МЕТОД СНИЖЕНИЯ БРАКА ЛИТЬЯ ПО ШЛАКОВЫМ ВКЛЮЧЕНИЯМ

Шрамко М.С., Малый А.В., Лещенко А.Д. (ООО "НПКП "ПАРАМИ"), Каргинов В.П. (У-РП "СОЮЗ"),
Сидак В.Б., Тютькина Н.В. (МП "Днепродзержинский сталелитейный завод" ДП ОАО  "Днепровагонмаш"), Яковлев В.Н. (ЗАО "ЗАЗ")

Брак по шлаковым включениям в литейных цехах составляет значительную часть от общего количества брака. Особенно этот вопрос актуален для предприятий, использующих для заливки форм поворотные ковши.

На металлургическом предприятии "Днепродзержинский сталелитейный завод" дочернее предприятие ОАО "Днеп-ровагонмаш", производится выпуск фасонного литья из углеродистых марок сталей для вагоностроительных заводов. Выплавка стали, в условиях литейного цеха, проводится в дуговых сталеплавильных печах с кислой футеровкой емкостью 3 тонны. Заливка форм производится на конвейере из поворотных ковшей емкостью 2 тонны. При этом, общий брак литья в цехе составляет 18,6%, причем 38,2% от общего брака приходится на брак по шлаковым включениям.

По заводской технологии после выпуска металла из печи, проводится частичное скачивание шлака из ковша и присыпка зеркала металла отработанной формовочной смесью. Для предотвращения попадания шлака возле сливного носка на поверхность металла со шлаком устанавливается шамотный кирпич. Однако в процессе заливки происходит частичный разрыв шлакового покрова и попадание его фрагментов вместе с расплавом в полость литейной формы.

Поэтому в задачи исследования входила разработка материала - присадка, которого непосредственно в ковш на зеркало жидкого металла, предотвращала попадание шлаковых включений вместе с расплавом в полость литейной формы. При этом материал должен обладать высокой адгезионной способностью к шлаковым включениям, не влиять на химический состав металла, быть экологически безопасным.

Был проведен анализ, на основании которого была разработана смесь комплексная СК-1 в состав которой входил комплекс минералов, термообработанных по специальному режиму.

Была произведена отработка технологии коагуляции шлака в ковше за счет введения смеси комплексной. При этом было опробовано два варианта технологии коагуляции (связывания) шлака в ковше и последующей заливки форм:

1. Ввод смеси комплексной СК-1 в ковш на поверхность жидкого металла и дальнейшая заливка форм непосредственно под частично оплавившимся покровом из смеси комплексной без ее скачивания (далее технологическая схема №1).

2. Ввод смеси комплексной СК-1 в ковш на поверхность жидкого металла. Удаление монолитного покрова смеси комплексной единым фрагментом вместе со связанным шлаком из ковша. Дальнейшая заливка форм с открытым зеркалом металла без защитного покрова (далее технологическая схема №2).

Опытным путем была получена эмпирическая формула зависимости количества присаживаемой смеси по технологической схеме №1 от площади контактной поверхности металла:

Q= 8*S, кг (1)

где S - площадь контактной поверхности металла, м2.

После присадки смеси в ковш происходило ее частичное оплавление и сцепление с футеровкой.

Прочное сцепление покрова из смеси СК-1 с футеровкой, его высокая пластичность и прочность, способствовали его осаждению вместе с расплавом в ковше. При этом покров из смеси СК-1 практически полностью покрывал зеркало металла в процессе всей заливки, адсорбировал своей поверхностью шлаковые включения, препятствовал охлаждению и окислению металла.

Замер температуры металла в ковше показал снижение скорости охлаждения с 10°С/мин (без применения СК-1) до 5°С/мин. Что в дальнейшем позволило снизить температуру выпуска металла из печи.

В процессе отработки технологии коагуляции шлака по технологической схеме №2, была получена эмпирическая формула зависимости количества присаживаемой смеси СК-1 от площади контактной поверхности металла:

Q= 1,3*S, кг (2)

где S - площадь контактной поверхности металла, м2.

После присадки в ковш смеси СК-1 происходило ее частичное оплавление и обволакивание шлака. Затем, спустя 20-30 секунд, производилось удаление покрова из смеси СК-1 вместе со связанным шлаком. При этом, за счет высокой вязкости покрова, скачивание шлака происходило единым фрагментом, способствуя полному его удалению с поверхности металла в ковше. Однако, в процессе заливки, за счет ошлаковывания футеровки ковша (было отмечено, как и на свежефуте-рованных ковшах, так и на тех из которых заливка уже производилась) происходило попадание шлака вместе с расплавом в полость литейной формы. При этом скорость охлаждения металла в ковше составила 12°С/мин.

Поэтому с целью предотвращения попадания шлака в полость литейной формы была принята технология №1, то есть заливка металлом форм под защитным покровом из смеси комплексной СК-1.

Использование смеси комплексной СК-1 по технологической схеме №2, то есть присадка на поверхность металла и последующее ее скачивание вместе со связанным шлаком единым фрагментом, может быть рекомендована для ковшей емкостью менее 0,5 тонны и индукционных печей любой емкости.

Применение смеси комплексной СК-1 в условиях литейного цеха металлургического предприятия "Днепродзержинский сталелитейный завод" дочернее предприятие ОАО "Днепровагонмаш", позволило снизить брак по шлаковым включениям с 38,2% до 1,5%, уменьшить расход электроэнергии (за счет снижения температуры выпуска металла из печи) и дополнительно увеличить стойкость ковшей на 15%.

Применение смеси комплексной СК-1 при выплавке и заливке серого и ковкого чугуна в литейном цехе ЗАО "ЗАЗ", позволило снизить общий процент брака литья с 25% до 13%.

Использование смеси комплексной СК-1 на ОАО "Днепропресс" при получении высокопрочного чугуна, позволило увеличить "живучесть" сфероидизирующих модификаторов в среднем на 30% и стабилизировать температурный режим в ковше.

Положительный эффект при выплавке и заливке чугуна и стали отмечен на ОАО "Днепротяжмаш", ОАО "Кременчугский сталелитейный завод", ОАО "Сумский завод Насосэнергомаш", ООО "Днепролит", ООО "ТАЛКО", ООО "Байт", ООО "Сталь ХХI", ОАО "Армлит", ООО "Мотордеталь-Конотоп" и других.

На основании проведенных исследований и промышленных опробований, на смесь комплексную СК-1 были разработаны и получены технические условия ТУ У 27.5-13608393-004-2004. Так же было установлено, что смесь комплексная СК-1 обеспечивает эффективную рафинировку чугуна и стали от шлаковых включений, снижает скорость охлаждения металла, способствует увеличению живучести модификаторов (при ковшевом модифицировании) и увеличивает стойкость футеровки ковшей.

Сведения об авторах: