Բարձր մաքրության խոզի երկաթի ձուլման կիրառման և զարգացման հեռանկարը

1960-ական թվականներից ի վեր ամբողջ աշխարհում տեղի է ունեցել չուգունի արդյունաբերության հալման գործընթացի կարևոր փոփոխություն, և ավելի ու ավելի շատ ձեռնարկություններ օգտագործում են ինդուկցիոն վառարանը որպես ձուլման սարքավորում: Հատկապես 1970-ականներից հետո մեծապես բարելավվել է միջանկյալ հաճախականության առանց կենտրոնացված ինդուկցիոն վառարանի էլեկտրամատակարարումը, հալած երկաթի ջերմային արդյունավետությունը կարող է հասնել 70%, վառարանների սարքավորումները և օգտագործվող հրակայուն նյութերը նույնպես մշտական ​​զարգացման մեջ են, ուստի դրա կիրառումը գնալով ավելի լայնածավալ է դառնում: .

Երբ թուջը ձուլվում է ինդուկցիոն վառարանով, չուգունի ձուլակտորի քանակը աստիճանաբար նվազում է, և պողպատի ջարդոնի մասնաբաժինը համապատասխանաբար մեծանում է, մինչդեռ պողպատի համաձուլվածքային տարրերը բացասաբար են ազդում չուգունի աշխատանքի վրա (հատկապես ճկուն երկաթ), և նույնիսկ դառնում են աղտոտման տարրեր:

Անցած 20 տարիների ընթացքում բոլոր տեսակի պողպատը զարգանում է դեպի բարակ պատերով, թեթև և կոշտացած, և բարձր ամրության և ցածր լեգիրված պողպատի կիրառման շրջանակն օրեցօր ընդլայնվում է: Մոտ 1980 թվականին սովորական պողպատը հիմնականում ածխածնային պողպատն է, իսկ ցածր լեգիրված պողպատի մասնաբաժինը 20%-ից պակաս է։ 2005 թվականին սովորական պողպատում ցածր լեգիրված պողպատի մասնաբաժինը հասել է մոտ 50%-ի կամ նույնիսկ ավելի բարձր: Ռեսուրսների լիարժեք օգտագործման, բոլոր տեսակի սարքավորումների թեթևության և տեխնոլոգիայի առաջընթացի տեսանկյունից դա, անշուշտ, լավ բան է, և այս միտումը կշարունակվի ապագայում, բայց նման համաձուլվածքի տարրերի ավելացումը պողպատի ջարդոնում: շատ բարդ խնդիրներ է բերել թուջի արդյունաբերությանը, անհրաժեշտ է ձեռնարկել անհրաժեշտ միջոցներ.

Բացի այդ, պողպատի ջարդոնի աճող պահանջարկի պատճառով անխուսափելի է նաև դրա աղբյուրները, որոնք ներգրավված են կյանքի բոլոր ոլորտներում, խառնված որոշ աղտոտող տարրերի հետ, ինչպիսիք են կապարը, ալյումինը, ցինկը և այլն:

Միևնույն ժամանակ, արդյունաբերության զարգացման և տեխնոլոգիական առաջընթացի հետ մեկտեղ օրեցօր ավելանում են բոլոր տեսակի ձուլվածքների որակի պահանջները։ Ներկայումս մարդիկ ավելի մեծ ուշադրություն են դարձնում բարձր արտադրողականությամբ ճկուն երկաթի պահանջարկին, հաստ խաչմերուկը, ֆերիտային ճկուն երկաթը մեծանում է, և աստիճանաբար տարածվում և կիրառվում են իզոթերմային հալեցնող ճկուն երկաթը և երանգը: Այս բոլորը պահանջվում են չուգունի նյութի մաքրությունը բարելավելու համար, միջամտող տարրերի ազդեցությամբ բեռը դարձել է խնդիր, որի հետ մենք պետք է հանդիպենք, բարձր մաքրության խոզի երկաթի արտադրությունն ու կիրառումը նույնպես դարձավ ձուլման արդյունաբերության ուշադրության կենտրոնում: .

