2004 r. HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE S. 15 Dwa dolne wiersze zawierają parametry określające wielkość wygięcia końca szyny oraz długość tego wygięcia. Ocenie podlegają tylko parametry wyliczone dla powierzchni tocznej. Przekroczenie wartości granicznych sygnalizowane jest kolorem czerwonym, wady falistości. Zarejestrowane wady falistości o strzałkach przekraczających wartość dopuszczalną przedstawione są w tabelach osobno dla płaszczyzny tocznej i bocznej. Każda z wad opisana jest przez wielkość strzałki, jej długość oraz położenie na korpusie szyny. Tabele mieszczą do 10 wad o największych wartościach strzałek, przekrój l, przekrój 2. Zawartość stanowią wykresy zmierzonych wartości. Na każdym wykresie wrysowane są wartości graniczne wybrane do oceny. Dodatkowo zamieszczone są wartości wichrowatości dla obu końców oraz wartości graniczne. Przekroczenie wartości granicznych sygnalizowane jest kolorem czerwonym. Przycisk wydruk raportu umożliwia wydrukowanie szczegółowego raportu wyników i oceny pomiaru na drukarce podłączonej do komputera operatora. Treść drukowanego raportu jest zgodna z raportem wyświetlanym na ekranie. 4. Podsumowanie. Wzrost wymagań jakościowych dla gotowych wyrobów hutniczych wymaga od producentów nie tylko ciągłego doskonalenia jakości, lecz również dokumentowania spełnienia przez produkt uzgodnionych warunków technicznych. Metody automatycznej kontroli parametrów geometrycznych i oceny on-line" w pełni odpowiadają stawianym oczekiwaniom, umożliwiając 100% kontrolę produkcji przy jednoczesnym wyeliminowaniu możliwych błędów subiektywnej oceny wykonanej przez pracownika. Stanowisko jest ważnym elementem składowym Systemu Zarządzania Jakością stosowanym w Hucie Królewska Sp. z o.o. Podjęte działania mają na celu sprostanie obecnym i przyszłym oczekiwaniom klientów na bardzo wymagającym rynku szyn - w tym normalnotorowych. Przyjęta koncepcja pomiarów wymaganych parametrów wymiarowych ma charakter uniwersalny, dzięki czemu producent ma możliwość zastosowania odpowiednich kryteriów pomiarowych stosownie do oczekiwań kolei w poszczególnych krajach. Dr inż. MAREK RZESZOWSKI Dr inż. KRZYSZTOF ZIELIŃSKI e-mail: zielinsk@metal.agh.edu.pl Akademia Górniczo-Hutnicza - Kraków Mgr inż. ARTUR CHACHLOWSKI Mgr inż. WŁADYSŁAW MOSTOWIK Slag Recycling Sp. z o.o. - Kraków UKD 669.054.82.669.11 Metody odzysku żelaza z żużli hutniczych i możliwości jego wykorzystania Methods iron recovery from metallurgical slags and possibilities of its utilization W artykule przedstawiono metody odzysku złomu z żużli hutniczych stosowane w firmach Slag Recycling Sp. z o.o. oraz Madrohut Sp. z o.o. oraz możliwości jego wykorzystania w stalowni i spiekalni Huty im. T. Sendzimira, a także w odlewniach. Przedstawiono także metody oceny zawartości Fe w złomie zanieczyszczonym żużlem hutniczym z określeniem i zalet, i wad. Pokazano, że obok znaczącego efektu ekologicznego (otrzymywanie z żużli kruszyw hutniczych prowadzi do mniejszej eksploatacji naturalnych kruszyw budowlanych i drogowych) przyczynia się to do wymiernych efektów ekonomicznych. In this article the methods ofrecycling skuli scrapfrom metallurgical slags and its usability in steelworks, sinter plant ofthe Sendzimir Steel Plant and in the foundries have been presented. The investigated metallurgical slags came from Slag Recycling Ltd and Madrohut Ltd companies. Methods ofevaluation of Fe content in scrap polluted by metallurgical slag and determination oftheir advantages and defacts have been also presented. The results have shown ecological and economical effects - obtaining aggregates