к внедрению на ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод» составы монолитных футеровок и защитных обмазок 2 тонных вакуумных и разливочных ковшей.

5. Разработана и рекомендована к внедрению в производство технология изготовления монолитных и комбинированных футеровок разливочных ковшей с использованием лома шамотных огнеупоров и применением тиксотропного связующего — водной керамической вяжущей суспензии, определены режимные параметры предплавочной тепловой подготовки футеровки. Предложенная технология является ресурсосберегающей и безотходной, ее применение позволяет получить положительный эколого-экономический эффект.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Темлянцева, Елена Николаевна, 2004 год

1. Макаров Г.С. Рафинирование алюминиевых сплавов газами. М.: Металлургия, 1983.- 120с.

2. Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах / В.И. Добаткин, Р.М. Габидулин, Б.А. Колачев, Г.С. Макаров М.: Металлургия, 1976. -264 с.

3. Металловедение алюминия и его сплавов: Справ.изд Беляев А.И., Бочвар О.С., Буйнов Н.Н. и др. М.: Металлургия, 1983. - 280с.

4. ГОСТ 11069-2001. «Алюминий первичный. Марки».

5. Гохштейн М.Б., Морозов Я.И. Рафинирование первичного алюминия от оксидных включений и газов. М.: Металлургия, 1979. 78с.

6. Воронцова Л.А., Маслов В.В., Пешков И.Б. Алюминий и алюминиевые сплавы в электротехнических изделиях. М.: Энергия, 1971. 224с.

7. Беляев А.П., Гохштейн М.Б., Мараев С.Е. Рафинирование и литье первичного алюминия. М.: Металлургия, 1966. - 76с.

8. Ларионов Г.В. Вторичный алюминий. М.: Металлургия, 1967. - 271 с.

9. Ветюков М.М., Цыплакова А.М., Школьников С.Н. Электрометаллургия алюминия и магния. М.: Металлургия, 1987. - 320 с.

10. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов/ А.В. Курдюмов, С.В. Инкин, B.C. Чулков, Н.И. Графас М.: Металлургия, 1980. -196 с.

11. П.Дегтярь В.А., Федотов В.М. Ковшовая обработка электролитического алюминия // Известия вузов. Черная металлургия. 2000. - №2. - С.35-36.

12. Альтман М.Б. Вакуумирование алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1977.- 120 с.

13. Рафинирование алюминиевых сплавов в вакууме. М.Б. Альтман, Е.Б. Глотов, Р.М. Рябинина, Т.И. Смирнова М.: Металлургия, 1970. -160 с.

14. Кухаренко А.В., Астахов Ю.В. Плодотворное сотрудничество по улучшению качества металлопродукции// Цветные металлы. 2002. -№11. - С.40-42.

15. Сенин В.Н., Костюков А А., Лозовой Ю.Д. Очистка алюминия от ванадия и титана борсодержащими соединениями в электролизерах // Цветные металлы. 1969. - №6. - С. 45-49.

16. Певзнер И.З., Макаров Н.А. Обескремнивание алюминатных растворов. -М.: Металлургия, 1974. 113 с.

17. Металлические примеси в алюминиевых сплавах / А.В. Курдюмов, С.В. Инкин, B.C. Чулков, Г.Г. Шадрин М.: Металлургия, 1988. - 143 с.

18. Мальков М.А., Дмитриев И.Г. Огнеупоры для алюминиевого производства.// Огнеупоры и техническая керамика. 2000. №6. - С. 3541.

19. Куликов Б.П. Выливка алюминия-сырца вакуум-транспортным ковшом с закрытым переливом металла// Технико-экономический вестник «Русского Алюминия». 2002. №1. - С. 46-49.

20. Пихутин И.А., Захаров А.Н. Опыт применения огнеупорных бетонов для изготовления футеровки вакуумных и разливочных ковшей // Технико-экономический вестник «Русского Алюминия». 2001. №1. - С. 24-27.

21. Шкляр М.С. Печи вторичной цветной металлургии. — М: Металлургия, 1987.-217с.

22. Футеровка отражательных печей и миксеров для плавки и выдержки алюминиевых сплавов. Е.Е. Гришенков, В.М. Баранчиков, Г.А. Копытов и др. // Цветные металлы. 1977. № 6. - С. 76-78.

