34 / 1 (50), 2009 РЕСПУБЛИКАНСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ СЕМИНАР РУП «МТЗ» И. В. ЕМЕЛьЯНОВИч, техн. директор РУП «МТЗ» – зам. ген. директора ПО «МТЗ» по развитию, В. П. ПЕТРОВСКИй, пом. гл. металлурга РУП «МТЗ», Д. М. КУКУй, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой «Машины и технология литейного производства» БНТУ, О. Е. ЛАШКЕВИч, зам. техн. директора РУП «МТЗ» – главный металлург ПО «МТЗ» ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАЛЛООТХОДОВ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ РУП «МТЗ» Экономия и бережливость, рациональное ис- пользование топливно-энергетических и матери- альных ресурсов, внедрение энергосберегающих технологий и оборудования, снижение удельных материальных затрат, основных и вспомогатель- ных материалов на единицу выпускаемой продук- ции – главные факторы экономической эффектив- ности производства . Важнейшая проблема современного маши- ностроения – это утилизация и вторичное ис- пользование металлоотходов (рециклинг) . Всевоз- растающее накопление металлоотходов, удоро- жание энергоресурсов и шихтовых материалов, ужесточение природоохранных нормативов приводят к необходимости поиска экономич- ных и эффективных способов для переработки и возврата в производство (рециклинга) ме- таллоотходов . Одним из таких видов вторичного сырья явля- ется стружка (чугунная и стальная) . Стружка пред- ставляет собой наиболее ценное и привлекатель- ное с точки зрения металлургии сырье, так как имеет тот же химический состав, что и годная про- дукция . Чугунную и стальную стружку использу- ют в виде брикетов . Использование насыпью дает повышенный угар (до 25%) . В механических цехах РУП «МТЗ» ежегодно образуется около 11 тыс . т чугунной стружки . Дан- ные цеха оснащены системами удаления стружки, сбора, отстоя СОЖ и масел . Дальнейшая очистка чугунной стружки от отработанной СОЖ и масла является сложной, трудноразрешимой инженерной задачей . Одна тонна стружки содержит до 150 кг отработанных масел, при загрузке брикетов из та- кой стружки в плавильную печь образуется значи- тельное количество вредных выбросов в атмосфе- Рис . 1 / 35 1 (50), 2009 ру, также ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда в цехах . Щелочные составляющие отработанных СОЖ ускоряют разрушение футе- ровки печи . Влажную стружку нельзя загружать в печь из-за опасности выбросов металла . Вся образующаяся в механических цехах чу- гунная стружка автомобильным транспортом по- ставляется в цех заготовки шихты, где произво- дится ее переработка (брикетирование) . В цехе имеется линия холодного брикетирования сталь- ной и чугунной стружки, где при помощи прессов мод . Б-6238 брикетируется холодным способом . Плотность таких брикетов составляет 4,4–5,0 г/см3, содержание СОЖ и масел – до 5% . Образование и использование чугунной струж- ки в собственном производстве 2003–2008 гг . по- казано на рис . 1 . Как видно из рисунка, образование стружки на РУП «МТЗ» превышает возможности ее использо- вания по следующим причинам: 1 . Использование в шихте материалов, содер- жащих ржавчину (оксиды), вызывает насыщение металла газами, кислородом и водородом . Остав- шиеся в металле оксиды железа способствуют об- разованию в нем газовых раковин и неметалличе- ских включений, резко снижают качество чугуна, что увеличивает брак отливок . 