Специалисты ТГАСУ и ИФПМ СО РАН разрабатывают инновационный подход, который позволит создать огнеупорные изделия для российской металлургической промышленности с увеличенным ресурсом
В рамках стратегического технологического проекта «Химия и инжиниринг новых строительных материалов по программе развития ТГАСУ «Приоритет 2030», ученые создают материал по схеме «композит в композите», который будет применяться при создании керамических огнеупоров для футеровки внутренней части сталеплавильных ковшей, печей для производства цемента. Они предложили подход к организации структуры, препятствующей зарождению и развитию, и создающей условия самозалечивания трещин, возникающих в процессе эксплуатации огнеупоров. Технология позволит продлить срок эксплуатации изделия и увеличить межремонтный интервал.
Межремонтный интервал на российских сталелитейных заводах в среднем составляем от 1 до 3 лет. И связан с базовой проблемой – заменой изношенной и поврежденной керамической футеровки (защитная конструкция из огнеупорного материала на внутренней поверхности печей для защиты от высоких температур, химических воздействий, износа). Томские ученые предложили особый подход к формированию внутренней структуры материала огнеупора, увеличивающий его стойкость к зарождению и развитию трещин, катастрофически снижающих остаточную прочность изделия.
«Огнеупорные керамические материалы хрупкие, трещины в них развиваются стремительно, приводя к полной потере прочности и разрушению. Наши исследования направлены на формирование сложной многоуровневой структуры композиционного керамического огнеупорного материала. Управляя составом, внутренними напряжениями, возможно добиться того, что материал сам будет сопротивляться развитию зарождающихся в нем трещин, сохраняя до 60 % исходной прочности», - сказал кандидат физико-математических наук Алесь Буяков, научный сотрудник лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля ИФПМ СО РАН.
Процесс исследования разбит на несколько этапов. Сначала ученые подбирают состав смеси для изготовления огнеупорного материала. На этом этапе активно включились исследователи из стратегического технологического проекта «Химия и инжиниринг новых строительных материалов», созданного в рамках реализации программы развития ТГАСУ «Приоритет 2030». Силами ученых университета подбирается состав порошковых материалов, подходов и режимов получения композитов и образцов изделий на их основе.
Новая технология нуждается в промышленных испытаниях, однако уже имеет большой потенциал для применения в российской промышленности. Футеровка агрегатов сталелитейного производства с трудом поддается ремонту, а ее замена сопряжена с продолжительным выводом оборудования из технологического цикла. Наша цель – увеличение межсервисного интервала.
«Мы в ТГАСУ на основе принципа «композит в композите» создаем само изделие заданной формы и конструкции, одновременно, решая вопросы по получению и использованию компонентов, применяемых в материале», - рассказал проректор по научной работе ТГАСУ, доктор технических наук Олег Волокитин.
