CC BY
24
к f^mrjjim^
I 3(52), 2009-
Литейное
материаловедение, специальные способы литья
Чугунная стружка, образующаяся на Минском тракторном заводе (МТЗ) в количестве около 11 тыс. т в год, потенциально является полноценным шихтовым материалом для ваграночной плавки серого чугуна и способна заменить дорогостоящий ввозимый в республику передельный чугун. Но для того чтобы стружку перевезти из разряда «потенциального» в кондиционный шихтовый материал, необходимо решить ряд принципиальных вопросов, основными из которых являются:
• освобождение стружки от остатков смазочно-охлаждающих жидкостей и неметаллических включений;
• классификация стружки по химическому составу;
• брикетирование стружки с целью достижения плотности брикета более 6000 кг/м3, что обеспечивает его прочностные свойства как в процессе всех перевалочных операций, так и при загрузке и использовании в вагранке.
Все эти проблемные вопросы были решены на МТЗ путем разработки и внедрения комплексной технологии, включающей стадии «холодного» и «горячего» брикетирования [1]. Невозможность использования «холодных» брикетов обусловлена несколькими причинами: плотность брикета может быть не более 4500-5000 кг/м3, что существенно ниже требуемого параметра (не менее 6000 кг/м3); остаточное содержание СОЖ и масел - 4,5-5,0 %, что недопустимо с точки зрения экологических показателей работы плавильного агрегата; в процессе плавки в вагранке при сгорании СОЖ и масел в брикете образуются полости, приводящие к разрушению брикета (еще до наступления стадии плавления), что прйводит к «выдуванию» из шихты вагранки до 6070% чугунной стружки и делает процесс ваграночной плавки практически не управляемым.
r \
The cycle of chips processing by method of «hot» briquetting with addition of grinded graphite is given.
V , , .... ...
УДК 621.74
БРИКЕТОВ
Для ликвидации этих недостатков после стадии «холодного» брикетирования необходимо дополнительно использовать технологию «горячего» брикетирования чугунной стружки. Процесс заключается в изготовлении «холодного» брикета, его нагреве в проходной печи до температуры 800 °С и вторичном прессовании на чеканочном прессе. Цель «горячего» брикетирования - удаление из брикета СОЖ и масел и повышение его плотности до 6000-6200 кг/м3. Внедрение данного процесса позволило почти в 2 раза увеличить расход брикетов в металлозавалке при выплавке чугуна в вагранке, не ухудшая при этом качество получаемого металла.
Однако в ходе производственных испытаний было установлено, что повышение содержания «горячих» брикетов в шихте более 10% приводит к отрицательным результатам, а именно:
в процессе протекания окислительных реакций в шахте вагранки при температуре 900-1100 °С поверхность стружки интенсивно окисляется:
Ре + С02 = РеО + СО, (1)
ЗРе + 4С02 = Ре304 + 4 СО; (2)
образующиеся оксиды растворяются в жидком металле, следствием чего является повышенный брак отливок по газовым раковинам;
понижаются температура и жидкотекучесть чугуна на выходе из вагранки;
повышается общий угар углерода металла, так как угар углерода из брикетов составляет более 30%.
Эти проблемы решались путем добавления в состав брикета науглероживающей добавки, в качестве которой наиболее эффективным оказался измельченный графит. Теоретически добавка
Д М. КУКУЙ, БИТУ, И Е. ЕМЕЛЬЯНОВИЧ, В: Я ПЕТРОВСКИЙ, К К САШКО, Ю. В. ДАШКЕВИЧ, РУП «МТЗ»
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЧУГУНОСТРУЖЕЧНЫХ ДЛЯ ВАГРАНОЧНОЙ ПЛАВКИ
жтг^у штштш 1л о r
-3(52),2009/ Ivlf
графита влияет на процесс плавки в вагранке следующим образом:
при наличии свободного углерода (графита) в брикете создается защитная, восстановительная атмосфера:
С + С02 = 2СО; (3)
на поверхности стружки активно восстанавливаются имеющиеся оксиды:
Fe304 + СО = 3 FeO + С02,
(4)
БеО + СО = Бе + С02; (5)
при соприкосновении графита с чугунной стружкой может происходить науглероживание расплава:
ЗБе + Сгр = Ре3С. (6)
Для подтверждения теоретических предположений были изготовлены брикеты из чугунной стружки с добавлением различного количества молотого графита и проведено ряд модельных плавок в индукционной печи. В результате был получен серый чугун с содержанием: С - 3,8-4,0 мас.%;
- 1,8-2,0; Мп - 0,6-0,7 мас.%. Для сравнения были проведены плавки брикетов из той же стружки, но без добавления графита. Химический состав полученного металла: С - 2,0-2,2 мас.%; -1,6-1,8; Мп - 0,6-0,65 мас.%. Как видно, усвае-мость углерода из графита в металле составляет около 75%. Данные результаты свидетельствуют о том, что брикет с науглероживателем возможно применять в производственных условиях, что и было доказано при использовании таких брикетов в ваграночной плавке чугуна ЛЦ-1 МТЗ.
При завалке вагранки в шихту добавляли 10% брикетов от металлозавалки (по нормам - не более
Механическая обрабо тка отливок Транспортирование стружки в ЦЗШ
Переплавка брикетов и изготовление отливок Изготовление брикетов с добавлением графита
Доуплотнениегорячих брикетов Нагрев брикетов в печи (удаление СОЖ и масел)
Полный цикл переработки стружки методом «горячего» брикетирования с добавлением измельченного графита
6%). Химический состав получаемого расплава был следующим: С - 3,35-3,48 мас.%; - 2,152,25; Мп - 0,6-0,7; Р - 0,1; Б - 0,11 мас.%. Жидко-текучесть металла составила девять делений (450 мм) при температуре 1370 °С (по технологической документации необходимо 8-10 делений). Таким образом, использование в составах брикетов графитового порошка дает возможность стабильно использовать, как минимум, 10% таких брикетов в составе шихты, стабилизировать процесс ваграночной плавки и сократить расход передельных чугунов. В целом полный технологический цикл использования чугунной стружки (см. рисунок) предполагает ее 100%-ное брикетирование совместно с науглероживателем и другими добавками с доведением объемов использования брикетов в составе шихты для ваграночной плавки чугуна до 18-20%.
Литература
1.Емельянович И. В., Петровский В. П., Кукуй Д. М., Лашкевич О. Е. Использование металлоотходов в заготовительном производстве РУП «МТЗ» // Литье и металлургия. 2009. № 1. С. 34-39.