from metallurgical slags contributes to smaller exploitation of natural building and road aggregates. Słowa kluczowe: odpady poprodukcyjne, utylizacja odpadów, żużle stalownicze, złom, ochrona środowiska Key words: waste products, utilization of scrap material, steelmaking slags, scrap, environment protection 1. Wprowadzenie. Miernikiem uciążliwości oddziaływania hut na środowisko naturalne jest wielkość emisji pyłów i gazów, zrzutu ścieków oraz ilość wytworzonych odpadów stałych. W hutnictwie żelaza i stali, podczas procesów technologicznych, powstają znaczne ilości odpadów, których zagospodarowanie konieczne jest z uwagi na odzysk surowców metalurgicznych (nierzadkie są przypadki, że pyły odzyskiwane w procesach metalurgicznych zawierają więcej żelaza, niż stosowana ruda) oraz wynika z potrzeby ochrony środowiska naturalnego. [1] Krajowe hutnictwo żelaza i stali wytwarza rocznie około 5,0 min ton odpadów, z których większość podlega procesowi utylizacji (w całości, bądź częściowo). Pozostała ilość zdeponowana zostaje na składowiskach i polach szlamowych.
S. 16 HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE Nr l W ostatnich kilkunastu latach nastąpiła wyraźna poprawa w zakresie eliminacji negatywnego wpływu hutnictwa na otoczenie naturalne, z jednej strony przez zdecydowane ograniczenia produkcji, z drugiej zaś poprzez wyłączenia oraz likwidacje przestarzałych i uciążliwych dla środowiska zakładów i instalacji. 2. Metody odzysku żelaza z żużli hutniczych. Żelazo zawarte w żużlu dostępne do odzysku może występować albo w formie wolnej jako skrzepy metalu zatrzymane w stygnącym żużlu, bądź w formie związków chemicznych. Najbardziej wartościowym składnikiem żużli stalowniczych jest żelazo metaliczne (jego ilość kształtuje się na poziomie 5-^15% udziału). Odzyskuje się je przeważnie poprzez rozdrobnienie i separację magnetyczną. Sposób odzyskiwania żelaza charakteryzować mogą pewne modyfikacje, ale następujące sposoby są wspólne dla stosowanych technologii. Celem pierwszej separacji magnetycznej jest odzysk żelaza metalicznego. Stopień odzysku zależy przede wszystkim od uziarnienia podawanego na separator materiału. Stwierdzono, że zmniejszenie uziarnienia żużla z l od 0,25 mm prowadzi do zwiększenia ilości żelaza występującego w ziarnach koncentratu z 25 do 90 %, przy czym pełne oddzielenie metalicznego żelaza od fazy żużlowej jest możliwe dopiero przy rozdrobnieniu żużla do uziarnienia 0,1 mm (takie rozdrobnienie stosowane jest jednak tylko przy produkcji nawozów z żużla). [2]. Największe problemy przy przeróbce żużli stalowniczych stwarza ich pierwsze rozdrobnienie. Stosowanie konwencjonalnych kruszarek jest tu bardzo nieekonomiczne, gdyż zużywają się one bardzo szybko i narażone są na częste awarie, a nawet zniszczenie ze względu na występujące w żużlu duże kawałki metalu, których twardość przewyższa możliwości kruszące stosowanych urządzeń. Trudności te redukuje się w dużej mierze stosując chłodzenie cienkich (60-^ 100 mm) warstw żużla, rozlanych w dole żużlowym, wodą w ilościach 0,3^-0,5 m 3 /na Mg żużla. Ochłodzony w ten sposób żużel charakteryzuje się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi, ponieważ jest odporny na rozpad wapniowy. Nagłe chłodzenie żużla powoduje również samoseparację skrzepów i wtrąceń żelaza, co pozwala, po rozbiciu żużla kafarem lub nawet za pomocą koparki, otrzymać frakcję poniżej 500 mm, nadającą się do separacji magnetycznej. Po wstępnej separacji magnetycznej żużel można kruszyć w konwencjonalnych kruszarkach i poddawać sortowaniu lub ponownej separacji magnetycznej. Kruszarki udarowe dają w takich