ISSN 2309-1177
Основан в 1991 году Периодичность 4 раза в год
Переименован в 2001 г. и 2013 г. № 4 (27) 2019 г.
р е с п у б л и к а н с к и й н а у ч н ы й ж у р н а л
«В Е С Т Н И К К А РА Г А Н Д И Н С К О ГО ГО С У Д А РС Т В Е Н Н О Г О И Н Д У С Т РИ А Л Ь Н О ГО У Н И В Е РС И ТЕ Т А »
Главный редактор - Б. Жаутиков
Ректор, доктор технических наук, профессор
Журнал зарегистрирован в Министерстве культуры и информации Республики Казахстан (регистрационное свидетельство № 13579-Ж от 30.04.2013 г.)
Основная тематическая направленность: публикация результатов научных исследований по широкому спектру проблем в металлургии, технологии новых материалов, строительстве, машиностроении, технологических машинах и транспорте, энергетике, автоматизации и вычислительной технике, экономике, химической технологии, безопасности жизнедеятельности, общеобразовательных фундаментальных (базовых) дисциплинах.
Языки публикаций: казахский, русский, английский.
Периодичность: 1 раз в квартал (4 раза в год).
© Карагандинский государственный индустриальный университет, 2019
Собственник: Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения «Карагандинский государственный индустриальный университет»
Редакционная коллегия
Жаутиков Б.А. Р ек т о р Р Г П на П Х В «К арагандинский государст венны й индуст риальны й университ ет », член -корреспондент Н ациональной инж енерной академ ии Р еспублики К азахст ан, д.т.н., проф ессор, главны й р ед акт ор
Айкеева А.А. П ро р ект о р по научной р а б о т е и м еж дународн ы м связям Р Г П на П Х В «К арагандинский государст венн ы й индуст риальны й университ ет », академ ический совет ник
Н а циональной инж енерной академ ии Р еспублики К азахст ан, к.т.н., доцент, зам.
главного р едакт ора
Сивякова Г.А. П ро р ект о р по у ч е б н о й р а б о т е Р Г П на П Х В «К арагандинский государст венны й индуст риальны й университ ет », к.т.н., доцент
Сарекенов К.З.
А к а д е м и к К азахской национ альной академ ии ест ест венны х наук, член -корреспон дент Н а циональной инж енерной академ ии Р еспублики К азахст ан, лауреат Г осударст венн ой прем ии Р еспублики К азахст ан в област и науки и т ехники, д.т.н., проф ессор
Тлеугабулов С.М.
П р о ф ессо р К азахского национального исследоват ельского у н и вер си т ет а им. К.И.
Сат паева, академ ик Н ациональной инж енерной академ ии Р еспублики К азахст ан, д.т.н., проф ессор
Байсанов С.О. Д и р е к т о р Х и м и ко -м ет а ллур ги ческ о го инст ит ут а им. Ж А биш ева, д.т.н., проф ессор Белов Н.А.
Д и р е к т о р инж инирингового цент ра И Л Т М п р и каф едре «Технология л и т ей н ы х п роцессов» Н ационального исследоват ельского т ехнологического у н и вер си т ет а
«М осковский инст ит ут ст али и сплавов», д.т.н., проф ессор, Р оссия
Бутрин А.Г. П р о ф ессо р каф едры «Э коном ика и ф инансы » Ю ж н о -У р а льско го государст венного университ ет а, д.э.н., Р оссия
Гун Г.С.
П р о ф ессо р каф едры «М аш иност роит ельны е и м ет а ллур ги ч ески е т ехнологии»
М а гн и т о го р ско го государст венн ого т ехнического у н и вер си т ет а им. Г.И . Н осова, д.т.н., проф ессор, Р оссия
Павлов А.В.
П р о ф ессо р каф едры «М ет аллургия ст али и ф ерросплавов» Н ационального
исследоват ельского т ехнологического ун и ве р с и т е т а «М осковский инст ит ут ст али и сплавов», д.т.н., проф ессор, Р оссия
Richard Fabik П р о ф ессо р каф едры «О бработ ка м а т ериалов» Технического университ ет а, PhD, г.
О ст рова, Чехия
Черный А.П.
Д и р е к т о р И н ст и т ут а элект ром еханики, энергосбереж ен ия и сист ем уп р а влен и я К рем енчугск ого национального у н и вер си т ет а им. М . О ст роградского, д.т.н., проф ессор, У краина
Аменова А.А. Д и р е к т о р Д еп а р т а м е н т а м еж д уна р о д н о го сот рудничест ва, P hD Гельманова З.С. П р о ф ессо р каф едры «М енедж м ент и бизнес», к.э.н., проф ессор
Жабалова Г.Г. Д е к а н ф акульт ет а «Э нергет ика, т ранспорт и сист ем ы управлен ия», к.т.н., доцент Ержанов А.С. Д и р ек т о р Д еп а р т а м ен т а науки и инноваций, PhD, от вет ст венн ы й секрет арь Кабиева С.К. З аведую щ ая каф едрой «Х им ическая т ехнология и экология», д.х.н., доцент
Ким А.С. Г ла вн ы й научны й со т р уд ни к ла б орат ории Б О Р Х и м и ко -м ет а ллур ги ческ о го инст ит ут а им. Ж . А биш ева, д.т.н.
