Сб. трудов Всероссийской научно-технической  конференции МиСиС, г.Москва, 2002 г.                                                                                 

ЗАО «Урал ВИМ», Южно-Уральский государственный  университет, г. Челябинск

В.И.Гернер , Е.П.Никифорова

ЗАМЕНА СТАНДАРНЫХ ДОМЕННЫХ ЧУГУНОВ

ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДНЫМИ БРИКЕТАМИ

ПРИ ВЫПЛАВКЕ ЧУГУНА И СТАЛИ

В настоящее время в литейном и металлургическом производстве наблюдается дефицит  доменных чугунов. Стоимость доменных  чугунов намного превышает стоимость металлического лома, что привело к значительному повышению себестоимости выплавляемых железосодержащих сплавов. Поэтому на производстве увеличилась потребность в сравнительно дешевом металлическом ломе.

  По данным ряда заводов в Урало-Сибирском регионе стоимость доменных чугунов и чугунного лома почти в три раза  выше стоимости стального лома. Вместе с тем наблюдается также дефицит чугунного лома. Поэтому многие металлургические предприятия стремятся  больше использовать стальной лом, который менее дефицитен. Вместе с тем, машиностроительные предприятия имеют в большом избытке чугунную и стальную стружку, которая может быть использована в качестве составной части металлической шихты.

Выплавка чугуна в коксовой вагранке предопределяет обязательное использование в качестве исходной шихты  до 90…95% чугуна в любой форме. Повышение доли стального лома в ваграночной шихте приводит к повышенному расходу кокса, снижению производительности вагранки и уменьшению температуры чугуна.

Анализ показал, что  при выплавке сталей в мартеновских печах, в основном,  используется обычный скрап-процесс и реже скрап-карбюраторный процесс. Для проведения плавок по указанным процессам требуется применение не менее 15…20% чугуна в завалку печи. При отсутствии чугуна на производстве стремятся давать в завалку карбюризатор, обычно в виде отсевов кокса. Однако усвоение углерода металлом из отсевов кокса при плавке оказывается незначительным, поэтому по расплавлению  углерода бывает недостаточно для проведения активного «кипа». Поэтому прибегают к замене углеродного «кипа» на барботаж ванны металла азотом, что значительно увеличивает  стоимость выплавляемой стали.

В ЗАО «Урал ВИМ» (г.Челябинск) разработана технология изготовления железоуглеродных брикетов, в которых используется дробленая чугунная и стальная стружка с добавкой  высокоуглеродных отходов, образующихся после  обработки угольных или графитизированных электродов. Брикетирование производится на высокопроизводительном брикетере в непрерывном процессе. Брикеты получают разных размеров, но преимущественно в виде эллипсов с размерами 25х45х65 мм. Высокая прочность брикетов исключает их разрушение при загрузке шихты в плавильные агрегаты. Стоимость брикетированного железоуглеродного материала на 25…30% ниже стоимости чугунного лома и, тем более, дешевле стоимости  доменных передельного и литейных  чугунов.

Содержание углерода в железоуглеродных брикетах регулируется в зависимости от их назначения. Так, для шихты мартеновской печи целесообразно использовать железоуглеродные брикеты с соотношением компонентов 70 на 30. Это связано с тем, что повышенный углерод в брикетах позволяет ускорить плавление стальной шихты. При этом в отличие от использования отходов кокса вынос из печи углеродного материала газо-воздушным факелом практически не происходит. При повышении содержания углеродной добавки  в брикетах прочность их снижается, а окисление углерода  возрастает.

Железоуглеродные брикеты можно давать непосредственно в готовый расплав для проведения технологической стадии «кипа». Это бывает необходимо делать при низком содержании углерода, получаемого после полного расплавления шихты. Железоуглеродные брикеты можно также использовать в период доводки стали по химическому составу в печи или в непосредственно в ковше. Однако при этом необходимо учитывать  момент введения  материала в ковш. Опыт показал, что при загрузке брикетов в ковш после полного выпуска плавки, может произойти интенсивное кипение шлака, который обычно попадает из печи вместе с металлом в конце его выпуска.

Большая эффективность достигается при использовании железоуглеродных брикетов в вагранках за счет увеличения в шихтовой «калоше» доли стального лома взамен доменных передельного или литейного   чугунов. Установлено, что при использовании железоуглеродных брикетов удается повысить температуру ваграночного чугуна на выпуске на 60-80⁰С, что важно при производстве тонкостенных отливок. При этом общая себестоимость литья снижается на 12…15%.

 использование в завалочной металлической шихте доменного передельного чугуна или чугунного лома. Сформированный композит из чугунной стружки и углеродного материала отличается высокой стойкостью от окисления  при использовании  в завалке мартеновской печи. Причем стоимость железоуглеродного композита почти на 10…12% меньше стоимости доменного чугуна и на 20…22% дешевле чугунного лома.

Железоуглеродный композит выпускается по указанию потребителя с разным содержанием углерода от 4-х до 30%.  Железоуглеродный композит выпускается в виде кусков разного размера и при использовании полностью может заменить доменные передельный и литейный чугуны. Поэтому его целесообразно использовать не только в мартеновских печах при выплавке стали, но и в вагранках и электропечах при выплавке различных марок чугунов.

В настоящее время железоуглеродные композиты осваиваются на ряде предприятий в качестве основной добавки железосодержащего шихтового материала взамен доменных чугунов и чугунного лома. При этом доля стального лома в шихте может быть увеличена. Это позволяет  снизить себестоимость чугуна и стали при их выплавке. Кусковой железоуглеродный материал  характеризуется высокой прочностью к истиранию. Поэтому он хорошо выдерживает ударные и истирающие нагрузки при транспортировке и перегрузах. Железоуглеродные композиты  отличаются высокой термостойкостью и стойкостью против  окисления, что позволяет увеличить степень усвоения из них углерода и кремния при выплавке чугуна и стали. Особенно это важно при проведении плавки чугуна в вагранках, так как обычный кусковой ферросилиций  даже с малым содержанием кремния  интенсивно окисляется в плавильной зоне фурменного пояса вагранок. Применение предлагаемых материалов обеспечивает высокую стабилизацию химического состава  выплавляемого чугуна.