Каменное литье

 

КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ, включающее SiOj, TiOj, AljOj, , FeO, №iO, MgO, CaO, NaaO, и , отличающееся тем, что, с целью повышения морозостойкости и снижения водопоглощения материала при снижении температуры плавления и выработки расплава, оно содержит указанные компоненты в следующих количествах , мас.%: SiOj 46,0-55 ,0 TiO ,0 AliOj 7,0т13 ,0 7, -24,0 . FeO 1,510 ,0 MnO 0,10 ,5 MgO 2,09 ,0 CaO 5,012 ,0 Na,0 4,011 ,0 CO KiO 0,21 ,0 CriOj 0,53 ,0

COOS GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SU, 1201251 А (д) 4 С 04 В .5/00 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«««« 4 1Я

«ОЪГ4 личающееся тем, что, сцелью повышения мороэостойкости и снижения водопоглощения материала при снижении температуры плавления и выработки расплава, оно содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.Ж:

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3580066/29-33 (22) 15 ° 04.83 (46) 30.12.85. Бюл. У 48 (71) Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт стекла (72) Л.К.Тимофеева, М.В.Недосеева, Л.И.Еремина, В.В.Филипенко, В.А.Бардин, Т.В.Огородникова и Г.В.Вебер (53) 666.199(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 697415, кл. С 03 С 3/22, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 937375, кл. С 04 В 23/02, 1980.. (54)(57) КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ, включающее

Si0<, Т О А1<09 РеъО з Fe0 Мп

Mg0, СаО, На О, К О и Сг О, о т—

Si02

Ti02

А11ОЗ

Ре О« ,Fe0

МпО

М80

СаО

Na<0 к

С 203

° 46,0-55,0

0;З-З,0

7,0-,.13,0

7,0-24,0

1 5-10 0

0 ° 1 0«5

2,0-9,0

5,0-12,0

4,0-11,0

0.,2-1,0

0,5-3,0

Изобретение относится к производ- ству камнелитых изделий и может быть использовано при изготовлении архитектурно-отделочного материала для укладки полов и облицовки смеси, изделий бытового назначения, а также износостойкой футеровки в горно-обогатительной, энергетической, угольной, металлургической и других отрас" лях проьышленности, а также может 10 быть применено на йсрх беэ исключения камнелитейных предприятиях, не требуя усложнения действующих промышленных линий.

Цель изобретения — повышение морозостойкости и снижение водопоглощения материала при снижении температуры плавления и выработки расплава, Предлагаемое каменное литье со- 2О держит, X: SiQ 46-55, Ti0 0,3-3,0;

24;

МпО 0,1-0,5; Ng0 2-9, СаО 5-12;

Сг о, 0,5-3,0.

Н р и м е о 1. Шихтч иэ эгиоино- 25 вого концентрата (10 мас.X), базальта

Еерестовецкого (88,5 мас.%) и хромистого железняка (1,5 Mac. ) плавили при 1 90 С в течение 1 5 ч, расплав о о охлаждали и выдерживали пол 1150 С, Зо затем вырабатывали центробежньп" способом, формуя RQH ca Д = 1 50 мм +JIB гидроциклонов. Питьем в металлические кокили полу-:али плиточные изделия для футеровки цилиндрической части гидроциклонов. Отливки кристаллизовали

35 при 770 С в течение 5мкн и затем отт о жигали со скоростью 100 C/÷. да 50 С.

Пример 2. Шихту из эгиринового концентрата (25 мас.%3, пироксенового порфирита (73 мас.%) и хроми40 та (2 мас.X) плавили при 1260 С в те" чение 1 ч, расплав охлаждали и выдер"живали при 1120 С. Выработку втулок для колен трубопроводов осуществляли центробежным способом. Плиты,.дя

Я пола размерами 250 180 30 мм получали отливкой в рамки. Иэделия кристаллизовали при 790 С в течение 7 мин и затем охлаждали до 50 С со скоростью

100 С/ч.