23. Служба огнеупоров: Справ, изд. / JI.M. Аксельрод и др.; Под ред. И.Д. Кащеева, Е.Е. Гришенкова. М.: Интермет Инжиниринг, 2002. - 656 с.

24. Служба шамотных изделий в печах для плавки алюминия. А.К. Карклит, С.В. Кондакова, Г.Г. Мельникова, З.И. Тверьянович // Огнеупоры и техническая керамика. 1998. №5. - С. 35-37.

25. Огнеупорное производство. Справочник, Т.2 М.: Металлургия, 1965. -583 с.

26. Огнеупоры. Технология строительства и ремонта печей. Пер. с японск. М.: Металлургия, 1980. 384 с.

27. Андреев А.Д., Гогин В.Б., Макаров Г.С. Высокопроизводительная плавка алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1980. — 136с.

28. Кокот Б. Современные огнеупорные материалы и концепции их применения в агрегатах по производству алюминия // Цветные металлы. 1997.-№2.-С. 44-48.

29. Пихутин И А., Фролов В.Ф., Юрков АЛ. Внедрение технологии изготовления футеровки печей ИАТ-6 из новых футеровочных материалов (полусухие набивные массы) // Технико-экономический вестник «Русского Алюминия». 2001. №1. - С. 16-19.

30. Мир огнеупоров. Справочник. Выпуск 1. М.: ООО «Меттекс», 2002. — 417с.

31. Шульц И.А., Седмалис УЛ., Даукнис В.И. и др. Защитное покрытие по керамике. А.с. 1323549. Кл. С04В, 28/34. 1986.

32. Спрыгин А.И., Хорошавин Л.Б. Магнезиальные бетонные блоки для агрегатов цветной металлургии // Огнеупоры. 1985. №5. — С. 47-49.

33. Хлыстов А.И., Коренькова С.Ф., Шеина Т.В. Жаростойкий безусадочный бетон для футеровки печей // Литейное производство. 1990. №8. — С. 2223.

34. Сасса B.C. Футеровка индукционных плавильных печей и миксеров — М: Энергоатомиздат, 1983.- 120с.

35. Алюминиевая промышленность России: Состояние технологии, экологии, экономики, подготовки инженерных кадров/ Г.В. Галевский, МЛ.

36. Применение факельного торкретирования для восстановления и захцить1 футеровок агрегатов алюминиевого производства/ А.П. Богданов, С.Н. Калужский, А.Г. Скрипник и др. // Огнеупоры. 1987. №9. - С. 52-55.

37. Хорошавин Л.Б. Диалектика огнеупоров. Екатеринбург: Изд-во Екатеринбургская Ассоциация Малого Бизнеса, 1999, - 359 с.

38. Никулин В.М. Вторичное использование огнеупоров. Металлургиздат. 1962. 95 с.

39. Ромашкин В.В. Рационально использовать местные ресурсы вторичных огнеупоров.// Огнеупоры. -1981. №5. - С.9-13.

40. Гоберрис С., Пундене И., Вала Т. Некоторые особенности пористости низкоцементных бетонов на шамотных заполнителях.// Огнеупоры и техническая керамика. 1999. - №7. - С. 17 - 20.

41. Каторгин Г.М., Гаенко Н.С. Перспективы использования вторичных огнеупорных ресурсов // Огнеупоры. 1986. №11. - С. 57-60.

42. Определение экономической эффективности использования вторичных огнеупорных ресурсов / Г.М. Каторгин, Ю.В. Аксененко, Г.А. Гилыитейн и др. Огнеупоры. 1986. №10. - С. 50-54.

43. Черепанов К.А., Масловская З.А., Колесников А.А. О возможности замены вяжущих в кислотостойких покрытиях.// Изв. Вузов. Черная металлургия. 1995. - №4. - С.66-68.

44. Огнеупорные бетоны. С.Р. Замятин, А.К. Пургин, Л.Б. Хорошавин ** ДР-М.: Металлургия. 1982. -192 с.

45. Черепанов К.А., Масловская З.А., Кулагин Н.М. Технология изготовления керамобетона // Изв. вузов. Черная металлургия. — 19^5. -№8. С.75-76.

46. Черепанов К.А., Черепанова В.К. Керамические неформованные материалы из отходов металлургической промышленности на основе тиксотропных сырьевых смесей // Изв. вузов. Черная металлургия. — 2003. №2. - С.65-66.