2 . Высокое содержание в холодных брикетах СОЖ, масла, оксидов железа и других примесей влияет на экологию, замедляет процесс плавки, увеличивает шлакообразование . 3 . Разрушение брикетов при перевалках, транс- портировке и под давлением твердой шихты в пла- вильных агрегатах из-за низкой прочности брике- тов, что приводит к большому угару стружки (до 12%) и потере массы брикета в результате осыпае- мости (до 10%) . На рис . 2 показаны потери массы брикетов . В течение последних двух лет специалисты за- вода проводили работы по увеличению использо- вания стружки при плавке чугуна и, исходя из на- личия мощностей по холодному брикетированию, с учетом экономической целесообразности был выбран вариант горячего брикетирования . Сравнительные характеристики брикетов хо- лодного и горячего брикетирования приведены на рис . 3, а макроструктура брикета – на рис . 4 . Особенности и преимущества процесса горя- чего брикетирования: • высокая плотность брикета (5,5–6,2 г/см3) и, как следствие, лучшая теплопроводность, что ока- зывает существенное влияние на прогрев и рас- плавление; Рис . 2 Рис . 3 . Неплотная структура «холодного» брикета Плотная структура «горячего» брикета Рис . 4 36 / 1 (50), 2009 • 100%-ное удаление влаги, СОЖ и масла, что значительно снижает вредные выбросы в атмос- феру; • в процессе нагрева брикетов в печи до 800– 850 ºС в результате сгорания масла образуется так называемый сажистый углерод, который остается в брикете и является сильным науглероживателем, что препятствует окислению металла . Принцип работы участка горячего брикетирования Поступившие с участка холодного брикетиро- вания брикеты сортируются по размеру и подают- ся в печь, где производится их нагрев до темпера- туры 800–850 ºС . При этом происходит удаление влаги и сгорание масла . При сгорании масла вы- деляется теплота, что позволяет снизить расход газа . Нейтрализация продуктов сгорания осущест- вляется в двух камерах дожигания при температу- ре 1000 ºС, в результате происходит окисление СО до СО2 и сгорание углеводородов . Средний расход газа составляет 120 м3/ч . В печи установлено де- вять газовых горелок в основной камере и четы- ре – в камерах дожигания . Механизм выгрузки поочередно выдает брике- ты в захваты манипулятора, который направляет брикет в матрицу пресса чеканочного мод . КР8340 усилием 10000 кН/см2 для горячего уплотнения . Далее брикет по наклонному склизу попадает на конвейер, который сбрасывает его в тару и элек- троталью транспортируется для разгрузки на же- лезнодорожную платформу . Производительность участка – 3000 кг/ч . Все оборудование участка ра- ботает в автоматическом режиме . На участке горячего брикетирования прово- дится улучшение технологических свойств брике- тов из чугунной стружки для дальнейшего их ис- пользования в литейных цехах, что позволит зна- чительно увеличить процент содержания «горя- чих» брикетов в металлозавалке вместо чугунного и стального лома . Необходимо отметить, что, кроме пресса чеканочного производства Пинского завода «КУЗЛИТМАШ» и некоторых видов комплек- тующих, все остальное оборудование изготовле- но на РУП «МТЗ» . На рис . 