Пример 3. Иихту иэ э.-ирннового концентрата (92 мас,.X), пироксенового порфирита (2 мас.X) и хромита (6 мас.X) плавили при 1200 С, расплав охлаждали до 1080 С.Отлитые плиты раз- 5 мерами 600.400"40 мм подвергали термообработке при 760"С 7мин и последующеа му отжигу со скоростью 704/ч до 50 C.

1 з

П р и и е р 4. Шихту из эгиринового концентрата (97 мас.X), пироксенового порфирита (1,5 мас.X)и хромита (1,5 мас.%) плавили при 1200 С, расплав охлаждали и вырабатывали при

1100 С в виде фасонных изделий бытового назначения — подсвечников, оснований светильников и пепельниц, а также плит для укладки пола. Изделия кристаллизовали при 790 С 3 мин и охлаждали со скоростью 70 С/ч до

50 С.

Составы и технологические параметры производства отливок приведены в табл.1 и 2.

Достижение поставленной цели обеспечивается в силу следующего изменения температурной зависимости вязкости расплава и кристаллизационных свойств, обусловливаемыми пределами содержапдхся компонентов.

Наличие щелочных оксидов, а также

Fe О, СаО, NgO и Si0 в указанных количествах способствует уже при нагревании шихты образованию акмита

Na<0 . Ге Оп 4 Si0 изоструктурного с авгитом СаО(М@ Ре)0 2 Si0 и образующего с ним непрерывную серию твердых растворов. Лкмит обладает низкой по сравнению с авгитом температурой плавления соответственно 990 и

1391 С, что существенно понижает температуру главления шихты и температурный интервал выработки расплава, способствующих повьппению его крнсталлизационной способности. Интенсивное пироксенообразование в указанных температурных пределах не. проявляется в уменьшении степени дисперсности, что понижает пористость и водопоглощение полученного матеияла °

Увеличение содержания Ге Ой более

24 мас.X Ha 0 >11 0; K Î 1,0;

М80 )9,0 мас,X при SiO меньшем

46 мас.% повышает количество остаточной стеклофазы, обогащенной оксидами железа, натрия, калия и магния, ..то снижает износостойкость материала — его основное техническое свойство. При этом отмечается увеличение линейной скорости роста кристаллов, что сопровождается повышением усадочной пористости и водопоглощения.

Материал неравномерно окрашен из-за неоднородности структуры.

Меньшие количества Ре 0 чем

7,0 мас.X: Na>0 4,0; К О 0,2; з 1201

MgO 2,0 при содержании SiO более

55 мас.Х не обеспечивают необходимого снижения температуры плавления и интервала выработки до 1080-1150 С, понижают кристаллизационную способность расплава, проявляющуюся в образовании неравномерной по сечению отливки грубозернистой структуры с усадочной пористостью и повышенным водопоглощением материала, избира- 10 тельно окрашенного в серый цвет.

Содержание СаО > 12,0 мас.Х значительно повышает вязкость расплава. в указанном интервале температур выработки, до 1080-1150 С, понижает 15 кристаллизационную способность расплава, проявляющейся в образовании неравномерной по сечению отливки грубозернистой структуры с усадочной пористостью и повышенным водопогло- . 20 щением материала, избирательно окрашенного в серый цвет.

Содержание CaO)12 0 мас.Х значительно повышает вязкость расплава в указанном интервале температур выра- 25 ботки, смещая его в область более высоких температур, способствует об" разованию грубозернистой структуры с повышенной усадочной пористостью и .водопоглощением, цвет литья серый. З0

Уменьшение СаО 5,0 мас.7. не обеспечивает пироксенообразование в шихте и при кристаллизации расплава в процессе формования отливок образуются островные силикаты в виде оливинов, 35 обусловливающих повышение водопоглощения и ярко выраженную зональность отливки, имеющей неравномерную окраску.