47. Пивинский Ю.Е. Керамические вяжущие и керамобетоны. М.: Металлургия. 1990. - 262 с.

48. Пивинский Ю.Е., Трубицын М.А. Огнеупорные бетоны нового поколения. Низкоцементные бетоны, наливные вибрационные тиксотропные огнеупорные массы. // Огнеупоры. 1990. - №7. - С. 1-10.

49. Пивинский Ю.Е., Трубицын М.А. Огнеупорные бетоны нового поколения. Общие характеристики вяжущих систем. // Огнеупоры. -1990. №12. - С.1-8.

50. Пивинский Ю.Е., Белоусова В.Ю. Исследование компонентов вяжущей (матричной) системы новых огнеупорных бетонов. Часть 1. Составы и общая характеристика вяжущих систем. // Огнеупоры и техническая керамика. 1999. - №12. - С.25-29.

51. Неформованные огнеупоры: Справочное издание: В 2-х томах. Т.1. Книга 1. Общие вопросы технологии/ Ю.Е. Пивинский. М.: Теплоэнергетик, 2003.-448с.

52. Пивинский Ю.Е., Трубицын М.А. Огнеупорные бетоны нового поколения. Бесцементные бетоны. // Огнеупоры. 1990. - №8. — С.6-16.

53. Хорошавин Л.Б., Перепелицын В.А. Связки нового поколения.// Огнеупоры и техническая керамика. — 2000. №9. — С.23-27.

54. Бакакин А.В., Хорошилов В.О., Кельманов В.Е. Математическое моделирование течения металла в сталеразливочном ковше при продувке инертным газом. // Огнеупоры. — 1981. №4. - С.52-56.

55. Сущенко А.В., Травинчев А.И., Безчерев А.С. Математическое моделирование процессов сушки и разогрева футеровки сталеразливочного ковша. // Известия вузов. Черная металлургия. 2002. -№5. - С.42-45.

56. Влияние режима первого разогрева на стойкость блоков динасового бетона в ячейках нагревательных колодцев. И.И. Шахов, В.Г. Петров-Денисов, Ю.В. Матвеев и др. // Огнеупоры. 1976. - №9. - С. 14-18.

57. Бакакин А.В., Хорошилов В.О., Гальперин Г.С. Математическая модель тепловых процессов в ковше для прогноза температуры стали при внепечной обработке. Сообщение 1.// Известия вузов. Черная металлургия. —1981. -№4.-С.143-147.

58. Математическое моделирование тепловой работы сталеразливочного ковша. Сообщение 1.3. Д. Хонг, В.А. Кривандин, Р.Б. Гутнов и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 1980. - №9. - С. 149-153.

59. Математическое моделирование тепловой работы сталеразливочного ковша. Сообщение 2. З.Д. Хонг, В.А. Кривандин, Р.Б. Гутнов и др. // Известия вузов. Черная металлургия. — 1980. №11. - С.137-140.

60. Математическое моделирование теплового состояния алюминиевого электролизера. Е.Н. Панов, В.В. Пингин, А.В. Демидович, А.Я. Карвацкий// Цветные металлы. 1996. - №9. - С. 70-74.

61. Тепловые процессы в электролизерах и миксерах алюминиевого производства. Е.Н. Панов, Г.Н. Васильченко, С.В. Даниленко и др. — М.:Изд.дом «Руда и металлы», 1998. 256с.

62. Обжиг и пуск алюминиевых электролизеров. Б.С. Громов, Е.Н. Панов, М.Ф. Боженко и др. М.:Изд.дом «Руда и металлы», 2001. — 336с.

63. Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов. — М.: Металлургия, 1988.-288с.

64. Siljan O.J. et al.: Refractories for Molten Aluminium Contact Part II: Influence of pore size on aluminium penetration, /UNITECR' Ol.Cancun, Mexico, Vol.1, P. 551-571.

65. Richter Т., Vezza Т., Allaire C., Afshar S.I. Cashable with Improved Corrosion Resistance against Aluminium, /41. International Colloquium on Refractories, Achen, Germany, 1998, P. 86-90.

66. Gabis V., Exner I. Improvement of High Alumina Cashable Resistance to Corrosion by Aluminium Alloys, UNITECR' 99, Berlin, Germany, P. 380383.

67. Прошкин A.B. Основные направления работы по усовершенствованию цокольных устройств электролизеров // Технико-экономический вестник «Русского Алюминия». 2003. №2. - С. 9-14.

