Стекло для получения литого слюдокристаллического материала

 

Использование: в литейном производстве , цветной металлургии и электродной промышленности . Сущность изобретения: стекло содержит оксид кремния 40,1-40,6% (SI02), оксид алюминия 9,6 - 11,3% (А120з), оксид магния 25 - 26,5% (МдО), оксид калия 8,2 - 10,1 % (К20), оксид кальция 1,1-1.5 (СаО); фтор 9,7 11,4% (F), оксид железа 0,2-0,4% (FeO), оксид хрома 2,3-3,1% (СгаОз). Характеристики стекла: прочность при сжатии 95-97МПа, пористость 1,0-1,34%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 03 С 10/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4726881/ЗЗ (22) 02.08.89 (46) 07,09.92. Бюл. ¹ 33 (71) Институт проблем материаловедения

АН УССР (72) В.Б.Вишневский, А.И,Чуйко и Н.M.Ïàðхоменко (56) Патент ГДР ¹ 124181, кл. С 03 С 3/22, 1977, Проблемы каменного литья. Киев: Наукова Думка, 1975, с. 158-169.

Изобретение относится к производству изделий из оксифторидных расплавов, в частности к получению слюдокристаллических отливок из шихт на основе отходов производства и других недефицитных материалов, и может быть использовано в литейном производстве, цветной металлургии и электродной промышленности, Известна шихта для получения обрабатываемой слюдокерамики. Она состоит из хромсодержащего шлака и отходов горнообогатительной промышленности взятых в соотношении 1;(0,8-2), Материал получается плавлением шихты в платиновых тиглях с закалкой расплава на воздухе и отжигом отливок и состоит из кристаллов фторфлогопита ("50%), стекла (45%) и шпинели ("5%).

Недостатком такой шихты является то, что при получении расплава используется дорогостоящее оборудование, Технология получения материала довольно сложна.

Слюдостеклокерамика содержит только

50% фторфлогопита и имеет невысокую рабочую температуру 500 С.

„„ Ы„„1759798 А1 (54) СТЕКЛО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТОГО

СЛЮДОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: в литейном производстве, цветной металлургии и электродной промышленности. Сущность изобретения: стекло содержит оксид кремния 40,1-40,6% (SiOz), оксид алюминия 9,6 — 11,3% (А!20з), оксид магния 25 —. 26,5% (Mg0), оксид калия

8,2 — 10,1% (QO), оксид кальция 1,1-1,5 (CaO); фтор 9,7 11,4% (Р), оксид железа 0,2-0,4% (Fe0), оксид хрома 2,3-3,1% (Сг20з). Характеристики стекла: прочность при сжатии

95 — 97 МПа, пористость 1,0-1,34%. 1 табл.

Более близкой к предлагаемой является шихта для получения литого слюдокристаллического материала, состоящая из технических продуктов, содержащих кремний, алюминий, магний и кремнефторида калия, мас.%: кварцевый песок 30-34; глинозем 1216; магнезит 32; кремнефтористый калий 26, Полученный литой материал имеет следующий фазовый состав, об,%: калиевый фторфлогопит 80-90; стекло 2-10; минералы примеси 5-10, Недостатком указанной шихты является то, что получаемый из нее слюдокристаллический материал имеет высокую прочность, отливки довольно пористые, имеют зональное крупнокристаллическое строение. На плавление шихты и гомогенизацию расплава уходит сравнительно много времени из-за многокомпонентности и высокой химической устойчивости исходных кристаллических составляющих. Большое количество компонентов затрудняет выполнение одного из важных условий для получения доброкачественного расплава, а именно поддержание

1759798

20

35

45

55 качества, однородности и гранулометрического состава шихтовых материалов. К тому же использование магнезита (карбоната магния) требует довольно четкого выполнения технологических параметров плавки, так как при высокотемпературном разложении карбонатов усиливается потеря летучих составляющих шихты, в частности фтора, что приводит к изменению состава расплава, то есть его кристаллизационной способности.

Цель изобретения — повышение прочности при сжатии и снижение пористости.