Հարկ է նաև նշել, որ մինչ այժմ աշխարհի տարբեր երկրներում մոխրագույն թուջից տարբեր մասերի սպառումը դեռևս շատ ավելի մեծ է, քան ճկուն չուգունի և վերմիկուլյար չուգունի սպառումը միասին վերցրած: Ավելին, մոխրագույն չուգունի ներքին որակը, բարակ պատերով ձուլումը և արտադրանքի որակի հետևողականությունը գնալով ավելի են պահանջվում: Հետևաբար, մոխրագույն չուգունի հալման համար ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն է դարձվում բարձր մաքրության խոզի երկաթի օգտագործմանը որպես մետաղի լիցքավորում:

Ի հավելումն Շվեդիայում արտադրվող ավանդական փայտածուխի խոզի երկաթի, բարձր մաքրության խոզի երկաթի առաջին արտադրողը կանադական Qit-Fer et Titane ընկերությունն է, որը գտնվում է Քվեբեկի Սորել քաղաքում, որը արտադրում է տիտանիայով հարուստ երկաթի հանքաքար մոտ 1000 կմ դեպի հյուսիս-արևելք: Ընկերությունը արտադրում է բարձր մաքրության խոզի երկաթ և տիտան պարունակող երկաթի համաձուլվածքներ: QIT, ըստ էության, նշանակում է Քվեբեկի երկաթ, տիտանի ընկերություն:

Ընկերության կողմից արտադրվող բարձր մաքրության խոզի երկաթի ապրանքային անվանումը կոչվում է «Sorelmetal», այսինքն՝ բարձր մաքրության խոզի երկաթ QIT ձուլման համար։ Sorelmetal-ի արտադրությունն ավելի քան 50 տարվա պատմություն ունի։ Սկզբում այն ​​լայնորեն կիրառվում էր ԱՄՆ-ի և Կանադայի ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ։ Հետագայում այն ​​վաճառվեց աշխարհի այլ երկրներին։ Ավելի ուշ QIT-ը հիմնեց RMB ընկերություն Հարավային Աֆրիկայում և նաև արտադրեց Sorelmetal:

Sorelmetal-ը չի հալեցնում պայթուցիկ վառարանում, այն պատրաստվում է երկաթի հանքաքարը և անտրացիտը խառնելով էլեկտրական աղեղային վառարանում, որը տաքացվում է, այնուհետև աստիճանաբար նվազում և հալվում է տարբեր մետաղական օքսիդների տարբեր կայունության միջոցով, ասվում է QIT-ի Suggestions for Ductile Iron գրքում: Արտադրություն. (Ինչ վերաբերում է Sorelmetal-ի արտադրության եղանակին, հեղինակը և ընկեր Քիան Լին կարճ քննարկում ունեցան, և մենք կարծում ենք, որ QIT ընկերության վերը նշված հայտարարությունը խնդրահարույց է կամ առնվազն ոչ ճշգրիտ: Sorelmetal-ի քիմիական բաղադրության տեսանկյունից. այն պետք է օքսիդացված լիներ։)

Բարձր մաքրության խոզի երկաթը կարելի է պատրաստել հալած երկաթը պայթեցման վառարանում օքսիդացնելով: Այս եղանակով բարձր մաքրության խոզի երկաթի արտադրության հիմնական կետերն են. պայթուցիկ վառարանների հալման հալած երկաթը փչվում է թթվածնով կամ օդով և մշակվում օքսիդացումով: Օքսիդացման միջոցով երկաթի լուծույթի ֆոսֆորը կարող է մեծապես հեռացվել՝ ծծմբազրկման մաս, միևնույն ժամանակ սիլիցիումը, մանգանը, տիտանը, վանադիումը, քրոմը և այլ հեշտությամբ օքսիդացող տարրերը նույնպես հեռացվում են, այնպես որ տարբեր նյութերի պարունակությունը: կեղտը շատ ցածր է: Մաքրման բուժման համար օգտագործվող սարքավորումը կարող է լինել փոխարկիչ, կամ այն ​​կարող է փչվել ռեվերբերացիոն վառարանում կամ մեծ տակառի մեջ:

