Науглероживатель сферический гранулированный

Если честно, до сих пор встречаю технологов, уверенных, что сферическая грануляция — чисто эстетический параметр. В реальности же угол естественного откоса 28-32° против 45° у дроблёного аналога меняет всю логистику цеха. На участке раскисления стали это вообще отдельная история — помню, как в 2021 пробовали замещать классический науглероживатель сферический гранулированный измельчённым электродным огарком, и вместо расчётных 0.15% присадки получили плавающие значения от 0.08% до 0.22%. Разбор показал: пылевая фракция выгорала в дымосос ещё до контакта с расплавом.

Геометрия как технологический инструмент

Собственно, сферичность — не самоцель, а способ управления скоростью растворения. Идеальная сфера диаметром 8-12 мм даёт предсказуемое время погружения без всплывания шлаковыми включениями. Кстати, именно здесь большинство поставщиков спотыкается о реологию связующего — слишком жидкий пек приводит к слипанию гранул в силосе, слишком вязкий не обеспечивает равномерного покрытия зёрен.

На нашем производстве в Пинло дорабатывали рецептуру полгода. Особенность тайсийского антрацита — высокая микротрещиноватость, что при неправильном охлаждении гранулята давало до 17% мелочи после транспортировки. Пришлось менять температурный профиль в барабанном грануляторе с классических 1200°C на трёхстадийный режим с выдержкой при 800°C для спекания пор.

Кстати, про сферический гранулированный формат часто забывают, что он критически зависим от влажности сырья. При содержании поверхностной влаги выше 3% гранулы в печи вздуваются, образуя пенообразную структуру с резким падением насыпной плотности. Проверяли на антрацитах из Хэланьского месторождения — разница с обезвоженным сырьём достигала 40% по конечной прочности.

Практические ловушки при внедрении

В августе 2023, когда мы запускали ООО 'Нинся Наньбо Промышленность и Торговля', пришлось полностью перепроектировать систему аспирации. Сферические гранулы при пневмотранспорте создают специфический абразивный износ — обычные колена из углеродистой стали выходили из строя за два месяца. Перешли на керамические вставки, хотя изначально смету это увеличило на 12%.

Самое неочевидное — влияние гранулометрии на дозирование. Казалось бы, чем однороднее фракция, тем точнее дозатор. Но на практике вибрационные питатели с калиброванными гранулами дают сегрегацию — мелкие фракции (всё равно 2-3% есть) просачиваются в зазоры, нарушая равномерность подачи. Решили установкой дополнительного деккера перед весовым дозатором.

Кстати, о нашем сайте https://www.nanbogongmao.ru — там в разделе технологических карт как раз есть схема этого узла. Не рекламы ради, а для коллег — многие просят поделиться опытом по переоборудованию линий под гранулированные материалы.

Маркетинговые иллюзии против реальности

Часто вижу в спецификациях поставщиков параметр 'прочность на сжатие ≥50 МПа'. На практике это бессмысленный показатель для сталеплавильных цехов. Гораздо важнее сопротивление удару при загрузке — мы тестируем сбрасыванием пробы с высоты 8 метров на стальную плиту. Если после трёх циклов остаётся ≥85% исходной фракции — подходит. Кстати, наш науглероживатель по этому тесту показывает 89-91%, хотя по паспорту прочность всего 42 МПа.

Ещё один миф — 'европейское сырьё стабильнее'. Работали с немецкими гранулами — да, стабильность по сере и золе идеальная, но цена в 3.8 раза выше. При этом тайсийский антрацит после правильной подготовки даёт сопоставимые результаты по эффективности науглероживания. Главное — контроль зольности на этапе обогащения, у нас в Чунгане для этого поставили сепараторы с точностью отсева до 0.1 мм.

Кстати, про золу — многие недооценивают её влияние на кинетику процесса. При зольности выше 7% шлакообразование начинается раньше, чем углерод переходит в расплав. Особенно критично в электропечах с коротким циклом плавки. Наш эксперимент с увеличением зольности до 9% привёл к росту времени обработки на 4.5 минуты — для цеха это 12-15% потери производительности.

Технологические компенсации

При работе с крупными гранулами (свыше 15 мм) обнаружили интересный эффект — в зоне контакта с расплавом образуется локальное переохлаждение. Для компенсации пришлось увеличивать температуру перегрева на 18-20°C, что естественно сказалось на футеровке. После полугода проб остановились на фракции 10-12 мм с добавкой 3% мелкой фракции 2-3 мм как 'разжигателя'.

Важный нюанс — нельзя оценивать эффективность науглероживания без привязки к марке стали. На низкоуглеродистых сталях (0.1-0.2% С) наш гранулированный материал даёт усвоение 86-92%, а на среднеуглеродистых (0.3-0.4% С) уже 78-84%. Объясняем это разной вязкостью расплава — в первом случае гранула успевает полностью раствориться до всплытия.

На площади 20 000 м2 в Промышленном парке Чунган удалось разнести участки грануляции и термообработки — это снизило взаимное влияние температурных режимов. Раньше, когда всё было в одном цехе, колебания температуры в грануляторе достигали ±50°C из-за теплового излучения от печей.

Перспективы и ограничения

Сейчас экспериментируем с многослойными гранулами — ядро из высокоуглеродистого материала, оболочка из легкоплавкого связующего. Цель — сократить время растворения на 15-20%. Пока стабильности нет — при перегреве выше 1550°C оболочка испаряется слишком быстро, гранула всплывает раньше времени.

Интересное наблюдение — при использовании гранулированного науглероживателя в чугунолитейном производстве эффект обратный. В ковше с чугуном интенсивное перемешивание приводит к истиранию гранул о стенки, появляется мелочь, которая окисляется. Пришлось разрабатывать отдельную рецептуру с повышенной абразивной стойкостью.

Что точно не будем повторять — попытка использовать отсев грануляции как добавку в шихту. Экономия мнимая — нестабильность химического состава от партии к партии сводила на нет все преимущества. Лучше продавать как побочный продукт для менее ответственных процессов.

Выводы без глянца

После двух лет работы с гранулированными материалами могу сказать — основная выгода не в стоимости тонны, а в снижении операционных затрат. Меньше пыли — экономим на фильтрах и охране труда. Стабильнее дозировка — меньше брака по химии. Но требует перестройки всего технологического цикла.

Для нашего предприятия в Шицзуйшане с его специфическим антрацитом сферическая грануляция стала оптимальным решением. Хотя изначально сомневались — слишком много дополнительных операций. Сейчас видим, что для ниши углеродных материалов это единственный путь повысить добавленную стоимость без кардинального удорожания производства.

Главное — не гнаться за идеальной сферичностью. Небольшая деформация (до 15% от диаметра) даже полезнее — гранулы меньше катаются по наклонным поверхностям. Проверили на конвейерах с углом наклона 35° — 'приплюснутые' гранулы дают на 30% меньше обратного скатывания. Мелочь, а экономит на установке дополнительных направляющих.