vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2024-4(50)-83-91vsgiu-31Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceСПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ФУТЕРОВОК РАЗЛИВОЧНЫХ КОВШЕЙ ФЕРРОСПЛАВНОГО ПРОИЗВОДСТВАAPPROACHES TO INCREASE THE DURABILITY OF THE LINING OF CASTING LADLES OF FERROALLOY PRODUCTIONЗапольскийАндрей СергеевичZapol'skiiAndrei S.

заместитель начальника службы ОТиПБ, магистрант кафедры теплоэнергетики и экологии

Deputy Head of the OTiPB Service, Undergraduate student of the Department of Thermal Power Engineering and Ecology

zapolskiyas@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7985-5666ТемлянцевМихаил ВикторовичTemlyantsevMikhail V.

д.т.н., профессор, проректор по реализации стратегического проекта

Dr. Sci. (Eng.), Prof., ViceRector for the implementation of the strategic project

uchebn_otdel@sibsiu.ruСибирский государственный индустриальный университет, АО «Кузнецкие ферросплавы»РоссияSiberian State Industrial University, Kuznetsk Ferroalloys JSCRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian Federation202402022026048391Copyright © Запольский А.С., Темлянцев М.В., 20262026Запольский А.С., Темлянцев М.В.Zapol'skii A., Temlyantsev M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/31

Определены факторы, влияющие на срок службы футеровки разливочных ковшей. Исследованы способы повышения стойкости футеровки разливочных ковшей ферросплавного производства. Приведены несколько составов для защиты футеровки от контакта жидкого металла и шлака. Просушивание после ремонта (изготовления) футеровки разливочных ковшей в специальной сушильной камере, в которой теплогенерация реализуется посредством сжигания дизельного топлива, приводит к тому, что около 80 % тепла выбрасывается в атмосферу и не полностью удаляется влага из огнеупоров. Указаны основные данные по влиянию разогрева футеровки ковшей ферросплавного производства на ее срок службы и безопасность процесса разливки расплава металла. Рассмотрены различные конструкции стендов сушки и разогрева разливочных ковшей, выполнено их сравнение. Выбор конструкции стенда зависит от конкретных условий производства, включая доступность ресурсов, емкость и габариты ковшей, требования безопасности и экологические нормы. Нанесение защитных покрытий на огнеупорную футеровку и использование конструкции электрического или плазменного стендов для сушки и разогрева разливочных ковшей являются наиболее современными решениями, позволяющими снизить затраты производства, обеспечить оптимальную механизацию и автоматизацию технологического процесса при соблюдении установленных требований промышленной безопасности с минимальным воздействием на окружающую среду.

The factors influencing the service life of the lining of filling vessels have been determined. The methods of increasing the durability of the lining of casting ladles of ferroalloy production are investigated. Several variants of compositions for protecting the lining from contact of liquid metal and slag are given. Drying after repair (manufacture) of the lining of filling buckets in a special drying chamber, in which heat generation is realized by burning diesel fuel, leads to the fact that about 80% of the heat is released into the atmosphere and moisture is not completely removed from the refractories. The main data on the effect of heating the lining of ferroalloy ladles on its service life and the safety of the molten metal casting process are indicated. Various designs of  drying and heating stands for filling buckets are considered, and their comparison is performed. The choice of stand design depends on the specific production conditions, including resource availability, bucket capacity and dimensions, safety requirements and environmental standards. The application of protective coatings on the refractory lining and the use of an electric or plasma stand design for drying and heating filling buckets are the most modern solutions that reduce production costs, ensure optimal mechanization and automation of the technological process while complying with established industrial safety requirements with minimal environmental impact. 

