Каменное литье
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дотюлнительное к авт. свнд;ву(22) Заявлено 090881 (21) 332б243/29-33
Союз Советскнк
Социалистических
Республик
11992446
РЦМ,Кй., з
С 03 С 3/22 сарисоединеиием заявки ЙоГосударственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпУбликовано 30у0 1.83 бюллетень Ио 4
Дата опубликования описания 3001.83 (531 УД 4 ббб. 199" (088.8) Б.Х. Хан, A.Â. Косинская, A.Ã. Малявки и IO ° П. Булах
В
Институт проблем литья AH Украинской-CQ — * -=» - (72} Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54 ) KAMEHHOE JIHTbE
Изобретение относится к камнелитей4ому производству и может быть использовано при синтезе новых видов камен.ного литья для огнеупорных иэделий в литейном производстве и цветной металлургии.
Известно каменное литье, содержащее 510з, А1 0, И90, СаО, К О, Т10
FeO, ИлО, SiC, S-i, Fe O, Na 0 н
Cr дь1
Недостатком известного каменного литья является то, что изделия нэ него имеют сравнительно низкую термостойкость 1) .
Наиболее близким к изобретению является каменное литье из осадочных горных пород и технического сырья для изготовления литого слюдокристаллического материала, содержащее, sec.Ч:
SiO 36,94-41,7; Т10 0,06-0,09;
Aiъ0 11,37-14,96; 890>26,97-28,83;
СаО 0,68- 1, 42; К 0 8, 56-8, 79; F 9,92
10,26. Основной кристаллической фазой литья этого состава является калиевый фторфлогопит, которнй сообщает материалу высокую стойкость к разрушающему действию расплавов цветных металлов, высокую термическую устойчивость в условиях работы частой и резкой смены температур печного про странства. Благодаря этим свойствам изделия фторфлогопитового литья находят широкое применение в цветной металлургии в качестве металлопроводов, футеровочных элементов различных плавильных печей и устройств транслортируииих иилхие иетелли (11.
Однако отливка фторфлогонитового состава имеет зональное строение в силу кристаллиэацйонных особенностей расплава укаэанного состава. Литой материал обладает сравнительно низкой прочностью, и поэтому иэделия имеют недостаточную долговечность при работе в.провваапенных агрегатах, где они подвержены сжимающим и изгибающим нагрузкам.
Цель изобретения - обеспечение получения материала мелкокристаллического однородного строения с повышенной прочностью.
Поставленная цель достигается тем, что каменное литье для изготовления литого материала, содержащее
:окислы кремния, алюмнния, магния, калия и фтор, дополнительно содержит карбид кремния прн следующем соотно шении компонентов, вес.Ъе
S 10о 41,4-44, 0
А 10 з 8, 3-9,8
992446
25,0-26,3
7,9-8,7
9,0-9,5
И90
Если качество добавки S i С превышает 7 вес. Ъ, происходит дифференциация частиц, так как плотность карбида кремния выше плотности исход- 45 ного расплава, и в отливке также наблюдается образование зон. Такая эональность связана с наличием различного количества добавки по толщине иэделия, что неблагоприятно сказы- 5О вается на прочностных свойствах материала. Зоны материала, обогащаемые карбидом, обладают большей проч ностью, зоны, содержащие меньшее ко- личество частиц, имеют низкую прочность, а изделие в целом характериК 0
Г
SiC 3,0-7,0 5
Кроме того, карбид кремния используют в виде порошка фракции 1050 мкм.
Карбид кремния является тугоплавким веществом. Температура его 10 плавления выше 1800 С. Частицы SiC не растворяются в силикатных расплавах и не .взаимодействуют с его компонентами °
Добавка карбида кремния к исход ному составу изменяет кристаллизационные свойства расплава. Равномерно распределенные в массе отливки частицы карбида являются центрами, вокруг которых растут кристаллы основного минерала — фторфлогопита.
Поэтому материал с добавкой SiC имеет равномерно-кристаллическую и однородную структуру по сечению отлив1(H а не зональную, как в .1учае .кристаллизации расплава без добавки.
Если количество вводимого SiС равно 3-7 вес.Ъ, а величина частиц находится в пределах 10-50 мкм, формируемый материал имеет мелкокристаллическое строение и повышенную прочность размер кристаллов фторфлогопита уменьшается до 50-90 мкм, зональность в материале исчезает.
При введении карбида кремния менее 3 вес.Ъ структура материала становится неравномерной и приближается к обычной зональной. Такое же явление наблюдается в случае уменьшения размера вводимых частиц ниже
1.0 мкм. 40 обуется невысокой долговечностью.
Явление дифференциации частиц в расплаве имеет место и в случае увеличения размера вводимой добавки выше
50 мкм.