Мусин Д.К. Д е к а н ф акульт ет а «М ет аллургия и м аш иност роение», к.т.н., доцент
Д о ц е н т каф едры «Хим ическая т ехнология и экология», к.х.н., проф ессор Р оссийской
^Меркулов ^^^^^3.
академ ии ест ест вознания
Ногаев К.А. Заведую щ ий каф едрой «Т ехнологические м а ш и н ы и т ранспорт », к.т.н.
Нурумгалиев А.Х. Заведую щ ий каф едрой «М ет аллургия и м ат ериаловедение», д.т.н., проф ессор Силаева О.В. З аведую щ ая каф едрой «Э коном ика и ф инансы », к.э.н., доцент
Харченко Е.М. Д и р ек т о р Д еп а р т а м ен т а по академ ической полит ике, к.т.н.
Д и р е к т о р Н аучно-исследоват ельского инст ит ут а ст роит ельного производст ва, д.т.н., проф ессор
Панин Е.А. Д о ц е н т каф едры «О бработ ка м ет а лло в давлением », P hD Волокитина И.Е. Д о ц ен т каф едры «О бработ ка м ет а лло в давлением », P hD
Ответственный секретарь - Ержанов А.С.
Технический редактор - Бактыбаева А.С.
Компьютерная верстка - Бактыбаева А.С.
Наименование типографии, её адрес и адрес редакции:
ЦПиД Карагандинского государственного индустриального университета, 101400 г. Темиртау, Карагандинская обл., пр. Республики, 30.
Предисловие
К А З А Х С Т А Н С К О Й С Т А Л И 75 Л ЕТ!
Г О Р Я Т М А Р Т Е Н О В С К И Е П Е Ч И , И Д Е Н Ь , И Н О Ч Ь Г О Р Я Т О Н И ...
31 декабря 1944 года в 12 часов дня Казахский металлургический завод выдал первые десятки тонн стали. Это событие ознаменовало собой большую победу на трудовом фронте, что было особенно важно в связи с приближающимся победоносным завершением Великой Отечественной войны...
Со дня выпуска первой казахстанской стали прошло 75 лет. Идея о строительстве в Казахстане предприятия с полным металлургическим циклом возникла еще в тридцатых годах прошлого века, после длительного детального изучения месторождений железных руд Центрального Казахстана. Приказ наркома черной металлургии СССР о строительстве в Казахской ССР передельного металлургического завода с годовой мощностью 75-100 тыс. тонн стали и 50-75 тыс. тонн проката вышел в свет в апреле 1942 года. Через два месяца разработчики взялись за реализацию важного проекта для страны, ведущей войну против фашистских захватчиков. На претворение замысла ушло более двух лет. Ученые, инженеры, рабочие объединились в самоотверженном строительстве мартенов в Центральном Казахстане.
Задолго до этого события, в 20-е годы в будущем городе металлургов побывала экспедиция основателя казахстанской науки геолога Каныша Сатпаева, который пришёл к выводу, что сочетание разных условий, выгодное экономическое и географическое положение идеально для обустройства металлургического комбината именно здесь. Это определило город Темиртау как металлургический центр Казахстана. Так на казахстанской земле зарождалась черная металлургия. По мере строительства, в строй начали входить и первые объекты завода — механический, кузнечно-котельный, литейный, электроремонтный, теплосиловой цеха. Одновременно более тысячи человек прошли обучение на крупных металлургических предприятиях Нижнего Тагила, Белорецка, Алапаевска, Магнитогорска — знаменитой Магнитки. 30 декабря 1944 года началась загрузка мартеновской печи. Девять часов рабочие загружали 30 тонн металлической шихты вручную, а 31 декабря 1944 года первая мартеновская печь Казахского металлургического завода дала первую сталь!
Еще немногие знали о заводе, еще не было города Темиртау, но казахстанская сталь уже шла на производство оружия и боевой техники, приближала Победу.
Уже через год благодаря высокому качеству стали и ударной стройке поселок Самарканд на реке Нура получит статус города под названием Темиртау.
В 1956 году строительство завода было объявлено всесоюзным. Со всех
концов огромной страны в Темиртау начала прибывать молодежь. В составе
первого рабочего эшелона был и молодой Нурсултан Назарбаев. 3 декабря 1957
Предисловие
ВЕСТНИК КГИУ № 4 (27) 2019 г.
года состоялась торжественная закладка фундамента первой домны будущего гиганта черной металлургии — Казахстанской Магнитки.
3 июля 1960 года запустили доменную печь - первую и единственную тогда во всей Средней Азии и Казахстане. Эта дата стала днём рождения Казахстанской Магнитки - Карагандинского металлургического завода. Вместе с опытными мастерами в плавке первого казахстанского чугуна участвовал и молодой металлург Нурсултан Назарбаев. Многотысячный отряд казахстанских металлургов, в рядах которых по-братски, рука об руку, варили чугун и сталь, производили прокат русские и казахи, украинцы и башкиры, белорусы и татары, немцы и представители многих других народов Советского Союза.