68. Стрелов К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. М.: Металлургия, 1985. - 480с.

69. Андронов В.Н., Чекин Б.В., Нестеренко С.В. Жидкие металлы и шлаки. Справ.изд. — М.: Металлургия, 1977. 128с.

70. Гува А .Я. Краткий теплофизический справочник. — Новосибирск: «Сибвузиздат», 2002. — 300с.

71. Попель С.И. Поверхностные явления в расплавах. — М.: Металлургия, 1994.- 440с.

72. Лавренко В.А., Гогоци Ю.Г. Коррозия конструкционной керамики. М.: Металлургия, 1989.- 199с.

73. Васильев В.А. Физико-химические основы литейного производства. М.: Изд-во МГТУ, 1994. - 320 с.

74. Федорук P.M., Питак Н.В., Савина Л.К. Сопротивление карбидкремниевых огнеупоров воздействию расплава алюминия и паров хлористого алюминия// Огнеупоры. 1995. №12. - С. 2-5.

75. Пикуза П.П. Панасюк А.Д., Нешпор И.П. Контактное взаимодействие материалов на основе нитрида кремния и сиалонов с алюминием, кремнием и никелем // Огнеупоры. 1985. №4. - С. 20-24.

76. Материалы на основе высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). Прессование огнеупоров с применением ВКВС на основе боксита/ Ю.Е. Пивинский, Д.А. Добродон, И.В. Галенко и др. // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. №3. - С. 19-23.

77. Материалы на основе высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). Оценка способов формирования бокситовых керамобетонов/ Ю.Е. Пивинский, Д.А. Добродон, Е.В. Рожков и др. // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. №5. - С. 11-14.

78. Производство и служба высокоглиноземистых керамобетонов. Набивные массы на основе модифицированных ВКВС боксита/ Е.М. Гришпун, Ю.Е. Пивинский, Е.В. Рожков и др. // Огнеупоры и техническая керамика. 2000. №3. - С. 37-41.

79. Пивинский Ю.Е., Добродон Д.А. Получение и свойства вяжущих высокоглиноземистых суспензий. ВКВС на основе боксита // Огнеупоры и техническая керамика. 2000. №6. - С. 21-26.

80. Вайнберг А.М. Индукционные плавильные печи М.: Энергия, 1967. — 416с.

81. Диомидовский Д.А. Металлургические печи цветной металлургии. — М.: Металлургия, 1970. 704с.

82. Патент № 2144552 России, МКИ 7 С 09 J 1/02, Способ получения силикатного клея связки / К.А. Черепанов, В.А. Полубояров, Е.П. Ушакова и др. - № 98106273/04;3аявл. 08.04.98; Опубл. 20.01.2000, Б.И. №2.

83. Копейкин В.А., Клементьева B.C., Красный Б.Л. Огнеупорные растворы на фосфатных связующих. М.: Металлургия, 1986. 102 с.

84. Измерения в промышленности. Справочник, пер. с нем. под ред. П. Профоса. -М.: Металлургия, 1980. 648 с.

85. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. Пер. с англ. — М.: Мир, 1981.-520 с.

86. Боровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. - М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 1998. - 608с.

87. S. Lecointe, М. Sehnabel, P. Menner New monolithic matrix for modern aluminium furnace lining and new allow generation. UNITECR' 01. Cancun, 2001.

88. S. Afsher, C. Alleire Furnaces: Improving low-cement castables by nonwetting additives. / JOM. August, 2001, P. 24-27.

89. Самарский А А., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. 2-е изд., - М.: Физматлит, 2001. - 320с.

90. Прусаков Г.М. Математические модели и методы в расчетах на ЭВМ. — М.: Физматлит, 1993. 144с.

91. Прикладные задачи металлургической теплофизики / В.И. Тимошпольский, Н.М. Беляев, А.А. Рядно и др. Мн.: Навука i тэхшка, 1991.-320 с.

92. Стариков B.C., Темлянцев М.В., Стариков В.В. Огнеупоры и футеровки в ковшевой металлургии. М.: МИСИС, 2003. - 328с.

93. Литовский ЕЛ., Пучкелевич Н.А. Теплофизические свойства огнеупоров. Справочное изд. М.: Металлургия, 1982. — 152с.

94. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. — М.: Изд-во МГУ, 1999. 798с.

