В России малым научно-производственным предприятием ООО “НПМП Интермет-Сервис" в сотрудничестве с ведущими научно-исследовательскими и проектными организациями, учебными заведениями, в том числе, Тульским государственным университетом, крупнейшими металлургическими предприятиями был разработан принципиально новый синтетический композиционный материал оксид-металл, получивший общее название синтиком. Этот материал состоит из металлической основы - железоуглеродистого сплава (передельный чугун) и недорогого наполнителя (оксид железа, углеродсодержащие материалы, элементы-восстановители, шлакообразующие компоненты), вводимого в определенном соотношении в жидкий чугун и равномерно распределяемого по объему во время его разливки в литейные формы.

В настоящее время черная металлургия столкнулась с проблемой дефицита металлолома, ухудшением его качества и резким возрастанием цен на него. Синтиком, являясь заменителем качественного стального лома, позволяет решить данную проблему. Но основной особенностью синтикома является наличие в нем углерода и кислорода (до 6 и 7,5 % соответственно). Благодаря этому в синтиком при нагреве и расплавлении обеспечивает быстрое реагирование углерода с собственным кислородом, входящим в слиток синтикома в составе оксидов.

Синтиком обладает высокой газотворной способностью. В отличие от чугуна окисление углерода синтикома, образование СО и поступление в рабочее пространство дуговой сталеплавильной печи (ДСП) происходит с момента начала плавления и продолжается весь период плавления.

В таблице 1 приведен химический состав синтикома марок СК5 - СК30 и синтикома с дополнительным содержанием углерода марок СК5У-СК30У. Для приведенного состава материалов расчетным путем определено количество монооксида углерода, выделяющегося при окислении углерода собственным кислородом оксидов железа и количество монооксида углерода, образующегося при полном окислении всего углерода кислородом оксидов железа. Результаты расчетов [1] приведены в таблице 2.

Таблица 1

Химический состав синтикома

Газотворная способность синтикома марок СК5-СК25 изменяется в пределах 20-59 нм³/т при окислении части углерода синтикома собственным кислородом и возрастает до 74-98 нм³/т при окислении всего углерода синтикома собственным кислородом и кислородом, поступившим из газовой фазы. Для углеродистого синтикома марок СК5У-СК30У эти показатели изменяются в диапазоне 20-85 и 80-98 нм³/т соответственно.

синтиком нагрев металлическая ванная

Таблица 2

Количество монооксида углерода, выделившегося на 1т синтикома различного состава при окислении углерода оксидами железа и кислородом дутья

В работах [2, 3] представлены результаты компьютерного моделирования технологического процесса выплавки стали в 160 ДСП с загрузкой в 2 бадьи. Металлошихта первой бадьи состояла из равномерно перемешанных 80 т стального лома, 10 т передельного чугуна и 10 т синтикома, а металлошихта второй бадьи состояла из равномерно перемешанных 65 т стального лома и 10 т синтикома.

Технологический цикл плавки включал в себя 20 фаз работы ДСП под током. Твердые копии экрана фаз плавки, отвечающие расплавлению первой и второй бадьи представлены на рис.1, 2.

Рис. 1. Распределение температурного поля в ДСП после расплавления первой бадьи [3]

Рис.2. Распределение температурного поля в ДСП после расплавления второй бадьи [3]

Изменение потока монооксида углерода, выделяющегося из синтикома в ходе плавки при восстановлении железа из оксида углеродом, т.е. при реагировании собственного углерода и кислорода, представлено на рис.3.

Рис.3. Изменение суммарного по объему ДСП потока монооксида углерода, выделяющегося из синтикома в ходе плавки [3] м³

Одной из особенностей действующей технологии электроплавки является пониженное содержание С в конечный период плавки. Нагрев и рафинирование происходят в условиях отсутствия кипения. Металл и шлак плохо греются. Методом борьбы с этой проблемой является использование синтикома и его высокой газотворной способности.

Синтиком ускоряет нагрев металлической ванны, обеспечивает барботаж ванны пузырьками СО в заключительный период плавки, рис.3.

Таким образом, синтиком является универсальным материалом с весьма широким спектром применения и большими технологическими возможностями. Синтиком снижает окисление (угар) железа, снижает содержание О в расплаве металла, повышается качество металла, уменьшает количества шлака.

Список литературы