Каменное литье

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК ГОСУД АРСТ 8 ЕНПО ДЕЛАМ ИЭОБ ЗОБРЕТТЕЛЬСТВУ ПИСА АВТОРСК ЕНИЯ фетр" СВ л ю жения сниже о работк занные честв 810 ТдО А 11 МяоСаО1%атОКОСгФз Оающее МпО,ЫЙ КОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Государственный ордена Трудовго Красного Знамени научно-исследовательский институт стекла(56) Авторское свидетельство СССРУ 697415, кл. С 03 С 3/22, 1977.Авторское свидетельство СССРУ 937375, кл. С 04 В 23/02, 198(54)(57) КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ, включ802, ТОй А 1209 РеъО ь РеОМяО, СаО, НаО, КО и СгО, о т -80,1201251сю 4 С 04 В 5/00 . а ю щ е е с я тем, что, с цевышения мороэостойкости и сниводопоглощения материала при нии температуры плавления и выи расплава, .оно содержит укакомпоненты в следующих колих, мас.Х;46,0-55,00;3-3,07,0-,.13,0Оз 7,0-24,01,5-10,0О, 1-0,52,0-9,05,0-12,04,0-11,00.,2-1,00,5-3,01201251Изобретение относится к производ-ству камнелитых изделий и можетбыть использовано при изготовленииархитектурна-отделочного материаладля укладки полов и облицовки смеси,изделий бытового назначения, а такжеизносостойкой футеровки в горно-обогатительной, энергетической, угольной, металлургической и других отрас"лях прокппленности,а также может 1 Обыть применено на йсрх беэ исключения камнелитейных предприятиях, нетребуя усложнения действующих промышленных линий.Цель изобретения - повышение морозостойкости и снижение водопоглощения материала при снижении температуры плавления и выработки расплава,Предлагаемое каменное литье содержит, %: Ы 02 46-55, Тх 02 0,3-3,0;24 ф РеО 1 ф 5МпО 0,1-0,5; МяО 2-9, СаО 5-12;Сго 5 0,5-3,0.Н р и м е в 1, Шихтч из эгиринового концентрата (10 мас.%), базальтаЕерестовецкого (88,5 мас.%) и хромистого железняка (1,5 мас.%) плавилипри 1290 С в течение 1,5 ч, расплавооохлаждали и выдерживали пои 1150 С,30затем вырабатывали центробежным способом, формуя конуса Д= 150 мм длягидроциклонов, Питьем в металлическиекокили полу-:али плиточные изделия дляфутеровки цилиндрической части гидроциклонов. Отливки кристаллизовали35при 770 С в течение 5 мкн и затем отОл ожигали со скоростью 100 С/ч, да 50 С.П р и м е р 2, Шихту из эгиринового концентрата (25 мас.%), пироксенового порфирита (73 мас.%) и хроми 40та (2 мас.%) плавили при 1260 ОС в те"чение 1 ч, расплав охлаждали и выдер"живали при 1120 С. Выработку втулокдля колен трубопроводов осуществляли центробежным способом. Плиты дляЯпола размерами 250 180 30 мм получали отливкой в рамки, Иэделия кристаллизовали при 790 С в течение 7 мин изатем охлаждали до 50 С со скоростью100 С/ч.П р и м е р 3. Иихту иэ э.иринового концентрата (92 мас,.%), пироксенового порфирита (2 мас,%) и хромита(6 мас,%) плавили при 1200 С, расплавохлаждали до 1080 С.Отлитые плиты раз. 55мерами 600 40040 мм подвергали термообработке при 760"С 7 мин и последующеому отжигу со скоростью 701/ч до 50 С. 1 зП р и и е р 4. Шихту из эгиринового концентрата (97 мас.%), пироксенового порфирита (1,5 мас.%)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 кристаллизационныхсвойств, обусловливаемыми пределамисодержапдхся компонентов.Наличие щелочных оксидов, а такжеРе 205, Сао, Мао и Б 102 в указанныхколичествах способствует уже при на"гревании шихты образованию акмитаИа 20 ГеОп 4 Бх 02 изоструктурного савгитом СаО(М 8 Ре)О 2 Б 202 и образующего с ним непрерывную серию твердыхрастворов. Лкмит обладает низкой посравнению с авгитом температуройплавления соответственно 990 и1391 С, что существенно понижаеттемпературу главления шихты и температурный интервал выработки расплава, способствующих повьппению егокрнсталлизационной способности. Интенсивное пироксенообразование вукаэанных температурных пределах не.проявляется в уменьшении степенидисперсности, что понижает пористостьи водопоглощение полученного матеизлаеУвеличение содержания Ре 205 более24 мас.%, Ча 2011,0; К 20 1,0М 80 )9,0 мас,% при Бх 02 меньшем46 мас.% повышает количество остаточной стеклофазы, обогащенной оксидами железа, натрия, калия и магния,что снижает износостойкость материала - его основное техническое свойство. При этом отмечается увеличениелинейной скорости роста кристаллов,что сопровождается повышением усадочной пористости и водопоглощения.Материал неравномерно окрашен из-занеоднородности структуры,Меньшие количества Ре 05 чем7,0 мас,%: Ба 20 4,03 К 20 0,2;з 1201 МяО 2,0 при содержании Б 10 более 55 мас.7 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 тельно окрашенного в серый цвет.