Способ получения термостойких камнелитых изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНРЕСГ)УБЛИК 9) )25 0 5)4 С 0 СССР ЫТИЙ ОБРЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОПИСАНИЕ ТОРСНОМУ СВИДЕТ(46) 30.12.85. Бюл, В 48 (71) Харьковский проектный и научи исследовательский институт "Промстройниипроект"(56) Авторское свидетельство СССР У 697415, кл. С 03 С 3/22, 1977.Авторское свидетельство СССР У 510454, кл. С 04 В 23/02, 1972, (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТОЙ КИХ КАИНЕЛИТЦХ ИЗДЕЛИЙ путем приготовления расплава, разливки его в формы, кристаллизации и отжига, о тл и ч а ю щ и й с я 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 20- 30 мин, а отжигают со скоростью 60- 70 град/ч.С е12Изобретение относится к производ-ству строительных материалов, в част 1ности к способам получения каменноголитья, широко применяемого для защиты элементов конструкций, работающихв условиях истирающего воздействиясыпучего материала с повышенной температурой в металлургической, коксохимической, горнообогатительной ицементной промьппленностях,Цель изобретения - повышение производительности .и эксплуатационныххарактеристик каменного литья.Способ получения термостойкихкамнелитых изделий включает приготовление расплава, разливку его вформы, покрытие поверхности отливокслоем колошниковой пыли, извлечениеотливок из формы и установку их одна на другую, кристаллизацию и отФжиг.Колошниковая пыль сплавляется срасплавом отливки. Содержащийся вее составе углерод окисляется и вы-.зывает повышение температуры на поверхности отливки, что способствуетрастворению окислов железа, содержащихся в колошниковой пыли, в поверхностном слое отливки. При окисленииуглерода колошниковой пыли происходит смещение кислотно-основного равновесия в поверхностном слое отливкис уменьшением концентрации кислорода,благодаря чему переохлажденный расплав в поверхностном слое становитсяболее "сухим" и быстро кристаллизующимся при более низкой температуреПри охлаждении поверхностньй слойстекла легко кристаллизуется и наотливке образуется антиадгеэивныйповерхностный слой из железосодержащих минералов, происходит своего родацементация поверхности отливок припомощи колошниковой пыли Благодарябыстрому химическому взаимодействиюуказанной пыли с отливкой образующийся поверхностный слой не отстает ототливки при выемке ее из формы и загрузке в кристаллизационно-отжиговуюпечь.Ускоренная кристаллизация поверхностного слоя отливки под воздействием колошниковой пьши происходитза счет быстро кристаллиэующихся железосодержащих минералов (сульфидажелеза Ре 8; магнетита Ре 0, железистых шпинелидов - твердйх растворов) в качестве центров кристаллизации, а также за счет повышенной ско РеО + С - 2 РеО + СО + ОРеО + 4 С + 805- Ре + 4 СОРеО + РеОэ -+ РеэО . Закристаллизованный поверхностныйслой благодаря повышенной упругости 1 О при последующей термообработке препятствует деформированию отливок, авследствие несовместимости со стеклянной поверхностью соприкасающейсяотливки - слипанию их.15 Наличие закристаллизованного поверхностного слоя позволяет укладывать плиты по всей ширине туннельнойкристаллнзационно-отжиговой печиодна на другую. В результате каждая 2 О из плит проходит термообработку, находясь в едином массивном слоеномблоке. Поскольку тепло между плотносоприкасающимися плитами передаетсяпутем теплопроводности, происходит 25 равномерный обогрев каждой плиты безвозникновения опасных внутренних напряжений. Это позволяет снизить температуру кристаллизации и ускоритьохлаждение отливок.Колошниковая пыль, являющаяся отходом доменного производства, имеетследующий химический состав, мас.Е:РеО 10-14; Ре 0 53-57; 80 11-15;10 З 1 2 ф МИО 1-21 С 9-15 803 Оф 20,5; СаО .3-5.Фракционный состав колошниковойпыли следующий:1Размер частиц, мас.Хмкм 40-20 20-10 10-55-2,5 2,5-1,25 95,5 О,б 0,3 Маложелезистый.Расплав из термостойкого каменного литья состава, мас.Х: 810 47,5-51; АХОз 9-13;Ре 05 3-4; СаО 20-23; МяО 9-10;5 О КО 2,4-3,5; Сг 05 0,5-1,5, получаливо вращающейся плавильной печи, футерованной хромомагнеэитовым кирпичом, при 1400 С с последующей гомогенизацией в течение 1 ч из шихты состава, 55 Х: доменный шлак 30, гранит 50, мартеновский шлак 20.Расплав заливали в металлическиесборно-разборные формы размером ЗООФ 012523рости кристаллизации железосодержащего пироксена. Она обусловлена проте- канием следующих процессов:3 12 400 40 мм и посыпали их поверхность колошниковой пыпью 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 (2 м) одна на другую высотой в 12 рядов. При этом верхний слой каждой нижней отливки, на который ранее была нанесена колошниковая пыпь, контактировал с нижним слоем лежащей на ней отливки, на который не наносилась колошниковая пыпь. Отливки сначала кристаллизо.вали при 860-890 С в течение 20- 30 мин, а затем охлаждали со скоростью 60-70 градч.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 толщине 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 -10 З до 10 1" -10 2 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 -10 З (при 1250-1280 С) до 10 "- 10 ф Па с через 2 мин(при 950-1000 С): и почти не изменяется на протяжении01252 50 55 5 1 О 15 20 25 30 35 40 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 860- 890 С. Снижение температуры кристаллизации отливок из термического литья, для которого она составляет 920- 950 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 составляет 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 технологического 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 получеараметры получения лиг Свойства литая Хамекоелитапо пмера ческая стойкост Продол- вителвноста крис- таллнэацни, мин оэФермостойкость Скорос откига (оклакдеиия) грацч толпищаслоя,рми ско- расрения инФициентистиранияг/см в конц. в 302-нЯаОН сЧисло теплосменинтервале С,013 997 990 5 О 010 9 65,Нэвестний е 6,3 0,025-0,027 99,Составитель А.Заславскаятулинец Техред ТДубннчак тор И,Эрдейи едакт/20 Тираж 604 ПВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набэ д.4/ каз 7920 исн Патент", г.ужгород, ул.Проектн Фили 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 соприкасающимися отливками обычно не происходит. Эксглуатационные характеристикилитья возрастают за счет увеличениядисперсности структуры, измененийв минеральном составе, уменьшеникстеклофазы, релаксации внутреннихнапряжений и улучшения условийтермообработки. Вхождение окисловжелеза в состав кристаллизующихсяминералов приводит к снижению их ко 950 20 40 30-50 960 50 1252 Ьэффициента термического расширения ик повышению термостойкости, Коэффициент истирания литья снижается засчет повышения дисперсности и изно состойкости железосодержащих минераловСтойкость в концентрированной Н 2804 практически остается безизменения, а в ЗОХ-ной ИаОН возрастает за счет снижения в структуре 1 О содержания стеклофаэы. Характеристики свойств минералов возрастаюттакже вследствие более равномернойи улучшенной термообработки, происходящей в блоке-массиве, при кото" 15 рой теплоперенос не вызывает возникновения в отливке недопустимых внутренних напряжений, ослабляющих струкТУРУ