95. Самойлович Ю.А. Микрокомпьютер в решении задач кристаллизации слитка. М.: Металлургия, 1988. - 182с.

96. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е. М.: Энергия, 1977. 344 с.

97. Телегин А.С., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепломассоперенос.- М.: Металлургия, 1995. 400с.

98. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и программное обеспечение: Пер. с англ. — Изд. второе, стереотип. М.: Мир, 2001. — 575с.

99. Якушев В.К. Процессы разрушения футеровок тепловых агрегатов. -Алма-Ата: Наука, 1987. -208с.

100. Экспериментальное определение предельно допустимых температурных градиентов в огнеупорных материалах при их нагреве/ Н.Б. Герцык, А.А. Малютин, В.В. Стрекотин, и др.// Огнеупоры. 1990. №12. С.23-27.

101. Стариков B.C., Темлянцев М.В. Исследование разрушения футеровки металлургических ковшей.// Известия вузов. Черная металлургия. — 2002. -№6. С.28-30.

102. Кузнецов А.Т., Магель Р.К., Сибикин А.Б. Температура, тепловой поток и кинетика развития корки металла на поверхности огнеупора// Огнеупоры. 1987. №5. - С. 35-39.

103. Денисов Д.Е., Максимов М.В. Огнеупорные бетоны с пониженным содержанием цемента для плавильно-литейных агрегатов алюминиевого производства // Цветные металлы. 2004. №2. - С. 96-99.

104. Кубашевский О., Олкокк С.Б. Металлургическая термохимия. М.: Металлургия, 1982. - 390с.

105. Электроплавка алюмосиликатов. М.И. Гасик, Б.И. Емлин, Н.С. Климкович, С.И. Хитрик- М.: Металлургия, 1971. 304с.

106. Напалков В.И., Махов С.В. Легирование и модифицирование алюминия и магния. М.: МИСИС, 2002. - 376с.к:1. РУСАЛ1. УТВЕРЖДАЮ:миниевый завод» Пинаев А.Ф. 2003г.о возможности промышленного внедрения результатов научно-исследовательской работы

107. Дня повышения стойкости и увеличения межремонтного периода службы футеровки вакуум-ковшей емкостью 2т разработан состав защитной обмазки:

108. Заполнитель молотый бой кирпичей ША бывших в употреблении (фракция < Змм) - 55-60% (по массе);

109. Заполнитель молотый бой кирпичей МЛС-62 бывших в употреблении (фракция < 0,25 мм) - 5-10%;

110. Пластификатор огнеупорная глина -10%;

111. Связка водная керамическая вяжущая суспензия (ВКВС) - 25% Промышленные испытания обмазок показали, что их использованиене приводит к снижению качества алюминия, способствует лучшему удалению настылей и увеличению срока службы футеровки.

112. Результаты научно-исследовательской работы приняты к внедрению в практику изготовления футеровок вакуум-ковшей.1. СОГЛАСОВАНО:

113. Менеджер дирекции по литью

114. ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод»1. Кухаренко А.В.7й //v/,m РУСЛЛк!1. УТВЕРЖДАЮ:шниевый завод» . Пинаев А.Ф. 2003г.о возможности промышленного внедрения результатов научно-исследовательской работы

115. Для повышения стойкости и увеличения межремонтного период; службы футеровки открытых разливочных ковшей емкостью 2т разработав состав защитной обмазки:

116. Заполнитель молотый бой кирпичей ША бывших в употреблении (фракция < Змм) - 65% (по массе);

117. Пластификатор огнеупорная глина - 10%;

118. Связка водная керамическая вяжущая суспензия (ВКВС) - 25% Промышленные испытания обмазок показали, что их использованиене приводит к снижению качества алюминия.

119. Предлагается провести дополнительные испытания защитной обмазки изготавливая футеровку открытого разливочного ковша полностью из новой смеси.1. СОГЛАСОВАНО:

120. Менеджер дирекции по литью

121. ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод»1. Кухаренко А.В.

122. Оценка снижения затрат на материалы при изготовлении предлагаемых монолитных футеровок разливочных ковшей емкостью 2т на основе рециклинга лома шамотных огнеупоров

123. Стоимость шамотного заполнителя принимаем 750 руб./т или 0,75 руб./кг (для изготовленного на предприятии).1. Стоимость связки:

124. Ризг = т• W • Сэл /рсв • VCB = 12 • 1,5.0,3/1221,0. 0,023 = 0,19руб/кг,где т время изготовления 1 партии связки, ч.; W - мощность мельницы, кВт; Сэл - стоимость 1 кВт-ч, руб.; рС8 - плотность связки, кг/м ; VCB- вместимость мельницы, м3.