Содержание СаО ) 12,0 мас.7 значительно повышает вязкость расплава в указанном интервале температур выработки, до 1080-1150 С, понижает 15 кристаллизационную способность расплава, проявляющейся в образованиинеравномерной по сечению отливки грубозернистой структуры с усадочной пористостью и повьппенным водопогло- . 20 щением материала, избирательно окрашенного в серый цвет.Содержание СаО)12,0 мас.7 значительно повышает вязкость расплава в указанном интервале температур выра ботки, смещая его в область более высоких температур, способствует об" разованию грубозернистой структуры с повышенной усадочной пористостью и .водопоглощением, цвет литья серый. З 0 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,ф 35 обусловливающих повышение водопоглощения и ярко выраженную зональность отливки, имеющей неравномерную окраску. Наличие РеО 10,0 мас.7 обусловли 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 РеО 1,5 мас.7 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 (Мя, Ре)0(АД, Ре, Сг) ОЗ, значительно инициирующей пироксенообразование. Структура отливок норис тая и неоднородная. Увеличение содержания А 120 13 мас.7. повышает количество остаточной стеклофазы,251 4 что негативно проявляется в эксплуатационных свойствах материала. То же отмечается при уменьшении содержания РеО(1,5 мас.7 и Л 0 (7,0 мас.7 так как уменьшается количество алюминатной составляющей пироксеновой фазы - Ме (А , Ре) 2 Б 0, где Ме - Са+, Мф+, Ре+ . Степень закристаллизованности литья в этом случае менее 857, увеличивается линейная скорость роста кристаллов, пористость и водопоглощение, окраска неравномерная.МпО, вводимый в количестве 0,1- 10,5 мас.7 выполняет роль плавня. Большая его концентрация, чем 0,5 мас.7 повышает содержание остаточной стеклофазы. Меньшее количество МпО, чем 0,1 мас.7 не обеспечивает понижение температуры плавления, что проявляется в разрыхнении структуры;Введение Сг О ) 3 мас.7. увеличивает температуры плавления и выработки, обусловливает неоднородность структуры при повьппенной пористости. При концентрации Сг 050,5 мас.7 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 Т 10(0,3 мас.7. не достигается деление основной пироксеновой фазы в количестве 85-907, 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 пределах3 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 материала, закрашенного неравномерно; Понижение температурных пределов не обеспечивает равномерного заполнения форм, что обусловливает повьппенный 1 О брак отливок из-за несоответствия их геометрических размеров заданным, обусловливает увеличение линейной скорости роста кристаллов, проявляющейся в увеличении усадочной порис 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. 25Повышенное содержание основной кристаллической фазы литья - твердых растворов на основе пироксена (85- 903), 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, 40указанный комплекс свойств позволяет надежно использовать отливки в качестве износостойкой футеровки (защиты) металлоконструкций и оборудования в различных отраслях народ ного хозяйства, а также как декоративно-отделочный материал строитель 51 аного назначения и для фасонных отливок - товаров народного потребления.Более низкие значения технологических параметров плавления, выработки 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 архитектурно- отделочного 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.120251 8 р Таблица Содераание компонентов, мас.й, в составахкаменного литья Компонентц Известный 52,0 46,0 55,0 1,0 3,0 55,0 54,0 Т 10 0,5 2,0 0,3 7,0 13,0 8,0 17,0 7,0 А 1 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 Ре 0РеО 2,0 1,0 10,0 0,5 ИпО 0,5 0,2 5,25 4,0 2,0 МяО 14,79 5 0 СаО 5,0 2,5 10,5 4,0 5,2 11,0 На О 1,0 1,0 1,0 0,2 0,5 1,0 КаО 0,5 1,96 1,0 3,0 Сг 01 Таблица 2 Составы. каменного литья 1 3 4 Извест.ный Температура плано ленияшихты, С Температура выработки расплава, 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 1280 1260 1200 1200 15301201251 10 Продолжение табл.2. Составы каменного литья 4 Извест- ный 16 4 СО 27 2520 1200 20. 1100 Предел прочностипри 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, 7. 0,03 0,01 0,00 0,03 0,13 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, Раущская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 Технологические параметры изготовления и свойства полученного каменного литья Потеря массы образцапосле 50 циклов попеменного замораживанияи оттаивания, % 19 14 33 29 Серый, окраска неравномерная из-за