ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГАЗОВОЙ КОРРОЗИИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОГО ХРОМО-КРЕМНИСТОГО ЧУГУНА В СРЕДЕ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

Атмосфера анодных газов алюминиевых электролизеров ЭкоСодерберг содержит соединения фтора, оксиды серы и ванадия, вызывающие интенсивную газовую коррозию элементов газосборного колокола. Коррозия чугунных секций газосборного колокола приводит к сокращению срока их службы. Следовательно, появляется необходимость более частых ремонтов, что является причиной снижения сортности первичного алюминия по примесям железа. Проведено исследование коррозионной стойкости низколегированного хромо-кремнистого чугуна (3,06 % Si, 0,71 % Cr) в среде анодных газов алюминиевых электролизеров. Исследования проведены в промышленных условиях. Из экспериментального чугуна выполнены полнопрофильные секции газосборного колокола. Продолжительность эксплуатации секций составила 24,32 месяца. Потери массы вследствие коррозии составили 13,5 %, средние удельные потери массы – 0,128 ·10^–3 г/(см²·ч). Удельные потери массы штатно используемого высокопрочного чугуна марки ВЧ с шаровидным графитом 50 почти в 4,8 раза выше и составляют 0,614 ·10^–3 г/(см²·ч). Основа экспериментального низколегированного хромо-кремнистого чугуна ферритная, выделения графита имеют форму близкую к сферической, коррозионные процессы развиваются по границам зерен феррита. Твердость чугуна 140 – 149 НВ. Повышенная коррозионная стойкость чугуна основана на способности хрома и кремния формировать на поверхности металла защитные пленки, препятствующие диффузии окислительных газов. Кремний способствует повышению точки образования и стабильного существования в продуктах коррозии вюститной фазы FeO до температуры 900 °С, формирует слой Fe₂SiO₄ · SiO₂, обладающий повышенными защитными свойствами, который замедляет процессы высокотемпературной газовой коррозии. Экспериментальный состав чугуна рекомендуется к промышленному применению.

1. Mann V., Buzunov V., Pingin V., Zherdev A., Grigoriev V. Environmental Aspects of UC RUSAL's Aluminum Smelters Sustainable Development // TMS Light Metals. 2019. P. 553–563. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-05864-7_70

2. Юрьев А.Б., Темлянцев М.В., Деев В.Б., Феоктистов А.В., Пинаев Е.А. Коррозия чугунных секций газосборного колокола электролизеров ЭкоСодерберг // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 11-12. С. 883–890. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-11-12-883-890

3. Шиманский И.А. Повышение коррозионной стойкости литых чугунных изделий в условиях высокотемпературной газовой коррозии. Автореф. канд. дис. Красноярск. 2012. 22 с.

4. Терентьев А.А., Ножко С.И. О качестве алюминия-сырца для производства алюминиевой катанки // Системы Методы Технологии. 2018. Т. 37. № 1. С. 136–141.

5. Gomes A.S., Heilgendorff R.M. Carbon Plant Perfomance with Blended Coke // Light Metals. 2005. P. 659–663.

6. Edwards L.S., Neyrey K.J., Lossius L.P. A Rewiew of Coke and Anode Desulfurization // TMS Light Metals. 2007. P. 895–900.

7. Adams A., Cahill R., Belzile Y., Cantin K., Gendron M. Minimizing Impact of Low Sulfur Coke on Anode Quality // TMS Light Metals. 2009. P. 957–962.

8. Gendron M., Whelan S., Cantin K. Coke Blending and Fines Circuit Targeting at the Alcoa Deschambault Smelter. In: Essential Readings in Light Metals. 2008. P. 861–864.

9. Vogt F., Tonti R., Edwards L.C. Global trends in anode grade coke availability & quality for Australasian aluminium industry. In: Proceedings of the 7th Australasian Smelting Technology Conference, Melbourne, Australia, November 11- 15, 2001.

10. Abbas H., Khaji K., Sulaman D. Desulphurization Control During Anode Baking, its Impact on Anode Perfomance and Operational Costs-Alba´s Experince // TMS Light Metals. 2010. P. 1011–1014.

11. Sorlie M., Kuang Z., Thonstad J. Effect of Sulfur on Anode Reactivity and Electrolytic Consumption // TMS Light Metals. 1994. P. 659–665.

12. Grandfield J.F., Taylor J.A. The Downstream Consequences of Rising Ni and V Con-centrations in Smelter Grade Metal and Potential Control Strategies // TMS Light Metals. 2009. P. 1007–1011.

13. Виноградов А.М., Пинаев А.А., Виноградов Д.А., Пузин А.В., Шадрин В.Г., Зорько Н.В., Сомов В.В. Повышение эффективности укрытия электролизеров Содерберга // Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. № 1. С. 19–30 http://dx.doi.org/10.17073/ 0021-3438-2017-1-19-30

14. Sokolnikov V.A., Tyutrin A.A. Protection of cast iron sections of gas-collecting bell of soderberg electrolysis cell // Materials Science Forum. 2022. Vol. 1052. P. 238–243. http://dx.doi.org/10.4028/p-wrd90w

15. Шерман А.Д. Чугун. Москва: Метал-лургия, 1991. 576 с.

16. Пинаев Е.А., Темлянцев М.В., Протопопов Е.В., Большаков Д.Г., Темлянцева Е.Н., Симачев А.С. Исследование влияния алюминия на коррозионную стойкость чугунов при эксплуатации в среде анодных газов элек-тролизеров ЭкоСодерберг // Вестник Рос-сийской академии естественных наук. За-падно-Сибирское отделение. 2021. № 24. С. 116–121.

17. Пинаев Е.А., Темлянцев М.В., Куценко А.И., Симачев А.С., Бессонова О.В. Исследование стойкости чугунов к высокотемпературной газовой коррозии в среде анодных газов электролизеров Экосодерберг // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2023. № 2 (44). С. 87–94. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-2(44)-87-94

18. Усольцев А.А., Козырев Н.А., Князев С.В., Куценко А.И., Михно А.Р. О возможности замены серых чугунов для изготовления литых элементов газосборного колокола электролизера // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1063–1070. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2021-9-1063-1070

19. Пинаев Е.А., Темлянцев М.В., Темлянцева Е.Н., Кувшинникова Н.И. Исследование химического и фазового состава продуктов коррозии чугунных секций газосборного колокола алюминиевых электролизеров ЭкоСодерберг // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. 2020. № 43. С. 144–151.

20. Патент SU 1425242. Чугун / Счисленок Л.Л., Шитов Е.И., Фамицкая Н.В., Иванченко Т.Ф. опубл. 23.09. 1988. Бюл. № 35.

21. Курганов В.А. Жаростойкий чугун с шаровидным графитом // Литейщик России. 2011. № 10. С. 25–27.