Карбид кальция широко применяется в чугунолитейном производстве как за рубежом, так и в наших литейных цехах.
Существуют два метода применения карбида кальция: продувка жидкого чугуна порошком CaC2 в струе инертного газа (например, азота) с целью обессеривания чугуна и улучшения его свойств, и ввод карбида кальция непосредственно в вагранку вместе с шихтой. Последний метод, ставящий своей целью повысить температуру металла, снизить расход кокса, увеличить производительность вагранки, рассматривается как один из способов интенсификации ваграночного процесса.
Карбид кальция дается в завалку вместе с коксом рабочей топливной колоши. Оптимальный расход карбида кальция составляет 2 % от металлозавалки. Присадка менее 0,75 % CaC2 практически не дает ощутимых результатов. Добавка более 2 % карбида кальция становится экономически нецелесообразной из-за высокой стоимости CaC2.
Карбид кальция в шихте является как бы дополнительным топливом. Благодаря высокой температуре плавления литейного карбида кальция (1650-1700 °С) последний проходит через шахту вагранки до плавильной зоны, где размягчается и плавится. Вблизи фурм, в области высокого содержания кислорода, жидкий карбид кальция интенсивно сгорает, причем 1 кг карбида кальция выделяет 23 106 Дж теплоты. Над фурмами образуется узкая зона высоких температур, порядка 1800 °С, в результате чего перегрев чугуна возрастает.
Присадка 2 % СаС2 увеличивает температуру металла на 40°-70 °С. Отмечается также снижение содержания серы, что объясняется уменьшением расхода кокса и более благоприятными условиями для обессеривания чугуна в связи с повышением температуры плавки.
Термическое действие карбида кальция в узкой по высоте зоне подтверждается характером разгара футеровки. Область максимального оплавления футеровки располагается над фурмами, причем она занимает меньшую площадь, но значительно глубже, чем при работе без CaC2.
Положительные результаты получены только при работе на эвтектическом (литейном) карбиде кальция, содержащем 72 % CaC2 и имеющем температуру плавления 1630-1650 °С. Обычный сварочный карбид содержит 80% CaC2, и температура плавления его равна 1850-1950 °С. При температурах ваграночного процесса сварочный карбид не горит, а следовательно, желаемого результата не достигается.
Добавка литейного карбида кальция сказывается на температуре металла уже первой колоши. Рекомендуется следующий порядок присадки CaC2: в первую и вторую колошу — 4 % литейного карбида, затем 1-3 % CaC2 к металлозавалке. В некоторых зарубежных литейных цехах карбид кальция вводится в течение первого часа работы вагранок с подогревом дутья, компенсируя инерционность устройств для нагрева воздуха.
Карбид кальция вводится кусками размером 15-50 мм (большие значения для крупных вагранок). При этом количество известняка в металлозавалке может быть уменьшено вдвое. Использование карбида кальция для интенсификации ваграночного процесса, снижение содержания серы и повышение температуры металла является перспективным благодаря отсутствию капитальных затрат и значительной эффективности его применения.
