Каменное литье
Патент 1065375
Авторы
Каменное литье
Иллюстрации
Реферат
КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ, включающее SiOj, , КеО, FejOj, СаО, MgO, Na20, , МпО, CrpOj И 80, О Т личающееся тем, что, с J целью повышения кислоТостойкрсти, износостойкости и прочности при сжатии, оно дополнительно содержит СЕ, N10 и СиО при следующем соотношении указанных кокшонентов, мас.%: 40-47 Si Of 9-14 А1гОз 1-2 FeO 3,6-5,0 Peg 03 18-23 СаО 6-9 MgO 0,3-0,5 NagO 1-2 К „О 0,05-0,15 MnO 1-2- . 0,1-0,2 SOa i CJ 0,5-2,0 0,4-0,86 NiO (Л 0,06-0,19 CuO
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (1 » (!;:!
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3456713/29-33 (22) 22.06.82 (46) 07.01.84. Бюл. 9 1 (72) Л.К. Тимофеева, И.П. Иышенкова, Б.Г. Варшал и ЛП. Мирских (71.) Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт стекла .(53) 666.199(088.8)
-(56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 518474, кл. С 03 С 3/22, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР
М 631473, кл. С 03 С 3/22, 1976 (прототип). (54 ) (57 ) КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ, включающее
SiOZ A2gOg, Fe0 Fe ZO3, СаО, МВО, Ба20 ъ К О ф Mll0 ъ СГрОЗ H $0З р O л и ч а ю щ е е с я тем, что, с
„„SU„„,1065375
3(59 С 04 В 23 02 С 0 С 3 22 целью повышения кислотостойкости, иэносостойкости и прочности при сжатии, оно дополнительно содержит
С1, NiO и Сио при следующем соотношении указанных компонентов, мас.Ъг
SiOy 40-47
АХ20
9-14
FeO 1-2
Ее ОЗ 3,6-5,0
Сао 18 -23
MgO 6-9
Na О 0,3-0,5 к 20 1-2
МпО 0 05-0 15
Сг о
1-2.
8О 0,1-0,2
С3 0,5-2,0
NiO 0,4-0,86
Сио 0,06-0,19
1065375
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения .Камнелитных плит, обладающих повышенной химической стойкостью, иэносостойкостью и прочностью,обеспечивающих надежность футеровки оборудования и сооружений горнообогатительной, энергетической, металлургической и химической промышленнос10
Известен стеклокристаллический материал 31 ), содержащий, мас.Ъ:
siО2 44,5-45, 8
А22 03 10,8-12,6
СаО 12,9-16,5
М О 10-12
Fe2O2 5, 5-6,5
FeO 2,.9-4,3
R2О 1,0-3,9
МйО
20 so 0,1-0 15 2 3 0,3 т102 1,1-1,7
P О 0,03-0,1
Состав обладает недостаточной кис- 25 лотостойкостью вследствие повышенНОГО СОдЕржаНИя Feo И Уе2ОЭ, Обуолавливающего образование магнетита.
Наиболее близким по .технической сущности и достигаемому результату к иэобертению является каменное литье (2 g, включающее следующие компоненты, мас.Ъ:
SiO2 46,5-55,0
А> 2o 1122, 0-14 0
ГеО 1, 3-1, Fe2O 2,0-2,5
СаО 10,0-17,0
MgO 1,5"11,0 8 20 1,5-2,5
К20 1,0-2,0 40
0,6-0,8
МлО О, 3-9,0
Р20 0,6-5„0
2 3
0,5-0,7
so 0,1-1,0 45
Этот состав обладает низким пределом прочности при сжатии {329
529 МПа) и недостаточной кислотостойкостью (99,0 99 5Ъ).
Целью изобретения является ïîâûшение кислотостойкости, износостойкости и прочности при сжатии каменного литья.
Укаэанная цель достигается тем, что .каменное литье. включающее Si02 55
A22Og, FeO, Fe20>, СаО, Mgo, Иа20„
К20, Mgo, Cr>O> и So>, дополнительно содержит Cl Nio и СиО при следующем соотношении указанных компонентов, мас.Ъ: 60
SiO2 40,0-47,0.