ферросплавное производствоогнеупорная футеровказащитный слойстойкость футеровкистенды разогревасушкаразогрев футеровкиferroalloy productionrefractory liningprotective layerlining durabilityheating standsdryingheating of the liningReferencesНикифоров А.С., Кинжибекова А.К., При-ходько Е.В., Арипова Н.М., Карманов А.Е. Анализ работы футеровок разливочных ковшей. Вестник Торайгыров университета. 2022;3:142–153.Danieli group. Danieli Innovaction meeting. Strategies for managing successfully during “new normal”. DaNews. 2018;177. URL: https://www.danieli.com/en/news/da-news.htm#/. (Accessed: 15.06.2024).https://doi.org/10.48081/RPOK3424Danieli group. Danieli undisputed leadership in minimill technology. DaNews. 2016;173. URL: https://www.danieli.com/en/news/ danews.htm#/. (Accessed: 17.06.2024).Scheunis L., Fallah-Mehrjardi A., Campforts M., Jones P.T., Blanpain B., Malfliet A., Jak E. The effect of a temperature gradient on the phase formation inside a magnesia–chromite refractory in contact with a non-ferrous PbO–SiO2–MgO slag. Journal of the european ceramic society. 2015;35(10):2933–2942.Kuberskii S.V. Implementation of the strategy of creating micro- and mini-plants in the conditions of the metallurgical complex of Russia. In: Collection of scientific papers of the Donbass State Technical University. Alchevstk: izd. DonGTU, 2020; 18(61):61‒70. (In Russ.).Yuxiang Dai, Jing Li, Wei Yan, Chengbin Shi. 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.Shinkarenko A.V. The concept of metal-lurgical mini-plants as a format for the development of the economy of regions and the metallurgical industry. In: Transformation of the Russian Economy and Financial Sector: challenges and trends. Collection of materials of the All-Russian scientific and practical conference. Moscow: Sinergiya, 2023:488‒491. (In Russ.).https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.02.055Minaev A.A. Features of the development of maxi- and mini-factories. Vestnik Donetskogo natsional'nogo tekhnicheskogo universiteta. 2021;4(26):3–9. (In Russ.).Кащеев И.Д. Свойства и применение огнеупоров. Москва: Теплотехник, 2004:352.Rozhkov G.K., Levandovskii S.A., Sarancha S.Yu., Moller A.B., Kinzin D.I., Tulupov O.N. Development of modern resource-saving technology for the production of rebar rolled products and grinding balls. Modelirovanie i razvitie protsessov OMD. 2019;3(30):18‒22. (In Russ.).Улмаганбетов Н.А., Алмагамбетов М.С., Заякин О.В., Досекенов М.С. Оптимизация стойкости футеровки разливочных ковшей ферросплавного производства. Наука и техника Казахстана. 2023;(3):152–161. https://doi.org/10.48081/RXHH7263Ishmet'ev M.E., Nazarov D.A., Levandovskii S.A., Moller A.B., Tulupov O.N. An example of a mini-plant using secondary steel as a raw material. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. 2022;20(2):53‒61. (In Russ.).Volkova O., Janke D. Modelling of Temperature Distribution in Refractory Ladle Lining for Steelmaking. ISIJ International. 200;43(8): 1185–1190.https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-2-53-61.Gupta N, Chandra S. Temperature Prediction Model for Controlling Casting Superheat Temperature. ISIJ International. 2004;44(9):1517–1526.Steel production in Russia. URL: https://refru.ru/steel.html (Accessed 25.11.2024). (In Russ.).Guen L.Le, Huchet F. Thermal imaging as a tool for process modelling: application to a flight rotary kiln. Quantitative InfraRed Thermography Journal. 2020;17(2):79–95.Modrzyk A. Ekonomika kryzysu codzienności. Kultura i Społeczeństwo. 