КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ Российский патент 2014 года по МПК C04B30/00 

Изобретение относится к производству камнелитых изделии и может быть использовано для защиты металлических конструкций и агрегатов в условиях повышенных температур (200°-900°С) на предприятиях металлургической, химической, горно-обогатительной, энергетической и других областях промышленности.

Известно каменное литье (а.с. 804585, МПК С03С 3/22, опубл. 15.02.81 г.), которое содержит: SiO₂ 42-43; Аl₂O₃ 17-19; FeO 6,5-7,5; Fе₂O₃ 4,5-5,6; CaO 13,5-14,5; MgO 1,5-2,5; Na₂O 5,5-6,0; Cr₂О₃ 1,5-2,0; MnO 0,2-0,3; ТiO₂ 0,3-0,8. Недостатком данного каменного литья является его низкая термостойкость и прочность.

Наиболее близким к предлагаемому является каменное литье (а.с. 1433939, МПК С04В 30/00, опубл. 30.11.88 г., прототип), которое содержит: SiO₂ 51-55; Al₂O₃ 5-12,0; FeO 0,8-1,2; Fе₂О₃ 3,2-5,8; CaO 18,0-27; MgO 4,0-6,0; Na₂O 1,5-2,5; Cr₂О₃ 1,5-2,5; MnO 0,7-1,2.

Также в состав указанного каменного литья включено: SO₃ 0,3-0,6.

К недостаткам известного каменного литья следует отнести то, что оно содержит высокое процентное содержание окислов железа (FeO+Fе₂O₃), что увеличивает количество выделяемого магнетита, у которого объемное термическое расширение при 700-900°С достигает 4%, т.е. в 1,5-2 раза больше соседних минералогических фаз, что приводит к значительным локальным внутренним напряжениям и снижению термостойкости.

Также известное каменное литье имеет низкое содержание MgO, что снижает кристаллизационную способность расплава и способствует образованию неоднородных структур по сечению отливки, повышению внутренних напряжений, что также приводит к снижению термостойкости изделий.

В основу изобретения поставлена задача разработать состав каменного литья, который бы обладал повышенными характеристиками термостойкости и прочности за счет снижения остаточных напряжений структуры.

Поставленная задача решается тем, что каменное литье включающее

SiO₂ Аl₂O₃, FeO, Fе₂О₃. CaO, MgO, Nа₂О, Cr₂О₃, согласно изобретению, дополнительно содержит ТiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ 57,22-55,8; Аl₂О₃ 9,13-6,0; CaO 21,6-17,4; MgO 14,22-12,0; Na₂O 3,17-1,2; Cr₂O₃ 1,81-0,4; Fе₂О₃ 1,54-0,5; FeO 0,4-0,l; TiO₂ 0,25-0,1; MnO 0,35 0,1.

Примеры конкретного осуществления изобретения приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Примеры составов каменного литья Перечень компонентов Содержание компонентов, мас.%, в составах 1 2 3 4 (прототип) SiO₂ 57,22 53,08 55,8 53,7 Аl₂O₃ 7,6 9,13 6,0 5,0 CaO 17,4 20,24 21,6 23,7 MgO 12,0 11,74 14,2 4,0 Na₂O 3,17 1,46 1,2 2,5 Fе₂O₃ 0,8 1,54 0,5 5,8 FeO 0,2 0,4 0,1 1,0 Сr₂O₃ 1,31 1,81 0,4 3,0 MnO 0,1 0,35 0,1 0,7 ТiO₂ 0,2 0,25 0,1 - SO₃       0,6

В таблице 2 приведены физико-механические характеристики составов каменного литья.

Таблица 2 - Физико-механические характеристики составов каменного литья. Технологические параметры Составы 1 2 3 4 (прототип) Температура °С при ликвидусе 1300 1320 1350 1280 Вязкость расплава в пуазах при ликвидусе 148 140 102 120 Термостойкость, теплосмен, 900 -20°С на плитах 200×200×25 мм 22 28 30 20 Прочность на сжатие, МПа (на образцах 20×20×20 мм) 185 280 280 220

Сырьем для получения каменного литья могут служить горные породы, переклазохромит, кварцевый песок, доменные шлаки, доломит и др.

Перед загрузкой в печь сырьевые материалы измельчают, просеивают и дозируют в требуемых количествах. Температура плавления предлагаемых составов каменного литья составляет не менее 1300°С. Шихту плавят в дуговых электропечах или вращающихся печах при температуре 1450-1550°С. Готовый расплав из печи спускают в разливочный копильпик для подготовки расплава перед разливкой. Подготовленный расплав разливают в подогретые до 250-300°С земляные или металлические формы. Температура разливаемого расплава составляет 1240-1280°С. Отливки выдерживают 6-8 минут и подвергают охлаждению в туннельной печи со скоростью 30-50°С в час.

Предлагаемый состав каменного литья при указанных соотношениях компонентов снижает до минимума количество минералогических фаз, обеспечивает однородность структуры отливок, снижение остаточных и усадочных напряжений и, как следствие, повышение термостойкости.

В результате снижения напряженности структуры полученный материал обладает повышенной термостойкостью - до 30 теплосмен и прочностью на сжатие до 280 МПа, что выше, чем известный материал, соответственно на 27% и 50%.

Использование предлагаемого каменного литья позволит повысить термостойкость и прочность изготовленных из него плит и других фасонных изделий, обеспечить срок их эксплуатации до 10 лет.

Изобретение относится к производству камнелитых изделий и может быть использовано для защиты металлических конструкций и агрегатов в условиях повышенных температур на предприятиях металлургической, химической, горно-обогатительной, энергетической и других областях промышленности. Каменное литье содержит, мас.%: SiO₂ 57,22-55,8; Аl₂О₃ 9,13-6,0; CaO 21,6-17,4; MgO 14,22-12,0; Nа₂О 3,17-1,2; Cr₂О₃ 1,81-0,4; Fe₂O₃ 1,54-0,5; FeO 0,4-0,l; TiO₂ 0,25-0,1; MnO 0,35-0,1. Каменное литье выдерживает до 28-30 теплосмен при перепаде температур 900-20°С. Прочность на сжатие составляет до 280 МПа. Использование каменного литья позволит повысить термостойкость и прочность изготовленных из него плит и других фасонных изделий, обеспечить срок их эксплуатации до 10 лет. 2 табл.

Каменное литье, включающее SiO₂, Аl₂О₃, FeO, Fе₂О₃, CaO, MgO, Na₂O, Сr₂О₃, MnO, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит TiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ 57,22-55,8 Аl₂O₃ 9,13-6,0 CaO 21,6-17,4 MgO 14,22-12,0 Na₂O 3,17-1,2 Сr₂О₃ 1,81-0,4 Fе₂O₃ 1,54-0,5 FeO 0,4-0,1 ТiO₂ 0,25-0,1 MnO 0,35-0,1