ТЕХНОЛОГИЯ  ПРИМЕНЕНИЯ CSiC- БРИКЕТОВ
ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНОВ

Основными направлениями интенсификации процесса   получения чугунных отливок являются снижение себестоимости процесса плавки и получение чугуна со строго регламентируемыми физико-механическими и специальными свойствами.

Основными  плавильными  агрегатами в чугунолитейных цехах предприятий СНГ  являются индукционные печи промышленной частоты (ИЧТ) и вагранки с холодным не обогащенным кислородом воздушным дутьем (ВХД).

При получении чугуна в ВХД в качестве шихты используют литейный чугун Л1-Л6 (50-70 %), чугунный лом, отходы  собственного  производства (10-20 %) и стальной лом (10-40 %). При плавке синтетического чугуна в ИЧТ шихтой служит стальной лом и отходы собственного производства, а для науглероживания применяют  литейный или доменный кокс.

Для получения чугуна стандартного по содержанию кремния его легируют ферросилицием (ГОСТ 1415-93) марок ФС 20……. ФС 75.

В случае плавки чугунов специальных марок, в частности чугуна с мелкодисперсными равнораспределенными графитовыми включениями, расплав модифицирует карбидом кремния.

Анализ технологий получения чугунов в различных плавильных агрегатах позволил предположить, что применение  CSiC-брикетов как компонента шихты позволяет совместить  процесс  выплавки с модифицированием и дает возможность:

- при плавке в вагранке: заменить литейный чугун на передельный и исключить из плавки ферросилиций;

-  при плавке в индукционной печи: отказаться от использования ферросилиция и доменного (литейного)  кокса, содержащего серу в пределах 1,5-2 %.

Технологии производства чугунов в вагранках и синтетического чугуна в ИЧТ внедрены на ряде предприятий Украины.

Кафедрой электрометаллургии НМетАУ разработана технология выплавки в вагранке с холодным не обогащенным  кислородом дутьем (ВХД) чугуна для отливок, предусматривающая использование в шихте углеродокарбидокремниевых брикетов. (CSiC-брикетов). Применение углеродокарбидокремниевых  брикетов позволяет заменить в шихте литейный чугун Л1-Л6 на передельный П1, П2 и вывести из состава шихты ферросилиций.

Опытно-промышленные плавки чугуна СЧ-15 с использованием в шихте брикетов (содержащих карбид кремния), взамен ферросилиция и без использования в шихте литейного чугуна Л3-Л6, проводили в чугуннолитейном цехе в ВХД производительностью 10т/час. При проведении опытной плавки в составе  металлошихты 21 %  литейного чугуна Л5 был заменен на передельный чугун и возврат собственных отходов.

С целью получения сопоставимых результатов плавку проводили по следующей технологии. До восемнадцатой бадьи плавку в вагранке вели на металлошихте состоящей  из 37 % - литейного чугуна, 55,9 % - литников и возврата собственных отходов, 1,5 % - ферросилиция (ФС45) и 1,3 % ферромарганца, а начиная с девятнадцатой бадьи постепенно уменьшали  содержание ферросилиция в завалке, заменяя его брикетами (таб.). К двадцать пятой бадье заменили 50 % ферросилиция и литейный чугун Л1-Л6 на передельный чугун П1-П2.

Соотношение содержания брикетов и ферросилиция в завалке выбирали таким образом, чтобы концентрация кремния в чугуне была 2,3-2,5 %. Расход кокса на рабочую калошу во время плавки был постоянным и составлял 110-120 кг на тонну металлошихты.

По ходу плавки отбирали пробы на химический состав и контроль металлографической  структуры. Температуру контролировали на выходе металла из копильника (табл.)

Таблица

Содержание углеродокарбидокремниевых брикетов в шихте, химический состав и температура металла.

 

№ бадьи

Расход брикетов, кг

Расход ферросилиция, кг

Химический состав чугуна, %

Температура чугуна,
°С

C

Si S Р

1-18

-

48,0

3,21

2,48

0,100

0,045

1342

19-21

10

39,0

3,58

2,38

0,073

0,048

1415

23-24

20

30,0

3,80

2,30

0,069

0,050

1427

25-33

30

21,0

3,90

2,5

0,067

0,045

1455

34-42

-

48,0

3,29

2,5

0,081

0,041

1400

  Анализ приведенных данных показывает, что применение брикетов взамен ферросилиция позволяет получить стандартный по содержанию кремния чугун марки СЧ15. При этом содержание углерода в чугуне повышается с 3,21 % до 3,90 %, что позволяет выплавлять чугун для отливок используя в шихте только передельный чугун П1 и П2, исключив из шихты литейный чугун Л1-Л6. Использование в плавке брикетов обеспечивает повышение температуры чугуна на 58-113 °С.

Для проведения сравнительных исследований по выплавке синтетического чугуна в индукционной печи ИЧТ-04 как объект испытания был выбран чугун СЧ 35 (ГОСТ 1412-85) следующего химического состава, % :

С – 2,9-3,0; Si – 1,2-1,5; Mn – 0,7-1,1; P ≤ 0,2;  S ≤ 0,12.

  В качестве  шихты использовали 100 % стального лома марка 1А (ГОСТ 2787-88) и CSiC-брикеты. Результаты выплавки чугуна, с использованием брикетов показали, что полученный металл соответствует требованиям ГОСТ 1412-85 на серый  чугун с пластинчатым графитом. Усвоения кремния из CSiС-брикетов составило 96,2 %, а углерода 82 %.

Использование брикетов позволило сэкономить 50-60 кг/т ферросилиция марки ФС 65 и исключить из шихты передельный чугун и кокс.

           Металлографические сравнительные исследования показали, что чугуны полученные по опытной и действующей технологии серый с ферритной структурой. В опытном металле  графитовые включения представлены тонкодисперсными пластинами, а в чугуне текущего производства – крупными. Измельчение графитовых включений обусловлено изменением механизма зарождения и роста последних, вследствие, блокирования плоскостей молекулярным углеродом, переходящим  в металл в результате разложения карбида кремния при взаимодействии с жидким металлом.

  Чугун, полученный с использованием CSiC- брикетов характеризуется мелкодисперсными выделениями графита, что и обеспечивает уменьшение на 30-40 % расхода элементов глобуризаторов (Mg, Ce, PЗМ), используемых для получения ЧВГ, ЧШГ.


Яндекс цитирования

Авторские права на публикуемые материалы принадлежат "ООО АМЮС".
Перепечатка любых частей документов, иллюстраций или статей данного сайта
без разрешения руководства компании запрещена
Патентным Законом Российской Федерации.
МОСКВА    2004 -2005