Альтернативные металлургические материалы

Мишкун А.Г.

В последнее время, в металлургическом производстве отмечается резкое возрастание использования различных материалов из некондиционного или нетрадиционного сырья. Часто, эти материалы используются для частичного или полного замещения основного сырья. В частности, в качестве заменителя основного ферросплавного сырья используется брикеты из пылеобразной фракции, вторичной переработки ферросплавного шлака, низкокремниевого материала содержащегося в отходах ТЕЦ и т. д.

Во многих случаях это приводит к значительной экономии средств не влияющих на качество производимой продукции.

Например, описываемый далее материал (смесь карбид-кремниевая), может уменьшить затраты на ферросилиций ФС-65 до трех-четырех раз.

Карбид-кремниевая смесь (СКК), состоит из мелкофракционной смеси кремния (Si) и карбида кремния (SiC) с их общим содержанием Si+SiC = 85%min. Остаток - Fe₂O₃ и ПЭГ (полиэтиленгликоль) является побочным продуктом производства. ПЭГ используется в качестве эмульсии при сверлении и резке металлов, в пастах для шлифовки. ПЭГ растворяется водой, выгорает при температуре 450 °С.

Обращаем внимание, что СКК не содержит серы (S=0%) по сравнению с подобными материалами или ферросплавами

Внешне смесь СКК представляет собой мелкофракционные частицы темно серого цвета, которые слипаются в комочки, напоминающие по консистенции сухую глину.

Данная продукция прошла лабораторное исследование в Физико-технологическом институте металлов и сплавов НАНУ, г.Киев

Результаты опытных плавок:

Плавка №1: Исходный материал – передельный чугун- 680г. +20г. смеси СКК поместили на дно тигля.

Режим плавки: медленный нагрев до температуры 1350 ±50°С, выдержка 30 минут. После перемешивания СКК всплыла на поверхность расплава. Визуально растворение смеси СКК не было заметно. На зеркало металла досыпали ещё 10г смеси. Над тиглем появилось красно-синее пламя, но выброса металла не было. Кратковременный перегрев расплава до 1500°С не улучшил растворение СКК. При заливке металла в изложницу смесь СКК высыпалась.

Плавка №2: Исходный материал – Ст 3 – 360 г. + 36 г. смеси поместили на дно тигля.

Режимы плавки: медленный нагрев до температуры 1450 ±50°С, выдержка 20 мин. Вся смесь СКК растворилась в стали. На зеркало металла досыпали еще 20 г. смеси. Над тиглем появилось красно-синее пламя, выброса металла не было. В течение 10 мин. вся смесь СКК растворилась.

При сравнении результатов экспериментальных плавок видно, что эффект использования СКК максимально проявляется при плавке электростали. Исследования использования СКК при плавке различных марок чугуна не проводились.

В дальнейшем внедрение смеси СКК проводились при плавке электростали на 5-тонных дуговых печах ДСП5 с кислой и основной футеровкой.

Результаты внедрения.

Смесь СКК вводится на подину печи в количестве 70-120 кг на плавку до получения концентрации кремния в электростали ориентировочно 1%. При введении смеси СКК в электростали повышалось содержание углерода на 0,2-0,3%, кроме того, смесь СКК использовалась в основной печи в количестве 10-20 кг на плавку до окончательного раскисления шлака десульфурации. Угар кремния на кислой печи составил 20% (усвояемость 80%), на основной – 30% (усвояемость-70%). Кроме того, подача СКК на подину печи значительно облегчает и ускоряет правку печи на последующей плавке.

В результате испытаний установлено, что смесь карбид-кремниевая СКК может быть использована вместо карборунда металлургического или ферросилиция ФС-65 и привести к экономии затрат на данные материалы в несколько раз