2023;67(4):151‒180. https://doi.org/10.35757/kis.2023.67.4.8. EDN: EDPSXY.https://doi.org/10.1080/17686733.2019.1611222Sklyar A.V., Marinchenko T.E. Modern-ization of the energy system of an enterprise. American Journal of Agriculture and Forestry. 2019;7(4):133‒138. https://doi.org/10.11648/j.ajaf.20190704.12. EDN: WBKMEQLee Rippon, Barry Hirtz, Carl Sheehan, Travis Reinheimer, Philip Loewen, Bhushan Gopalun. Visualization of multiscale ring formation in a rotary kiln. Nordic Pulp & Paper Research Journal. 2021;36(4):549–558.Mingazov S. Steel smelting in Russia in 2023 approached the record level of 2021. Forbes. URL: https://www.forbes.ru/biznes/504988-vyplavka-stali-v-rossii-v-2023-godu-priblizilas-k-rekordnomu-urovnu-2021-goda. (Accessed: 19.06.2024). (In Russ.).https://doi.org/10.1515/npprj-2021-0048Russiun economy in 2012. Trends and Out-looks. GAIDAR INSTITUTE FOR ECONOMIC POLICY. Moscow: Gaidar Institute Publishers. 2013:548.Lin C., Yi Z., Jiang Z. An alumina rotary kiln monitoring system based on flame image processing. Transactions of the Institute of Measurement and Contro. 2019;41(10):2764–2771. https://doi.org/10.1177/0142331218810085Smirnov E.N., Smirnov A.N., Sklyar V.A. End-to-end product quality assessment in an integrated specialized metallurgical micro-plant. Stal'. 2021;(4):31‒37. (In Russ.).Michael Hampel. Beitrag zur Eigenschafts-bewertung von feuerfesten Magnesiakohlen-stofferzeugnissen: Dissertation. Technische Universität Bergakademie Freiberg. Freiberg, 2010:226.The 7 Best Steel Manufacturers in UAE 2024: A Comprehensive Guide. News. URL: https://crunchdubai.com/best-steel-manufacturers-uae-2024/ (Accessed: 18.06.2024).Andreev K., Luchini B., Rodrigues M.J., Alves J.L. Role of fatigue in damage development of refractories under thermal shock loads of different intensity. Ceram. INT. 2020;(46):20707–20716. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT.2020.04.235Konovalenko S.V. Optimization of steel smelting technology in an electric steelmaking shop. Stal'. 2021;(2):27‒29. (In Russ.).Prikhod’ko E.V. Аnalysis of methods for heating the lining of high-temperature units. Refractories and industrial ceramics. 2021;62(4):463–466. https://doi.org/10.1007/S11148-021-00625-1Sadatshojaei E., Esmaeilzadeh F., Fathikaljahi J. Regeneration of the Midrex Reformer Catalysts Using Supercritical Carbon Dioxide. Chemical Engineering Journal. 2018:748‒758.Запольский А.С. Выявление утечек воды в системе охлаждения открытых ферросплавных печей. В кн.: Инновационный конвент "Кузбасс: образование, наука, инновации". Материалы XII Инновационного конвента. Кемерово: изд. КемГУ, 2024:599–601.Yadav, S., Srishilan С., Shukla А.К. Thermodynamic Model of MIDREX Ironmaking Process Using FactSageTM and Macro Facility. Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science. 2023;54(6):3508‒3525.Правила безопасности процессов по-лучения или применения металлов (утв. приказом Ростехнадзора от 09.12.2020 г. № 512). Официальный интернет-портал правовой информации. URL: http://pravo.gov.ru (дата обращения 24.11.2024 г.).Mekhryakov D.V., Greznev V.G., Malei I.V. Complex modernization of mine metallization furnaces using the Midrex technology at the Oskola Electrometallurgical Combine. In: Collection of documents of the international scientific and practical conference dedicated to the 95th anniversary of the founding of the De-partment of TIM, UrFU and the 85th anniversary of the founding of JSC VNIIMT, Yekaterinburg: UrFU. 2015:216‒222. (In Russ.).Fomenko S.M., Akishev A., Tolendiuly S. Thermal flows influence on the change of temperature stresses in surface and inner layers of refractories. Materials Today: Proceedings. 