procesach lepsze efekty niż kruszarki szczękowe. Po wstępnej separacji (prowadzonej często w ten sposób, że elektromagnes zawieszony na dźwigu przesuwa się tuż nad powierzchnią rozrzuconego żużla) i po dalszym jego rozdrobnieniu, separację prowadzi się najczęściej na separatorach poprzecznych taśmowych i bębnowych. W końcowej fazie przeróbki przy otrzymywaniu proszku do produkcji nawozów można stosować separatory fluidalne z urządzeniami cyklonowymi do wyłapywania najdrobniejszych frakcji żużli. Odzyskiwanie złomu z żużli hutniczych daje podwójną korzyść. Z jednej strony otrzymuje się kruszywa hutnicze oczyszczone w większości z wtrąceń magnetycznych (co zacznie poprawia ich jakość), z drugiej zaś pozyskuje się złom, którego deficyt coraz głębiej odczuwalny jest przez huty. 3. Bilans złomu w krajowym sektorze stalowym. Od kilku lat, zwłaszcza w hutach Unii Europejskiej nastąpiła ucieczka od hut zintegrowanych. Zaczęto likwidować wielkie piece, twierdząc, że proces elektryczny produkcji stali jest tańszy. I jest on rzeczywiście tańszy, ale pod warunkiem, gdy złom jest tani. W pewnym momencie nastąpiło przeregulowanie i pojawił się deficyt złomu. W ostatnich latach na świecie obserwuje się stały wzrost produkcji stali (3 % rocznie) i przewiduje się, że produkcja będzie nadal rosła. W 2001 r. była ona zbliżona do rekordowego roku 2000 i wynosiła 843,7 min ton, obecnie kształtuje się na poziomie 940 min ton, natomiast prognozy do roku 2010 przewidują, że produkcja stali wzrośnie do l mld ton. Krajowe huty w 2002 r. wyprodukowały 5296,4 tyś. ton surówki żelaza (o 2,6% mniej niż w 2001 roku), natomiast stali surowej 8367,9 tyś. ton (o 5,0 % mniej niż przed rokiem). W Polsce 67 % stali wytapia się w procesie konwertorowo-tlenowym, zaś resztę w procesie elektrycznym. Przy średnim zużyciu 500-^550 kg złomu do wy topienia jednej tony stali surowej zapotrzebowanie na złom wynosi około 5 min ton rocznie. Krajowa podaż złomu obiegowego i produkcyjnego systematycznie maleje od 2000 roku (tabl. 1), zaś jego jakość zdecydowanie się pogorszyła. Powodem tego jest z jednej strony spadek ilości złomu obiegowego w hutach (spowodowany głównie coraz szerszym stosowaniem technologii ciągłego odlewania stali), z drugiej zaś we wsadzie metalicznym w stalowniach zdecydowanie zwiększył się udział złomu handlowego, o niekontrolowanym składzie chemicznym (np. złom niesortowalny, samochodowy, z artykułów gospodarstwa domowego, itp.), który jest często cięty i prasowany z elementami złomu metali nieżelaznych i elementami niemetalicznymi. Wzrosła również ilość złomu powlekanego cynkiem (blachy, konstrukcje stalowe, karoserie samochodowe itp.). Wszystko to powoduje, że w polskim hutnictwie w strukturze produkcji stali surowej mamy do czynienia ze zmniejszaniem się udziału tańszego procesu elektrycznego. Pociąga to za sobą konieczność zwiększenia produkcji Tablica 1. Bilans złomu stalowego w krajowym sektorze stalowym, tyś. ton [3] Table L Balance of steel scrap in national steel sector Podaż złomu własnego Podaż złomu poamorty zacyj nego Import złomu Eksport złomu Bilans 1999 1450 3667 88 700 4505 2000 1660 4339 170 900 5269 2001 1392 3664 104 1200 3960 2002 1100 3200 70 1500 2870 Tablica 2. Średni skład chemiczny skrzepów surówkowych i stalowych [4] Table 2. Average chemical constitution of pig iron skuli and steel skuli Nazwa Stal Si Mn Surówka 0,90 0,60 0,025 0,10 4,50 S 0,10 0,50 0,022 0,07 Skład chemiczny, % P C Cr Cu 0,23 0,20 0,25 Ti 0,009 0,015 0,023 0,003 - Ni 0,20
