Руководство по футеровке промковша: плиты против покрытий против сухих вибромасс
Автор: Джек Син, технический директор по продажам, YK Chanshine · Огнеупоры для непрерывной разливки · Обновлено в октябре 2026 г.
Футеровка промковша определяет сразу три показателя: чистоту стали, продолжительность разливки и расходы на сушку и трудозатраты при перефутеровке. Многие заводы выбирают футеровку по привычке, переплачивая за ненужную влагу и сталкиваясь с преждевременными авариями, которых можно было бы избежать.
В данном руководстве сравниваются три системы рабочей футеровки, используемые на машинах для разливки слябов, блюмов и заготовок, в следующем порядке:
- теплоизоляционные плиты
- напыляемые или набивные покрытия
- сухие вибромассы
Далее рассматриваются связующие материалы, монтаж, а также материалы для дамб и порогов. Все материалы подготовлены для инженеров, специалистов по закупкам, операторов и торговых представителей, которым необходимо выбирать, покупать, устанавливать или продавать футеровку для промковша.
Краткий обзор
| Вопрос | Плиты | Напыляемые / набивные покрытия | Сухие вибромассы |
|---|---|---|---|
| Содержание воды в системе | Нет | Высокое | Нет |
| Предварительный нагрев | Возможен «холодный» пуск | 800–1000 °C, 2–6 ч | 200–300 °C, 45–90 мин (или быстрый нагрев) |
| Ключевое преимущество | Быстрый и легкий демонтаж | Низкая стоимость нанесения, хорошая теплоизоляция | Долгий срок службы, плотный рабочий слой, чистота стали |
| Основные риски | Проблемы с Si, H или прочностью, в зависимости от типа | Воздействие воды, насыщение H и O, отслаивание | Требуется шаблон и строгая дисциплина |
| Типичный ресурс | Короткие серии | Больше, чем у плит | 20 ч+, фиксировались результаты 60–70 ч |
Из чего на самом деле состоит футеровка промковша
Четыре слоя
Промковш представляет собой сварной стальной кожух с футеровкой. Снаружи внутрь:
- Стальной кожух. Сварная металлоконструкция с подъемными крюками и цапфами. Предусмотрен аварийный желоб на случай прорыва стакана.
- Теплоизоляционный слой. Удерживает тепло и защищает кожух.
- Постоянная футеровка. Сборные блоки из алюмоциркониевых материалов или корундо-муллитовая бетонная футеровка, выбранные за стойкость к термоударам и отслаиванию. Это резервный защитный слой, который должен выдерживать множество кампаний.
- Рабочая футеровка. Слой, контактирующий со сталью и шлаком. Это плиты, покрытие или сухая вибромасса, и именно их сравнение приведено в этой статье.
Внутренние элементы
- Отбойная плита под стаканом-дозатором для гашения энергии струи.
- Дамба (низкая) и порог (высокий, с пропускными отверстиями) для успокоения потока стали.
- Газовый экран, создающий аргоновую завесу по дну.
- Стакановый блок и разливочный стакан в месте выхода металла.
Крышка промковша представляет собой стальной лист с футеровкой из бетона. Она изолирует ковш, предотвращает брызги и имеет отверстия для предварительного нагрева, стопоров и заливки стали.
Почему это важно для закупщика: рабочая футеровка — это единственный слой, который меняется каждую кампанию. Небольшое изменение в цене или сроке службы этой футеровки влияет на стоимость огнеупоров на тонну стали больше, чем любое другое решение по промковшу.
Теплоизоляционные плиты для промковша: какую плиту выбрать для какой марки стали?
Теплоизоляционные плиты — это предварительно сформованные панели, закрепляемые на постоянной футеровке. Они делятся на три семейства.