5 приведены сравнительные шихтовки с использованием брикетов до и после внедрения технологии горячего брикетирования . Благодаря внедрению линии горячего брике- тирования увеличится использование брикетов от 8400 до 17 520 т/год = 9120 т/г; сократится потребность в покупном ломе: чугунном – с 33275 до 27855 т/год = 5420 т/г, стальном – с 6900 до 4680 т/год = 2220 т/г; капитальные затраты со- ставили 1 524 362 тыс . руб .; срок окупаемости линии – 2,5 года . Производственные мощности участка горячего брикетирования позволяют переработать 17 520 т чугунной стружки в год . Данные мощности рас- считаны на переработку чугунной стружки, обра- зующейся на РУП «МТЗ», заводах-филиалах и РУП «Минский моторный завод» . Показатели экономической эффективности ли- нии горячего брикетирования показаны на рис . 6 и приведены в табл . 1, а расчеты экономии стои- мости шихты – в табл . 2–4 . Рис . 5 / 37 1 (50), 2009 Т а б л и ц а 1 . Показатели экономической эффективности внедрения линии горячего брикетирования при производстве 1 т годного чугунного литья Показатель Холодное брикетирование Горячее брикетирование Результат (+ – увеличение – – уменьшение) Производительность линии горячего брикетирования, (т/ч)/т/год – 3,0 – 17 520 Действительный годовой фонд времени работы оборудования (3-сменный режим, 5 дней в неделю), ч – 5840 – Стоимость брикетов холодного брикетирования, руб . за 1 т 138 800 – – Стоимость брикетов горячего брикетирования, руб . за 1 т – 260 000 + 121 200 Содержание в шихте чугунных брикетов по ЛЦ-1, 2, % 11,5 21 + 9,5 Содержание в шихте чугунных брикетов по ЛЦ-1, % 3,5 6 + 2,5 Содержание в шихте чугунных брикетов по ЛЦ-2, % 8 15 + 7 Содержание в шихте покупного чугунного лома по ЛЦ-1, 2, % 36,6 30,1 – 6,5 Содержание в шихте покупного чугунного лома по ЛЦ-1, % 22,7 20,2 – 2,5 Содержание в шихте покупного чугунного лома по ЛЦ-2, % 13,9 9,9 – 4 Суммарный годовой расход лома чугунного покупного по ЛЦ-1, 2, т 33 275 27 855 – 5 420* Стоимость лома чугунного покупного на январь 2009 г ., тыс . руб . 670,03 670,03 – Содержание в шихте покупного стального лома по ЛЦ-1, 2, % 8,2 5,2 – 3 Содержание в шихте покупного стального лома по ЛЦ-1, % 3,1 3,1 0 Содержание в шихте покупного стального лома по ЛЦ-2, % 5,1 2,1 – 3 Суммарный годовой расход лома стального покупного по ЛЦ-1, 2, т 6 900 4 680 – 2 220** Стоимость лома стального покупного на январь 2009 г ., тыс . руб . 223,5 223,5 – Годовая экономия шихтовых материалов, тыс . руб . – 619 240 619 240 Срок окупаемости, лет – 2,5 – * Что составляет 90 вагонов . ** Что составляет 37 вагонов . Рис . 6 38 / 1 (50), 2009 Т а б л и ц а 2 . Расчет экономии стоимости шихты при горячем брикетировании в ЛЦ-1 Наименование материала Цена за 1 кг, руб . на 18 .11 .08 г . Действующая Новая Отклонение по стоимости, тыс . руб .% кг/т . г . стоимость, тыс . руб . % кг/т . г . стоимость, тыс . руб . Чугун тит . мед . 