1970-ականների վերջից և՛ Nippon Steel-ը, և՛ Kobe Steel-ը Ճապոնիայում արտադրում են բարձր մաքրության խոզի երկաթ օքսիդացման միջոցով: Հաղորդվում է, որ Ռուսաստանը և Բրազիլիան նույնպես սկսել են օգտագործել գործընթացը բարձր մաքրության խոզի երկաթի արտադրության համար:

Ներկայումս Չինաստանը ունի նաև երեք ներքին պայթուցիկ վառարանների հալեցման խոզի երկաթ արտադրողներ, որոնք արտադրում են բարձր մաքրության խոզի երկաթ. Կան նաև արտադրողներ, որոնք խիստ վերահսկում են չմշակված երկաթի հանքաքարի բաղադրության բարձր մաքրության խոզի երկաթի արտադրությունը:

Չինաստանի ձուլման արդյունաբերության զարգացման կարիքները բավարարելու համար Չինաստանի ձուլման ասոցիացիան ձևակերպել է «ձուլման համար նախատեսված բարձր մաքրության չուգունի» արդյունաբերական ստանդարտը:

Հարկ է, մասնավորապես, նշել, որ բարձր մաքրության խոզի երկաթի հալման ժամանակ առաջացած խարամը վերականգնվող ռեսուրս է, որը պարունակում է մի շարք մետաղական օքսիդներ։ Կախված երկաթի հանքաքարի բաղադրությունից՝ դրանից կարելի է արդյունահանել բարակ և թանկարժեք մետաղներ։ Օրինակ, երկաթի հանքաքարը, qIT-fer et Titane-ը, որն օգտագործվում է երկաթ պատրաստելու համար, պարունակում է զգալի քանակությամբ տիտան և առավելագույնս օգտագործում: Եթե ​​օգտագործվող երկաթի հանքաքարը պարունակում է ավելի շատ վանադիում և տիտանի, ապա բարձր մաքրության խոզի երկաթի հալման ժամանակ առաջացած խարամը հանդիսանում է վանադիումի և տիտանի արդյունահանման հումք, և խարամի վերաօգտագործումից ստացված եկամուտը իրականում ցածր չէ խոզի երկաթ. Ուստի երկաթագործական գործարանի կողմից արտադրվող բարձր մաքրության խոզի երկաթը, եթե ռեսուրսների լիարժեք օգտագործումը իրականացվի, դրա գինը չի կարող շատ բարձր լինել, այս առումով նույնպես առավելություն կունենա։

Հարկ է մասնավորապես նշել, որ տարբեր հաճախորդների կարիքները բավարարելու համար անընդհատ զարգանում է նաև բարձր մաքրության թուջի տեսականին և որակը։ Այստեղ, ըստ Kobe Steel-ի վերջին հետազոտական ​​աշխատանքի, հակիրճ ներածություն է տրվում հետևյալ կերպ.

Պարզ օքսիդացման մեթոդով արտադրված բարձր մաքրության թուջը բարելավման կարիք ունի

Արդյունաբերության մեջ չուգուն ընդունելով բարձր մաքրության երկաթի օքսիդի իրավական համակարգը, ունի ավելի քան 50 տարվա կիրառման պատմություն, ֆոսֆորի, ծծմբի, տիտանի, վանադիումի հեշտ օքսիդացման և պարունակության տարբեր տարրերի պատճառով շատ ցածր է, կարող է զգալիորեն նվազեցնել պողպատի ջարդոնի բոլոր տեսակի համաձուլվածքները և չուգունի մասերի միջամտության տարրերի որակի վրա բացասական ազդեցությունը կարևոր դեր են խաղացել ձուլման որակի բարելավման համար: Այնուամենայնիվ, գործնական կիրառման գործընթացում մենք աստիճանաբար զգացել ենք, որ այն դեռևս ունի որոշ անբավարար ասպեկտներ, որոնք կարիք ունեն շարունակական բարելավման և կատարելագործման:

