Литейный науглероживатель

Вот уже третий год работаю с шихтой для чугунолитейных цехов, и до сих пор сталкиваюсь с тем, как путают обычный газовый науглероживатель с литейным вариантом. Разница не в названии, а в том, что для расплава серого чугуна с шаровидным графитом нужен материал с определённой зольностью и летучестью — тут даже 0,5% превышения по сере могут привести к браку отливки. Как-то на заводе в Чунгане пробовали заменять специализированный материал дроблёным электродным огарком — экономия вроде бы, но потом три плавки ушло на выведение серы из металла.

Что мы вообще называем литейным науглероживателем

Если брать технические условия, то это углеродный материал с зольностью до 3%, летучими до 1,5% и серой не выше 0,3%. Но в реальности эти цифры плавают — например, для тонкостенных отливок нужна фракция 0,5-2 мм с минимальным содержанием мелочи, иначе в ковше пойдёт сегрегация. Помню, как на пробной партии из Тайси привезли материал с зольностью 2,8%, но из-за высокой микропористости угля он давал нестабильное усвоение — то 92%, то 78%. Пришлось совместно с технологами ООО Нинся Наньбо Промышленность и Торговля разрабатывать режим сушки, который снизил влажность без увеличения летучих.

География сырья играет не последнюю роль — антрациты из Хэланьского хребта имеют естественную низкую серу (0,2-0,4%), но иногда встречаются прослойки с повышенной зольностью. В 2023 году, когда компания только запускала производство на площади 20 000 м2, первые месяцы ушли на отладку обогатительной линии — удалось добиться стабильных 2,1-2,5% золы без применения химических реагентов, только за счёт гравитационного разделения. Это важно, потому что любая 'химия' в науглероживателе потом всплывает в виде включений в отливке.

Сейчас на nanbogongmao.ru в спецификациях указывают не только стандартные параметры, но и коэффициент усвоения для разных типов печей — для индукционных 0,5-1 т это 88-92%, для крупных 5-тонных может падать до 85%. Мелкие литейки часто не учитывают этот момент и потом удивляются перерасходу материала.

Практические сложности с дозировкой и усвоением

В идеальной схеме науглероживатель вводят в промежуточный шов шихты, но когда работаешь с влажным концентратом (а сушка — это отдельные затраты), приходится увеличивать время расплава. На одном из заводов в Пинло пробовали вдувание пневмотранспортом — технология перспективная, но для материала фракцией менее 0,1 мм требуется дополнительная газоочистка, которую не каждый цех может установить. Вышло дороже, хотя усвоение поднялось до 95%.

Интересный случай был с автоматической дозировкой — казалось бы, выставил программу и забыл. Но при перепадах влажности сырья от 2% до 6% (а без крытого склада в Нинся это обычная история) весовой дозатор начинал выдавать погрешность до 15%. Пришлось внедрять систему подогрева в бункере — не идеально, но стабильнее. Кстати, на сайте ООО Нинся Наньбо сейчас есть рекомендации по хранению — они прямо пишут, что при длительном контакте с воздухом влажность может увеличиться на 3% за неделю, а это минус 1,5% к усвоению.

Ещё один нюанс — температура введения. В учебниках пишут про °C, но на практике для материала с высоким содержанием летучих лучше работать при °C, иначе начинается бурное выделение газов. Как-то пришлось экстренно останавливать плавку из-за выброса металла — причина оказалась в партии науглероживателя с летучими 2,1% вместо заявленных 1,5%. С тех пор требуем от поставщиков протоколы испытаний каждой партии.

Взаимосвязь с другими материалами шихты

Многие недооценивают, как поведёт себя науглероживатель при разном составе металлолома. Если в шихте много оцинкованного лома, цинк может образовывать с углеродом летучие соединения — видишь красивое голубое пламя над расплавом, а это значит, что углерод улетает в атмосферу. Приходится либо увеличивать дозу, либо вводить добавки для связывания цинка. В Нинся Наньбо как раз разрабатывают модифицированные составы для таких случаев — с повышенной адсорбционной способностью.

С чугунной стружкой вообще отдельная история — кажется, что мелкая фракция науглероживателя должна хорошо смешиваться, но на деле частицы стружки обволакиваются углём и плохо плавятся. Оптимально использовать материал фракцией 2-5 мм для стружки и 0,5-2 мм для лома. Кстати, при переходе на другой тип науглероживателя всегда нужно пересчитывать соотношение с ферросилицием — углерод по-разному влияет на кинетику распада карбидов.

Последние полгода экспериментируем с добавлением 0,1-0,3% материала в ковш для корректировки — работает, но только при интенсивном продуве аргоном. Без перемешивания углерод просто всплывает в шлак. На производственной площадке в Чунгане поставили пробную партию такого материала с увеличенной удельной поверхностью — результаты обнадёживают, но стоимость получается выше стандартной.

Экономика процесса и альтернативы

Когда в 2023 году только запускали цех с уставным капиталом 10 миллионов юаней, считали, что основной конкурент — электродный бой. Но после полугода испытаний отказались — да, дешевле на 15%, но неравномерность усвоения и примеси никеля сводили на всю экономию. Для ответственных отливок (автомобильные коленвалы, корпуса насосов) теперь используем только специализированный материал.

Себестоимость сильно зависит от логистики — антрацит из Тайси везти выгоднее, чем импортный материал из Вьетнама, хотя по качеству они сопоставимы. Но при больших объёмах (от 50 тонн) разница в цене может достигать 20%. На nanbogongmao.ru сейчас внедрили калькулятор с учётом доставки до региона — удобно для планирования закупок.

Интересно, что мелкие литейные цеха иногда пробуют использовать каменноугольный кокс — вроде бы похожий материал, но с зольностью 8-12%. После двух-трёх плавок приходится чистить газоходы от шлаковых отложений, а это простой оборудования. Для небольших объёмов maybe и вариант, но при серийном производстве только специализированный литейный науглероживатель даёт стабильный результат.

Перспективы и нерешённые проблемы

Сейчас вижу тенденцию к комбинированным материалам — например, с добавлением 1-3% графита для ускорения растворения. Но пока такие составы дороже обычных на 25-30%, а эффект заметен только при плавке нержавеющих сталей. Для чугуна пока не вижу смысла переплачивать.

Остаётся проблема с контролем качества — экспресс-анализ на серу занимает 15-20 минут, а за это время может быть залита целая плавка. Приходится работать по сертификатам поставщика, выборочно отправляя образцы в лабораторию. ООО Нинся Наньбо Промышленность и Торговля в этом плане надёжнее многих — у них на сайте выложены протоколы испытаний для каждой партии, можно сразу видеть реальные цифры по зольности.

Из последнего — пробуем использовать материал с пониженной электрической проводимостью для печей с тигельным подогревом. Пока результаты противоречивые: вроде бы меньше расход электроэнергии, но нужно пересматривать всю геометрию загрузки шихты. Возможно, через полгода будут конкретные рекомендации.

В целом, если брать усреднённые данные по нашим клиентам, переход на качественный литейный науглероживатель даёт экономию 7-12% за счёт снижения брака и стабильного усвоения. Но главное — не гнаться за минимальной ценой, а выбирать поставщика с отработанной технологией контроля. Как показывает практика, сэкономленные 1000 рублей на тонне могут обернуться тысячами на переплавке и очистке оборудования.