Металлург - это человек, который имеет дело с горячим металлом, и его профессия не исключает тяжелого физического труда, необычных ситуаций, требующих мгновенной реакции и решимости. Работа на металлургическом предприятии - это тяжёлый труд, который по силам только настоящим мужчинам, обладающим стальными нервами и железным здоровьем. Большая часть молодёжи 1960-х остро ощущала сопричастность своей судьбы с судьбой страны. В условиях интенсивного развития металлургического производства в Казахстане, назрела острая необходимость создания в молодом индустриальном городе самостоятельного высшего учебного заведения. В 1963 году по предложению Нурсултана Абишевича Назарбаева был открыт завод -ВТУЗ при Карагандинском металлургическом заводе (Карметкомбинате) (ныне КГИУ), который стал судьбообразующим «стальным» высшим учебным заведением Казахстана. Его история тесно связана с историей развития Казахстанской Магнитки.
И уже тогда передовая молодёжь шестидесятых «штурмовала» стены завод- ВТУЗа, получая качественное металлургическое образование. Среди первых выпускников легендарного ВТУЗа был и Нурсултан Абишевич Назарбаев. В 1967 году он защитил выполненный под руководством первого ректора завод- ВТУЗа, профессора Шумакова Л.Г. дипломный проект на «отлично» и получил квалификацию инженера-металлурга. Постепенно, благодаря опыту и образованию, полученному во ВТУЗе, будущий глава страны, прошёл путь от четвёртого горнового до старшего газовщика доменной печи. Отдав девять лет горячему производству, становится лидером комсомола города, секретарём горкома партии по промышленности, лидером коммунистов Карметкомбината...
В новой эре независимости станет и Первым Президентом Республики Казахстан - Лидером Нации.
Большой вклад в развитие Завода-ВТУЗа сыграли первые ректора Шумаков Леонид Георгиевич и Ишмухамедов Нариман Куанышгалиевич. Под их руководством развивалась материально -техническая и лабораторная база. По ходатайству коллектива сейчас решается вопрос о присвоении имени Шумакова Л.Г. улице Фрунзе, имени Ишмухамедова Н.К. улице Калинина.
5
Предисловие
Сегодня бывший ВТУЗ - единственный в стране индустриальный университет, ведущий вуз в Казахстане по подготовке специалистов для металлургических предприятий с полным производственным циклом. За годы существования Карагандинский государственный индустриальный университет выпустил свыше 20 тысяч высококвалифицированных специалистов для металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности.
Металлургическая отрасль для Республики Казахстан является одной из главных отраслей, способствующих повышению конкурентоспособности национальной экономики, а также достижению устойчивости ее развития.
Металлургическая промышленность — стратегическая отрасль экономики Казахстана, причем ее основная роль состоит в обеспечении сырьем других высокотехнологичных и наукоемких секторов экономики страны, нацеленных на выпуск конечной продукции, включая машиностроение, стройиндустрию, автомобилестроительную, авиационную, космическую и оборонную промышленность.
Строительство Карметкомбината дало огромный импульс индустриализации и росту экономического потенциала Казахстана и развитию нашего города Темиртау. Казахстанская Магнитка закалила характеры всех, кто прошел через нее, научила справляться с трудностями, хранить дружбу и стремиться к лучшему в жизни. "Профессия металлурга воспитала в нас особый характер, дисциплину, мужество, пунктуальность, — говорят ветераны Магнитки. — Если бы Всевышний предложил нам начать жизнь заново и переписать какие-то страницы своей жизни, мы никогда не променяли бы ни один день своей бурной и очень интересной молодости. Все трудности в работе пошли нам во благо.
Даже дружба, которую мы храним и бережем спустя годы, стала выносливой и железной, как металл».
Современная Магнитка — визитная карточка страны, это признанная во всем мире производственная база самого лучшего по характеристикам металла. И сегодня комбинат в Темиртау остается крупнейшим горно -металлургическим предприятием в Казахстане и одним их лучших предприятий компании
"АрселорМиттал", занимающей первое место в мире по производству стали.
Ректор Карагандинского государственного
индустриального университета
Жаутиков Б.А.
ВЕСТНИК КГИУ № 4 (27) 2019 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
стр.
Раздел 1. Металлургия. Технологии новых материалов ... 10
1.1 С.А. СМАИЛОВ, О.А. СТОЛЯРСКИЙ, К.К. НУРТАЗАЕВАПроекты по подбору оптимального состава материалов для производства новых видов продукции на АО «АрселорМиттал
Темиртау»... 11 1.2 Е.Ж. ШАБАНОВ, Р.Т. ТӨЛЕУҚАДЫР, И.С. ИНКАРБЕКОВА,
Ж.Қ. СӘУЛЕБЕК, Ш.Қ. ҚАЗИ, ММ. БЕКЕНОВА
Оптимизация технологических и электрических режимов процесса
выплавки лигатур с хромом... 17 1.3 В.К. РАХИМОВ, Ю.И. ШИШКИН, Т.Г. ЕГОРОВА
Условия удаления углерода в заключительный период продувки
конвертерной ванны... 23 1.4 Ж.А. АШКЕЕВ, Ж У. БУКАНОВ, Ж.Н. АТАМБАЕВ
Совмещение литья и прокатки заготовок... 2 7 1.5 А.А. ТЫМЧЕНКО, Е.А. ПАНИН
Современные тенденции развития способов прокатки с
интенсификацией сдвиговых деформаций... 30 1.6 Е.А. ПАНИН, Н.А. ЛУТЧЕНКО
Методика определения механических характеристик металла с
помощью метода конечных элементов... 39 1.7 Р.М. КУАНЫШБАЕВ, Д.К. МУСИН, Г.Е. АХМЕТОВА
Исследование влияния термической обработки на структуру
проволоки из стали 70... 4 6
Раздел 2. Машиностроение. Технологические машины и транспорт ... 51
2.1 Н.В. АХМЕТГАЛИНА, В.А. ТАЛМАЗАН, С.Ж. КЫДЫРБАЕВА Моделирование теплового состояния печных роликов с
водоохлаждаемым валом...52 2.2 А.А. КОЖЕМЯКИН, Е.А. ПАНИН
Моделирование закрытия внутренних дефектов при
равноканальном угловом прессовании... (31 2.3 К.А. НОГАЕВ, Г.Д. ИСАБЕКОВА
Исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) станины щековой дробилки... (38
7
2.4 К.А. НОГАЕВ, С.М. ХАБИДОЛДА
Анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) барабана летучих ножниц
...
