Каменное литье

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯКАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СвввтскикСоциалистическихРеспублик 1 н 1992446(61) Дотюлнительиов к авт. свир;ву(22) Заявлено 050881 (21) 332 б 243/29-33 Р 1 йеаа Кй 1 з С 03 С 3/22 с.присоединением заявки ЙоГосударственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(23) ПриоритетОпубликовано 30,01.83 Бюллетень Ио 4 Дата опубликования описания 300183 331 УД 3 ббб.199 галявнн х 1) Заявите Институт пробл ья АН Украинск(54 ) КАМЕ ЛИТЬЕ камнели тей= ыть испольдов камениэделийветной Изоному пэованобвспечениекокристаллиоения с повыретенне относится коизводству и можетпри синтезе новых втья для огнеупорныхном производстве иргии.стно камА 10О, 51 С остатком известного каменногоявляется то, что изделия иэ него имеют сравнительно низкую термостойкость 11.Наиболее близким к изобретению является каменное литье из осадочных горных пород и технического сырья для изготовления литого слюдокристаллического материала, содержащее, вес,Ч: 510 3694"41.71 Т 10 0,06-0,091 А 120 11,37-14,96; М 902697-28,83; СаО 0,68- 1, 42; Ки О 8 56-8, 79 Г 992 10,26. Основной кристаллической Фазой литья этого состава является калиевый фторфлогопит, который сообщает материалу высокую стойкость к разрушающему действию расплавов цветных метзллов, 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 транспортирниии иилхие металле (11.Однако отливка фторфлогоцитового состава имеет зональное строение в силу кристаллиэацйонных особенностей расплава указанного состава. Литой материал обладает сравнительно низкой прочностью, и поэтому иэделия имеют недостаточную долговечность при работе в.проьааапенных агрегатах, где они подвержены сжимающим и изгибающим нагрузкам.Цель изобретения - ополучения материала мелческого однородного стрщенной прочностью.Поставленная цель достигается тем, что каменное литье дпя изготовления литого материала, содержащее :окислы кремния, алюмйния, магния, калия и фтор, дополнительно содержит карбид кремния при следующем соотно-.шении компонентов, вес,Ъе510 о 41,4-44,0 А 1 8, 3-9,8М 90 25,0-26,3 7,9-8, 7 9, 0-9,5 Если качество добавки 5 С превышает 7 вес.Ъ, происходит дифференциация частиц, так как плотность карбида кремния выше плотности исход ного расплава, и в отливке также наблюдается образование зон. Такая эональность связана с наличием различного количества добавки по толщине иэделия, что неблагоприятно сказы вается на прочностных свойствах материала. Зоны материала, обогащаемые карбидом, обладают большей прочностью, зоны, содержащие меньшее ко- личество частиц, имеют низкую прочность, а изделие в целом характериК ОГ5 С ЗфОфО 5Кроме того, карбид кремния используют в виде порошка Фракции 1050 мкм,Карбид кремния является тугоплавким веществом. Температура его 10плавления выше 1800 фС. Частицы 5(Сне растворяются в силикатных расплавах и не взаимодействуют с его компонентамиДобавка карбида кремния к исходному составу изменяет кристаллизационные свойства расплава. Равномерно распределенные в массе отливкичастицы карбида являются центрами,вокруг которых растут кристаллы основного минерала - фторфлогопита.Поэтому материал с добавкой 5 С имеет равномерно-кристаллическую и однородную структуру по сечению отливки, а не зональную, как в ,учаекристаллизации расплава без добавки.Если количество вводимого 5 Сравно 3-7 вес.Ъ, а величина частицнаходится в пределах 10-50 мкм, Формируемый материал имеет мелкокристаллическое строение и повышеннуюпрочность: 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 жеявление наблюдается в случае уменьшения размера вводимых частиц ниже1.0 мкм. 40 зуется невысокой долговечностью.Явление дифференциации частиц в расплаве имеет место и в случае увеличения размера вводимой добавки выше50 мкм.Содержание основных компонентовкаменного литья (окислов кремния,алюминия, магния, калия и фтора) определяет формирование кристаллической фазы материала - калиевого фторФлогопита. Изменение количества этихкомпонентов выше и ниже указанныхпределов связано с появлением посторонних минералов и ухудшением свойствформирующего материала.При увеличении количества А 1 О9,8 весЪ и ИОО26,3 вес.Ъ дополнительно к фторфлогопиту в каменнвмлитье появляется шпинель, возраста,ние количества 5 О 44 вес.Ъ иК О 7 8, 7 вес. Ъ вызывает появлениенового минерала - кристобалита - исвободного стекла. Такое каменноелитье имеет пониженную прочность,Соответственное уменьшение окисловкремния, калия, алюминия и магнияниже приведенных предельных значенийвызывает укрупнение структуры. материала, исчезновение стеклообразнойпрослойки, 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 Е9 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 компонентов в составах каменного литья, в табл, 2 - свойства составов.Состав Свойства Размер кристаллов мкм,Известный ( прототип) 150-160 100-500 500-1200 490-560 Иэ приведенных в таблицах-дан- . материаща равномерно-кристалличесных следует, что из расплавов опти- ,кого однородного строения, сложен,иальных составов (1-3 ) Формируются 65 1 ные частицами карбида кремния и 2 44,0 3 41,4 4 45,7 Пределпрочностипри сжатии,кгс/см Предел прочности при изгибе, кгс/смА 0М 90К 0Г5 С 0 9 -9,53 -7 5 формула изобретения Составитель М. ХитроваРедактор А. Огар Техред А.Ач Корректор Ю. Макаренко Заказ 358/25 Тираж 484 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал 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/мф, а при изгибе - на 50-100 кг/см по сравнению с каменным литьем состава по прототипуОтливки 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 обеспеченияполучения 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 карбидкремния используют в виде порошка20,фракции 10-50 мкм. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР25 Р 787381, кл. С 03 С 3/22, 1979,2. Мапявин А.Г Руженцева М.К.Изучение строения и физико-механических свойств литого слюдокристаллического материала.-Проблемы каменногоЗ 0 литья, вып, 3, Киев, пНаукова думка",1975, с. 158-166 (прототип).