2004 r. HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE S. 17 spieku i surówki żelaza. ( co negatywnie wpływa na środowisko naturalne), zwiększa się zużycie koksu 1 topników w procesie wielkopiecowym (rośnie więc zużycie energii potrzebnej dla wytopienia jednej tony stali), wzrastają też wydatki na import rudy żelaza. 4. Odzysk żelaza z żużli hutniczych w firmie Slag Recycling Sp. z o.o. Jedną z możliwości zwiększenia podaży złomu na rynku jest jego pozyskiwanie z hałd hutniczych. W procesach produkcji kruszyw hutniczych w kilkustopniowym układzie separacji magnetycznej uzyskuje się złom skrzepowy i surówkowy lub ich mieszankę. Przykładem tego jest eksploatacja zwałów Huty im. T. Sendzimira: tzw. starej hałdy" przez firmę Madrohut Sp. z o.o. oraz tzw. nowej hałdy" w Pleszowie przez firmę Slag Recycling Sp. z o.o. Slag Recycling posiada dwa zakłady produkcyjne: mobilny i stacjonarny. Stacjonarny zakład nr l produkuje kruszywa hutnicze wielkopiecowe, a po modernizacji w 2002 roku także okresowo grysy hutnicze z żużla konwertorowego, natomiast mobilny zakład nr 2 zainstalowany został bezpośrednio w wyrobisku hałdy żużla wielkopiecowego. Podstawowym produktem firmy są drogowe kruszywa hutnicze, które wytwarzane są w szerokim zakresie frakcji ziarnowych i stanowią doskonały materiał budowlany do robót ziemnych, na podbudowy stabilizowane mechanicznie, jak i na wszystkie drogowe nawierzchnie bitumiczne kategorii KR l-6. W trakcie eksploatacji hałd odzyskiwane są również znaczne ilości złomu skrzepowego, stalowego i surówkowego. Złom ten nie zawiera metali nieżelaznych, ani obcych zanieczyszczeń w postaci materiałów niebezpiecznych lub promieniotwórczych. Jedynym zanieczyszczeniem są przerosty żużla hutniczego (z wysoką zawartością CaO + MgO), które później stanowią materiał żużlotwórczy w procesach stalowniczych. Powtarzalne procesy produkcji surówki i stali w Hucie im. T. Sendzimira przez cały okres powstawania hałd żużlowych na składowisku Pleszów", pozwoliły określić średni skład chemiczny skrzepów surówkowych i stalowych, jak też zanieczyszczeń żużlowych (tabl. 2 i 3). Początkowo złom ze Slag Recycling odbierany był wyłącznie przez HTS, ale dzięki zwiększeniu produkcji kruszywa, ilość odzyskiwanego złomu zwiększyła się na tyle, że rozpoczęto sprzedaż również do hut: Katowice, Lucchini Sp. z o.o., Stalowa Wola S.A., Szczecin S.A. oraz do kilkunastu odlewni. Poszczególne gatunki złomu produkowanego przez Slag Recycling Sp. z o.o. mają zastosowanie jako [6]: - złom stalowy klasy W15 o średniej zawartości Fe około 85 % - do wszystkich rodzajów produkowanych stali, - złom stalowy klasy N8 o zawartości Fe od 65 do 98 % do dalszego przerobu i doczyszczania, - złom surówkowy tzw. języki" z dna kadzi żuż- Tablica 3. Średni skład chemiczny zanieczyszczeń żużlowych [4] Table 3. Average chemical constitution of slag impurities lowej w zależności od klasy i stopnia doczyszczenia może być stosowany w procesie elektrycznym do produkcji stali lub żeliwa w odlewniach, - złom stalowy lub stalowo-surówkowy (drobnoziarnista frakcja magnetyczna) o uziarnieniu w zakresie od O dolo mm i zawartości Fe od 45 do 80% do procesu spiekania rud żelaza, - złom stalowy lub stalowo-surówkowy (frakcja magnetyczna) o uziarnieniu od 16 do 32 mm i 32 do 63 mm o zawartości Fe od 65 do 75 % do produkcji surówki w wielkim piecu, Zakład nr l posiada trzystopniowy układ separacji magnetycznej w przypadku produkcji kruszyw hutniczych z żużla wielkopiecowego oraz czterostopniowy układ separacji magnetycznej w przypadku produkcji gry sów hutniczych [6]. Pierwszy stopień separacji i doczyszczania złomu na kratownicy zasobnika wstępnego stanowi młot pneumatyczny CAT oraz elektromagnes suwnicy bramowej. Na