Способ получения термостойких камнелитых изделий

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ КАМНЕЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ путем приготовления расплава, разливки его в формы, кристаллизации и отжига, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительности и эксплуатационных характеристик изделий, после разливки расплава в формы поверхность каждой отливки покрывают слоем колошниковой пыли толщиною 1-2 мм, отливки вьздерживают 3-5 мин, извлекают их из форм, устанавливают одна на другую, кристаллизуют при 860-890с в течение 2030 мин4 а отжигают со скоростью 6070 град/ч.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (l9) (!))

1252 (504 С 04 В 5 00 35 60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 37 10990/29-33 (22) 06.01.84 (46) 30. 12. 85 .. Бюл. В 48 (71) Харьковский проектный и научноисследовательский институт "Промстройниипроект" (72) .Л.Г.Филатов и П.П.Панюшкин (53) 666.199(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 697415, кл. С 03 С 3/22, 1977.

Авторское свидетельство СССР

И 510454, кл. С 04 В 23/02, 1972. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ КАИНЕЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ путем приготовления расплава, разливки его в формы, кристаллизации и отжига, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и эксплуатационных характеристик изделий, после разливки расплава в формы поверхность каждой отливки покрывают слоем колешниковой пыли толщиною 1-2 мм, отливки выдерживают

3-5 мин, извлекают их из форм, устанавливают одна на другую, кристаллизуют при 860-890 С в течение 2030 мин, а отжигают со скоростью 6070 град/ч.

1 12

Изобретение относится к производству строительных материалов, в част1 ности к способам получения каменного литья, широко применяемого для защиты элементов конструкций, работающих в условиях истирающего воздействия сыпучего материала с повышенной температурой в металлургической, коксохимической, горнообогатительной и цементной промышленностях.

Цель изобретения — повышение производительности .и эксплуатационных характеристик каменного литья.

Способ получения термостойких камнелитых изделий включает приготовление расплава, разливку его в формы, покрытие поверхности отливок слоем колошниковой пыли, извлечение отливок из формы и установку их одна на другую, кристаллизацию и отФ жиг.

Колошниковая пыпь сплавляется с расплавом отливки. Содержащийся в ее составе углерод окисляется и вы-. зывает повышение температуры на поверхности отливки, что способствует растворению окислов железа, содержащихся в колошниковой пыли, в поверхностном слое отливки. При окислении углерода колошниковой пыли происходит смещение кислотно-основного равновесия в поверхностном слое отливки с уменьшением концентрапии кислорода, благодаря чему переохлажденный расплав в поверхностном слое становится более "сухим™ и быстро кристаллизующимся при более низкой температуре °

При охлаждении поверхностньй слой стекла легко кристаллизуется и на отливке образуется антиадгеэивный поверхностный слой из железосодержащих минералов, происходит своего рода цементация поверхности отливок при помощи колошниковой пыли.. Благодаря быстрому химическому взаимодействию указанной пыли с отливкой образующийся поверхностный слой не отстает от отливки при выемке ее из формы и загрузке в кристаллизационно-отжиговую печь.

Ускоренная кристаллизация поверхностного слоя отливки под воздействием колошниковой пьши происходит за счет быстро кристаллиэующихся железосодержащих минералов (сульфида железа PeS; магнетита РезО, железистых шпинелидов - твердйх растворов) в качестве центров кристаллизации, а также за счет повышенной скоРезОз+ С - 2РеО + СО + Q

Fe0 + 4С + SO Ре + 4СО

PeO + РегОз РезО

Закристаллизованный поверхностный слой благодаря повышенной упругости

® при последующей термообработке препятствует деформированию отливок, а вследствие несовместимости со стеклянной поверхностью соприкасающейся отливки — слипанию их.

Наличие закристаллизованного поверхностного слоя позволяет укладывать плиты по всей ширине туннельной кристаллнзационно-отжиговой печи одна на другую. В результате каждая

2б из плит проходит термообработку, находясь в едином массивном слоеном блоке. Поскольку тепло между плотно соприкасающимися плитами передается путем теплопроводности, происходит

25 равномерный обогрев каждой плиты без возникновения опасных внутренних напряжений. Это позволяет снизить температуру кристаллизации и ускорить охлаждение отливок.

Колошниковая пыль, являющаяся отходом доменного производства, имеет следующий химический состав, мас.Е:

FeO 10-14; Ре О 53-57; 8iО 11-t5;

A2tO3 1-2; М О 1-2; С 9-15; SO) 0,20,5; СаО .3-5.

Фракционный состав колошниковой пыли следующий:

Размер частиц, мас.X мкм

95 5

О,б

0,3

40-20

20-10

10-5

5-2,5

2,5-1 25

Маложелезистый .Расплав из термостойкого каменного литья состава, мас.Х: 810 47,5-51; АХ Оз 9-13;

Fe105 3-4» Сао 20-23 МВО 9-10

О R O 2,4-3,5; Cr>0> 0,5-1,5, получали во вращающейся плавильной печи, футерованной хромомагнеэитовым кирпичом, при t400 С с последующей гомогенизацией в течение 1 ч из шихты состава, >> X: доменный шлак 30, гранит 50, мартеновский шлак 20.

Расплав заливали в металлические сборно-разборные формы размером ЗООФ

01252

3 рости кристаллизации железосодержащего пироксена. Она обусловлена проте-, канием следующих процессов:

3 12

»400 40 мм и посыпали их поверхность колошниковой пылью слоем 1-2 мм с помощью металлического сита путем его встряхивания.

