INFLUENCE OF STEELMAKING PARAMETERS ON THE REFRACTORY LINING LIFE

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

One of the ways to increase the efficiency of steelmaking is to increase the service life of refractory lining. The durability of the lining is determined by the composition and properties of the refractories, the conditions of its execution and subsequent operation. The influence of steel smelting parameters on the resistance of the refractory lining of flexible modular furnaces (GMP) operated in the conditions of the Ural Steel electric steelmaking plant (ESPC) since 2019 has been studied. A special feature of the GMP is the ability to operate both in the mode of an arc steelmaking furnace (chipboard) and in a mode without the use of electric energy, that is, using converter melting technology with an increased proportion of cast iron. The durability of the GMP lining during the studied campaigns varied widely from 270 to 450 heats, with an average of 328 heats. The results of a study of the influence of the main technological parameters of steel smelting in a flexible modular furnace on the stability of the lining of walls and hearths are presented. It is shown that the main technological factors determining the durability of the lining and the duration of the GMP campaign are the duration of downtime (inter-melting periods), the oxidation of slag and the content of MgO oxide in it. Quantitative dependences of the influence of the studied technological parameters of melting on the resistance of the refractory lining are obtained. Technological recommendations have been developed to extend the service life of the refractory lining: reducing the duration of inter-melting periods, reducing overoxidation of metal and slag as a result of stopping purging at a given carbon content (in accordance with the grade of steel being smelted), increasing the content of MgO oxide in the slag to 8 ‒ 10 %. The implementation of technological recommendations will increase the resistance of refractory lining by at least 25 % with a corresponding reduction in costs for refractories and repairs.