2020;33(4):1853–1858. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.198OEMK celebrates its half-century anni-versary. URL: https://www.metalloinvest.com/media/ press-releases/898858/?utm_source=google. com&utm_medium=organic&utm_campaign=google.com&utm_referrer=google.com (Accessed 26.11.2024). (In Russ.).Запольская Е.М., Темлянцев М.В., Григорьев А.В. Исследование влияния температурных режимов на параметры тепловой работы стендов разогрева футеровок сталеразливочных ковшей. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2019;2(28):7–10.Energy prices have lagged behind inflation. Komersant". 2024. URL: https://www.kom-mersant.ru/doc/6480365 (Accessed: 26.08.2024). (In Russ.).Запольская Е.М., Темлянцев М.В., Костю-ченко К.Е. Оценка влияния емкости сталеразливочных ковшей на тепловую эффективность стендов разогрева. В кн.: Металлургия: технологии, управление, инновации, качество. Труды XVII Всероссийской научно-практической конференции. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2013:18–23.Gas prices in Russia will rise in the next two years. How tariffs for consumers will change. The Federal Antimonopoly Service has planned to increase the cost of gas in Russia by 8 % in July 2024. Gazeta.ru. 2024. URL: https://www.gazeta.ru/business/2023/07/07/17247974.shtml?updated (Accessed: 26.08.2024). (In Russ.).Запольская Е.М., Темлянцев М.В., Костю-ченко К.Е. Влияние геометрических размеров и емкости сталеразливочных ковшей на тепловую эффективность стендов высокотемпературного разогрева. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2013;2(4):28–32.Bigeev V.A., Stolyarov A.M., Valiakhmetov A.Kh. Metallurgical technologies in a high-performance electric steelmaking shop. Moscow, Vologda: Infra-Inzheneriya, 2020:320 с. (In Russ.).Запольская Е.М., Феоктистов А.В., Темлянцев М.В. Оценка тепловой эффективности стендов высокотемпературного разогрева сталеразливочных ковшей различной емкости. В кн.: Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XIX Бенардосовские чтения). Материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 175-летию со дня рождения Н.Н. Бенардоса. 2017:162 – 165.Strakhov V.M., Anikin A.E., Strokina I.V. etc. Production of metallized pellets using brown coal semi-coke. Koks i khimiya. 2015;1:20‒25. (In Russ.). EDN: TGLUPD.Рязанов В.Т., Шульгин С.С., Набоких А.А., Шестаков С.Б. Опыт внедрения стендов сушки разливочных ковшей, отапливаемых ферросплавным газом. Сталь. 2020;5:24–25Strokina I.V., Yakushevich N.F., Polyakh O.A. Intensification of the metallization process of iron ore raw materials. In: Metallurgy: technology, management, innovation, quality. Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference, Novokuznetsk, November 09-11. Novokuznetsk: ITs SibGIU, 2011:134‒139. (In Russ.). EDN: RUYLXJ.Запольский А.С., Темлянцев М.В. Страте-гия энергосбережения ферросплавного производства. В кн.: Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения. Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2024:63–70.Strokina I.V., Nozdrin I.V., Polyakh O.A., Yakushevich N.F. Assessment of prospects for the use of new deposits of the Siberian region in metallurgy. In: Prospects for the development of technology for processing hydrocarbon and mineral resources. Materials of the XII All-Russian Scientific and Practical Conference with international participation, April 20-21, 2022. Irkutsk: izd. Irkutskogo natsional'nogo issledovatel'skogo tekhnicheskogo universiteta, 2022:36‒39. (In Russ.). EDN: WOPDDG.