Расплав выдерживали в формах на воздухе в течение 3-5 мин для затвердевания отливки. Затем форму разбирали, а отливки снимали с поддона и с помощью загрузочного устройства помещали в кристаплизационно-отжиговую печь, укладывая их по всей ширине пода печи (2м) одна на другую высотой в 12 рядов. При этом верхний слой каждой нижней отливки, на который ранее была нанесена колошниковая пыль, контактировал с нижним слоем лежащей на ней отливки, на который не наносилась колошниковая пыпь. Отливки сначала кристаллизо.вали при 860-890 С в течение 2030 мин, а затем охлаждали со скоростью 60-70 град/ч.

Конкретные параметры осуществления способа, а также свойства полученного при этом каменного литья приведены в таблице.

Колошниковую пыль наносят слоем

1-2 мм, поскольку меньшая толщина его не обеспечивает образования антиадгезивного недеформируемого слоя на отливке, а при большей тол щине слоя пыль не успевает раствориться в расплаве и осыпается при извлечении из формы и перемещении отливки.

Отливки выдерживают перед извлечением их из форм в течение 3-5 мин для затвердевания расплава. При более раннем извлечении из форм отливки не успевают затвердеть и растекаются по поддону, а при запоздаломрастрескиваются и отслаиваются стеклянные поверхностные слои. При выдержке отливки в форме в течение

3-5 мин температура слоя ее уменьшается от 1350-1280 С до 700-750 С, а сам поверхностный слой превращается в стекло. Прн этом вязкость возрас-. тает от 10 -103 до 10 1" -10 Па- с.

При нанесении колошниковой пыпи температура поверхностного слоя отливки вначале снижается более интенсивно от 1250-1280 С и через 3-5 мин достигает 700-750 С. Поверхностный слой при охлаждении становится кристаллическим. Вязкость его возрастает от

10 -103 (при 1250-1280 С) до 10 " 10 1 Па с через 2 мин(при 950-1000C): и почти не изменяется на протяжении

01252

5

1О

45 последующих 3 мин выдержки отливки в форме. Стеклянный поверхностный слой отливок при последующей термообработке размягчается и деформируется, а кристаллический не подвержен ни размягчению, ни деформированию.

Кристаллизацию проводят при 860890 С. Снижение температуры кристаллизации отливок из термического литья. для которого она составляет 920950 С, обусловлено тем, что при термообработке массива (блока) плотно уложенных плит, которые не спекаются только при использовании антиадгезив-. ных прослоек, образующихся при нанесении колошниковой пыли, в значительно большей степени используется внутренняя теплота массива (блока). Разность температур кристаллизации при этом остается беэ изменения: 30 С.

При меньшей температуре кристаллизации отливки полностью не закристаллизовываются, а при большей — происходит размягчение и деформация отливок, "пережог" их с раскристаллизацией и ослаблением евяэей.между кристаллами (разупрочнение).

Продолжительность кристаллизации

20-30 мин. При снижении ее отливки полностью не закристаллизовываются— остается много стеклофазы а при увеличении — происходит раскристаллиэация тонких прослоек стеклофазы между кристаллами и ослабляется сцепление между ними.

Скорость охлаждения отжига состав-ляет 60-70 град/ч. При снижении ее уменьшается производительность печи и не изменяется качество изделий, а при увеличении — возникают опасные внутренние напряжения и происходит ослабление структуры.

При применении предлагаемого способа производительность существующей технологической линии получения термостойкого литья возрасла в 12 раз беэ изменения технологическбго оборудования. По известной технологии производительность технологической линии составляла 12 т/сут, при использовании предлагаемого способа она составила 144 т/сут с использованием одной и той же кристаллизационно-отжиговой печи.

Способ приемлем для получения маложелезистого термостойкого литья, поскольку только у него обеспечивается образование поверхностного антиадгезионного слоя. При получеКамеи- Параметры получения литья Свойства литья

1иое лить по п мера

Химическая стойкость

Продолвительность кристаллиэации, мин коэффициент истирания> г/см> эф. рми скорасремня иярвале

000 С)

10а К

Термостойкость

Скорос отлита (оклаядеиия) грац!ч

Толин на в конц. няо, в 302-ном

Na0H

Число теппосмен в интервале> С слоя, мм с00-20

600-20

860 30

0,014 99,7 °

1,0

2 1 ° 5

3 2,0

420

70. 980

6,3

85,3

875 25 70 ° 990 .890 20 60 990

430

6,2

0,013 99 ° 7. 85,1

450

6,1

0>010 99,8

85,7

Иэвестнмй

950 20-40 30-50 980

6 3 0,025-0,027 99,7

84,2

Составитель А.Заславская

Редактор Н.Киштулинец Техред Т.Дубннчак

Корректор И.Эрдейи

Заказ 7920/20 Тираж 604

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

5 120 нии каменного литья с повышенным содержанием железа, из-за которого оно не обладает термостойкостью и имеет пониженную температуру кристаллизации и повышенную скорость кристаллизации,. слипания между соприкасакицииися отливками обычно не происходит>

Эксглуатационные характеристики литья возрастают sa счет увеличения дисперсности структуры, изменений в минеральном составе, уменьшеник стеклофазы, релаксации внутренних напряжений и улучшения условий термообработки. Вхождение окислов железа в состав кристаллизующихся минералов приводит к снижению их ко1252 Ь эффициента термического расширения и к повышению термостойкости. Коэффициент истирания литья снижается за счет повышения дисперсности и изно5 состойкости железогодержащих минералов ° Ст>)йкость в концентрированной Н2 $0 практически остается беэ изменения, а в ЗОХ-ной NaOH возрастает эа счет снижения в структуре

10 содержания стеклофаэы. Характеристики свойств минералов возрастают также вследствие более равномерной и улучшенной термообработки, происходящей в блоке-массиве, при кото15 рой теплоперенос не вызывает возникновения в отливке недопустимых внутренних напряжений, ослабляющих структуру.