73Раздел 3. Строительство ... 79
3.1 V. KUNAEV, M. TUYCHIEVAnalysis of perspective ways of sorting road-building slag crushed stone by strength
...
80 3.2 Б.А. БАЗАРОВ, А.Н. КОНАКБАЕВА, А.Б. БАЗАРОВ,А.Б. ТУРСЫНБЕКОВА
Исследование зависимости показателей прочностных свойств глинистых грунтов и динамического сопротивления грунтовых
массивов
...
85 3.3 Б.А. БАЗАРОВ, А.Н. КОНАКБАЕВА, А.Б. БАЗАРОВ,А.Б. ТУРСЫНБЕКОВА
Определение зависимости показателей динамического
сопротивления грунта и статического зондирования ... 9..2...
3.4 Б.А. БАЗАРОВ, А.Н. КОНАКБАЕВА, Б.О. КАЛДАНОВА, А.Б. БАЗАРОВ, А.Б. ТУРСЫНБЕКОВА
К вопросу основных недостатков при исследовании грунтовых
оснований
...
98Раздел 4. Энергетика. Автоматизация и вычислительная техника ... 105
4.1 А. СЕРҒАЗЫҚЫЗЫCloud-computing Қазақстанға енгізу мәселелері
...
106 4.2 А.О. ЧВАНОВА, А.В. ШИРМАНЭлектронное обучение: формы и способы организации
...
109 4.3 V. YAVORSKIY, М. ESMAGAMBETOVA, А. CHVANOVA,N. BAIDIKOVA
Industrial geoinformation system for studying the engineering infrastructure
of the enterprise
...
113 4.4 О. ONICHSHEN^ , G. ZHABALOVA, О. LELIKOVA, S. KAMAROVAIntensification of heating of fuel oil at CHP-2 JSC «ArcelorMittal Temirtau»
117 4.5 Ю.В. ЗАЧЕПА, А.П.ЧЕРНЫЙ, Н.В. ЗАЧЕПА, С.Г. БУРЯКОВСКИЙ
Уточненный метод расчета нагрузочных характеристик
асинхронного генератора с емкостным самовозбуждением
...
121 4.6 К. АЯВХАН, Е.В. КУНТУШҚаңылтыр илемдеу орнағында көлденең тұзақты құрылғысындағы
электржетектің электрмеханикалық жүйесінің ерекшеліктері
...
133 4.7 В.В. ЯВОРСКИЙ, А.О. ЧВАНОВА, С.В. КАН, Н.В. БАЙДИКОВАОсобенности управления IT-проектом
...
137Содержание
4.8 О.Н. ЛЕЛИКОВА, О.Н. ОНИЩЕНКО, Г.Г. ЖАБАЛОВА, М.В. НИКИТИНА, П.А. КОРОЛЕВ
Пути повышения энергоэффективности охладителя агломерата
в условиях АО «АрселорМиттал Темиртау»
...
141Раздел 5. Химические технологии. Безопасность жизнедеятельности. . 145
ВЕСТНИК КГИУ № 4 (27) 2019 г.
Содержание
5.1 В.В. МЕРКУЛОВ, А.И. АЛМАЗОВ, Г.С. АРБУЗ, О.А. РЯПОЛОВ
Перспектива развития процессов винилирования
...
146 5.2 В.В. МЕРКУЛОВ, А.И. АЛМАЗОВ, С.Н. МАНТЛЕРМетодика синтеза производных оксихинолина с целью получения
новых противомикробных препаратов
...
151 5.3 Б.А.БАЙЖИГИТОВА, М.Б. ИСАБАЕВА, Б.И.ТУЛЕУОВ, Г.С. АРБУЗСравнительное исследование антиоксидантой активности растительных масел с использованием антиоксиданта
«NOVASOL ® CT»
...
5.4 З.С. ГЕЛЬМАНОВА, А.Е.АЛДАБАЕВА, А.К. НУРГАЛИЕВА, А.С. ПЕТРОВСКАЯ
Международный опыт в формировании и развитии экологического
маркетинга
...
163Раздел 6. Экономика. Общеобразовательные и фундаментальные
дисциплины ... 170
6.1 А.А. МОИСЕЕВ, В.Г.ЧЕРКАШИНОб особенностях индустриализации Казахстана в годы первых
пятилеток (1928-1942)
...
171 6.2 З.С. ГЕЛЬМАНОВА, Ж.С. ХУСАИНОВА, А.А. АГИЛБАЕВА.Стратегия регионального развития в условиях интеграционных
процессов
...
