CS195491B1 - Umélý kámen - Google Patents

Description

Předložený vynález se týká průmyslových a stavebních materiálů, obzvláště umělého kamene.

Zvlášt výhodně lze předložený vynález využít pro výrobu potrubí metodou odstředivého lití tvarovek a desek odléváním do forem a výrobků kontinuálního válcování, používaných v chemickém průmyslu, úpravnách, energetice a stavebnictví.

Předložený vynález lze využít i v jiných průmyslových odvětvích, kde se používají materiály odolné proti otěru, působení agre-;· sivních látek a proti statickému mechanickému zatížení.

Použití přírodního kamene pro výrobu tvarovek, které jsou vystaveny působení agresivních á abrasivních látek, je velmi ztíženo v důsledku vysoké pracovní intenzity pro jeho zpracování a jeho přirozených v las tnos tí.

Tvarovky a potrubí, vyrobené z takových materiálů jako surové železo nebo obyčejná ocel bez legovacích pří sad,výkazují při jejich použití za podmínek působení agresivních a abrasivních látek krátkou životnost.

Výroba takových součástí z legované oceli nebo některých barevných kovů sice zvyšuje dobu životnosti, zároveň je ale značně zdražuje.

Pro výrobu součástí, vystavěných působení agresivních a abrasivních látek, se používá umělý kámen, který se získá tavením kamene, jeho odléváním, formováním a krystalizací taveniny.

Je znám umělý kámen na bázi přírodního kamene, který obsahuje kysličníky křemíku, hliníku, sodíku, draslíku, titanu, dvojmoc2 ného železa, vápníku, hořčíku, trojmocného železa, které tvoří okolo 70 hmotnostních procent krystalické fáze, obsahující minerály skupiny magnetitu a pyroxenu.

/Viz knihu X.· E. Lípovski a V. A. Dorofejev Cech kamennogo litija”, nakladatelství Metalurgija Moskva, SSSR, 1965, str. 42, tabulka 2, Souhrn 3, ruský/.

Uvedené složky jsou obsazeny v následujících množs tv í ch:

kysličník křemičitý /S1O2/ 46,4 až 49,0 hmotnostních procent, kysličník hlinitý /AI2O3/ 14,0 až 16,0 hmotnostních procent, suma kysličníku sodného a draselného /Na20 + K2O/ 1,25 až 2,9 hmotnostních procent, suma kysličníků dvojmocného železa, vápníku a hořčíku /FeO + CaO + MgO/ 27,2 až 32,0 hmotnostních procent, z toho kysličník železnatý /FeO/ 37 až 43 hmotnostních procent, poměr kysličníku vápenatého ke kysličníku horečnatému /CaO/MgO/ 0,6 až

1.1 %, suma kysličníků trojmocného-že1eza, chrómu a titanu /?©2θ3 ⁺ θ^Γ2θ3 ⁺ T1O2/ 6,2 až 8,5 hmotnostních procent a poměr sumy dvojmocného železa a trojmocného železa k sumě kysličníku vápenatého a kysličníku horečnatého /FeO + Fe2O3/CaO + MgO/ 0,8 až

1.2 hmotnostních procent.

Obsah každé složky je charakterizován následujícími kvantitativní ni i údaji:

SÍO2 46,4 až 49 hmotnostních procent,

T1O2 2,5 hmotnostních procent, AI2O3 14,0 až 16,0 hmotnostních procent, Fe2O3 3,7 až 4 hmotnostní procenta, FeO 11,9 až 12 hmotnostních procent, MgO 8,9 až 10,51 hmotnostních procent, CaO 6,4 až 9,5 hmotnostních procent, suma kysličníků K2O + Na20 1,25 až

2,9 hmotnostních procent a Cr203 1,0 až 2,0 hmotnostních procent.