(1) Ուժեղ օքսիդացման ազդեցության պատճառով սիլիցիումի պարունակությունը շատ ցածր է, խոզի երկաթի ձուլակտորները բոլորը սպիտակ հյուսվածք են, հալած երկաթի մեջ, ածխածնի միջուկը չափազանց փոքր է, գերսառեցման աստիճանը մեծ է, ներդաշնակության բուժման ազդեցությունը՝ լավ չէ, ձուլումը հեշտ է առաջացնել գերսառեցման կառուցվածքի և կծկման թերություններ, հատկապես այն չի նպաստում բարձրորակ բարակ պատերով մոխրագույն չուգունի արտադրությանը:

(2) Թեև այս տեսակի բարձր մաքուր խոզի երկաթի մեջ տարբեր միջամտող տարրերի պարունակությունը շատ ցածր է, դրա ածխածնի համարժեք շեղումը էվեկտիկական կետից չափազանց մեծ է, հալման կետը բարձր է, և էներգիայի սպառումը բարձր է, երբ հալվում է ինդուկցիոն վառարան.

(3) Այս բարձր մաքրության խոզի երկաթի մեջ թթվածնի և ազոտի պարունակությունը բարձր է, և օքսիդացումից հետո խոզի երկաթը պարունակում է ավելի շատ ոչ մետաղական ներդիրներ: Որպես հիմնական հումք պատրաստված ձուլվածքները զգայուն են փչակի թերությունների նկատմամբ: Եթե ​​արտադրական գործընթացում ներգրավված են այլ գործոններ, ապա դրանք հակված են փչակի անցք առաջացնելուն:

(4) Ծծմբի ցածր պարունակությունը, որպես հումք մոխրագույն թուջե ինդուկցիոն վառարանի արտադրության մեջ, պատվաստման և մշակման դժվարությունը:

Աշխատանքն արդեն արված է բարձր մաքրության խոզի երկաթի բարելավման ուղղությամբ

Բարձր մաքրության խոզի երկաթ օգտագործողներին ավելի մեծ օգուտներ բերելու համար արտադրանքի որակի բարելավման, արտադրության ծախսերի կրճատման, էներգիայի խնայողության և արտանետումների նվազեցման համար, Kobe Steel-ը վերջին տարիներին բազմաթիվ հետազոտություններ է կատարել բարձր մաքրության չուգունի բարելավման վերաբերյալ և լավ արդյունքների է հասել հետևյալ առումներով.

1. Բարելավել բարձր մաքրության խոզի երկաթի սիլիցիումի պարունակությունը

Օքսիդացումից հետո պայթուցիկ վառարանում մեծանում է սիլիցիումի պարունակությունը և հալած երկաթի դեօքսիդացումը, որպեսզի դրա ածխածնի համարժեքը մոտ է էվտեկտիկական կազմին, և ձեռնարկվում են ազոտի հեռացման միջոցառումներ։ Այս բարելավումն ունի հետևյալ հետևանքները.

1) խոզի երկաթի ձուլակտորների հալման կետը կրճատվում է, և այն կարող է օգտագործվել որպես ինդուկցիոն վառարանի լիցք, որը կարող է նվազեցնել էներգիայի սպառումը հալման գործընթացում.

2) Չուգունի գերսառեցման աստիճանը նվազում է. Մոխրագույն չուգուն արտադրելիս պատվաստման բուժման ազդեցությունը լավ է, ինչը նպաստում է բարակ պատերով մասերի արտադրությանը.

3) պատրաստման համար օգտագործվող ճկուն երկաթը կարող է բարելավել երկարացումը և ամրությունը.

4) ձուլման ծակոտկենության հնարավորությունը նվազում է.

