Гранулированный науглероживатель

Если честно, до сих пор встречаю технологов, которые путают гранулированный науглероживатель с обычным каменноугольным полукоксом. Разница принципиальная — не только в зольности, но и в структуре пор. Вот на том же сайте ООО Нинся Наньбо Промышленность и Торговля правильно акцентируют, что их гранулированный науглероживатель идет именно из тайсийского антрацита Шицзуйшаня. Но даже зная это, многие не учитывают геометрию гранул при загрузке в вагранку — а ведь переуплотнение слоя сводит на нет всю стабильность карбюризации.

Почему Тайси — не маркетинг, а физика процесса

Когда в 2023 году ООО Нинся Наньбо разместили производство в Промышленном парке Чунган, это был не просто логистический ход. Дело в специфике угля из хребта Хэлань — там пласты залегают под таким углом, что при обогащении получается фракция с естественной трещиноватостью. Это критично для грануляции: при термообработке не возникает внутренних напряжений, ведущих к раскалыванию гранул в печи.

Помню, в 2024 пробовали заменить тайсийский антрацит на кузбасский — вроде бы тоже низкозольный. Но после грануляции в реакторе при 1100°С получили 23% мелочи вместо стандартных 8%. Разобрались — в кузбасском угле было больше глинистых прослоек, которые при кальцинации давали разные коэффициенты расширения. Пришлось списывать партию в 40 тонн.

Сейчас при подборе сырья всегда смотрим не только на паспортную зольность, но и на данные рентгеноструктурного анализа. Гранулированный науглероживатель из неподходящего антрацита ведет себя как капризная невеста — вроде бы по ГОСТу все идеально, а в конвейерной печи начинает выделять сернистые соединения раньше расчетного температурного порога.

Гранулометрия: там, где теория расходится с практикой

В учебниках пишут про оптимальный размер гранул 3-5 мм. На деле же для разных типов печей приходится делать несколько фракций. Например, для вагранок с верхней подачей лучше идет 4-6 мм, а в индукционных печах с кипящим слоем — 2-4 мм. При этом разница в скорости науглероживания достигает 15%.

Самая частая ошибка — считать, что мелкая фракция эффективнее из-за большей площади поверхности. Технолог с Уралмаша как-то доказывал мне, что 1-2 мм дадут лучшую кинетику. Поставили эксперимент — да, первые 20 минут карбюризация шла быстрее, но потом мелкие гранулы спекались в комья, и передача углерода резко замедлялась. В итоге получили неравномерную структуру в отливке.

Сейчас на производстве в Нинся для каждой партии делают тестовый прокал в лабораторной муфельной печи. Смотрим не только на остаточную зольность, но и на изменение формы гранул. Если после термообработки больше 12% гранул деформируются — партию бракуем, даже если химический состав в норме.

Влажность — непараметрический кошмар

Нигде в техусловиях не пишут, но влажность свыше 2% убивает всю эффективность гранулированного науглероживателя. Причем проблема не в воде самой по себе, а в том, что при сушке в гранулах образуются капилляры, которые потом работают как микрореакторы окисления.

Осенью 2023 была партия, которую хранили в неотапливаемом складе. Когда привезли на литейный завод, гранулы выглядели идеально. Но при загрузке в печь пошел пар — оказалось, влага набралась в микропоры. В результате температура в зоне карбюризации упала на 70 градусов, и чугун недобрал 0.3% углерода.

Теперь всегда инструктирую клиентов: вскрыли мешок — используйте в течение смены. Даже при относительной влажности 80% за 8 часов гранулы успевают набрать 1.2-1.5% влаги. Кстати, у Нинся Наньбо на сайте есть рекомендации по хранению, но многие их игнорируют, считая формальностью.

Экономика против технологии: сколько реально нужно науглероживателя

По паспорту обычно пишут расход 1.2-1.5% от массы металла. Но на практике приходится закладывать 1.8-2%, особенно если в шихте много окалины. Один раз пытались сэкономить, снизили до 1.3% — получили брак по твердости, который обошелся дороже, чем сэкономленный науглероживатель.

Сейчас при расчетах учитываем не только состав шихты, но и тип футеровки печи. В печах с основной футеровкой потери углерода всегда выше — видимо, из-за особенностей шлакообразования. Для кислой футеровки цифры ближе к паспортным.

Кстати, многие не знают, но гранулированный науглероживатель можно регенерировать. После первого использования собираем отсев, прокаливаем при 800°С и используем для менее ответственных отливок. Экономия около 15%, но нужно тщательно контролировать зольность — после регенерации она подскакивает на 0.7-0.9%.

Перспективы: что будет с рынком через 2-3 года

Сейчас вижу тенденцию к специализации. Уже появляются гранулированные науглероживатели с добавками бария для ускорения процесса, с медью для особых марок чугуна. ООО Нинся Наньбо как раз экспериментирует с модифицированными составами — пробовали вводить церий, но пока дорого получается.

Главная проблема отрасли — отсутствие единой системы классификации. Один производитель называет 'гранулированным' прессованный угольный порошок, другой — термообработанный антрацит. Покупатели путаются, потом разочаровываются в технологии вообще.

Думаю, скоро придется переходить на Smart-науглероживатели — с маркерами, которые позволят отслеживать процесс карбюризации в реальном времени. Уже видел лабораторные образцы с ферромагнитными метками. Но пока это дороже обычного гранулированного науглероживателя в 4 раза, так что массовое внедрение — вопрос лет пяти как минимум.