АХ20э 9,О-14Ä0
FeO 1,0-2,0
2 3
3,6-5,0
СаО 18,0-23,0 65
MgO 6,0-9,0
Na20 0,3-.0,5
К О 1,0-2,0
МпО 0,05-0 15
Cr o3 .1,0-2,0
so 0,1-0,2
CI
NiO
СиО 0,06-0 1-9
Введение комплексного катализатора CI, Cu0 Nio. Ге2 О+,Feo Сг О приводит к увеличению скорости объемной кристаллизации и .позволяет получить плотный материал, беэ усадочных раковин, пор, трещин, что обеспечивает высокий предел прочности при сжатии.
Содержание оксидов Fe O + Feo, с
Cr2О, Cu0, NiO в указанных количествах способствует образованию начальной кристаллической фазы шпинелидов сложного состава, что обуславливает наличие твердых растворов на основе пироксена, для которого шпинель является катализатором кристаллизации.
Содержание шпинелидов сложного состава достаточно высокое и способствует уменьшениЫ величины кристаллического зерна, что обеспечивает повышение износостойкости и кислотостойкости каменного литья.
При.содержании оксидов железа
Ре20 + Feo более 7 мас.Ъ резко повышается содержание магнетита, которое приводит к снижению кислотостойкости»
Содержание Fe20 + Feo менее
4,5 мас. Ъ приводйт к понижению обще го содержания кристаллической фазы в материале, вследствие меньшего количества образующихся центров кристаллизации, что снижает иэносост ой ко ст ь и прочно ст ь матери ал а.
Содержание хлора свыше 2 мас. Ъ обуславливает понижение температуры начала деформации отливки. Содержание хлора менее 0,5 мас.Ъ не оказывает заметного каталитического эффекта.
Содержание CX в указанных количествах способствует увеличению активности кислых фаз, в частности 8102.
Проникая в кремнекислородный каркас, ионы хлора обуславливают большую подвижность модификаторов, ускоряя процесс кристаллизации. Это позволяет получить полнокристаллический материал с хорошо развитой пнроксеновой структурой, что доказано петрографическими и электронно-микроскопическими исследованиями. Полученная микроструктура определяет повышенную прочность, износостойкость и кислотостойкость материала.
Введение БО, в указанных пределах модифицирует процесс агрегации пироксеновой фазы, повышая степень дис1065375
Составы с содержанием компонентов, мас.Ъ
Компоненты
Предлагаемый
Извест40,0
8102
2 3
FeO
42,0 46,0
47,0
47,0
47,0 43,0
46,5
14,0
14,0 13,2 12,2 ."13,4
9,0 13,0 12,0
2,0
1,0
2,0
2,0
2,0
1,0
1,3
5,0 5,0
21,0 18,0
3,6
4,0
22,4
9,0
0,3
1,5
СаО
5,0
5,0
5,0
2,0
23,0
9,.0
М80
23,0
23,0 22,1 17,0
9,0! 20
К 20
Т!О
9,0
6,0
8,4
11,0
9,0
0,3
0,5
0,4
0,5.
0,5
0,4
2,0
1,88
2,0
1,5
1,0
2,0
2,0
1,5
0,8 персности кристаллических образований. Повышенное содержание SO сверх указанных пределов (0,2 мас. Ъ) затрудняет осветление расплава. Меньшее содержание SO>, чем 0,1 мас.Ъ, не обеспечивает образования необхо- 5 димого количества сульфидов железа, уменьшая содержание начальных фаз, способствующих эпитаксиальной кристаллизации основной фазы в виде твердых растворов на основе пироксе- 10 на.
Введение NiO менее 0,4 и СиО менее О, 06 мас, Ъ не обеспечивает образования начальной кристаллической фазы в необходимом количестве и в 15 последующем затрудняется пироксенообразование. Увеличение содержания
NiO более 0,86 мас.Ъ СиО более
0,19 мас.Ъ не оказывает заметного усиления каталитического эффекта при кристаллизации твердых растворов на основе пироксена.
Содержание Cr>O> менее 1 мас.Ъ не обеспечивает каталитического эффекта в петрургических расплавах указанных составов, а повышение содержания СГ209, вследствие его ограниченной растворимости, приводит к уменьшению прочности из-за наличия реликтовых частиц хромсодержа- щих добавок, являющихся концентраторами напряжения. Приведенное соотношение SiOg sA220>, СаО, М80 обеспечивает максимально возможное вы- деление твердых растворов на основе пироксена. Содержание SiО> ° больше
47 мас.Ъ и А720 больше 14 мас.Ъ увеличивает количество остаточной . стеклофазы, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик материала. Уменьшение содержания
Si02 меньше 40 мас.Ъ и АХ20З меньше 9 мас.Ъ приводит к увеличению линейной скорости роста кристаллов, т.е. к образованию грубодисперсной структуры материала, повышающей хрупкость материала и снижающей износостойкость. Увеличение содержания СаО больше 23 мас.Ъ приводит к увеличению волластонитовой составляющей, способствующей понижению кис. лотостойкости и стойкости к истиранию полученного материала.