Кремнеземистые, магнезитовые и форстеритовые плиты
| Тип плиты | Лучшее применение | Характеристики | Осторожность |
|---|---|---|---|
| Кремнеземистые | Обычная углеродистая, конструкционная углеродистая, рядовые низколегированные стали | Инверсия кварца расширяет и уплотняет слой, контактирующий со шлаком; вязкая стекловидная поверхность замедляет проникновение шлака | Избегать при разливке стали, раскисленной алюминием, и низкоалюминиевых сталей: Al и Mn восстанавливают SiO₂ до Al₂O₃ и 2MnO·SiO₂, увеличивая количество оксидных включений |
| Магнезитовые | Стали, раскисленные алюминием, низколегированные, конструкционные углеродистые | Стабильны при высоких температурах; устойчивы к основному шлаку; поглощают FeO с образованием магнезиовюстита, расширение которого уплотняет рабочую поверхность; фосфатная связка образует стабильные фазы с примесями CaO | Прочность на длинных сериях; плиты с органической связкой могут выделять водород; из-за высокой теплопроводности может потребоваться дополнительная изоляция стенок |
| Форстеритовые | Высококачественные легированные стали | Стабильная температура во время разливки; неорганическая связка исключает насыщение кремнием и водородом | Реагируют с CaO в шлаке, образуя легкоплавкие фазы CMS; требуется контроль основности шлака |
Почему заводы выбирают плиты
- «Холодный» пуск. Нет необходимости в предварительном разогреве, что экономит топливо.
- Более низкая температура выпуска. Хорошая изоляция позволяет выпускать плавку из сталеплавильного агрегата на 5–10 °C холоднее, при этом холодная сталь менее склонна к замерзанию в промковше.
- Более долгий срок службы постоянной футеровки. Постоянный слой подвергается меньшему термоудару, за счет чего расход огнеупоров снижается.
- Более быстрый ремонт. Монтаж и демонтаж плит снижают трудозатраты примерно на 70% по сравнению с шамотным кирпичом, улучшаются условия труда.
- Чистота стали. По сравнению с кирпичной футеровкой, в разливаемом металле заметно меньше включений размером более 50 мкм.
Ограничения плит
Плиты — это не универсальное решение. Кремнеземистые плиты при разливке стали, раскисленной алюминием, увеличивают количество включений. Магнезитовые плиты могут быть недостаточно прочными для длинных многоплавочных серий и требуют дополнительной изоляции. Форстеритовые плиты подвержены воздействию шлака, богатого CaO. Перед покупкой всегда сверяйте тип плиты с маркой разливаемой стали.
Напыляемые и набивные покрытия: скрытая цена воды
Преимущества покрытий
Напыляемые и набивные покрытия наносятся влажным способом и обладают своими сильными сторонами:
- Высокая огнеупорность и хорошая стойкость к воздействию стали и шлака.
- Простота нанесения, хорошая готовность к сушке; прочно сцепляются с постоянной футеровкой без отслоений.
- Низкая теплопроводность, помогающая удерживать температуру.
- Отсутствие загрязнения стали, а покрытия на основе MgO-CaO способны поглощать включения.
- Более длительный срок службы, чем у плит.
- После разливки козел легко отделяется от постоянной футеровки при застывании остатков стали.
Что стоит использование воды
Покрытия имеют недостатки, связанные с использованием воды при их укладке:
- Погодные условия. Зимой влагу из рабочего слоя трудно удалить, она может замерзнуть.
- Нарастание толстого слоя шлака. Высокая пористость способствует налипанию шлака, из-за чего ухудшается стойкость к шлаковой атаке и уменьшается полезный объем промковша.
-
Отслаивание. Сталь и шлак проникают в слой. Их расширение отличается от периклаза в рабочей футеровке, поэтому температурные колебания приводят к растрескиванию и отслаиванию покрытия, что может загрязнять сталь.
- Гидратация. Вода, воздействующая на MgO и CaO, вызывает вспучивание и появление трещин на поверхности во время сушки.
- Длительная сушка. Плохая сушка приводит к отслаиванию и разрушению. Стандартная практика: 800–1000 °C в течение 2–6 часов.
- Повреждение постоянной футеровки. Испаряющаяся вода воздействует на бетонную футеровку под покрытием.
- Водород и кислород. Связанная вода, которая не была удалена, разлагается в процессе эксплуатации, окисляя сталь и насыщая ее водородом.