stalowej ramie o otworach 350 x 350 mm na zasobniku odbiorczym, dostarczony żużel jest wstępnie dokruszany młotem pneumatycznym lub stalową kulą zawieszoną na linie dźwigu oraz oczyszczany z dużych skrzepów stalowych za pomocą chwytaka elektromagnesu suwnicy mostowej. Po wstępnym oczyszczeniu złom surówkowy lub stalowy 0 wymiarach 300 -r-1500 mm jest oddzielany i składowany w polu działania suwnicy (rys. 1). Drugi stopień separacji wstępnej występuje przed kruszarką udarową żużla i stanowi podwójny układ elektromagnesów nad taśmą transportera. Układ wstępny trzech sprzężonych elektromagnesów wiszących w wózkach przemieszcza się okresowo w kierunku zsypu w celu odzyskania kawałków złomu. Wózki elektromagnesów sterowane tyrystorami wykonują przemienny ruch, tak że nad taśmą zawsze separują złom dwa elektromagnesy. W tym układzie pracuje także separator elektromagnetyczny o dużej powierzchni czynnej z taśmą poprzeczną. Jest to urządzenie prototypowe zamontowane tuż przed wlotem do kruszarki udarowej (rys. 2). Separatory wstępne II stopnia odzyskują złom o wielkości około 80^-300 mm 1 masie około 5 ~ 30 kg. Trzeci stopień separacji końcowej stanowią bębny napinające z elektromagnesami, które separują z gotowych produktów frakcję magnetyczną o ziarnistości takiej, jak uzyskane kruszywo. Czwarty stopień separacji magnetycznej, wykorzystywany przy procesie Nazwa Żużel wielkopiecowy Żużel stalowniczy CaO 42,5 43,5 Skład chemiczny, % SiO 2 MgO A1 2 0 3 37,5 8,0 7,5 15,5 5,0 3,0 Fe 3,5 25,0 Mn 1,2 4,5 S 0,6 0,1 Rys. 1. Składowanie oczyszczonego złomu surówkowego i stalowego Fig. 1. Stor agę refined of the pig iron scrap and steel scrap
S. 18 HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE Nr l produkcji grysów hutniczych, stanowią separatory bębnowe na magnesy stałe zamontowane w bębnach napinających 0 400 mm produkcji firmy Magnetix. W okresie produkcji kruszyw hutniczych z żużla wielkopiecowego odzyskuje się złom surówkowy o ziarnistości powyżej 300 mm oraz frakcje magnetyczne o uziarnieniu: 0 16; 16 32; 32 63; 80 300 mm. W okresie produkcji grysów hutniczych odzyskuje się złom stalowy o uziarnieniu: 0 12; 2-5; 4-8; 8-12; 10-16; 16^25; 32-80; 80-300 i 300-1500 mm. Mobilny zakład nr 2 posiada trzystopniowy układ separacji. Pierwszy stopień wstępny polega na odzysku złomu surówkowego lub stalowego wprost z wyrobiska z miejsc aktualnej eksploatacji. Po oddzieleniu złomu o dużych ziarnach za pomocą łyżki koparki jest on okresowo odbierany samojezdnym elektromagnesem Rys. 2. Układ separacji elektromagnetycznej (SNK 12.15) żużli hutniczych 150 600 mm przed kruszarką szczękową Fig. 2. The scheme for electromagnetic separation (SNK 12.15) of 150^160 nm metallurgical slags placed in front ofthejaw crusher Rys. 3. Schemat sposobu przeprowadzenia badania zawartości Fe w złomie metodą wypierania wody l zbiornik, bez przecieków i z materiału, który nie powoduje zniekształceń ścian. Pojemność zbiornika zależna od masy badanych próbek złomu; 2 badana próba złomu skrzepowego o masie około 30 50 kg; 3 - menzurka o pojemności 2000 ml i dokładności 2 ml; 4 - górny kranik pozwalający na utrzymanie stałego poziomu wody; 5 - dolny kranik umożliwiający opróżnienie zbiornika Fig. 3. The scheme for carrying out Fe contents investigation by means of the scrap uplit water preasure method l the tank, without leaks, from the material which not cause distortious of walls. The capacity of tank dependence of the mass of investigate scrap samples; 2 - investigate sample of skuli scrap (weight 30 50 kg); 3-2000 ml graduated cylinder with 2 ml precision; 4 upper tąp to keeping constant