NOWE NAWĘGLACZE O WYSOKIM STOPNIU PRZYSWOJE- NIA PRODUKCJI PEDMO S.A. TYCHY. PEDMO S.A., Tychy, ul. Towarowa 23, Polska 2,3

Transkrypt

1 84/18 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2006, Rocznik 6, Nr 18 (1/2) ARCHIVES OF FOUNDRY Year 2006, Volume 6, N o 18 (1/2) PAN Katowice PL ISSN NOWE NAWĘGLACZE O WYSOKIM STOPNIU PRZYSWOJE- NIA PRODUKCJI PEDMO S.A. TYCHY A. PYRSZ 1, J. OLSZYŃSKI 2, Z. PIROWSKI 3 1 PEDMO S.A., Tychy, ul. Towarowa 23, Polska 2,3 Instytut Odlewnictwa, Kraków, ul. Zakopiańska 73, Polska STRESZCZENIE W PEDMO S.A. Tychy uruchomiono produkcję nowego nawęglacza mającego zastosowanie w regulacji zawartości węgla w stopach żelaza. Próby stosowania nawęglacza przeprowadzono w czasie doświadczalnych wytopów w piecu indukcyjnym w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie i w przemysłowym piecu obrotowym w odlewni JAFAR w Jaśle. Uzyskane wyniki pozwoliły ocenić przyswojenie węgla na poziomie 85%. Key words: carburising, carburiser, cast steel, cast iron, molten metal 1. WPROWADZENIE Podczas realizacji projektu uruchomiono w PEDMO S. A. w Tychach produkcję nowych materiałów nawęglających stopy żelaza w procesie topienia. Materiały te charakteryzują się wysokim stopniem przyswojenia węgla i niską zawartością siarki. Podczas realizacji projektu przeprowadzono badania laboratoryjne w celu określenia skuteczności działania opracowanych nawęglaczy. Wyniki tych badań porównane zostały z wynikami analogicznych badań przeprowadzonych dla wybranych, stosowanych dotychczas, materiałów nawęglających. Najkorzystniejsze z technologicznego i ekonomicznego punktu widzenia rozwiązania sprawdzono w warunkach przemysłowych. 1 Anna Pyrsz, mgr inż., technologia@pedmo.neostrada.pl 2 Jerzy Olszyński, mgr inż., topienie@iod.krakow.pl 3 Zenon Pirowski, dr inż., pirowski@iod.krakow.pl 529

2 Pozytywne wyniki tych działań zaowocowały uruchomieniem w PEDMO S. A. Tychy produkcji nowych gatunków materiałów nawęglających. 2. ANALIZA PODSTAWOWYCH WŁAŚCIWOŚCI NAWĘGLACZY STOSO- WANYCH W KRAJOWYCH ODLEWNIACH Wykonane badania stosowanych dotąd nawęglaczy pozwoliły określić między innymi ich skład chemiczny, zawartość popiołu, części lotnych, wody itp. W zakresie analizy składu chemicznego badanych nawęglaczy określano głównie zawartość węgla i siarki. Stwierdzono w nich zawartość węgla w zakresie od 86,0% do 98,5%, a siarki - 0,02-1,0%. Zawartość popiołów wynosiła 0,6-11%, części lotnych 0,6-2,5%, a wody 0,4-1,5%. 3. PARAMETRY OPRACOWANYCH NAWĘGLACZY W ramach realizowanej pracy wykonano partię nawęglaczy w PEDMO S. A. (nawęglacz P4 i P6) i porównano je z nawęglaczami innych dostawców (P1, P2, P3 i P5). Ich charakterystykę przedstawia poniższe zestawienie. Tabela 1. Parametry badanych nawęglaczy Table 1. Parameters of the tested carburisers Zawartość składnika % P1 P2 P3 P4 P5 P6 węgla 88,94 91,28 83,18 97,88 82,66 98,56 siarki 0,43 0,49 0,50 1,00 0,57 0,59 popiołu 9,14 3,98 14,14 0,50 14,88 0,40 części lotnych 1,92 4,74 2,68 1,62 2,46 1,12 wilgoci 0,66 3,80 0,48 0,20 0,44 0,08 Nawęglacze wykonane w PEDMO oznaczone symbolami P4 i P6 charakteryzują się przede wszystkim najwyższą zawartością węgla oraz najniższą zawartością popiołu i części lotnych, co w efekcie zwiększa skuteczność nawęglania. Zawartość siarki w nawęglaczu P6 jest porównywalna z najlepszymi nawęglaczami dostępnymi w kraju. W celu oceny skuteczności nawęglania stopów żelaza tymi nawęglaczami wykonano próbne wytopy w piecu indukcyjnym o pojemności 40 kg i wyłożeniu obojętnym. 530