Наличие FeO)10,0 мас.7 обусловли- 40 вает увеличение линейной скорости роста кристаллов, что приводит к разрыхлению структуры и повышению

-пористости, увеличению водопоглощения и резкому уменьшению прочностных 45 свойств отливок. При содержании

FeO(1,5 мас.Х не обеспечиваются условия получения полнокристаллической. (85-907) пироксеновой структуры литья из-за невозможности образования в 50 достаточном количестве (5-7 мас.7) началЬной кристаллической фазы— шпинелидов (Mg, Fe)0(А2, Fe, Cr) ОЗ, значительно инициирующей пироксенообразование. Структура отливок норис- 55 тая и неоднородная. Увеличение содержания А120 > 13 мас.Х повышает количество остаточной стеклофазы, 251 4 что негативно проявляется в эксплуатационных свойствах материала. То же отмечается при уменьшении содержания FeO(1,5 мас.Х и Ag О (7,0 мас.Х так как уменьшается количество алюминатной составляющей пироксеновой фазы — Me (А f, Fe) > S iO, где Ие—

Са +, Mg2+ i Ре + . Степень закристаллизованности литья в этом случае менее 857, увеличивается линейная скорость роста кристаллов, пористость и водопоглощение, окраска неравномерная.

ИпО, вводимый в количестве 0,110,5 мас.7? выполняет роль плавня.

Большая его концентрация, чем

0 5 мас.Х повышает содержание остаточной стеклофазы. Иеньшее количество ИпО. чем 0,1 мас.7 не обеспечивает понижение температуры плавления, что проявляется в разрыхнении структуры;

Введение Cr О > 3 мас.Х увеличивает температуры плавления и выработ-. ки, обусловливает неоднородность структуры при повышенной пористости.

При концентрации Cr О (0,5 мас.Х не достигается полнота выделения начальной кристаллической фазы в виде шпинелидов и соответственно необходимая степень закристаллизованности отливок, плотность их структуры и высокое водопоглощение материала. Т 02 в количестве .более 3,0 мас.7. повышает температуры плавления и выработки расплава, а также стимулирует образование пористости в материале. При содержании TiO>(0 3 мас.Х не достигается деление основной пи- . роксеновой фазы в количестве 85-90Х, пористость и водопоглощение увеличиваются, линейная скорость роста кристаллов повышается.

Выбор состава обусловлен необходимостью снижения температурных интервалов плавления, выработки и термообработки при высокой кристаллизационной способности расплавов, высо-,кой плотности строения отливок, имеющих низкое водопоглощение и черный цвет, за счет корректировки химических составов горных пород недефицитным сырьем — эгириновым концентратом, позволяющим исключить применение соды, крокуса и поташа. Усиление каталитического эффекта кристаллизации достигается добавлением хромита.

Плавление и выработку расплава необходимо осуществлять в пределах

S 12012

1200-1290 и 1080-1150 "С соответственно. Превышение температуры расплава приводит к его "деструктурированию", что понижает кристаллизационную способность и обусловливает повышение пористости и водопоглощения материа ла, закрашенного неравномерно; Понижение температурных пределов не обеспечивает равномерного заполнения форм, что обусловливает повьппенный 10 брак отливок из-за несоответствия их геометрических размеров заданным, обусловливает увеличение линейной скорости роста кристаллов, проявляющейся в увеличении усадочной порис- 15 тости и водопоглощения.

Сравнительно низкие температуры плавления и выработки позволяют использовать металлические изложницы, 20 упрощая процесс формования. Это исключает неизбежные в случае применения графитовых форм операции их подогрева и последующей подгонки под заданные размеры из-за выгорания.

Повышенное содержание основной кристаллической фазы литья — твердых растворов на основе пироксена (8590X) обеспечивает материалу комплекс ценных эксплуатационных свойств, 30 определение которых проводилось в соответствии с требованиями ГОСТов и методик: стойкости к истиранию—

ГОСТ 6787-80, предела прочности при сжатии — ГОСТ 4071-80, термостойкости — ГОСТ 11103-64, кажущейся (открытой) пористости ГОСТ 4734-81, водопоглощения и морозостойкости—

ГОСТ 7025-78, вязкости — методика Гусевского филиала ГИС. 40 указанный комплекс свойств позволяет надежно использовать отливки в качестве износостойкой футеровки (защиты) металлоконструкций и оборудования в различных отраслях народ- 45 ного хозяйства, а также как декоративно-отделочный материал строитель51 а ного назначения и для фасонных отливок — товаров народного потребления.