177 6.3 М.М. ТАТИЕВА, Т.К. АКИШЕВРазвитие малого и среднего бизнеса в регионе на примере
г. Темиртау
...
185 6.4 Т.С. БАЙГАБАТОВРечевая культура ВУЗовского преподавателя
...
189 6.5 D. VALIULLIN, A. MUSANHealth-saving technologies In physical education
...
193Правила оформления и предоставления статей ... 198
9
Раздел 1
Металлургия.
Технологии новых
материалов
ВЕСТНИК КГИУ № 4 (27) 2019 г.
Раздел 1. «Металлургия. Технологии новых материалов»
М РНТИ 53.01
С.А. СМАИЛОВ1, О.А. СТОЛЯРСКИЙ2, К.К. НУРТАЗАЕВА1
1 (Карагандинский государственный индустриальный университет, г. Темиртау, Казахстан) 2(АрселорМиттал Темиртау, г.Темиртау, Казахстан)
ПРОЕКТЫ ПО ПОДБОРУ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НОВЫХ ВИДОВ ПРОДУКЦИИ НА
АО «АРСЕЛОРМИТТАЛ ТЕМИРТАУ»
Аннотация. В статье проведен аналитический обзор использования вторичных ресурсов.
Описана методика проведения исследований. Предложены варианты оптимального состава материалов, для производства новых видов продукции, удовлетворяющие заданным требованием. Представлены результаты исследований.
Ключевые слова: вторичное использование, испытание образцов, огнеупоры, прочность, окружающая среда.
Целью данной статьи является: подбор составов жаростойких бетонов для производства горелочных блоков печей ТХО ЦГЦА; подбор материалов для изготовления изоляторов на участке вулканизации агломерационного производства.
Большая часть отработанных огнеупоров не подлежит дальнейшему применению, только лишь меньшая их доля используется повторно в качестве исходного материала для изготовления новых огнеупорных изделий. Выброс отработанных огнеупоров не только расточительно по отношению к природным ресурсам, но и нанесение вреда экологии.
Загрязнение окружающей среды отработанными огнеупорами включает в себя пыль, антракосиликоз, вызываемый пылью кристаллического кварца, радиоактивность такого сырья, двуокись циркония, канцерогенность C r+6, огнеупорных волокон и асбеста, загрязнение летучими продуктами термического разложения пека и смолы. При этом известно, что отработанные огнеупоры перерабатывают с получением дорогостоящего сырья, т. е. используют как высококачественные техногенные вторичные ресурсы. На сегодня объем накопленных отходов на АО «АрселорМиттал Темиртау» составляет 250 млн. тонн. За первое полугодие 2019года на комбинате образованно 3 млн. тонн отходов, и объем продолжает расти. Необходимо принимать меры по максимальному использованию этих отходов. [1]
Существует множество предприятий по производству огнеупоров, специализирующихся на повторном использовании отработанных огнеупоров, которые, главным образом, используются в качестве сырья для производства огнеупорного кирпича, бетона, торкретмасс, масс для ремонтов, шлакообразующих смесей, материалов для отсыпки полотна автодорог и т.д. На некоторых сталеплавильных предприятиях норма повторного использования отработанных огнеупоров превышает 80 %. Очевидно, что повторное использование отработанных огнеупоров в полном объёме становится общей тенденцией.
В металлургической промышленности Японии огнеупорный лом применяется, в основном, в качестве шлакообразующих смесей и заменителей формовочных смесей.
Отработанный корундопериклазовый бетон используют как сырье для ремонтных работ и торкретмасс, а также повторно в производстве огнеупорного кирпича.
Для производства чугуна и стали в США ежегодно используется 1млн. т отработанных огнеупоров. Предприятия по производству огнеупоров регенерируют небольшое количество огнеупорного лома, а большую часть захоронят как отходы. Здесь получены хорошие результаты при использовании лома доломитового кирпича в материалах для наведения шлака
11
Раздел 1. «Металлургия. Технологии новых материалов»
и в формовочных смесях.
Тайваньская компания «China Iron & Steel Co» исполняет закон об охране окружающей среды, используя отработанный периклазоуглеродистый кирпич в качестве шлакообразующего средства в кислородных конвертерах.
В Китае ежегодно потребляется около 9 млн. тонн огнеупоров, из которых остаётся около 4 млн. тонн отработанного материала. Обычно огнеупорный лом используется в качестве сырья для вспомогательных материалов в металлургии. Отработанный огнеупорный кирпич и монолитные огнеупоры, такие как MqO-C кирпич, обычно используют для горячего ремонта футеровки печей, в стартовых смесях или в качестве сырья для изготовления нового MqO-C кирпича; отработанные AI2O3-C изделия могут применяться при изготовлении шиберных плит, погружных стаканов, защитных труб [2].
В ОАО «НЛМК» жаростойкие бетоны на шлаковых заполнителях применяются для изготовления боровов колпаковых печей и коксовых батарей, а также для щитов и экранов, защищающих конструкции и ограждения литейного двора от набрызгов расплава металла [3].