water level; 5 lower tąp to emptylng the tank typu FUCHS i przewożony w rejon miejsca doczyszczania. Drugi stopień stanowią separatory z magnesami stałymi Eriez i Magnetix. Separatory poprzeczne są zamontowane nad przenośnikami taśmowymi nadawy na przesiewacze lub nad przenośnikami gotowych produktów. Dodatkowo na przesiewaczu CHIEFTAIN 1600 pracuje separator bębnowy dla frakcji 31,5 63 mm. W układzie II stopnia odzyskuje się z przesiewaczy frakcje magnetyczne (mieszanina złomu stalowo-surówkowego) o uziarnieniu około 16 80; 32-63 i 80-150 mm. Trzeci stopień to układ separacji dla układu dokruszania żelaza, który stanowi nadwymiar z układu przesiewaczy stopnia II. Jest on złożony z dużego poprzecznego separatora elektromagnetycznego typu SNK 12.15 firmy MAGNETDC (rys. 2) oraz z dwu separatorów poprzecznych na magnesy stałe i jednego bębnowego. W tym układzie odzyskuje się frakcje magnetyczne o uziarnieniu: O 16; 32 80; 80 200 mm oraz złom 100-500 mm i 500-1000 mm. Uzyskane w trakcie rozsiewania lub kruszenia żużli wszystkie rodzaje złomu i frakcji magnetycznej są systematycznie przewożone i składowane w rejon zakładu produkcji i doczyszczania złomu. W tym rejonie mieści się stanowisko samojezdnego dźwigu firmy SENNEBOGEN typ 640 HD o udźwigu 50 ton oraz stanowisko doczyszczania i załadunku na wagony lub samochody klientów. Dźwig z elektromagnesem kruszy za pomocą kuli o masie 5,5 tony i doczyszcza złom surówkowy do żądanych gabarytów lub doczyszcza złom stalowy. W rejonie zakładu złom jest segregowany za pomocą dwóch kołowych dźwigów (Fuchs i Sennebogen) i ładowany elektromagnesami lub chwytakami na środki transportu. 5. Metody badań zawartości Fe w złomie skrzepowym. Istnieje kilka metod badań zawartości Fe w złomie skrzepowym, z których najważniejsze to: a. metody tradycyjne (chemiczne lub spektrometryczne). Metoda zalecana przez normę PN-H- -15000:1985 Złom stalowy" polega na wykonaniu oznaczenia składu chemicznego metodą tradycyjną na mokro" lub metodą spektometrii rentgenofluorescencyjnej po odpowiednim pobraniu i przygotowaniu próbki chemicznej. W tych tradycyjnych metodach największe błędy są popełniane przy reprezentatywnym pobieraniu i przygotowaniu prób z partii złomu skrzepowego. W praktyce są stosowane dodatkowe procedury polegające na mechanicznym oddzielaniu żużla od złomu i oddzielnym określeniu zawartości żelaza w części metalicznej i żużlowej próbki. Wynik końcowy jest średnioważoną zawartością żelaza w obu oznaczeniach. b. metoda wytopu bilansowego. Stosowana od kilku lat przy ocenie dostaw złomu do Huty im. T. Sendzimira. Badanie ze względu na skomplikowaną procedurę, wymagającą wykonania bilansu materiałowego procesu wytopu stali w konwertorze LD, jest obarczone wieloma błędami szczególnie przy ważeniu wsadu i produktów oraz określaniu wielkości tzw. zgaru". Niemniej jednak na podstawie wytopu bilansowego można szacunkowo określić poziom żelaza w złomie. Metoda ta oparta jest na podstawowej zasadzie: a. przy udziale czystego złomu i prawidłowym zestawieniu bilansu energetycznego wytopu ubytek wsadu metalicznego załadowanego do konwertora po wy świeżeniu wynosi 11%,