125. Стоимость дистиллированной воды:

126. Шщ = М • гш /100 = 250,5 • 80/100 = 200,43кг ,где гш = 80 доля шамотного заполнителя в футеровке, %. mCB = М • гсв /100 = 250,5 • 20/100 = 50,11кг , где гсв = 20 - доля связки в футеровке, %. Шасб = 46 кг согласно техническому чертежу.

127. Снижение затрат на материалы для изготовления футеровки одного ковша составляет:

128. A3 = 3j 32 = 1263,2 - 676,37 = 586,83 руб. В процентах:

129. Д3,% = ili. юо = .Ю0 = 46,46% 3, 1263,2

130. Листинг исходного текста программы на языке Turbo Pascal 7.0 для моделирования тепловой работы футеровки ковшей и миксеров встационарных условиях

131. PROGRAM KV (INPUT,OUTPUT); LABEL 1,2,3,4;

132. VAR H,L,M,I,N,J,K,KF,RA:INTEGER; AK,SRS,SRSN,TW,SR,SR1 ,RSL,TSN,TSN1 ,q,C,Mn,Ni,Cu,Mo,V,Cr,Si,S,P,Al, TL,TC,Z,D,DV,TSR,DTT:REAL;

133. TDN,RS,TSS,TSU,TEP,DD,DS,A,B,TR,TDSR:ARRAY1.16. OF REAL; DTK,DTN:ARRAY[0. 16] OF REAL; DT,TDS,TRR,AR,BR,DR:ARRAY[ 1. 16] OF REAL; dataout:text; BEGINassign(dataout,'data.out'); rewrite(dataout); \УЫТЕ('Введите число физических слоев Н-); READLN(H);

134. WRITE(,Bвeдитe число подслоев на которые разделен физический слой L- );1. READLN(L);1. M:=H*L;

135. УМТЕ('Внутренний диаметр или ширина ковша с футеровкой, м DV—); READLN(DV);

136. УШТЕ('Температура окружающей среды, ОС TSR=r);1. READLN(TSR);

137. WRITE('TeMnepaTypa перегрева расплава, ОС DTT-);1. READLN(DTT);1. FORI:=l ТОН DO1. BEGIN

138. WRITELN(,Cлoй N',1:1); WRITEC^nmHa слоя, м DR','Г,'.='); READLN(DR1.); WRITE(,Koэффициeнт A[',T,']-); READLN(AR[I]); WRITE(,Koэффициeнт B[','I',']='); Ъ READLN(BR[I]);

139. WRITE(,Дoпycтимaя рабочая температура слоя, ОС TRR=r);1. READLN(TRR1.);1. END;

140. WRITECPACILJIAB 1-СТАЛЬ, 2-АЛЮМИНИЙ, RA-);1. READLN(RA);1. RA=2 THEN1. BEGIN1. TL:=660.1;1. TC:=TL;1. Al:=99.95;1. GOTO 2;1. END;

141. WRITELN('BBEJ1HTE ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ СТАЛИ, %');

142. УМТЕ(*Углерод, С='); READLN(C);

143. WRITE('MapraHeu, Mn='); READLN(Mn);

144. WRITE('KpeMHHA, Si='); READLN(Si);

145. WRITE('XpoM, Сг=0; READLN(Cr);

146. УМТЕ('Никель, Ni='); READLN(Ni);

147. WRITECMe^, Cu=l); READLN(Cu);

148. WRITE('Алюминий, Al='); READLN(Al);

149. WRITE(,Moлибдeн, Mo='); READLN(Mo);

150. У1иТЕ('Ванадий, V='); READLN(V);

151. WRITE('Cepa, S='); READLN(S);

152. WRITE(,Фocфop, P=r); READLN(P);1. WRITELNO;

153. WRITELN(dataout,'TeMnepaTypa ликвидуса,ОС TL-,TL:6:1); WRITELN(dataout,'TeMnepaTypa солидуса, ОС TC=',TC:6:1); TW:=TL+DTT;