Umělý kámen známého složení se získá tavením směsi sestávající z 90 Z čediče, z 10 procent rohovce a z 1 až 2 Z ferochromu při teplotě 1 470 až 1 500 °C během 2,5 hodiny, nalitím taveniny- do formy při teplotě 1 250 až 1 300 °C, krystalizací formovaného výrobku při teplotě 1 050 až 800 °C během 10 až 25 minut a dvoustupňového temperování:

I. stupeň: pokles teploty rychlostí 17 °C/hod, z 800 °C na 750 °C během 3 hodin,

II. stupeň: pokles teploty ze 750 °C na teplotu místnosti rychlostí 34 °C během 21 hodin.

Úplný cyklus výroby těchto výrobku včetně tavení směsí, tvarování a tepelného zpracování Činí 27 hodin, přičemž tepelné zpracování výrobku trvá minimálně 24 hodin.

Výrobky vyrobené z materiálu takového složení vykazují skutečně vynikající fyzikálně chemické vlastnosti. Tyto výrobky ale mají nedostatečnou technologickou tepelnou stabilitu. Specialistům, pracujícím v této oblasti» je známo, že odborný termín ‘'technologická tepelná stabilita.“ určuje stabilitu materiálu proti napětí smrštěním, vznikajícím v procesu strukturních změn při teplotách krystalizace a temperování.

Nedostatečně vysoká technologická tepelná stabilita se projevuje značným množstvím zmetkových výrobků. Tento fakt je podmíněn zvýšenou rychlostí, objemové krystalizace v důsledku zvyšování poctu krys ta 1izačnich center vytvořených magnetitem. Zvyšování počtu krystalizačních center magnetitu je způsobeno zvýšeným poměrem sumy dvojmocného a trojmocného železa k sumě kysličníků alkalických zemin /nad 0,8 hmotnostních procent/ jakož i vysokým obsahem kysličníku železnatého ve skupině kysličníků dvojmocných kovů /nad 35 hmotnostních procent/. Výskyt napětí smrštěním /zvlášt, u velkorozměrových výrobků/ komplikuje technologii jejich tepelného zpracování. Je totiž žádoucí delší udržování výrobku v I. a II. stupni temperování /3 popř. 21 hodin/, čímž klesá celková rychlost tepelného zpracování a zvyšuje se celková doba..

Proto je mimořádně obtížné používat materiál takového složení pro výrobu velkorozměrových výrobků v důsledku výše popsaných zvláštností, nebot vede ke zvýšenému podílu zmetků.

Kromě toho se výrobky, zvláště velkorozměrové výrobky, vyrobené z materiálu takového složení vyznačují nehomogenní, silně výraznou zonovou strukturou. V periferních zónách vykazují výrobky jemnozrnnou strukturu, sférolitíckou, kde krystaly jsou kulového tvaru, v centrálních zónách hrubozrnnou strukturu, dentritickou, to znamená, že krystaly se vyskytují v rozvětvené formě. Něhomogenita struktury způsobuje zhoršení takových provozních v las tno s t í, j ako je mechanická pevnost, pevnost v tlaku a ohybu, odolnost proti otěru a rovněž podmiňuje nestabilnost těchto vlastností.

Účelem předloženého vynálezu je odstranit uvedené nevýhody.

Předložený vynález si klade za cíl, vyvinout umělý kámen s takovým poměrem složek, který umožní zvýšit technologickou tepelnou stabilitu umělého kamene a tím dosáhnout zvýšení.výtěžku výrobků při výrobě velkorozměrových dílů.