- Сильное спекание. При длинных сериях покрытие спекается настолько сильно, что козел не отделяется.
Если на вашем заводе возникают проблемы с марками стали, чувствительными к водороду, отслаиванием футеровки или временем оборота промковша, вода является первым подозреваемым.
Сухие вибромассы: как это работает и почему они долго служат
Сухая вибромасса — это монолитный огнеупор, укладываемый без воды и жидких связующих. Она вибрируется вокруг шаблона до плотного, однородного состояния, а затем упрочняется с помощью термореактивного или керамического связующего. Типичный состав: огнеупорный заполнитель, мелкие фракции, спекающая добавка и присадки. Основные виды — магнезитовые и магнезиально-кальциевые.
Градиент спекания
Масса не спекается по всей толщине. Тепло от стали прогрессивно спекает ее от «горячей» поверхности к кожуху.
- Горячая сторона: плотная, прочная и стойкая к шлаку, без сквозных трещин, через которые шлак мог бы достичь постоянной футеровки.
- Тыльная сторона: остается рыхлой, что обеспечивает теплоизоляцию и снимает напряжения при расширении и усадке.
- После использования: небольшая усадка позволяет легко перевернуть и удалить козел.
Почему цифры на стороне сухих вибромасс
- Срок службы. Типичный срок — 20 часов и более, фиксировались результаты до 60–70 часов. Длинные серии разливки снижают удельный расход огнеупоров на тонну стали.
- Энергия и время. Для покрытий требуется 800–1000 °C в течение 2–6 часов. Для отверждения связующего в сухой массе достаточно 200–300 °C в течение 45–90 минут, либо можно сразу переходить к быстрому разогреву. Это экономит топливо и увеличивает доступность промковшей, что снижает потребность в подменном парке.
- Чистота стали. Из-за отсутствия свободной воды снижается вероятность вторичного окисления и насыщения водородом.
- Трудозатраты. Меньше работы по сушке и простое оборудование упрощают процесс.
- Легкий оборот. Небольшая усадка при спекании облегчает удаление козла.
Методика оценки затрат для закупщиков
Не сравнивайте цену за тонну. Сравнивайте стоимость часа разливки:
Стоимость футеровки в час = (материалы + трудозатраты + топливо на сушку + стоимость простоя промковша) ÷ количество часов разливки
Более дешевая масса, которая выходит из строя раньше, или покрытие, требующее длительной сушки, обычно проигрывают по этой формуле.
Технические характеристики: сухие вибромассы
Ориентировочные значения для выбора и сравнения. Не являются гарантированными показателями для любой отдельной партии. Запрашивайте актуальный паспорт качества (TDS) и сертификат анализа (COA) для вашего проекта.
| Параметр | Магнезитовая сухая масса (стандарт) | Магнезитовая сухая масса (высокая чистота) | MgO-CaO сухая масса |
|---|---|---|---|
| MgO, % | ≥ 80 | ≥ 90 | ≥ 70 |
| CaO, % | – | – | ≥ 10 |
| Связующая система | Неорганическая или фенольная смола | Предпочтительно неорганическая | Неорганическая или низкоуглеродистая органическая |
| Насыпная плотность после отверждения, г/см³ | 2.1–2.4 | 2.2–2.5 | 2.0–2.3 |
| Температура отверждения | 200–300 °C | 200–300 °C | 200–300 °C |
| Время отверждения | 1–2 ч (с шаблоном), или 45–90 мин сушки | 1–2 ч | 1–2 ч |
| Спекание в эксплуатации | ~1550 °C | ~1550 °C | ~1550 °C |
| Типичное применение | Углеродистые и низколегированные стали | Чистые марки стали, стали, раскисленные Al | Чистая сталь; поглощение включений |
| Фиксируемый ресурс | 20 ч+ | 20 ч+ (до 60–70 ч) | 20 ч+ |
Выбор связующего: органическое или неорганическое
Поскольку масса не содержит воды, выбор связующего является наиболее важным решением. Любое связующее должно:
- оставаться инертным по отношению к магнезиту при комнатной температуре без воды;
- обеспечивать достаточную прочность при 200–300 °C для извлечения шаблона;
- спекаться при температуре около 1550 °C для формирования прочной горячей поверхности в процессе службы;
- соответствовать марке разливаемой стали.