В последние годы в ОАО «ММК» при изготовлении футеровки металлургических агрегатов все более широко применяют огнеупорные бетоны. Наиболее перспективные бетоны - виброналивные и низкоцементные, которые обладают высокими механической прочностью, коррозионной стойкостью, деформационной устойчивостью. Бетоны нового класса отличаются от традиционных наливных бетонов пониженным содержанием гидравлического вяжущего и присутствием в их составе специфических тонкодисперсных добавок, обеспечивающих низкую водопотребность, и тиксотропные свойства бетонной смеси. Добавка SiO2, особенно в сочетании с высокодисперсным глинозёмом, в алюмосиликатные и корундовые бетоны способствуют низкотемпературной муллитизации их матрицы, благодаря чему в процессе службы низкоцементные бетоны не разупрочняются в отличие от традиционных огнеупорных бетонов на гидравлических вяжущих[4].
В АО «АрселорМиттал Темиртау» для нагрева рабочего пространства печей термохимического обжига ЦГЦА использовались дорогостоящие горелочные блоки итальянского производства, не всегда соответствующие требуемому качеству. Температура факела в самом блоке колеблется от 1270 до 1480 °C. При эксплуатации в указанном температурном режиме в теле покупных горелочных блоков образуются поперечные и продольные трещины. Тело горелочного блока не несет какой - либо механической нагрузки, но испытывает существенную тепловую нагрузку за счет перепада температур. Это обстоятельство требует проведения дополнительных текущих горячих ремонтов. В связи с низким качеством привозных огнеупоров была поставлена цель, разработать, испытать и внедрить в производство горелочные блоки собственного изготовления, с более высокой стойкостью и невысокой себестоимостью. Бетон должен иметь высокую термостойкость и прочностные характеристики.
Методика проведения исследований. В качестве исходного сырья использовались:
шамот, хром бой, магнезит кварцит, мертель шамотный, хромовая руда, каолиновая глина. В качестве связующих материалов использовали: ПЦ М-400, высокоглиноземистый цемент.
Определяли физико-механические свойства жаростойких бетонов на образцах размером 100х100х100мм. Полученные в формах образцы пропаривались в пропарочной камере 12 часов при температуре 75^80 °C, затем сушили в течение 2-х суток при 60 °С и четверо суток при 100 °C. Затем определялись физико-механические характеристики образцов:
- предел прочности, МПа (ГОСТ 4071-1-94);
- пористость, % (ГОСТ 2409-80);
- плотность, г/см3 (ГОСТ 2409-80);
- термостойкость, количество теплосмен (ГОСТ 7875-83);
- влажность, % (ГОСТ 8735-88).
ВЕСТНИК КГИУ № 4 (27) 2019 г.
Раздел 1. «Металлургия. Технологии новых материалов»
Таблица 1. Состав жаростойкого бетона для производства горелочных блоков печи ТХО ЦГЦА
№ Состав, % Предел
прочности, кг/см2
Плотность, кг/см3
Термостойкость, количество водяных теплосмен 1
Ш амот (фр. 5-10) 20
Ш амот (фр. 0-5) 26
Хромовая руда 35
Высокоглиноземистый цемент 19
247 2,56 34
2
Хром бой (фр.5-10) 27 Хром бой (фр.0-5) 20 Хромовая руда (0-5) 35 Высокоглиноземистый цемент 18
256 2,63 21
3
Ш амот (фр.5-10) 25
Ш амот (фр.0-5) 20
Хромовая руда 35
Портландцемент М400 20
238 2,48 27
4
Ш амот (фр.5-10) 42
Ш амот (фр.0-5) 30
Мертель шамотный 10
Высокоглиноземистый цемент 18
259 2,14 33
5
Магнезит (фр.5-10) 25
Магнезит (фр.0-5) 20
Хромовая руда 35
Высокоглиноземистый цемент 20
267 2,6 28
7
Ш амот (фр.5-10) 30
Ш амот (фр.0-5) 30
Хромовая руда 20
Высокоглиноземистый цемент 20
223 2,27 30
8
Ш амот (фр.5-10) 35
Ш амот (фр.0-5) 40
Хромовая руда 5
Высокоглиноземистый цемент 20
255 1,97 27
9
Хром бой (фр.5-10) 30
Хром бой (фр.0-5) 30
Хромовая руда 15
Мертель шамотный 5
ПЦ М 400 20
234 2,32 24
В процессе лабораторных исследований проводилась корректировка составов. После выбора оптимального состава в цехе Ж БИ и М изготавливались опытные изделия. В ходе проведения работы были проведены исследования, имеющихся на комбинате материалов.
Подобраны новые составы жаростойких бетонов, удовлетворяющие заданным требованиям.
Для получения более плотной структуры бетона в его состав добавляли пластификатор
«Полипласт СП-1» в количестве 1% от массы цемента. Результаты исследований представлены в таблице 1.
13
Раздел 1. «Металлургия. Технологии новых материалов»
Наиболее оптимальными составами на связке с высокоглиноземистым цементом являются составы №1 и №4 с пределом прочности 247 кг/см2 и 259 кг/см2 и термостойкостью 34 и 33 водяных теплосмен соответственно. Высокая термостойкость составов достигается за счет высокого содержания AI2O3. Наиболее высокую термостойкость на связке из ПЦ М400 показал жаростойкий бетон с заполнителями шамот мелкой и крупной фракции и хромовая руда (состав №3) с термостойкостью 27 водных теплосмен. На основании этих оптимальных составов было изготовлено 6 горелочных блоков для опытно-промышленных испытаний.
