Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленные технологии рафинирования доменных чугунов. Учебное пособие
.pdf
11
никакому технологическому воздействию (например, обработке давлением,
резаньем, термообработке и т.п.), в отличие от сляба. Иными словами, весь
получаемый в доменной печи чугун независимо от состава является по своей
сущности материалом передельным, то есть не используемым
непосредственно для получения металлопродукции, в первом приближении –
сырьем с высокой добавленной стоимостью. По состоянию на 01.03. 2013 г
цены в Липецке на чушковой чугун марок Л5, Л6, ПЛ1-2 колеблются в
переделах от 18 000 до 22 000 руб. за тонну (рис. 6).
Рис. 6. Фотографии чушкового чугуна: слева – пирамидки (до 14 кг), в центре
– сдвоенная чушка (до 25 кг), справа – «короткая» чушка (до 18 кг)
Чушковой чугун (твердый чугун в форме слитка определенной
конфигурации) получают путем заполнения мульд (литейных металлических
форм) жидким чугуном на разливочной машине непосредственно в доменном
цехе (рис. 7).
Остальной чугун после выпуска из печи по желобам литейного двора
цеха поступает в чугуновозные ковши, иногда миксерного типа (рис. 8).
12
Рис. 7. Элементарная схема машины для разливки доменного чугуна:
1 – вагон ж/д состава; 2 – твердый (чушковый) чугун; 3 – формы (мульды);
4 – ковш с жидким чугуном
Рис. 8. Фотография процесса заполнения чугуновозных ковшей чугуном
Твердый и жидкий доменный чугун по своему составу должен
соответствовать требованиям ГОСТ 805-95, согласно которому содержание
углерода не лимитируется. Требования к химическому составу основных
марок передельных чугунов представлено в таблице 1.
13
Таблица 1
Марка
чугуна
Массовая доля, %
Si
Mn
P, н.б.
S, н.б.
группы
классы
категории
1 2 3 4 А Б В 1 2 3 4
5
П1
0,5-
0,9
до
0,5
0,5-
1,0
1,0-
1,5
-
0,1
0,2
0,3
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
П2
до
0,5
до
0,5
0,5-
1,0
1,0-
1,5
0,1
0,2
0,3
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
ПЛ1
0,9-
1,2
до
0,3
0,3-
0,5
0,5-
0,9
0,9-
1,5
0,08
0,12
0,3
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
ПЛ2
0,5-
0,9
до
0,5
0,3-
0,5
0,5-
0,9
0,9-
1,5
0,08
0,12
0,3
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
ПВК1
0,9-
1,2
до
0,5
0,5-
1,0
1,0-
1,5
-
0,02
0,03
0,04/
0,05*
0,015
0,020
0,025
-
ПВК2
0,5-
0,9
до
0,5
0,5-
1,0
1,0-
1,5
0,02
0,03
0,04
/0,05
0,015
0,020
0,025
ПВК3
до
0,5
до
0,5
0,5-
1,0
1,0-
1,5
0,02
0,03
0,04
/0,05
0,015
0,020
0,025
*примечание: дополнительный класс Г
Современные марки доменных передельных чугунов, производимых на
территории РФ по ГОСТ 805-95
Аналогичным образом литейные марки доменного чугуна по своему
составу должны соответствовать требованиям ГОСТ 4832-95, согласно
которому содержание углерода также не лимитируется. Требования к
химическому составу основных марок литейных чугунов, предназначенных в
основном для производства чугунных отливок, представлены в таблице 2.
Необходимо отметить, что доля производства именно чушкового
чугуна в мире и на территории РФ и стран СНГ относительно невелика: по
разным оценкам, на долю экспортного чугуна приходится не более 12 - 15%
от общего объема производства доменного чугуна. Оставшаяся часть обычно
потребляется самим предприятием-производителем, как правило,
являющимся крупным комбинатом с полным металлургическим циклом
14
производства: ОАО «Северсталь», ОАО «НЛМК» и т.п. География
Марка
чугуна
Массовая доля, %
Si
Mn
P, н.б.
S, н.б.