| Тип связующего | Примеры | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Органическое | Новолачная фенольная смола с гексаметилентетрамином (отвердителем); глюкоза | Надежная прочность при низких температурах для извлечения шаблона | Добавляет углерод и может добавлять водород; раздражающие пары фенола и формальдегида при отверждении; не подходит для ультранизкоуглеродистых сталей или сталей, чувствительных к водороду |
| Неорганическое | Полифосфаты (STPP, SHMP), силикат натрия (твердый), борная кислота | Нет углерода или водорода; нет раздражающих паров при отверждении; хорошая эрозионная стойкость; легкость извлечения шаблона; достаточная прочность | Фосфаты и силикаты добавляют оксидные фазы на горячей поверхности; важно дозировать аккуратно, так как избыток снижает горячую прочность |
Новолачная смола — это твердое вещество, которое не отверждается само по себе. Оно образует трехмерную структуру только после добавления отвердителя (гексамина) и нагрева.
Золотое правило: для ультранизкоуглеродистых, IF-сталей и марок, чувствительных к водороду, выбирайте массу с неорганической связкой. Для обычных углеродистых сталей допустимы органические связующие при условии контроля паров и науглероживания.
Монтаж сухой вибромассы: 9 шагов, определяющих срок службы
На рисунке выше показана последовательность действий. Вот контрольный список для оператора.
Перед началом
- Очистите шаблон и нанесите разделительный слой графитового порошка, смешанного с маслом или водой. Дайте высохнуть на воздухе.
- Установите и проверьте вибраторы. Затяните все крепления, чтобы во время работы ничего не ослабло.
- Начинайте только тогда, когда промковш остынет ниже 50 °C. Очистите постоянную футеровку от остатков старой массы и пыли. Никогда не допускайте попадания воды в ковш.
Укладка
- Установите стакановый блок и выровняйте верхнюю поверхность. Насыпьте массу на дно и плотно утрамбуйте вокруг блока. Уровень массы должен быть немного выше верхней грани блока, чтобы шаблон при установке контактировал с материалом дна.
- Опустите шаблон, соблюдая равный зазор с обеих сторон.
- Засыпайте массу в нескольких точках вдоль стенки, перемещая вибрирующий стержень вокруг шаблона для удаления воздуха и предотвращения сегрегации.
- Заполняйте слоями до тех пор, пока смесь не поднимется выше уровня постоянной футеровки.
- Вибрируйте 5–10 с с помощью штатных вибраторов формы, затем один раз пройдитесь ручным вибратором по периметру промежуточного ковша.
- Заполните пустоты, образовавшиеся после вибрации, и уплотните верхний слой.
- Нагрейте горелку формы до 200–300 °C на 1–2 часа для полного отверждения низкотемпературного связующего.
- После охлаждения извлеките форму с помощью крана. Не повредите кромку рабочей футеровки.
- Прокалите в течение примерно 1 часа при сильном пламени. После достижения температуры 1000 °C промежуточный ковш готов к работе.
Типичные неисправности и их вероятные причины
| Проблема | Вероятная причина | Решение |
|---|---|---|
| Неравномерная толщина футеровки | Форма не отцентрирована | Проверьте зазор с обеих сторон перед засыпкой |
| Пустоты или мягкие участки | Воздух не вышел; расслоение смеси | Протыкайте смесь стержнем вокруг формы во время засыпки |
| Трещины или рыхлые участки при извлечении формы | Недостаточное отверждение связующего | Выдерживайте температуру 200–300 °C в течение полного цикла |
| Плохая адгезия или пыление | Остатки или влага на постоянной футеровке | Тщательно очистите; начинайте нагрев при температуре ниже 50 °C |
| Повреждение кромки при извлечении | Форму вытягивали слишком быстро | Поднимайте медленно, строго вертикально |
Перегородки и пороги: магнезиальные элементы для обеспечения чистоты стали
Назначение
В больших промежуточных ковшах устанавливают низкие перегородки и более высокие пороги. Они меняют характер потока стали после попадания струи из сталеразливочного ковша в ванну:
- За перегородкой сталь спокойна, поэтому неметаллические включения легче всплывают.