Повышение содержания 1gO более
9 мас.Ъ и Мпо более 0,15 мас.Ъ способствует образованию минералов группы оливина (2MSO SiOg) монтичеллита (СаО - MgOFe, Mn -О SiO ), что резко понижает кислотостойкость литья.
Уменьшение содержания СаО меньше
18 мас.Ъ М80 меньше 6 мас.Ъ и МпО. меньше 0,05 мас.Ъ приводит к уменьшению содержания основной кристаллической фазы, определяющей основные эксплуатационные свойства материала кислотостойкость, износостойкость, прочность. Увеличение содержания
Na>O больше 0,5 и К20 больше
2 мас.Ъ способствует увеличению ос- . таточной стеклофазы, обогащенной оксидами натрия и калия, приводит к снижению кислотостойкости. Снижение
Na.>O и К О меньше указанных нижних пределов повышает температуру плавки и вязкость расплава.
В качестве сырья для получения каменного литья используют золы ТЭП и высококальциевые отходы гидрометаллургии.
Шихту плавят при 1450+20 С в течение 40-60 мин. Готовый расплав с температурой 1230-1250ОC вырабатывают и .формуют обычными для камнелитейного производства методами. Кристаллизацию осуществляют при 940-980 С в течение 30-60 мин.в зависимости от геометрических размеров иэделий.
По составам, указанным в,табл. 1, было изготовлено каменное литье, свойства которого приведены в табл. 2.
Т а б л и и а 1
1065375
Продолжение табл. 1
Составы с содержанием компонентов, мас. %
Компоненты
I Извест
Предлагаемый з „ а (- ный
1 j 2
0,15 0,05 0,10 0,15 0,10
0,12
0,10
0,30
Мп0
Р205
0Г203
503
1,50
0,15
1,0
0,40
0,10
2,00
0,20
1,5
0,68
О, 10.
1,40
0,20
2,0
0 86
0,19
0,50
1,00
0,20.
2,0
0,70
0,10
2,00
Г
0,10
1,9
0,40
0,10
1,00
0,10
0,5
0,80
0,10.
1 35
0,20
2,0
0,86
0,06
0,10
Б10
Си0
Т д ф л и ц а 2
Состав
Свойства каменного литья
Предлагаемый
1 1 I I 1 I
Известный
1 2 3 4 5 6 7 Предел прочности при сжатии, ИПа (ГОСТ 4071-80) 636 646 625 601 601 635 640 353
Износостойкость, г/см 2, (ГОСТ
6787-30) 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,02 0,02 0,07
Б<ислотостойкость,% (ГОСТ 413.1-72) конц ° Ii280
20%-ная ПС1
99,7 99,7 99,9 99,9 99,9 99,8 99,9 99,0
99,6 99,6 99,6 . 99,7 99,7 99,6 99,7 99,5.П лотность, кг/мэ (ГОСТ 473.4-72) 2750 2760 2800 2800 2800 2820 2780 3080
Составитель A. Заславская
Техред A. Мартяшова ° Корректор А. Повх
Редактор Г. Волкова
Заказ 10990/25. Тираж 608 Подписное
BHHHtIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Высокие показатели предела прочности, износостойкости и кислотостойкости каменного литья позволяют рекомендовать его для защиты металло- 45 оборудования и сооружений различных предприятий многих отраслей промыш ленности. Это позволит увеличить срок службы футерованных систем, надежность их работы и сократить расходщ металла, где футеровка подвергается химическому разрушению, воздействию абразивных сред.
Производство каменного литья предлагаемого состава не требует усложнения оборудования и может быть организовано как на камнелитейных предприятиях, так и на ТЭЦ и ГРЭС, позволяя осуществить процесс беэотходной технологии утилизацией зол и шлаков.
Повышенная механическая прочность каменного литья предопределяет использование металлических оболочек футеруемых сооружений, например трубопроводов с меньшей толщиной стенки, обуславливая экономию металла и увеличивая срок службы систем гидро- и пневмотранспорта, угля, кокса, флотационных отходов шламов зол и других продуктов в 5-7 раэ.