группы
классы
категории
1 2 3 4 А Б В 1 2 3 4
Л1
3,2-
3,6
до
0,3
0,3
-
0,5
0,5-
0,9
0,9-
1,5
0,08
0,12
0,3
0,02
0,03
0,04
-
Л2
2,8-
3,2
до
0,3
0,3
-
0,5
0,5-
0,9
0,9-
1,5
0,08
0,12
0,3
0,02
0,03
0,04
Л3
2,4-
2,8
до
0,3
0,3
-
0,5
0,5-
0,9
0,9-
1,5
0,08
0,12
0,3
0,02
0,03
0,04
Л4
2,0-
2,4
до
0,3
0,3
-
0,5
0,5-
0,9
0,9-
1,5
0,08
0,12
0,3
0,02
0,03
0,04
0,05
Л5
1,6-
2,0
до
0,3
0,3
-
0,5
0,5-
0,9
0,9-
1,5
0,08
0,12
0,3
0,02
0,03
0,04
0,05
Л6
1,2-
1,6
до
0,3
0,3
-
0,5
0,5-
0,9
0,9-
1,5
0,08
0,12
0,3
0,02
0,03
0,04
0,05
ЛР6*
1,2-
1,6
до
0,3
0,3
-
0,5
0,5-
1,0
-
0,08
0,12
-
0,05
0,01
-
*примечание: существует еще 5 марок рафинированных чугунов от ЛР1 до ЛР5
мощностей производства чугуна представлена на рисунке 9.
Таблица 2
Основные марки доменных литейных чугунов, производимых на
территории РФ по ГОСТ 4832-95
15
Рис. 9. География производственных мощностей по выпуску чугуна на
территории РФ
Последние 15 лет перспективным направлением является производство
так называемого «нодулярного» чугуна с жестко лимитируемым содержанием
микроэлементов, предназначенного в основном для экспорта за рубеж.
Химический состав нодулярного чугуна согласно требованиям ОСТ 805 - 80
представлен в таблице 3.
16
Таблица 3
Химический элемент
Содержание, % масс., н.б.
C
3,50-4,50
Si
0,5
Mn
0,05
P
0,05
S
0,015
Ti
0,03
Cr
0,04
Cu
0,02
V
0,03
Al, Ni, Co, Sb, B,Te, As, Pb, Sn,
Mo, Se, Zn, Bi
в сумме 0,3
Требования к химическому составу передельного нодулярного чугуна
марки ПВК Н
На территории РФ нодулярный передельный высококачественный
чугун производят всего несколько предприятий, в том числе: ОАО
«Тулачермет», ОАО ЛМЗ «Свободный сокол» и некоторые другие.
Собственные исследования авторов по содержанию микроэлементов в
доменных чушковых чугунах некоторых предприятий ЦФО показали, что в
среднем концентрация примесей колеблется от 0,0264 до 0,0517%. Причем
литейные марки чугунов оказываются всегда чище передельных, если
учитывать концентрацию следующих элементов-примесей, вплоть до 10-4%
(1 ppm): Ni, Cr, Mo, V, Cu, W, Ti, As, Co, Al, Pb, B, Nb, Ta, Ca, Zr, Mg, Zn, Ce
(рис. 10). Среднее распределение содержания микроэлементов в доменных
чушковых чугунах марок ПЛ1, ПЛ2 производства ОАО «НЛМК» за период
2005-2006 г.г. представлено на рисунке 11: большая часть примесей
приходится на группы полностью (зеленые столбцы) и частично (черные
столбцы) удаляющихся в сталеплавильном (конвертерном) процессе, и
поэтому не представляющие никакой угрозы для качества металлопродукции
Комбината. Однако часть микроэлементов (около 0,09%) приходится на
17
группу неудаляющихся, что с учетом состава применяемого стального лома,
Распределение элементов - примесей в различных марках доменных чушковых чугунов
0,0358
0,0264
0,0335
0,0517
0,04937
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
0,040
0,045
0,050
0,055
Л6, ЛМЗ Л5, КМЗ Л5, ЛМЗ ПЛ2, ЛМЗ ПЛ2, НЛМК
Марка чугуна
Процент по масее, %
Л6, ЛМЗ Л5, КМЗ Л5, ЛМЗ ПЛ2, ЛМЗ ПЛ2, НЛМК
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
Ni Cr Mo V Cu W Ti As Co Al Pb B Nb Zr Zn
Содержание, % масс
содержащего примеси цветных металлов, является негативным моментом.
Рис. 10. Общее содержание элементов-примесей в доменных чушковых
чугунах различных производителей:
ЛМЗ – ОАО «ЛМЗ «Свободный сокол», КМЗ – ОАО «Косогорский
металлургический завод», НЛМК – ОАО «НЛМК»
Рис. 11. Среднее распределение элементов-примесей в чугунах ПЛ1-2
18
Основными параметрами качества доменных жидких чугунов является
химический состав (по 4-м основным элементам) и температура, с которой
чугун в чугуновозном ковше или миксере поступает в переливное или
миксерное отделение конвертерного цеха предприятия (обычно в пределах
1340-13900С). Существуют также специфические требования конкретного
производства, такие как величина доменного шлака в чугуновозных ковшах
(ОАО «НЛМК»). Подобные требования оговариваются в технологической
документации (инструкциях, регламентах).