- Шлак на поверхности и циркуляционные потоки не попадают в зону длинного стакана.
- Сталь, достигающая выхода, чище, что снижает содержание включений в слябах и уменьшает засорение стакана.
Этот эффект наиболее выражен на сталях, раскисленных алюминием, которые наиболее склонны к образованию глиноземистых включений.
Выбор материала
Тела перегородок и порогов изготавливаются из алюмомагнезиального или магнезиального материала. Магнезиальный дешевле. Основные преимущества:
- Наилучшая горячая прочность при рабочей температуре; высокая стойкость при погружении в сталь.
- Привносят в сталь примерно на 80% меньше кислорода, чем высокоглиноземистые материалы.
- Поглощают включения Al₂O₃, образуя магнезиально-шпинельную корку, которая препятствует дальнейшему проникновению шлака.
Принципы рецептуры
В магнезиальных бетонных смесях для перегородок и порогов в качестве заполнителя используется плавленый или высокочистый спеченный магнезит. Мелкие добавки используются осторожно:
- Микрокремнезем подавляет гидратацию MgO, что снижает пыление и растрескивание при сушке, и формирует гелеобразную связку MgO-SiO₂-H₂O. Он также создает некоторое количество легкоплавкой фазы, ухудшающей шлакоустойчивость, поэтому содержание добавки обычно ограничивается 2% или менее.
- Микропорошок α-Al₂O₃ улучшает текучесть. При высокой температуре MgO и Al₂O₃ образуют шпинель MgAl₂O₄ с объемным расширением около 8%, что снижает пористость, препятствует проникновению шлака и упрочняет матрицу. Считается оптимальным содержание около 8% α-Al₂O₃.
- Добавляется водоредуцирующая добавка; изделие формуется методом вибрационного литья и проходит низкотемпературный обжиг.
Технические данные: магнезиальный бетон для перегородок и порогов
Ориентировочные спецификации для сравнения. Сверяйтесь с паспортом конкретной партии (TDS).
| Параметр | Магнезиальная перегородка / порог (стандарт) | Магнезиальная перегородка / порог (высокочистая) |
|---|---|---|
| MgO, % | ≥ 85 | ≥ 90 |
| Заполнитель | Высокочистый спеченный магнезит | Плавленый магнезит |
| Микрокремнезем, % | ≤ 2 | ≤ 2 |
| Микропорошок α-Al₂O₃, % | около 8 | около 8 |
| Образование шпинели в процессе работы | MgAl₂O₄, расширение около 8% | MgAl₂O₄, расширение около 8% |
| Формовка | Вибрационное литье | Вибрационное литье |
| Поставка | Низкотемпературный обжиг | Низкотемпературный обжиг |
| Рекомендуется для | Углеродистых, низколегированных и сталей, раскисленных Al | Чистых сталей и высококачественных марок, раскисленных Al |
Какую систему выбрать? В зависимости от роли и марки стали
| Ваша роль | Болевая точка | На что обратить внимание |
|---|---|---|
| Инженер-огнеупорщик | Преждевременный износ, чистота стали, водород | Сухая вибромасса с неорганическим связующим; магнезиальные перегородки; контроль основности шлака |
| Инженер по закупкам | Цена за тонну скрывает стоимость часа работы | Сравнивайте стоимость часа разливки, затраты на сушку и простои, а не цену за единицу продукции |
| Оператор / техник на площадке | Отслоение, длительная сушка, проблемы при извлечении формы | Сухая смесь с четкой пошаговой процедурой; обучение персонала; содержание формы в хорошем состоянии |
| Трейдер / дистрибьютор | Неясные спецификации, претензии, которые нельзя проверить | Требуйте TDS партии и сертификат анализа (COA); спрашивайте, какая марка стали и последовательность разливки использовались |
| Марка стали | Рекомендуемая рабочая футеровка |
|---|---|
| Обычная углеродистая, конструкционная | Кремнеземные плиты (для коротких серий) или магнезиальная вибромасса |