Tento úkol byl vyřešen tak, že v umělém kameni, který obsahuje kysličníky křemíku, sodíku, draslíku, titanu, dvojmocného železa, vápníku, hořčíku, hliníku, trojmocného železa, chrómu, které tvoří 65 až 73 hmotnostních procent krystalické fáze obsahující minerály skupiny magnetitu a pyroxenu a ostatní skelné fáze, jsou podle vynálezu jmenované složky obsaženy v následujícím množ s tví:

kysličník křemičitý 47 až 52 hmotnostních procent, kysličník hlinitý 5 az 13 hmotnostních procent, suma kysličníků sodíku a draslíku 1,0 až 5,0 hmotnostních procent, suma kysličníků dvojmocného železa, vápníku a hořčíku 23 až 42 hmotnostních procent, z toho kysličník železnatý 15 až 35 procent, poměr kysličníků vápníku a hořčíku 0,7 až 2,5 hmotnostních procent, suma kysličníků trojmocného železa, chrómu a· titanu 2,0 až 10 hmotnostních procent, kde poměr sumy dvojmocného a trojmocného železa k sumě kysličníků vápníku a hořčíku činí 0,15 až 0,80 hmotnostních procent a krystalické fáze obsahují 1 až 3 hmotnostní procenta minerálů skupiny magnetitu a 64 až 70 hmotnostních procent minerálů skupiny pyroxenu.

Je všeobecně známo, že při krystalizací taveniny s uvedeným poměrem složek je největší část kysličníku křemičitého /S1O2/ obsažena v minerálech skupiny pyroxenu, zatímco zbylá část kysličníku křemičitého tvoří součást skelné fáze.

Pokles množství kysličníku křemičitého pod uvedenou spodní hranici podmiňuje možnost krystalizace minerálů nenasycených kysličníkem křemičitým, které patří ke skupině olivínu.

Přítomnost olivínu v umělém kameni snižuje odolnost proti kyselinám a rovněž technologickou a provozní tepelnou stabilitu kamene.

Zvýšení obsahu kysličníku křemičitého nad uvedenou horní hranici vede ke vzrůstu viskozity taveniny, k poklesu tekutosti a zvyšuje obsah skelné fáze v umělém kameni. Vzrůst' množství skelné fáze zvyšuje sklon materiálu ke změnám tvaru během tepelného zpracování a snižuje odolnost umělého kamene proti otěru.

Je všeobecně známo, že kysličník hlinitý /AI2O3/ v uvedených mezích obsahu zlepšuje fyzikálně chemické vlastnosti umělého kamen e.

Část kysličníku hlinitého je spolu s ekvivalentnítn molárním množstvím kysličníku křemičitého a kysličníku vápenatého obsažena v minerálech skupiny pyroxenu ve formě Čermákových molekul, které, jak je známo specia1 istům/ pracujícím v této oblasti, představují sloučeninu kysličníků vápníku, hliníku a křemíku /CaO .. AI 2Ο3 . S iO2 / ve stejných molárních poměrech.

Obsah těchto molekul v pyroxenu může dosáhnout 40 molárních procent. Zbylé množství kysličníku hlinitého je obsaženo ve skelné fázi.

Obsah kysličníku hlinitého menší než 5 hmotnostních procent snižuje množství skelné fáze, což vede k růstu množství minerálií skupiny pyroxenu v umělém kameni nad uvedené optimální hodnoty.

Jako důsledek toho se projevuje zvýšení rychlostí krystalizace taveniny, a to má za následek vzrůst napětí smrštěním ve výrobcích a pokles technologické tepelné stabilityZvýšení obsahu kysličníku hlinitého na více než 13 hmotnostních procent zvětšuje množství skelné fáze a zvyšuje teplotu tání a viskozitu taveniny. Nepříznivé působení přebytečného množství skelné fáze zvyšuje, jak je výše uvedeno, sklon umělého kamene ke změnám tvaru během tepelného zpracování a následně zvyšuje podíl zmetků a rovněž snižuje odolnost umělého kamene proti otěru.

95491

Je všeobecně známo, že kysličníky alkalických kovů sodíku a draslíku /Νη£Ο, Κ2θ/ vytvářejí spolu s částí kysličníku křemičitého a kysličníku hlinitého skelnou fázi.