1620,03 3 43,48 70,44 3 43,48 70,44 0 Чугун передельный 1358,78 3 43,48 59,08 3 43,479 59,08 0 Чугун литейный Л3 0 0 0 0,00 0 Чугун литейный Л4 1317,17 31,15 451,46 594,65 31,15 451,46 594,65 0 Чугун литейный Л5 0 0 0 0 0 Лом стальной покупной 1А 637,93 3,1 44,93 28,66 3,1 44,93 28,66 0 Лом стальной собственный 2Б1 249,9 3,77 54,64 13,65 3,77 54,64 13,65 0 Лом чугунный покупной 17А 1275,07 22,7 328,99 419,49 19,2 278,27 354,81 –64,68 Брикеты чугунные холодного брикетирования 168,4 3,5 50,73 8,54 0 0 –8,54 Брикеты чугунные горячего брикетирования 179,7 7 101,45 18,23 18,23 Лом чугунный собственный 283,53 1,5 21,74 6,16 1,5 21,74 6,16 0 Возврат 25,3 366,67 0 25,3 366,67 0,00 0 Ферромарганец 5548,16 0,6 8,70 48,25 0,6 8,70 48,25 0 ФС45 3118,99 2,2 31,88 99,45 2,2 31,88 99,45 0 Ферросиликохром 7591,65 0,18 2,61 19,80 0,18 2,61 19,80 0 Металлозавалка 100,00 1449,3 1368,17 100,0 1449,3 1313,18 –54,99 Ориентировочный выпуск литья на 2009 г . – 70 000 т . Экономия стоимости на выпуск – 54,99 · 70 000 = 3849300 тыс . руб . Годовая потребность в брикетах – 101,45 · 70 000 = 7102,0 т . Т а б л и ц а 3 . Расчет экономии стоимости шихты ваграночного чугуна СЧ20 при использовании горячих брикетов в ЛЦ-2 Наименование материала Цена за 1кг, руб . на 18 .11 .08 г . Действующая Новая Отклонение по стоимости, тыс . руб .% кг/т . г . стоимость, тыс . руб . % кг/т . г . стоимость, тыс . руб . Чугун тит . мед . 1620,03 1,6 22,22 36,00 1,6 22,22 36,00 0 Чугун передельный 1358,78 9 125,00 169,85 8 111,112 150,98 –18,87 Чугун литейный Л3 0 0,00 0 0 0 Чугун литейный Л4 1317,17 29 402,78 530,53 29 402,78 530,53 0 Чугун литейный Л5 0 0 0 0 0 Лом стальной покупной 1А 637,93 5 69,45 44,30 3,1 43,06 27,47 –16,83 Лом стальной собственный 2Б1 249,9 7,7 106,95 26,73 5,7 79,17 19,78 –6,94 Лом чугунный покупной 17А 1275,07 13,92 193,33 246,52 10,92 151,67 193,39 –53,13 Брикеты чугунные холодного брикетирования 168,4 8 111,11 18,71 0 0 –18,71 Брикеты чугунные горячего брикетирования 179,7 16 222,22 39,93 39,93 Лом чугунный собственный 283,53 1,3 18,06 5,12 1,3 18,06 5,12 0 Возврат 22 305,56 0 22 305,56 0,00 0 Ферромарганец 5548,16 0,5 6,94 38,53 0,5 6,94 38,53 0 ФС45 3118,99 1,7 23,61 73,64 1,6 22,22 69,31 –4,33 Ферросиликохром 7591,65 0,28 3,89 29,52 0,28 3,89 29,52 0 Металлозавалка 100,00 1388,9 1219,45 100,0 1388,9 1140,56 –78,89 Ориентировочный выпуск ваграночного чугуна на 2009 г . – 53 000 т . Экономия стоимости на выпуск – 78,89 · 53 000 = 4181170 тыс . руб . Годовая потребность в брикетах – 222,22 · 53 000 = 11778 т . / 39 1 (50), 2009 Т а б л и ц а 4 . Расчет экономии стоимости шихты чугуна СЧ20 при использовании горячих брикетов в СЛЦ Наименование материала Цена за 1кг, руб . на 18 .11 .08 г . Действующая Новая Отклонение по стоимости, тыс . руб .% кг/т . г . стоимость, тыс . руб . % кг/т . г . стоимость, тыс . руб . Лом стальной покупной 1А 637,93 23,85 326,72 208,43 23 315,08 201,00 –7,43 Лом стальной собственный 2А 249,9 34 465,77 116,39 34 465,77 116,39 0 Брикеты чугунные холодного брикетирования 168,4 15 205,49 34,60 0,00 0,00 –34,60 Брикеты чугунные горячего брикетирования 179,7 15,9 217,81 39,14 39,14 Возврат 21 287,68 0 21 287,68 0,00 0 Ферромарганец 5548,16 0,5 6,85 38,00 0,5 6,85 38,00 0 ФС45 3118,99 2,6 35,62 111,09 2,6 35,62 111,09 0 Графит измельченный 1654 3,05 41,78 69,11 3 41,10 67,97 –1,13 Металлозавалка 100,00 1369,9 577,62 100,0 1369,9 573,60 –4,02 Ориентировочный выпуск чугуна на 2009 г . – 1800 т . Экономия стоимости на выпуск – 4,02 · 1800 = 7236 тыс . руб . Годовая потребность в брикетах – 217,81 · 1800 = 392 т .