| Раскисленная Al, низколегированная | Магнезиальная вибромасса или магнезиальные плиты; избегайте кремнеземных плит |
| Сверхнизкоуглеродистая, чувствительная к водороду | Вибромасса с неорганическим связующим |
| Высококачественные легированные стали | Форстеритовые плиты или высокочистая вибромасса; контроль основности шлака |
Получить рекомендацию по футеровке и коммерческое предложение
Для подбора футеровки и TDS нам нужны:
- емкость промежуточного ковша и количество ручьев
- марки стали и типичная продолжительность серии (плавок или часов)
- химический состав шлака и практика использования шлакообразующих смесей
- текущая система футеровки, практика сушки и характер износа
- ограничения по связующему (углерод, водород, выделение дыма)
- целевой объем поставки и порт назначения
Отправьте эти данные на адрес sales@ykchanshine.com, и мы вышлем рекомендации по материалу и соответствующие TDS. Вы также можете посетить www.ykchanshine.com.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между сухой вибромассой для промежуточного ковша и напыляемым покрытием?
Покрытие смешивается с водой и наносится влажным, поэтому требует длительной сушки при 800–1000 °C. Сухая вибромасса укладывается в сухом виде, вибрируется вокруг формы и отверждается всего при 200–300 °C, поэтому она не вносит свободную влагу в футеровку.
Как долго служит сухая вибромасса в промежуточном ковше?
Обычно 20 и более часов разливки. Сообщается о результатах до 60–70 часов. Фактический срок службы зависит от марки стали, шлака, температуры и качества монтажа.
Можно ли использовать кремнеземные плиты для стали, раскисленной алюминием?
Не рекомендуется. Алюминий и марганец в стали восстанавливают SiO₂ в плите, образуя Al₂O₃ и 2MnO·SiO₂, что приводит к загрязнению стали оксидными включениями.
Какое связующее лучше всего подходит для сверхнизкоуглеродистой стали?
Неорганическое связующее, такое как полифосфаты, силикат натрия или борная кислота. Оно не вносит углерод или водород и не выделяет раздражающих паров при отверждении.
При какой температуре отверждается сухая масса промежуточного ковша?
Нагрейте форму до 200–300 °C на 1–2 часа, извлеките ее, а затем перед началом использования прокалите ковш в течение 1 часа при температуре выше 1000 °C. Всегда следуйте инструкции поставщика.
Почему перегородки и пороги промежуточного ковша делают из магнезита?
Магнезит сохраняет прочность в стали, стоит дешевле алюмомагнезиальных материалов и поглощает включения Al₂O₃, образуя шпинельный защитный слой. Также сообщается, что он привносит в сталь примерно на 80% меньше кислорода, чем изделия с высоким содержанием глинозема.
Зачем добавлять α-Al₂O₃ и микрокремнезем в бетонную смесь для перегородок?
Микропорошок глинозема реагирует с MgO, образуя шпинель с расширением около 8%, что уплотняет матрицу. Микрокремнезем снижает гидратацию и растрескивание, но способствует образованию легкоплавких фаз, поэтому его содержание ограничивается 2% или менее.
Что нужно прислать для получения коммерческого предложения на футеровку промежуточного ковша?
Емкость ковша, количество ручьев, марки стали, длительность серии, данные по шлаку, текущая футеровка и характер износа, ограничения по связующим, объем и порт. Мы ответим с рекомендацией по материалу и TDS.
Рекомендуемая литература
- Огнеупорные решения для промежуточных ковшей
- Огнеупорный стакан-дозатор: MgO против Al₂O₃ против корунда
- Срок службы MgO-C кирпича в шлаковом поясе сталеразливочного ковша
- Огнеупорные решения для сталеразливочных ковшей
- Запчасти для МНЛЗ