2004 r. HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE S. 19 zakładając te same warunki dla wytopu, gdzie czysty" złom zastąpiony zostanie częściowo lub w całości przez złom klasy W15, to każde zwiększone straty wsadu powyżej 11% będą odzwierciedlać czystość tej klasy, czyli zawartość procentową Fe. Musi tu być przestrzegany reżim technologiczny, tzn. parametry wytopu z udziałem złomu klasy W15 muszą być porównywalne do parametrów wytopu z udziałem złomu czystego", przestrzegając te zasady można wyliczyć procentową zawartość Fe w złomie klasy W15: %Fe = 100% - G p - G, G, 100% (1) gdzie: G p - planowana masa stali po wy świeżeniu (obliczamy według punktu a), G s - rzeczywista całkowita masa stali spuszczonej z konwertora, G z - masa złomu klasy W15 załadowanego do konwertora. c. metoda wypierania wody. Jest to jedna z najprostszych i najbardziej wiarygodnych metod opartych na wykorzystaniu różnic między ciężarem właściwym żelaza i zanieczyszczeń żużlowych w próbkach złomu skrzepowego. Aparatura stosowana w tej metodzie składa się z: wagi, suszarki do suszenia próbek, termometru, zlewki z podziałką o dokładności 20 ml, zbiornika zdolnego pomieścić próbkę złomu i wodę, bez przecieków i zniekształceń ścian, z uchwytem lub kranem umożliwiającym jego opróżnienie, z kranikiem (punktem wylewania wody) umieszczonym poniżej krawędzi, co umożliwia utrzymanie stałego poziomu wody (rys. 4). Obliczenia przeprowadza się według następującego schematu: M W = 2 M, (2) gdzie W - objętość wypartej wody W [ml] w przeliczeniu na próbę złomu o masie 2 kg, M w - objętość wypartej wody, M z - masa złomu, zaś na podstawie otrzymanego wyniku W można odczytać zawartość żelaza w złomie z tabl. 4. 6. Wykorzystanie złomu skrzepowego i frakcji magnetycznej w Hucie im. T. Sendzimira S.A. Zastosowanie skrzepów pozyskiwanych z żużli hutniczych ma miejsce w wydziale stalowni i w odlewniach, drobnoziarnistą frakcję magnetyczną wykorzystuje się natomiast w wydziale spiekami. W spiekalni HTS, oprócz frakcji magnetycznej z żużla konwertorowego wykorzystuje się też pozostałą po separacji magnetycznej część żużla zawierającą tlenki żelaza i wapno (jako topnik na taśmie spiekalniczej). W 2003 roku zużyto go w ilości 17,6 kg/tonę spieku. Przynosi Tablica 4. Zawartość Fe w złomie skrzepowym Tobie 4. The contents of Fe in skuli scrap Zawartość Fe 100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 77 76 Objętość wypartej wody ml 291 296 301 306 311 316 321 325 330 335 340 345 350 354 359 364 369 374 379 384 389 394 398 403 408 Zawartość Fe 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 Objętość wypartej wody ml 413 418 423 428 433 438 443 448 453 458 463 468 473 478 483 487 492 497 502 507 511 516 521 526 531 Zawartość Fe 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 Masa próbki - 2000 gram g/cm 3 G stah - 6,89 g/cm Objętość wypartej wody ml 536 541 546 550 555 560 565 570 575 580 585 590 594 599 604 609 614 619 624 628 633
S. 20 HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE Nr l to korzyści nie tylko ekonomiczne, ale również przyczynia się do ograniczenia eksploatacji złóż naturalnych, a więc do ochrony środowiska naturalnego. W roku 1991 w spiekalni HTS zużywano około 6,8 kg/tonę spieku frakcji magnetycznej żużla konwertorowego. W roku 2003 zużycie frakcji magnetycznej wzrosło do 10,8 kg/tonę spieku. W stalowni konwertorowej Huty im. T. Sendzimira wsad metaliczny do konwertora stanowią złom i surówka płynna. Procentowy udział złomu zależny jest od produkowanego gatunku stali i parametrów surówki płynnej zalewanej do konwertora (temperatura i skład chemiczny). Udział ten wynosi od 22 -^ 24 % wsadu metalicznego. Wśród różnych klas złomu stosuje się złom klasy W15, tzw. skrzepy stalowe odpowiednio przygotowane do procesu. Przydatność skrzepów w procesie konwertorowym zależna jest od zawartości w nich Fe, a tym samym zanieczyszczeń, czyli frakcji żużlowej. Przy zwiększonym stopniu zanieczyszczeń we frakcji żużlowej rozpuszczalność takiego złomu jest opóźniona ze względu na zmniejszoną przewodność cieplną tej frakcji w stosunku