Дефицит времени связанный с большой степенью технологической нагрузки работы печи ТХО ЦГЦА не позволил провести промышленные испытания.
Существует проблема на участке вулканизации агломерационного производства (АГП), связанная с отсутствием изоляторов для спиралей вулканизационных плит подогрева.
Пробное количество изоляторов, изготовленных в цехе железобетонных изделий и материалов (ЖБИ и М), показали на практике неплохие результаты при использовании их в интервале 800
°C ^ 1000°C, но стойкость их была не высокой.
В связи с небольшими размерами колец материалы для их производства должны быть мелкодисперсными и после термической обработки обеспечивать высокую прочность и термостойкость. Наиболее подходящим материалом для этих целей является каолиновая глина, используемая в фасонно-литейном цехе (ФЛЦ), следующего химического состава: SiO2
- 69,7 %; AI2O3 -23,74 %. Кубики из каолиновой глины были подвергнуты обжигу в муфельной печи при температурах от 400 до 1000 °С в течение 4 часов. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2. Прочность контрольных образцов
№ Температура обжига, °С Предел прочности, кг/см2 Средняя величина прочности, кг/см2
1 400 75; 83 79,0
2 500 94; 97 95,5
3 700 137; 143 140,0
4 800 159; 162 160,5
5 900 198; 214 206,0
6 1000 277; 287 282,0
ВЕСТНИК КГИУ № 4 (27) 2019 г.
Раздел 1. «Металлургия. Технологии новых материалов»
Максимальную прочность имеют образцы, обожженные при 1000 °С в течение 4-х часов.
Зависимость прочности материала от температуры обжига хорошо прослеживается на графике (см. рис 1).
Выводы
1. Повторное использование огнеупорных отходов - важнейшая задача в вопросах улучшения экологии. В металлургической промышленности стран дальнего зарубежья отходы огнеупорного лома используются на 50-90% от объемов их образования.
2. Применение портландцемента и пластификаторов при производстве жаростойких бетонов позволяют получить бетоны с высокой плотностью, прочностными характеристиками и термостойкостью. Использование глинозёмистых цементов и глинозёмистых шлаков в жаростойких бетонах позволяет получить бетоны с высокой прочностью и термостойкостью, работающих при температурах 1000-1100 °C. Добавка в жаростойкие бетоны микрокремнезёма на связке с ПЦ М-400 позволяет получать бетоны с более высокой плотностью и термостойкостью.
3. Наиболее оптимальными составами на связке с высокоглиноземистым цементом являются составы №1 и №4 с пределом прочности 247 кг/см2 и 259 кг/см2 и термостойкостью 34 и 33 водяных теплосмен соответственно. Высокая термостойкость составов достигается за счет высокого содержания AI2O3. Для производства горелочных блоков печи ТХО ЦГЦА использовать в качестве заполнителя шамот, хромовую руду, мертель шамотный, а в качестве связующего материала высокоглиноземистый и портландцемент. Применение добавки С П -1 в количестве 1 % от массы цемента позволяет повысить плотность бетона и увеличивает прочностные характеристики изделий.
4. Для производства изоляционных колец необходима каолиновая глина, используемая в ФЛЦ. Наибольшую термостойкость до 27 водных теплосмен изоляционные кольца приобретают при температуре обжига 1000 °С в течение четырех часов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Бондарь А. В Темиртау один из самых высоких показателей выбросов по стране примерно полторы тонны на человека. // Вечерняя газета.- 2019.- №45 . - С. 6-8.
2 Шоухинь,Т. Повторное использование и восстановление отработанных огнеупоров //Огнеупоры и техническая керамика.- 2007.- N 5. - С.29-34.
З.О.В. Бобоколонова, Г.Е. Штефан, М.А. Гончарова, А.Д. Корнеев. //«Огнеупоры и техническая керамика». - 2005.- № 1. - С. 34-39.
4.Н.А. Босякова, Ф.Ф. Очеретнюк, З.Г. Тимофеева, В.Н. Кунгурцев, В.А. Осипов, И.М.
Шатохин. // «Новые огнеупоры». - 2003.- №3. - С. 16-18.
С.А. Смаилов, О.А. Столярский, К.К. Нуртазаева
«АрселорМиттал Теміртау» АҚ-да өнімнің жаңа типтерін өндіруге арналған материалдардың оптималды құрамын таңдауға арналған жобалар
Андатпа. Мақалада қайталама ресурстарды пайдалануға аналитикалық шолу берілген.
Зерттеу әдісі сипатталған. Берілген сұранысты қанағаттандыратын жаңа өнім түрлерін шығару үшін материалдардың оңтайлы құрамының нұсқалары ұсынылады. Зерттеу нәтижелері ұсынылған.
Түйін сөздер: қайта өңдеу, сынама сынақтары, отқа төзімділік, беріктік, қоршаған орта.
15
Раздел 1. «Металлургия. Технологии новых материалов»
S. Smailov, O. Stolyarskiy, K. Nurtazaeva
Projects to choose the optimal composition of materials for the production of new types of products at Arselormittal Temirtau
Abstract. The article provides an analytical review o f the use o f secondary resources. The research technique is described. Variants o f the optimal composition o f materials are proposed for the production o f new types o f products that satisfy a given requirement. Research results are presented.
Key words: recycling, sample testing, refractories, strength, environment.
ВЕСТНИК КГИУ № 4 (27) 2019 г.