154. WRITELN(dataout,'TeMnepaTypa расплава, ОС TW=',TW:6:1); WRITELN(dataout,Температура перегрева расплава, ОС DTT-,DTT:5:1); WRITELN(dataout, 'ФОРМА КЛАДКИ KF 1-ПЛОСКАЯ, 2-ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ, 3-ШАРОВАЯ');

155. WRITE('<DOPMA КЛАДКИ 1-ПЛОСКАЯ, 2-ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ, 3-ШАРОВАЯ -);READLN(KF); J:=l;

156. FOR I:=l TO H DO BEGIN k:=l; repeat

157. DSJ.:=DR1./L; A[J]:=AR[I]; B[J]:=BR[I]; TR[J]:=TRR[I];1. J:=J+1;1. K:=K+1;until K>=L+1;1. END;1. D:=0;1. DD1.:=DV;1. FOR I:=2 TO M+l DO1. BEGIN1. D:=2*DSI-1.+D;1. DD1.:=D+DV;1. END;

158. FOR I:=l TO M DO TSS1.:=(M+1-I)*TW/(M+1); TSN:=3*TSR;1: SRS:=0;1. FOR I:=l TO M DO BEGIN

159. TEP1. :=AI.+B [I] *TS S [I]/100000; IF KF=1 THEN RS[I]:=DS[I]/TEP[I];

160. KF=2 THEN RS 1. :=DD M+ 1 ./(2 * ТЕР [I]) * LN(DD [1+1 ]/DD [I]); IF KF=3 THEN RS[I]:=DD[M+1]*DD[M+1]/(2*TEP[I])*(1/DD[I]-1/DD[I+1]); SRS:=SRS+RS[I]; END;

161. AK:=4.8*EXP(0.25*LN(TSN-TSR));1. SRSN:=1/AK;1. SR:=SRS+SRSN;q:=(TW-TSR)/SR;1. TSN1 :=TW-q*SRS;1. SR1:=0;1. FOR I:=l TO M DO BEGIN

162. TSU1.:=TW-q*(SRl+0.5*RSI.); SR1:=SR1+RS[I];

163. DT1. :=(ABS(TSSI.-TSU[I])* 10/TSU[I])-0.1; END;

164. DTM+1.:=(ABS(TSN-TSN1)* 10/TSN1)-0.1;1. FOR I:=l TO M+l DO1. BEGIN1.(DT1.>0)THEN GOTO 4; END; GOTO 3; 4: TSN:=TSN1; FOR I:=l TO M DO BEGIN

165. TSS1.:=TSUI.; END; GOTO 1; 3: RSL:=0; FOR I:=l TO M DO BEGIN

166. RSL:=RSL+RS1.; TDS I. :=TW-q* RSL; END;

167. DTN 1 . :=TR[ 1 ]-T W; DTK[ 1 ] :=100* DTN[ 1 ]/TR[ 1 ]; FOR I:=2 TO M DO BEGIN

168. DTN1. :=TRI.-TDS [I-1 ]; DTK[I] :=100 * DTN[I]/TR[I]; END;1. TDSR1.:=TW;

169. FOR I:=l TO M+l DO TDSRI+1.:=TDS1.; WRITELN(dataout,' KF=\KF:1);

170. WRITELN(dataout, 'Результаты расчетов по теплопередаче');

171. WRITELN(dataout, 'Плотность теплового потока (с 1м2 кожуха ковша) Вт/м2, q=',q:7:l);

172. WRITELN(dataout, Температура окружающей среды ОС, TSR-,TSR:4:1); WRITELN(dataout, 'Коэффициент теплообмена конвенцией Вт/(м2*К), АК=',АК:5:2); WRITELN(dataout, 'Суммарное внутреннее тепловое сопротивление м2*К/Вт, SR=',SR:6:4);

173. WRITELN(dataout, 1:2,' ',DD1./2:5:3,' ',(DDI.-DV)/2:5:3,' ',TDSR[I]:6:1,' ' ,TSS[I]:6:1,' ',TR[I]:6:1,' ',DTN[I]:5:1,' ',DTK[I]:4:1); WRITELN(dataout,");

174. FOR I:—1 TO H DO WRITELN(dataout,'DRM,'.=',DR1.:5:3; AR[',I,']=',AR[I]:7:3, •BR[',I,'KBR[I]:7:3);

175. WRITELN(dataout, 'H=',H:2,' L=',L:2,' M=',M:2); flush(dataout); close(dataout); END.146