Темлянцев М.В., Матвеев М.В., Темлянцева Е.Н. Исследование влияния различных фак-торов на обезуглероживание периклазоуглеродистых ковшовых огнеупоров. Известия вузов. Черная металлургия. 2011.10:32–36.Темлянцев М.В., Матвеев М.В., Темлянцева Е.Н. Исследование влияния различных фак-торов на обезуглероживание периклазоуглеродистых ковшовых огнеупоров. Известия вузов. Черная металлургия. 2011.10:32–36.Бершицкий И.М., Тарарышкин А.В. Энергосберегающие и экологически безопасные установки для электрической сушки и подогрева футеровки ковшей. Сталь. 2010;2:24–25.Бершицкий И.М., Тарарышкин А.В. Энергосберегающие и экологически безопасные установки для электрической сушки и подогрева футеровки ковшей. Сталь. 2010;2:24–25.Бершицкий И.М., Сивак Б.А., Кац Я.Л. Разработка и внедрение высокоэффективных электрических установок сушки и нагрева футеровок разливочных ковшей для черной и цветной металлургии. Тяжелое машино-строение. 2018;5:14–18.Бершицкий И.М., Сивак Б.А., Кац Я.Л. Разработка и внедрение высокоэффективных электрических установок сушки и нагрева футеровок разливочных ковшей для черной и цветной металлургии. Тяжелое машино-строение. 2018;5:14–18.Краснянский М.В., Кац Я.Л., Бершицкий И.М. Эффективность электронагрева футеровки сталеразливочных ковшей. Металлург. 2012;5:48–53.Краснянский М.В., Кац Я.Л., Бершицкий И.М. Эффективность электронагрева футеровки сталеразливочных ковшей. Металлург. 2012;5:48–53.Краснянский М.В. Исследование и совершенствование энергетического режима внепечной обработки стали в ковшах малой вместимости: автореф. дис. канд. техн. наук – 05.16.02 Ме-таллургия черных, цветных и редких металлов. – Москва, 2014:21.Краснянский М.В. Исследование и совершенствование энергетического режима внепечной обработки стали в ковшах малой вместимости: автореф. дис. канд. техн. наук – 05.16.02 Ме-таллургия черных, цветных и редких металлов. – Москва, 2014:21.Бершицкий И.М., Сивак Б.А., Кац Я.Л. Разработка и внедрение высокоэффективных электрических установок сушки и нагрева футеровок разливочных ковшей для черной и цветной металлургии. Тяжелое машино-строение. 2018;5:14–18.Бершицкий И.М., Сивак Б.А., Кац Я.Л. Разработка и внедрение высокоэффективных электрических установок сушки и нагрева футеровок разливочных ковшей для черной и цветной металлургии. Тяжелое машино-строение. 2018;5:14–18.Пат. № 1260113 SU. Устройство для сушки футеровки сталеразливочных ковшей / П.П. Луцик, А.Т. Есаулов, Б.П. Дроменко, С.И. Лавренко, В.М. Кирсанов, Ю.Б. Кушнир; заявл. 05.05.86; опубл. 30.09.86. Бюл. № 36.Пат. № 1260113 SU. Устройство для сушки футеровки сталеразливочных ковшей / П.П. Луцик, А.Т. Есаулов, Б.П. Дроменко, С.И. Лавренко, В.М. Кирсанов, Ю.Б. Кушнир; заявл. 05.05.86; опубл. 30.09.86. Бюл. № 36.Пат. № 2663447 RU. Способ сушки и нагрева футеровки сталеразливочного ковша / М.Г. Кузьмин, Я.Л. Кац, А.В. Речкалов, А.С. Аньшаков; опубл.06.08.2018. Бюл. № 22.Пат. № 2663447 RU. Способ сушки и нагрева футеровки сталеразливочного ковша / М.Г. Кузьмин, Я.Л. Кац, А.В. Речкалов, А.С. Аньшаков; опубл.06.08.2018. Бюл. № 22.Стенд для сушки и подогрева литейных ковшей. URL: https://epos-nsk.ru/plazmennye-tehnologii/plazmennyy-podogrev-i-sushka-kovshey/ (дата обращения: 07.06.2024).Стенд для сушки и подогрева литейных ковшей. URL: https://epos-nsk.ru/plazmennye-tehnologii/plazmennyy-podogrev-i-sushka-kovshey/ (дата обращения: 07.06.2024).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.