История развития производства модификаторов и основные требования к ним.
Рябчиков И. В.
Сборник докладов Литейного консилиума №1 «Модифицирование как эффективный метод повышения качества чугунов и сталей» -
Челябинск: Челябинский Дом печати, 2006.
- Модификатор – это не ферросплав.
- Модификатор – это ферросплав особой элитной породы.
В 80-х годах прошлого столетия модификаторы часто называли ферросплавами, поэтому наша монография 1983 года
посвященная только модификаторам, их получению и применению, называется «Ферросплавы с редко- и щелочноземельными металлами».
Досадная неточность!
И хотя прошло более 20 лет, некоторые аспекты проблемы производства и применения модификаторов, изложенные в монографии,
остаются актуальными и сейчас. Так, во введении мы указывали: «известно бесчисленное множество составов модификаторов… при разработке
новых составов авторы исходят преимущественно из частных соображений, а вопросы выбора сырья, способы его подготовки к плавке,
технологичности и экономичности производства и применения, а также оценка санитарно-гигиенических условий остаются вне поля зрения
исследователей».
Произошли ли коренные изменения более чем за два десятилетия? Не пора ли собирать камни и применить другой системный подход?
Мне кажется, что пока мы не поймём, что проблему, связанную с качеством выпускаемых отечественных модификаторов и разумным их
использованием потребителями, надо решать только вместе, суммируя усилия литейщиков, ферросплавщиков и металлургов, мы не продвинемся вперёд.
Дело в том, что качественный модификатор – это только часть проблемы получения высококачественной отливки. Ещё
в 1993 году в одной из наших публикаций были указаны три причины, сдерживающие рост производства отливок из высокопрочного чугуна.
Первая причина – это низкое качество жидкого чугуна перед модифицированием (недостаточный перегрев, высокое содержание серы,
нестабильный химический состав, неконтролируемые вредные примеси).
Вторая причина – низкое качество и высокая стоимость модификаторов, выпускаемых в то время ферросплавными заводами (большой
разброс по содержанию магния, отсутствие поставок потребителю требуемого).
Третья причина – это отсутствие простого, безопасного и достаточно эффективного метода сфероидизирующей обработки.
Поэтому повторюсь: решение проблемы в целом зависит как от изготовителей, так и от потребителей модификаторов. Что же касается
качественных показателей модификаторов, то их формирование начинается с выбора исходных шихтовых материалов и заканчивается доставкой
готовой продукции потребителю.
В этой связи приведу два примера, касающихся производства графитизирующих модификаторов – ферросилиция марки ФС75 и силикобария.
Примерно в 80-х годах прошлого столетия институтом ВНИИлитмаш была произведена оценка качества ферросилиция Челябинского
электрометаллургического комбината, Стахановского и Кузнецкого завода ферросплавов. Как графитизатор, наилучшим оказался
ферросилиций ЧЭМК. Причина: для производства ферросплава использовали кварцит различных месторождений. Секрет оказался до банальности
простым: в Бакальском кварците, который в те года использовал ЧЭМК, в отличие от кварцитов других месторождений – был барий. Кстати
о барии. История его такова. Вначале в СССР до середины 70-х годов был алюминобарий, получали его в крайне ограниченном количестве
на Ключевском заводе ферросплавов по спецзаказу МЧМ СССР для модифицирования жаропрочных сталей. Литейщики о нём не могли и мечтать.
В 1969 году мы получили авторское свидетельство на способ получения силикобария из природного сульфатного сырья, и стоимость бария
была снижена в 7 раз. В результате были созданы необходимые предпосылки для широкого применения бария в литейном производстве. У литейщиков
появился новый более эффективный графитизирующий модификатор. Это подтвердил ЦНИИТМАШ, который провёл широкие промышленные испытания
силикобария. Позже на Ермаковском заводе ферросплавов по указанию Минчермета было освоено производство ферросилиция с барием (20-25% Ва),
но эффективность его была гораздо ниже. Причина – неудачный выбор сырья. Оказалось, что кварцито-баритовые руды Казахстана содержат такие
нежелательные примеси как цинк и свинец, которые ухудшают качество модификатора.
Теперь о магнийсодержащих модификаторах.
По указанию министерства их производство пытались осуществить в ферросплавных цехах путем растворения магния в жидком ферросилиции.
В ковш загружали чушки магния и на них из печи выпускали расплав, имеющий температуру около 1800 градусов. О последствиях такого опыта,
который закончился взрывом, мне рассказывал бывший директор Запорожского завода Николай Михайлович Деханов. Эксперимент века осуществили,
когда директора на заводе не было. При подходе к заводу Николая Михайловича пытались задержать незнакомые ему люди, которые никого не
впускали и не выпускали. После спокойного разъяснения этим джентльменам, что перед ними сам директор они воскликнули: «А вот Вас-то мы и ждём».
Это было первое серьёзное предупреждение о том, что модификатор это не ферросплав! Министерством было принято решение о строительстве
нового специализированого цеха. В нём предусматривалось использование новейших технологий, в том числе по нашему способу, который мы с
Николаем Михайловичем (он уже работал в УкрНИИспецстали) запатентовали в пяти зарубежных странах. Для растворения магния была разработана
оригинальная установка, в которой использовали электромагнитное утяжеление, а способ назвали ЭМУГ (электромагнитное управление гравитацией).
Идея способа проста: под воздействием электромагнитного поля чушки магния в жидком ферросилиции тонут. Растворение магния происходит без
пироэффекта при равномерном его распределении в объёме расплава.
Гипросталь выполнила проект цеха. Строительство цеха оценивалось в 70 млн. рублей. Таких денег в министерстве не нашлось, и от
строительства цеха отказались. На этом Советский период эпопеи с модификаторами закончился.
Итак, чем же отличается обычный ферросплав от модификатора?
В настоящее время за рубежом и в России, кроме нашего предприятия, модификатор разливают в изложницы. При медленном затвердевании
расплава в слитке толщиной даже 30 мм наблюдается ликвация магния и других химически активных элементов, которые распределяются в объёме
слитка крайне неравномерно. Вследствие химической и структурной неоднородности при дроблении слитка образуется пылевидная фракция с
повышенным содержанием магния. Случалось, что при дроблении слитка модификатора марки ФСМг5 и получении из него требуемых потребителем
классов крупности получали частицы, содержащие от 3 до 18% магния.
Естественно, что при введении в жидкий чугун такого модификатора будет и пироэффект и нестабильные результаты модифицирования.
Одним из путей коренного улучшения качества модификаторов, основных показателей их производства и применения является получение
гранул или пластин путем закалки из жидкого состояния. Попытка получения гранул путем диспергирования расплава на вращающемся диске и
последующего охлаждения капель в воде, проведённая НИИМом ещё в 80х годах, закончилась небольшим взрывом на Ключевском заводе ферросплавов,
и от водной грануляции пришлось отказаться...>>
Здесь представлен отрывок статьи:
Рябчиков И. В. История развития производства модификаторов и основные требования к ним –
Сб.докладов Литейного консилиума №1 «Модифицирование как эффективный метод повышения качества чугунов и сталей» -
Челябинск: Челябинский Дом печати, 2006 - с. 4
Ознакомиться с полным текстом
статьи в формате TIF; 1,2 МБ >>>
Перейти к разделу "Статьи"
| 