3 Wsad każdorazowo składał się ze złomu stalowegi w ilości 28 kg, żelazokrzemu w ilości 1,1 kg oraz z badanego nawęglacza w ilości 0.9 kg. Po roztopieniu wsadu pobierano pierwszą próbkę na skład chemiczny. Zawartość węgla z tej próby stanowi, na zamieszczonym wykresie, wartość wstępną na osi rzędnych (dla czasu 0 minut). Następnie, na powierzchnię roztopionego metalu, dodawano jednorazowo 0,3 kg tego samego badanego nawęglacza co do zimnego wsadu metalowego i pobierano próbki na skład chemiczny po upływie 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20 i 30 minut, a w przypadku nawęglacza P6 dodatkowo po 40 i 50 minutach. Najskuteczniejszym okazał się nawęglacz oznaczony P6. Przy jego użyciu uzyskano najwyższe nawęglenie wstępne (po dodaniu do wsadu stałego), szybki wzrost zawartości węgla w ciekłej kąpieli (po dodaniu do roztopionego metalu) i najdłuższe utrzymywanie się zawartości węgla w ciekłym metalu w czasie przetrzymywania go w określonej temperaturze. Ilustruje to poniższy wykres zamieszczony na rysunku 1. 3,60 3,40 Zawartość węgla w metalu po dowęgleniu;% 3,20 3,00 2,80 2,60 2,40 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 2,20 2, Czas po wprowadzeniu nawęglacza na lustro ciekłego metalu; min Rys. 1. Zawartość węgla w żeliwie po wprowadzeniu nawęglacza do stałego wsadu i dowęgleniu ciekłej kąpieli Fig. 1. Carbon content in cast iron after adding carburisers to the solid charge and to metal melt 4. PRÓBY PRZEMYSŁOWE ZASTOSOWANIA NAWĘGLACZA P6 Na podstawie przeprowadzonych w Instytucie Odlewnictwa wytopów próbnych i analizy wyników badań laboratoryjnych, do prób przemysłowych wytypowano nawęglacz P-6. Próby te przeprowadzono w Odlewni Żeliwa Fabryki Armatur JAFAR S.A. 531

4 w Jaśle. Wytopy prowadzono w piecu obrotowym o pojemności 3 Mg z palnikiem gazowo-tlenowym. Porównano efekty nawęglania przy zastosowaniu badanego nawęglacza (produkcji PEDMO) z nawęglaniem wysokojakościowym nawęglaczem produkcji niemieckiej. Analiza uzyskanych rezultatów wskazuje, że jakość testowanego nawęglacza nie odbiega od nawęglacza importowanego, co graficznie przedstawiono na rysunku 2. Krzywe W-0 i W-2 dotyczą wytopów prowadzonych na nawęglaczu niemieckim, a W-1 i W-3 - na nawęglaczu P-6. Podane na wykresie wartości temperatury określają temperaturę metalu przy spuście do kadzi. Rys. 2. Graficzne przedstawienie wyników badań przemysłowych w piecu obrotowym 3Mg Fig. 2. Plotted results of industrial trials conducted in a 3 Mg rotary furnace 5. PERSPEKTYWY STOSOWANIA OPRACOWANEGO NAWĘGLACZA Przeprowadzone próby doświadczalne i przemysłowe wykazały, że przyswojenie węgla z nawęglacza opracowanego w PEDMO w Tychach jest większe niż z szeregu stosowanych dotychczas nawęglaczy krajowych i importowanych i utrzymuje się na poziomie najlepszych, ale najdroższych nawęglaczy sprowadzanych z zagranicy przez polskie odlewnie. Przy stosowaniu tego nawęglacza występuje tylko nieznaczny wzrost zawartości siarki w produkowanym żeliwie, co pozwala stosować ten nawęglacz do produkcji wysokojakościowego żeliwa, w tym żeliwa wermikularnego i sferoidalnego. Cena opracowanego w PEDMO nawęglacza jest niższa od podobnej jakości nawęglaczy dotychczas stosowanych. W wyniku przeprowadzonej analizy kosztów podjętej produkcji ustalono, że opłacalna cena wdrażanego nawęglacza może być niższa 532