About the authors

Evgenij V. Zhenin

Novotroitsk branch of University of Science and Tech-nology MISIS

Author for correspondence.
Email: zhenin.ev@misis.ru
Russian Federation

Aleksey N. Shapovalov

Novotroitsk branch of University of Science and Technology MISIS

Email: alshapo@misis.ru
ORCID iD: 0000-0003-0888-814X

References

  1. Briggs J. The Refractories Industry – A Review. Materials Technology. 2005;20(4):225–232. https://doi.org/10.1080/10667857.2005.11753145
  2. Вислогузова Э.А., Кащеев И.Д., Земляной К.Г. Анализ влияния качества периклазоуглеродистых огнеупоров на стойкость футеровки конвертеров. Новые огнеупоры. 2013;3:127–133. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2013-3-127-133
  3. Серова Л.В., Чудинова Е.В., Хороших М.А. Разработка критериев оценки качества периклазоуглеродистых огнеупоров и их влияние на повышение стойкости футеровок конвертеров. Черные металлы. 2015;5(1001):21–23.
  4. Roy I., Halder D., Mishra B. Development of Improved Quality Magnesia Carbon Brick by Incorporation of Industrial Grade Functionalised Multi-Walled Carbon Nanotube. Interceram – International Ceramic Review. 2017;66:58–62. https://doi.org/10.1007/BF03401231
  5. Манашев И.Р. Возможности повышения стойкости футеровок металлургических агрегатов путем применения в производстве огнеупоров новых композиционных СВС-материалов. Теория и технология металлургического производства. 2022;2(41):4–11.
  6. Шевченко Е.А., Шаповалов А.Н., Дёма Р.Р., Колдин А.В. Влияние технологических параметров плавки на стойкость футеровки дуговой сталеплавильной печи в условиях АО «Уральская Сталь». Новые огнеупоры. 2019;7:3–7. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-7-3-7
  7. Sadri A., Cornett H., Mosnier M., Ying W.L., Ferrer B. Furnace Refractory Lining Barrier Monitoring Tools and Techniques. In: Metallurgy and Materials Society of CIM (eds) Proceedings of the 63rd Conference of Metallurgists, COM 2024. Springer, Cham. 2025:793–802. https://doi.org/10.1007/978-3-031-67398-6_135
  8. Nath D., Maji S., Singh A.K. Modeling of Arcing, Scrap Melting, and Temperature Evolution in the Refractory of a Lab-Scale Direct Current-Electric Arc Furnace. Steel research international. 2025;2300696.
  9. https://doi.org/10.1002/srin.202300696
  10. Кузнецов М.С., Гареев Р.Р., Михеев А.Е. Пути повышения стойкости футеровки рабочего слоя металлургических агрегатов электросталеплавильного производства АО «Уральская Сталь». Теория и технология металлургического производства. 2021;2(37):7–10.
  11. Искаков И.Ф., Валиахметов А.Х., Кузнецов М.С., Проскуровский Д.А., Шепелев Д.А. Особенности технологии выплавки стали в 120-тонных гибких модульных печах АО «Уральская Сталь». Теория и технология металлургического производства. 2021;2(37):19–23.
  12. Бигеев A.M., Бигеев В.А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова. 2000:544.
  13. Кудрин В.А. Теория и технология произ-водства стали. Москва: Мир; ООО «Изда-тельство АСТ». 2003:528.
  14. Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю., Киселев А.Д. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технология, материалы. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010:547.
  15. Dai Y., Li J., Yan W. and Shi C. Corrosion mechanism and protection of BOF refractory for high silicon hot metal steelmaking process. Journal of Materials Research and Technology. 2020;9(3):4292–4308.
  16. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.02.055
  17. Shapovalov A.N., Dema R.R., Nefed'ev S.P. Improving the Efficiency of Steel De-Oxidation at the Ural Steel. Materials Science Forum. 2020;989:400–405.
  18. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.989.400
  19. Шаповалов А.Н., Голубцов В.А., Бакин И.В., Рябчиков И.В. Применение комплексных модификаторов для снижения загрязненности стали коррозионно-активными неметал-лическими включениями. Черные металлы. 2020;6(1062):4–10.
  20. Куницын Г.А., Кузнецов М.С., Шаповалов А.Н., Бакин И.В. Применение комплексных мо-дификаторов при производстве стали с повышенными требованиями по неметалли-ческим включениям. Черные металлы. 2022;5(1085):9–15. https://doi.org/10.17580/chm.2022.05.02
  21. Кащеев И.Д. Рабочие свойства и примене-ние огнеупоров в промышленных печах. Новые огнеупоры. 2008;2:3–5.
  22. Schacht C. ed. Refractory Linings: Thermomechanical Design and Applications: CRC Press, Boca Raton. 2019:504.
  23. https://doi.org/10.1201/9780203741078
  24. Oliveira R.L.G., Rodrigues J.P.C., Pereira J.M., Lourenço P.B., Marschall H.U. Thermomechanical behaviour of refractory dry-stacked masonry walls under uniaxial compression, Engineering Structures. 2021;240:112361. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112361
  25. Григорьев А.С., Данильченко С.В., Заболотский А.В., Мигашкин А.О., Турчин М.Ю., Хадыев В.Т. Особенности разрушения футеровки в оборудовании разного размера. Новые огнеупоры. 2022;1(12):3–11.
  26. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-12-3-11
  27. Lee W.E., Zhang S. Melt corrosion of oxide and oxide–carbon refractories. International Materials Reviews. 1999;44(3):77–104. https://doi.org/10.1179/095066099101528234
  28. Qin J., Qi, J. L. Analysis on the Refractory Erosion of the Electric Arc Furnace and Study on the Measures of Protecting the Furnace Lining. Advanced Materials Research. Trans Tech Publications Ltd. 2012; 602–604:2082–2086. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.602-604.2082
  29. Biswas S., Sarkar D. Refractory Practice in Electric Arc Furnace. In: Introduction to Re-fractories for Iron- and Steelmaking. Springer, Cham.2020:249–267. https://doi.org/10.1007/978-3-030-43807-4_5
  30. Pang Z., Zuo H. Corrosion Behavior of MgO ‒ C Refractory in the Electric Arc Furnace that Entirely Uses Direct Reduced Iron as Raw Materials. In: Advances in Pyrometallurgy (TMS 2024). The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham. 2024.157–170. https://doi.org/10.1007/978-3-031-50176-0_12
  31. Кушнарёв А.В., Вислогузова Э.А., Устенко А.С., Ремиго С.А. Опыт использования MgO-содержащих материалов для повышения стойкости футеровок конвертеров. Новые огнеупоры. 2007;4:3–5.
  32. Шевченко Е.А., Шаповалов А.Н., Братковский Е.В. Повышение стойкости футеровки дуговых сталеплавильных печей путем совершенствования шлакового режима с применением магнийсодержащих материалов. Черные металлы. 2018;9:16–21.
  33. Бабенко А.А., Смирнов Л.А., Протопопов Е.В., Михайлова Л.Ю. Теоретические основы и технология выплавки стального полупродукта в конвертерах и ДСП под магнезиальными шлаками. Известия вузов. Черная Металлургия. 2020;63(7):491–498.
  34. Кащеев И.Д., Терентьев Е.А., Демидов К.Н., Борисова Т.В., Марясев И.Г. Свойства и структура магнезиальных модификаторов конвертерных шлаков. Новые огнеупоры. 2007;2:27–32.
  35. Сметанников А.В., Шуклин А.В., Захарова Т.П., Фейлер С.В., Неунывахина Д.Т. Примене-ние перспективных флюсообразующих материалов для повышения стойкости футеровки дуговой сталеплавильной печи. Сталь. 2019;7:28–30.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Журнал «Вестник Сибирского государственного индустриального университета»

Свидетельство о регистрации: ПИ № ФС77-77872 от 03.03.2020 г.

Журнал имеет международный стандартный номер сериального издания ISSN 2304-4497 (Print) и подписной индекс в каталоге «Урал-Пресс» – 41270

Учредитель:

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Адрес редакции:

654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, г. Новокузнецк, Центральный район, ул. Кирова, зд. 42, Сибирский государственный индустриальный университет, каб. 483гт, тел. 8-950-270-44-88

Ответственный за выпуски: Запольская Е.М. 

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк, Россия

Исключительные авторские права на статьи принадлежат авторам ©

Обработка персональных данных

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).