Более низкие значения технологических параметров плавления, выработ-1 ки и кристаллизации изделий обусловливают экономию топливно-энергетических ресурсов и увеличивают сроки службы металлического оборудования, используемого в камнелитейном производстве при заливке расплава, его формовании и кристаллизации.

Пониженная пористость и низкое водопоглощение повышают надежность работы защищенных каменным литьем гидроци лонов, циклонов, поворотных колен и прямых участков трубопроводов из-за уменьшения выкрашивания смонтированных отливок под действием транспортируемых абразивных и агрессивных сред.

Крупногабаритные плиточные и фасонные издэлия имеют высокие декоративные качества иэ-за низкой пористости и равномерной окраски материала черного цвета и могут успешно применяться в качестве архитектурноотделочного материала для облицовки полов и стен промышленного и гражданского строительства беэ ограничений условий эксплуатации по морозостойкости, износостойкости при повышенной механической прочности и термостойкости.

Применение каменного литья предлагаемого состава в качестве футеровки металлических корпусов гидроциклонов увеличивает срок службы конструкции в 3-5 раз, повышает надежность работы производственного потока и сокращает расход металла, а применение его в качестве архитектурно-отделочного материала взамен диабаза, гранита, базальта, габбро, имеющих более высокую пористость, трещиноватость и во- .. допоглощение, способствует увеличению сроков службы и сокращению затрат при распиловке и шлифовке изделий.

) 20l 25l

Табли.ца 1

Содержание компонентов, мас.X в составах каменного литья

Компонентц

Известный

Sion

52,0

46,0 55,0

1,0 3,0

55,0

54,0

TiO2

0,5

2,0

0,3

7,0 13,0

8,0

17,0

7,0

Al О

14,0

24,0 7,0

2,0 1,5

0,5 0,1

9,0 2,0

5,0 12,0

0,5

7,0

Fe О

FeO

2,0

1,0

10,0

0,5

ИпО

0 5

0,2

5,25

4,0

2,0

NgO

14,79

5 0

СаО

5 0

2,5

1095

4,0 5,2

11,0

Ба О

it0

1,0

i,0 0,2

0,5 1,0

К10

0 5

i 96

1,0

3,0

Сг О>

Таблица

Составы- каменного литья

3 .4

Известный

Температура плано ления шихты, С

Температура выработки pacnnasa, С 1150 . 1120 1080 1100 1260

Максимальная температура кристаллизации, С

790 760 790 950

770

Вязкость расплава, дПа с при С

Технологические параметры изготовления и свойства полученного каменного литья

1 280 1260 1200 1200 1530

1201251

Продолжение табл.2.

Составы каменного литья

4 Известный

16 4СО

27 2520

1200

20.

1100

Предел прочности при сжатии, МПа

430 700 640 420

490 350 410 680

350

Термостойкость, С 820

Стойкость к истиранию, г/см

0,030 . 0,020 0,010 0,015 0,060

Кажущаяся пористость, Х

0 012 . 0,004 0,000 0,008 0,260

0,003 0,001 0,000 0,002 0 110

Водопоглощение, Ж

0,03

0,01 0,00 0,03 О, 13

Черный Черный Черный Черный

Цвет зональности

Составитель А.Заславская ,Редактор И.Кищтулинец Техред А.Бойко .Корректор И.Эрдейи

Заказ 7920/20 Тираж. 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Технологические параметры изготовления и свойства полученного каменного литья

Потеря массы образца после 50 циклов попеменного замораживания и оттаивания, %

19 14

33 29

Серый, окраска неравномерная из-за