Содержание основных компонентов каменного литья (окислов кремния, алюминия, магния, калия и фтора ) определяет формирование кристаллической фазы материала — калиевого фторфлогопита. Изменение количества этих компонентов выше и ниже указанных пределов связано с появлением посторонних минералов и ухудшением свойств формирующего материала.
При увеличении количества А1, 0
9,8 вес„Ъ и N00 > 26,3 вес.Ъ дополнительно к фторфлогопиту в каменнвм литье появляется шпинель, возраста,ние количества Si0 i 44 вес.Ъ и
К 0 7 8,7 вес.Ъ вызывает появление ! нового минерала — кри стобалита — и свободного стекла. Такое каменное литье имеет пониженную прочность.
Соответственное уменьшение окислов кремния, калия, алюминия и магния ниже приведенных предельных значений вызывает укрупнение структуры. материала, исчезновение стеклообразной прослойки, играющей роль частичного .поглотителя возникающих напряжений.
В этом случае ухудшаются как прочностные, так и другие важные свойства материала (например термостой- кость ).
Материал крупнокристаллического строения образуется также в случае. возрастания количества вводимого фтора выше 9,5 вес.Ъ. При наличии
F «9 вес.Ъ не формируется в достаточном количестве фторфлогопит, который обеспечивает высокие прочностные, термические и химические характеристики литья. Изделия становятся нестойкими при работе в распларах цветных металлов.
Каменное литье получают следующим образом.
Шихту на основе песка, глинозема. периклаза, кремнефтористого калия и карбида кремния плавят в электродуговых печах. Расплав заливают в формы, где при одновременном затвердевании происходит его кристаллизация.
В табл. 1 дано содержание компо:нентов в составах каменного литья, в табл. 2 — свойства составов.
992446
Таблица 1
Состав
Содержание компонентов, мас.В
АГ, О ИОО СаО
К 0
S10 т Г02
Предлагаемый 1
8,2 9,5
3,0
9,8 26,3
43,2
8 7 9,0 5,0
25,0
8,3
7,0
9,2
7,9
25,2
9,3
10,5
9,0 0,5
10,0
24,3
7,0
10,0
7,8
40,2
8,0 27,0
Известный (прототип) 41,07 0,09 11,40 26,97 1,42 8,79 10,26
Таблица 2
Состав
Свойства
Размер кристаллов,,мкм
Структура
tI зона
Г зона
Предлагаемый 1
Равномернокристаллическая
80-90
80-90
200
740
Равномернокристаллическая
70-80
70-80
230
780
Равномернокристаллическая
50-90 830
259
50-90
300-1100
140
100-500
560
Зональная
50-1200 50-1200
100-150
500-700,Известный (прототип) 150-160
100-500 500-1200 490-560
Иэ приведенных в таблицах-дан- . материаты равномерно-кристалличесных следует, что из расплавов опти-,кого однородного строения, сложен.иальных составов (1-3 ) формируются 6$ Гнъе частицами карбида кремния и
2 44,0
3 41,4
4 45,7
Предел прочности при сжатии, кгс/см
Предел прочности при изгибе кгс/см
992446
41,4-44,0
8,3-9,8
25,0-26,3
7,9-8,7
5 i
А 0
"90
Fax
S iC
9 -9,5
3 -7
Формула изобретения
Составитель М. Хитрова
Редактор A. Огар Техред А.Ач Корректор Ю. Макаренко
Заказ 358/25 Тираж 484 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кристаллами калиевого фторфлогопита.
Размер кристаллов фторфлогопита не превышает 50-90 мкм, что сообщает материалу повышенную прочность. При введении карбида кремния эональность в литом материале исчезает полностью, размер кристаллов основного материалообразующего минерала уменьшается в 2-10 раз, прочность .при сжатии возрастает на 220-300 кг/ м, а при изгибе — на 50-100 кг/см по сравнению с каменным литьем состава по прототипу..
Отливки из материала предлагаемого состава найдут широкое применение в цветной металлургии, так как их использование в качестве конструкционных и футеровочных элементов позволяет в 1,5-2 раза увеличить срок службы агрегатов и снизить затраты, связанные с их ремонтом.
Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения.изобретения составляет 300 тыс. руб. на одной.единице оборудования.
1. Каменное литье для изготовления литого материала, содержащее окислы кремния, алюминия, магйия, калия и фтор, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью обеспечения получения материала мелкокристаллического однородного строения с повышенной прочностью, оно дополнительно содержит карбид кремния при следующем соотношении компонентов, вес.Ж
2. Каменное литье по п.1, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что карбид кремния используют в виде порошка
20 .фракции 10-50 мкм.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
25 Р 787381, кл. С 03 С 3/22, 1979.
2. Мапявин A.Ã., Руженцева М.К.
Изучение строения и физико-механических свойств литого слюдокристаллического материала.-Проблемы каменного
З0 литья, вып. 3, Киев, "Наукова думка", 1975, с. 158-166 (прототип).