do czystego złomu. Dopuszczalny udział złomu skrzepowego klasy W15 we wsadzie metalicznym w warunkach HTS, określony został na poziomie 70 kg/tonę stali. Uwarunkowany jest on: - jakością stosowanego złomu, a więc procentową zawartością w nim żelaza", - produkowanym gatunkiem stali (zawartość siarki w stali), - parametrami zalewanej surówki (temperatura i skład chemiczny). W przypadku obniżenia zawartości żelaza" w złomie klasy W15 pogarszają się warunki energetyczne wytopu oraz wzrasta wskaźnik zużycia surówki płynnej. Występują również przypadki nasiarczania stali, dlatego przy wykonywaniu gatunku o niskiej zawartości siarki ogranicza się lub eliminuje udział tej klasy złomu w wytopie. 7. Podsumowanie. Jeszcze na początku lat dziewięćdziesiątych na składowiskach hut odpady składowano w sposób nieselektywny (żużle wielkopiecowe, stalownicze, odpady metalowe oraz odlewnicze i inne). W związku z tym, w trakcie późniejszej eksploatacji hałd występowały trudności ze skuteczną separacją i wydzielaniem odpowiednich frakcji ziarnowych żużli po to, aby można je było wykorzystać w hucie lub sprzedać na zewnątrz. Odzyskiwanie złomu z żużli hutniczych powoduje podwójną korzyść. Z jednej strony otrzymuje się kruszywa hutnicze (na które istnieje bardzo duże zapotrzebowanie) oczyszczone w większości z wtrąceń magnetycznych, co zacznie poprawia ich jakość. Przyczynia się to do mniejszej eksploatacji złóż naturalnych kruszyw budowlanych i drogowych, a więc do ochrony środowiska. Z drugiej zaś strony stosowanie złomu skrzepowego obok aspektu ekologicznego wywołuje znaczący efekt ekonomiczny. Pozyskuje się bowiem złom, którego deficyt coraz głębiej odczuwalny jest przez huty, a jego rytmiczne dostawy pozwalają prowadzić proces produkcyjny w sposób optymalny, jak też produkować taniej, co przy obecnej konkurencji na rynku jest rzeczą niezmiernie istotną. Literatura 1. KonstanciakA., Sabela W.: Odpady w hutnictwie żelaza i ich wykorzystanie, Hutnik-W.H. 1999, nr. 12, s. 572-579 2. Praca zbiorowa: Szacunkowy bilans żużli i ustalanie krajowych możliwości utylizacji żużli stalowniczych, Ekspertyza SITPH 89/82, Katowice 1982 3. Sprawozdanie z działalności HIPH w okresie VI kadencji, HIPH Katowice 2003 4. Informator Techniczny Slag Recycling Sp. z o.o. - Kraków 2003 5. Rzeszowski M., Zieliński K.: Zastosowanie żużli hutniczych jako topnika w produkcji spieku rud i surówki żelaza, Hutnik-W.H. 2003, nr 6 str. 260-265 Mostowik W.: Utylizacja żużli wielkopiecowych i stalowniczych. Materiały wewnętrzne Slag Recycling Sp. z o. o. 1998. Kraków Prof. dr hab. inż. CZESŁAW SAJDAK Dr inż. ROMUALD KADZIMIERZ Dr inż. ALICJA KUREK Politechnika Śląska, Katedra Elektrotechnologii ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice e-mail: sajdak@polsl.katowice.pl UKD 621.318.3.621.365.5.621.7.93.669.158.6 Siły elektrodynamiczne w zaworach elektromagnetycznych stosowanych w urządzeniach do metalizacji Electrodynamic forces in electromagnetic brakes applied in metal plating devices Zawory elektromagnetyczne mogą być stosowane w urządzeniach do metalizacji (cynkowania ogniowego) elementów stalowych. Zapobiegają wówczas wypływowi ciekłego metalu z komory, przez którą przemieszczany jest przedmiot podlegający metalizacji. W pracy przedstawiono zależności umożliwiające wyznaczenie gęstości sił elektrodynamicznych, sił i mocy w zaworach elektromagnetycznych cylindrycznych i płaskich, z wzbudnikami wielofazowymi wytwarzającymi biegnące pole magnetyczne. Podano przykłady obliczeniowe ilustrujące wpływ zasadniczych wymiarów i parametrów zaworów m.in. na siły elektrodynamiczne w ciekłym metalu.