Раздел 1. «Металлургия. Технологии новых материалов»
М РНТИ 53.31.21
Е.Ж. Ш АБАНОВ1, Р.Т. ТӨЛЕУҚАДЫР1, И.С. ИНКАРБЕКОВА1, Ж.Қ. СӘУЛЕБЕК1, Ш.Қ. ҚАЗИ1, М М . БЕКЕНОВА1
1 (Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева, г. Караганда, Казахстан) ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА
ВЫПЛАВКИ ЛИГАТУР С ХРОМОМ
Аннотация. В статье изложены результаты оптимизации технологических и электрических процессов выплавки лигатур с хромом. В результате опытных испытаний в маломощных рудно-термических печах были оптимизированы параметры выплавки лигатуры с хромом при использовании углей второго сорта и показана возможность их использования при выплавке новых видов лигатур, а также с учетом потребителей определены марочные составы лигатуры с хромом.
Ключевые слова: оптимизация, лигатура с хромом, выкозольный уголь, отсевы высокоуглеродистого феррохрома, материальный баланс, тепловой баланс.
Технико-экономические показатели производства, а также качество лигатуры с хромом во многом определяются типом применяемых шихтовых материалов и электрических параметров плавильного агрегата. Таким образом, возникает необходимость определения влияния типа применяемого восстановителя и рационального соотношения шихтовых компонентов, количества навесок и электрических режимов на качественные характеристики лигатур с хромом, на удельный расход электроэнергии и технико-экономические показатели.
В практике производства нержавеющих, жаропрочных марок сталей принято раскисление и легирование проводить с добавкой ферросплавов, таких как: феррохром, ферросилиций, ферросиликомарганец и т.д. Эти ферросплавы позволяют достаточно полно раскислить сталь и перевести неметаллические включения в шлак. Однако, практика показывает, что применение комплексных раскислителей Al-Cr-Si при действии которых формируются легкоплавкие, способные к укрупнению и всплыванию включения, обеспечивают два раза большую чистоту стали по неметаллическим включениям. При действии раскислителей одновременно возникают кислотные и основные оксиды в концентрациях, обеспечивающих образование сплава оксидов с температурой плавления, позволяющей им длительное время оставаться в жидком состоянии. В результате этого мелкодиспергированные жидкие сфероиды могут коалесцировать и всплывать из металла в шлак [1 -6].
Из анализа результатов предварительных расчетов следует [7], что различного состава лигатуры с хромом для раскисления и частичного легирования стали в ковше обеспечивает получение стали, по своему химическому составу удовлетворяющего требованиям ГОСТ. По действующей технологии на раскисление 1 тонны стали в среднем расходуется 0,51 кг чушкового алюминия, а при использовании новой технологии, с хромсодержащей лигатурой в сталь вводится весь алюминий и кремний. Тем самым, из технологической цепочки исключаются чушковый алюминий и силикомарганец. Поэтому частичная замена феррохрома лигатурой с хромом может быть рекомендована также по экономическим соображениям.
После проведения комплексных теоритических исследований и расчета шихты, были проведены опытные испытания по оптимизации технологии выплавки лигатуры с хромом. В качестве шихтовых материалов были использованы отсевы высокоуглеродистого феррохрома фракции 5-15 мм, кварцит месторождения «Тектурмас» и угли второго сорта, которые не используются в народном хозяйстве в силу их высокой зольности. При оптимизации
17
Раздел 1. «Металлургия. Технологии новых материалов»
технологии выплавки хромсодержащеи лигатуры с использованием новых видов топлив учитывались следующие факторы: точное соотношение шихтовых материалов для получения заданного химического состава металла и оптимальныи электрическии режим плавки для обеспечения стабильных показателей извлечения ведущих компонентов в сплав. Расчетный состав металла (%): Cr - 15-30, Si - 45-50, Al - 7-10, остальное железо.
Химический и технический составы шихтовых материалов и распределение основных элементов между продуктами плавки: металл и газы, которые принимаются на основании практических данных приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Химический и технический составы шихтовых материалов
Наименование Содержание
A V W Ств SiO2 AhO3 CaO MgO Fe203 Cr P
Высокозольный
уголь 56,4 15,76 3,4 24,44 69,71 25,85 0,56 0,36 3,41 - 0,05
Кварцит - - - - 98,5 0,42 0,24 0,06 0,54 - 0,03
Отсевы в/у ФХ - - - 7,35 1,52 - - - 29,45 61,59 0,04
Таблица 2. Распределение элементов Продукты
плавки
Элементы
Si Al Fe Ca Mg Р Cr
Сплав 91 85 99,5 40 5 80 94
Шлак 2 5 0,5 55 80 10 6
Улет 7 10 0 5 15 10 0
Расчет вели на 100 кг сухого высокозольного угля. Ш ихта рассчитывалась на полное восстановление всех компонентов золы, а избыток твердого углерода нейтрализовали кварцитом.
Расход восстановителя рассчитывали по стехиометрии согласно реакциям 1-6:
SiO2 + 2С = Si + 2CO (1)
SiO2+ С = SiO + CO (2)
AhOs + 3C = 2Al + 3CO (3)
AhO3 + C = 2AlO + CO (4)
Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO (5)
СаО + С = Са + СО (6)
Результаты расчетов материального баланса производства выплавки лигатуры с хромом представлены в таблице 3.