Применение карбида
Применение карбида кремния в
металлургическом производстве
В настоящее время ОАО "Запорожский
абразивный комбинат" специализируется на
производстве черного карбида кремния,
шлифматериалов и шлифинструмента из него. Тем не
менее периодически комбинат производит зеленый
карбид кремния для обеспечения собственной
потребности по выполнению заказов на абразивный
инструмент. С 1995г. освоено производство
металлургического карбида кремния с массовой
долей SiC 88% и выше. Металлургический карбид
кремния комбинат поставляет на экспорт в виде
фракции 0-10 мм, 0-20 мм.
Анализ своевременного состояния
производства чугунного литья в промышленно
развитых странах Европы, Азии, Америки
свидетельствует, что чугунное литье для
автомобилестроительной индустрии и других
отраслей машиностроения производится в основном
из синтетического чугуна, получаемого в
плавильных агрегатах (вагранках, дуговых и
индукционных печах) с использованием
металлолома и брикетов карбида кремния.
Высокий эффект использования брикетов
карбида кремния в качестве заменителя
ферросилиция и науглероживателя проявляется,
как показали исследования НМетАУ, в формировании
графитовых включений особой структуры, что в
конечном итоге способствует получению отливок с
комплексом высоких физико-механических свойств.
Установлено, что карбид кремния,
растворяясь в железоуглеродистом расплаве,
оказывает модифицирующее влияние на процессы
структурообразования, количество, размер и форму
графита, что позволяет существенно сократить
продолжительность термической обработки
чугунных отливок из ковкого, высокопрочного с
шаровидным графитом и других типов
конструкционных чугунов.
Соотношение количества
металлургического карбида кремния и
углеродистого компонента в составе брикетов
может изменяться в широких пределах с учетом
содержания в чугуне кремния и углерода. По
согласованию с потребителем брикетов в их состав
можно вводить некондиционную (по фракционному
составу) мелочь марганцевых и других
ферросплавов.
В качестве связующего используются
минеральные компоненты, экологически безопасные
и обеспечивающие необходимую механическую
прочность брикетов и их термическую стойкость в
шихте плавильных агрегатов.
Использование брикетов карбида кремния
при плавках на предприятиях Украины показали
возможность экономии ферросилиция.
Так, на ОАО "Днепротяжмаш" в
условиях чугунолитейного цеха №1 на
индукционной печи ИСТ-0,4 проведена опытная
плавка чугуна по новой технологии с применением
брикетов из карбида кремния, на которой в
качестве металлической шихты использовали 47,5%
чушкового передельного чугуна и 47,8% стального
лома, а для науглероживания, легирования и
модифицирования кремнием применялись брикеты
карбида кремния в количестве 4,7% от массы завалки
с содержанием 32,72% кремния и 36,5% углерода.
В результате проведенного эксперимента
подтверждены теоретические положения о
возможности замены дорогостоящего ферросилиция
на более дешевую композицию на основе
металлургического карбида кремния и
карбидокремниевых вторичных материалов при
выплавке чугуна. Полученный металл
соответствовал требованиям ГОСТ 1412-85 на серый
чугун с пластинчатым графитом. Усвоение брикетов
составило 79,1%, а углерода – 63,59%. Экономия
ферросилиция составила 25-30 кг/т, расход
передельного чугуна снижен в среднем на 50%. Чугун
опытной плавки имел перлитную структуру с мелким
пластинчатым графитом завихренной формы, что
подтверждает модифицирующий эффект карбида
кремния.
В условиях сталелитейного цеха №1 ОАО
"Днепровский стрелочный завод" в дуговой
печи ДСП-6М проведены опытные плавки стали 110Г13Л
(ГОСТ 7370-98) на свежей шихте с раскислителем по
технологии, разработанной кафедрой
электрометаллургии Национальной
металлургической академии Украины.
При выплавке стали по предложенной
технологии в завалке, с целью замены чугуна,
увеличивали на 5-7% долю стального лома и для
науглероживания жидкой ванны присаживали
брикеты карбидокремниевые углеродистые
металлургические, полученные по рецептуре и
технологии НМетАУ, содержащие 50% углерода.
Металлургическую часть шихты составлял
легковесный лом и отходы собственного
кузнечно-прессового производства с содержанием
0,27-0,30% С. Брикеты давали на подину печи из расчета
6-8 кг/т жидкой стали 110Г13Л.
Результаты анализа проведенных плавок
подтвердили теоретические положения
разработчиков технологии о возможности замены
дефицитного и дорогостоящего чугуна в шихте
дешевыми карбидокремниевыми углеродистыми
металлургическими брикетами.
Физико-механические характеристики
термообработанного металла опытных плавок
соответствуют требованиям ГОСТ 7370-98.
Усвоение углерода из брикетов составило
79%. Использование брикетов при выплавке стали
110Г13Л позволило сэкономить 57-62 кг чугуна на 1
тонне жидкой стали. На ОАО "Днепропресс" в
чугунолитейном цехе проведена опытная плавка
чугуна СЧ-15 в вагранке Q-10 с холодным дутьем по
технологии с заменой 50% ФС-75 на брикеты карбида
кремния.
Результаты опытной плавки показали, что
полученный металл согласно ГОСТ 1412-85 "Чугун
серый с пластинчатым графитом" отвечает всем
требованиям к чугуну марки СЧ-15. Усвоение кремния
из брикетов составило 96%, углерода – 79%.
Использование брикетов карбида кремния
позволило повысить содержание углерода в
готовом металле до 3,9% против 3,1% в чугуне
предыдущей плавки по действующей технологии.
Применение указанных брикетов подтверждает
возможность сократить удельный расход
ферросилиция марки ФС-75 с 20-28 кг/т до 10-14 кг/т, т.е.
на 50%.
Чугун опытной плавки имеет ферритную
структуру с тонкодисперсным пластинчатым
графитом, что также подтверждает модифицирующий
эффект от использования карбида кремния.
С 2001г. ОАО "Запорожский абразивный
комбинат" разработал технологию производства
брикетированного металлургического карбида
кремния с широким диапазоном химического
состава для удовлетворения заказов зарубежных
фирм: Англии, Германии, Голландии, Чехии.
Геометрические параметры брикетов выполняются
по требованию заказчика и, в большинстве случаев,
имеют форму шестигранника, вписанного в цилиндр
диаметром 60-120 мм. Отгрузка брикетов может
производиться в упаковке на европаллете по одной
тонне под термоусадочной полиэтиленовой пленкой
или навалом в биг-бегах по 600-700 кг.