Основными параметрами качества доменных чушковых чугунов
является химический состав (по 4-м основным элементам), а также внешний
вид: на поверхности чушек не должно быть остатков шлака, асфальта,
нефтепродуктов и других материалов. Допускается налет извести, графита и
других компонентов смеси для опрыскивания мульд (легкий налет белого
цвета), не влияющих, согласно стандарту, на качество чугуна. Количество
чушек с наличием графитовой спели и раковин не более 10% от массы
партии. Допускается бой чушек (куски массой до 2 кг) в количестве не более
2%. Масса одной чушки должна составлять не более 25 кг.
Необходимо отметить, что в условиях машиностроительных заводов
полного цикла производства (завозится шихта, формовочный песок, прочие
материалы; на выходе - продукт с высокой добавленной стоимостью –
например, центробежный насос для откачки нефти и пластовой жидкости из
скважин – ООО «ЛеМаЗ», г. Лебедянь) доменные чугуны закупаются партией
(4 - 6 вагонов, реже 2 - 3 вагона), в каждом вагоне – от 72 до 74 тонн. В этом
случае входной контроль качества внешнего вида и химического состава
определяется по контрольной выборке материала, которую осуществляют,
как правило, специалисты службы качества. Руководствуются при этом
требованиями ГОСТ7566 - 94 и ГОСТ 4832 - 95 на внешний вид и ГОСТ 7565 81 на химический состав. Объем выборки материала составляет:
19
1) визуальный контроль - 10 типичных чушек (партия не более 20 т) и
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Номер поставки (вагона)
Содержание, % масс.
С Si Mn P
20 чушек (партия свыше 20 т);
2) контроль химической лаборатории – 3 чушки (партия не более 20т) и
6 чушек (партия свыше 20 т).
Поэтому на практике немаловажным значением является не марка
чугуна и масса чушки, а стабильность этих параметров от поставки к
поставке. Далее представлены результаты мониторинга поставок чушкового
чугуна марки Л6 на одном машиностроительном предприятии Липецкой
области за период с 2007 по 2008 года (рис. 12).
Рис. 12. Изменение содержания основных легирующих элементов в доменном
может составлять до 1,3%, кремний – 0,4%, марганца – 0,37%, фосфора –
0,018%. Этот факт, несомненно, может сказаться на стабильности работы
литейного цеха и как следствие - на качестве производимой предприятием
металлопродукции.
чугуне марки Л6 по данным ЦЗЛ
На практике размах содержания важнейшего элемента чугуна углерода
20
2. Методы и технологии промышленного рафинирования доменных
чугунов для сталеплавильного производства
В последние 15-20 лет в мировой промышленности остро встал вопрос
о повышении качества производимого доменного чугуна для нужд
сталеплавильного производства, и в первую очередь, для конвертерных цехов
(для жидкого передельного чугуна в шихте конвертерной плавки составляет
от 75 до 85%), входящих в состав крупных заводов и комбинатов. Сущность
процессов рафинирования сводится к снижению содержания вредных для
стальной металлопродукции элементов – серы и фосфора, а также к
уменьшению содержания кремния в связи с переходом на «малошлаковую»
технологию конвертерной плавки стали: оксид кремния чугуна SiO2,
образующийся в первые минуты продувки, является основным материалом,
требующим офлюсования для повышения основности шлака.
Существующие на сегодняшний день в крупносерийном производстве
технологии рафинирования чугунов можно разделить на два метода:
придоменная (то есть осуществляемая на площадях доменного цеха) и
внедоменная обработка чугуна различными кусковыми и порошкообразными
материалами. Обработка чугуна в доменном цехе обладает преимуществом:
весь выпускаемый из летки чугун проходит операцию рафинирования «на
потоке»; соответственно, можно быть уверенным, что значительной разницы
в химическом составе и температуре чугуна различных периодов выпуска не
будет, или эта разница никак не скажется на ритмичности работы
конвертерного цеха. Однако это требует дополнительных площадей,
увеличения капитальных затрат, а также увеличивает и без того
значительную экологическую нагрузку на окружающую среду в районе
функционирования доменной печи. Обработка чугуна в миксерном или
переливном отделении конвертерного цеха отличается значительной
интенсивностью работы подразделения и его персонала, большим, чем при
первом методе, снижением температуры расплава (так как все процессы с
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]