5 nawet o kilkanaście procent od ceny równorzędnych jakościowo nawęglaczy importowanych. Wraz z rozwojem produkcji i sprzedaży zarówno w kraju, na terenie UE, jak i poza jej granicami, należy spodziewać się jeszcze większego obniżenia ceny sprzedaży wdrożonych nawęglaczy. 6. URUCHOMIONA PRODUKCJA Przystępując w PEDMO S.A. Tychy do produkcji i sprzedaży opracowanego nawęglacza przyjęto dla niego handlową nazwę Nawęglacz KN 3-8. Surowiec wejściowy do jego produkcji stanowią odpowiednio dobrane frakcje pochodzące z koksowania smoły pogazowej. Technologia produkcji polega na rozdrobnieniu surowca, jego rozfrakcjonowaniu, a następnie sezonowaniu w przeznaczonych do tego zasobnikach przez odpowiednio długi okres czasu, zapewniający stabilność parametrów. Proces produkcyjny odbywa się na istniejących w PEDMO S.A. liniach technologicznych. Nawęglacz KN 3-8 znalazł nabywców już w początkowej fazie projektu opracowania technologii jego produkcji. Dotychczas (od maja 2005 r.) wyprodukowano około kg Nawęglacza KN 3-8, z czego połowa znalazła już nabywców. Część Nawęglacza KN 3-8 została przekazana do kilku jednostek badawczych i przemysłowych w celu wykonania prób. Na bieżąco zbierane są opinie dotyczące wyników z tych prób. W załączniku nr 2 zamieszczono opinię Instytutu Odlewnictwa w Krakowie dla Odlewni Żeliwa Fabryki Armatur JAFAR S. A. w Jaśle. Opinia ta oraz wyniki przeprowadzonych w zakładach JAFAR prób przemysłowych spowodowały złożenie zamówienia (załącznik nr 3). Użyte w tym zamówieniu symbole nawęglaczy KN 98 i KW 87 dotyczą serii KN 3-8. Sprowadzone przez JAFAR nawęglacze odlewnia przeznacza do bieżącej produkcji. Całkowita ilość Nawęglacza KN 3-8 dostarczona dotychczas do odbiorców wynosi około kg. Dostarczono go między innymi do: - WIST Tychy - TAMEL S.A. Tarnów - WSK Rzeszów Sp. z o.o. Rzeszów - Odlewnia Staliwa Łabędy Sp. z o.o. Gliwice W dalszym ciągu prowadzone są działania w celu zapewnienia efektywnej sprzedaży Nawęglacza KN 3-8. Po zakończeniu projektu kontynuowane są prace wdrożeniowe następnych wersji nawęglacza, które przeszły już pozytywnie etap badawczy. Dotyczy to nawęglacza pylistego roboczo oznaczonego P7. Nadaje się on głównie do stosowania w piecach indukcyjnych, zarówno do nawęglania wsadu stałego, jak i do dowęglania ciekłej kąpieli metalowej. Wyniki przeprowadzonych prób wykazały wysoki stopień przyswojenia węgla wyższy niż z najlepszych nawęglaczy dostępnych dotychczas na rynku i po- 533

6 równywalny do wdrożonych już przez PEDMO nawęglaczy P4 i P6. Natomiast cechuje się on zdecydowanie krótszym czasem rozpuszczania i przedłużonym czasem wypalania w ciekłym żeliwie. Wyniki tych prób ilustruje zamieszczony poniżej wykres. 3,8 3,6 Zawartość węgla w metalu po dowęgleniu;% 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 2, Czas po wprowadzeniu nawęglacza na lustro ciekłego metalu; min Rys. 3. Zawartość węgla w żeliwie po wprowadzeniu nawęglacza do stałego wsadu i dowęgleniu ciekłej kąpieli Fig. 3. Carbon content in cast iron after adding carburisers to the solid charge and to metal melt NEW HIGHLY EFFICIENT CARBURICERS MADE BY PEDMO S.A. TYCHY SUMMARY At PEDMO Tychy S.A. the production of a new carburiser applied in control of the carbon content in ferrous alloys was started. The carburiser was tested in an induction furnace during pilot melts conducted by the Foundry Research Institute in Cracow and in an industrial rotary furnace operating at the JAFAR Foundry in Jasło. The obtained results enabled the carbon assimilation degree to be evaluated at a level of 85%. Recenzował: Prof. Andrzej Białobrzeski 534