2. Ապահովել բարձր մաքրության խոզի երկաթը որոշակի ծծմբի պարունակությամբ գորշ չուգունի արտադրության համար

Հալած երկաթի ծծմբի պարունակությունը պետք է լինի 0.06 ~ 0.08%, որպեսզի ապահովվի պատվաստման լավ ազդեցությունը: Սովորական միջոցը վառարանի մեջ FeS ավելացնելն է: Այնուամենայնիվ, էլեկտրական վառարանում հալման գործընթացում ծծումբը ավելանում է այս գործընթացով, և ծծմբի ելքը անկայուն է:

Պատվաստման բուժման ազդեցությունը կայունացնելու և ձուլման որակի հետևողականությունն ապահովելու համար անհրաժեշտ է բարձր մաքրության խոզի երկաթի մեջ ունենալ ծծմբի որոշակի պարունակություն: Կոնկրետ բովանդակությունը կարող է համաձայնեցվել ըստ հաճախորդի պահանջների:

3. Ապահովված է խոզի երկաթի ձուլակտորի հակաժանգային բուժում

Անհրաժեշտ է խստորեն վերահսկել լիցքի խոնավությունը, երբ վառարանը օգտագործվում է ձուլարանում: Ձուլման արտադրանքի որակը կարող է ազդել, եթե երկաթի գործարանի կողմից մատակարարվող խոզի երկաթի ձուլակտորը մակերևույթի վրա կարմիր ժանգ է առաջացնում՝ պահպանման և տեղափոխման ժամանակ խոնավության պատճառով և պարունակում է բյուրեղացված ջուր: Կարմիր ժանգի ճնշումը նույնպես ուշադրության արժանի խնդիր է:

Kobe Steel-ում խոզի երկաթի ձուլակտորի արտադրության գործընթացում ձևավորված խոզի երկաթի ձուլակտորը հանվում է կաղապարից բարձր ջերմաստիճանում և տեղադրվում հատուկ սարքավորման մեջ, որպեսզի մակերեսը սև ժանգ առաջացնի առանց բյուրեղային ջրի, որպեսզի այն կանխի: հետագայում պահեստավորման և տեղափոխման գործընթացում կարմիր ժանգ առաջացնելուց:

Բարձր մաքրության խոզի երկաթի կիրառման հեռանկարը

Վերջին տարիներին որոշ արդյունաբերական երկրներում ձուլման արդյունաբերության մեջ բարձր մաքրության խոզի երկաթի կիրառումը լավ թափ է ցույց տվել: Ըստ Ճապոնիայի հրապարակված, թերի վիճակագրության. 1997թ.-ին չուգունի, բարձր մաքրության խոզի երկաթի ազգային սպառումը կազմել է 20%-ից պակաս; 2002 թվականին այն աճել է մինչև 31%: Բացի այդ, Kobe պողպատը վերջերս վաճառել է իր չուգունի մոտ 60 տոկոսը, ըստ ընկերության:

Բարձր մաքրության խոզի երկաթի որակի շարունակական բարելավմամբ, սորտերը աստիճանաբար աճում են, գինը շատ բարձր չի լինի և կարող է հարմարվել տարբեր հաճախորդների պահանջներին, դրա կիրառման հեռանկարը շատ լավատեսական է:

Ճապոնիայում որոշ մարդիկ կարծում են, որ չուգունի ձեռնարկությունների ինդուկցիոն վառարանների ձուլման օգտագործումը, բարձր մաքրության խոզի երկաթը բեռի համամասնությամբ կշարունակի աճել, ապագայում հնարավոր է միայն շատ փոքր քանակությամբ բարձրորակ ջարդոն: պողպատ՝ ածխածնի պարունակությունը կարգավորելու և վերադարձի լիցքը և բարձր մաքրության խոզի երկաթը որպես հիմնական բեռ: Այս կերպ ձուլարանային ձեռնարկություններին մեծ օգուտ կբերի արտադրանքի որակի բարելավումն ու արտադրության ծախսերի կրճատումը։