Шихта для получения материала состоит только из двух компонентов. Основную массу составляет крупнокристаллический и равномерно-зернистый по структуре шлак от выплавки углеродистого предельного феррохрома следующего химического состава, мас,, А!20з 20-23; MgO 26-40; Сг20з

3-7, СаО 0,8-2,5, Ре20з 0,9-1,2, Si02 28-32, имеющий повышенную химическую активность взаимодействия с кремнефторидом калия. Эта активность предопределяется его фазовым составом — стекло 15-20 об,о, дефектные кристаллы форстерита 50-55 об. u шпинель (20-25 об. Д, образовавшие в неравновесных условиях раскристаллизации шлакового стекла. Увеличение скорости взаимодействия компонентов шихты способствует сокращению времени ее плавления и получения гомогенизированного расплава, Длительность плавления шихты известного состава при 1500-1600 С, потребляемой мощности печи 75-80 кВт и силе тока

800-1000 А составляет до 60 мин, шихта же заявляемого состава при тех же условиях плавится 30-35 мин, Кальций и железо, вводимые в шихту со шлаком, не играют существенной роли в кристаллизации расплава. Они частично входят в состав кристаллов фторфлогопита, замещая в них калий или магний, частично— в состав стеклофазы. Присутствие в расплаве данной шихты оксида хрома изменяет его кристаллизационные способности, а именно увеличивает скорость его объемной кристаллизации. Равномерно распределялась по объему расплава, частицы оксида служат центрами кристаллизации калиевого. фторфлогопита, способствуют его равномерной кристаллизации, что позволяет получить плотные поликристаллические слитки и обеспечивает высокий предел прочности при сжатии материала, Отливки имеют равномерно-кристаллическую однородную по сечению, а не зональную структуру с размером кристаллов до 1,0-1,5 мм и фазовый состав, об. : 80-90 калиевого фторфлогопита, 5-10 стекла, 5-10 минералы-примеси.

Уменьшение как и увеличение количества шлака или кремнефторида калия в шихте приводит к снижению выхода фторфлогопита в отливках, а так же к нарушению однородности структуры материала.

Пример. 70 мас. дробленого до зерна с размером до 10 мм шлака передельного углеродистого феррохрома, 30 мас. порошка калия кремнефторида смешивают в бегунах закрытого типа в течение 10-15 мин и загружают в плавильную печь. Таким же образом готовят шихты с другими соотношениями компонентов. Длительность плавки составляет 25-35 мин при потребляемой мощности 75-80 кВт и силе тока 800-1000 А.

Готовый расплав с температурой 15001600 С выливают в металлические формы, В условиях ферросплавного производства добавку кремнефторида можно производить непосредственно в расплав шлака, находящийся в шлаковне, Конкретные составы заявляемой и известной шихт, время получения расплавов, выход фторофлогопита в слитках, прочность и пористость отливок приведены в таблице.

Из сопоставления этих данных очевидно, что материал, полученный из заявляемой шихты имеет более высокую механическую прочность, на его изготовление тратится меньше времени, чем из известной, Кроме улучшенных свойств материала применение заявляемой шихты более целесообразно из-за того, что она содержит меньше компонентов, чем известная, Это упрощает технологический процесс ее приготовления, так как сокращается потребность в оборудовании. При этом снижаются энергозатраты на приготовление самой шихты и расплава из нее, удешевляется готовое изделие из литья.

Кроме решения экологических вопросов использование этого шлака позволяет сэкономить значительное количество глинозема и магнезита, дает возможность использовать их в других отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

Стекло для получения литого слюдокристаллического материала, включающее Si02, AIzOa, MgO, KzO, СаО, F, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения прочности при сжатии и снижения пористости, оно дополнительно содержит FeO и Сг2Оз при следующем соотношении компонентов, мас. О :

Si02 40,1 — 40,6, А!гОз 9,6 — 11,3;

MgO 25,0 — 26,5;

КгО 8,2 — 10,1;

СаО 1,1 — 1,5;

F 9,7 — 11,4

FeO 0,2 †. 0,4;

Сг2Оз 2,3 — 3,1.

1759798

Наименование компонента ,мас,, свойства мате иала

Известный

Шлак передельного феррохрома

Калий кремнефторид

Песок кварцевый

Глинозем

Магнезит

Химический состав стекла в оксидах, мас,7О

Я! Ог

А!гОз

MgO

КгО

СггОз

FeO

СаО

Прочность при сжатии, МПа

Время получения расплава, мин

По истость, 70

26

34

12

40,2

11,3

25,0

9,4

2,7

0,2

1,1

10,1

40,6

10,0

26,5

8,2

3,1

0,4

1,5

9,7

40,1

9,6

25,2

10,1

2,3

0,2

1,1

11,4

41,""

11,37

26,97

8,79

10,28

25-35

1,26

25-35

1,0

25-35

1,34

3,8

Составитель В, Вишневский

Редактор Л. Волкова Техред М.Моргентал Корректор Н. Бучок

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3151 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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