Kromě toho kysličník sodný a kysličník draselný určují rozdělení kysličníku křemičitého a kysličníku hlinitého mezi minerály skupiny pyroxenu a skelnou fázi. Přítomnost kysličníku sodného a kysličníku draselného v uvedených mezích zaručuje nutný obsah skelné fáze v umělém kameni a optimální krysta 1 i začni rychlost taveniny.

Při obsahu sumy kysličníku sodného a kysličníku draselného méně než 1 hmotnostní procento stoupá rychlost krystali zace, a to má za následek zvyšování napětí v odlitku během formování výrobku a pokles technologické tepelné stability umělého kamene.

Zvýšení obsahu sumy alkalických kovů sodíku a draslíku na více než 5 hmotnostních procent vede ke zvýšení obsahu skelné fáze v kameni... jejíž nadbytek, jak bylo výše zjištěno, působí nepříznivě.

Je všeobecně známo, že kysličníky dvojmocného železa, vápníku a hořčíku /FeO, CaO, MgO/'se podílejí na výstavbě pyroxenu a určují množství této krystalické fáze v umělém kamení.

Obsah pyroxenu v optimálních množstvích určuje nejdů1ežitější technologické vlastnosti taveniny a kamene v procesu jeho výroby /tekutost, krystalizační schopnost, technologická tepelná stabilita/ a jeho provozní vlastnosti /chemická odolnost a mechanická pevnost/.

Část kysličníku železnatého spolu s kysličníkem horečnatým a kysličníkem vápenatým se podílí na tvorbě pyroxenu. V tomto případe je úloha těchto kysličníků adekvátní .

Druhá část kysličníku železnatého /FeO/ se podílí spolu s kysličníkem železítým /l’'^e2^j/ na tvorbě minerálů skupiny magnetitu .

Při poklesu obsahu sumy kysličníků železa, v á p uí k u a ho řč í k u pod uvedené hranice s e snižuje množství vytvořené krystalické fáze, pyroxenu. Nad výše uvedené hranice roste odpovídajícím způsobem obsah skelné fáze. Jako důsledek toho klesá krysta 1 i začni schopnost taveniny a roste sklon výrobků ke změně tvaru během formování a krystalíz a c e výrobků.

Při odchylce sumy kysličníků dvejmocného železa, vápníku a hořčíku nad uvedené hranice roste obsah minerálů skupiny pyroxenu v umělém kameni nad požadované hranice. Důsledkem toho je vzrůst rychlosti objemové krystalízace, což vede k růstu napětí smrštěním a k poklesu technologické tepelné stability.

Rozděleni kysličníku železnatého «nezi minerály skupiny pyroxenu a magnetitu závisí na podílu kysličníku železnatého v sumě kysličníků dvojmocných kovů. Při podílu kysličníku železnatého v sumě kysličníku dvojmocných kovů méně než 15 hmotnostních procent je tento kysličník v podstatě úplně obsažen v pyroxenu, V tomto případě nedochází ke tvorbě krystalizačních center magnetitu v dostatečném počtu a krystalízace pokračuje pomalu. Přitom vzniká zmetek v důsledku tvarových změn výrobku.

Při podílu kysličníku železnatého na sumě kysličníků dvojmocných kovů více než 35 hmotnostních procent vznikají podmínky pro tvorbu příliš vysoké koncentrace krystalizačních center, čímž výrazné stoupá rychlost objemové krystalízace taveniny a roste napětí smrštěním.

Při stoupání, poměru kysličníku vápenatého ke kysličníku horečnatému nad uvedené hranice vznikají podmínky pro krystalizací minerálů skupiny wolastonitu, což je nežádoucí, nebot přitom klesá odolnost umělého kamene proti kyselinám.

Při poklesu poměru kysličníku vápenatého ke kysličníku hořečnatému pod uvedené hraníce vznikají podmínky pro krystalizací minerálů skupiny olivínu. Přítomnost těchto minerálů v umělém kameni vede ke snížení jeho odolnosti proti kyselinám a k poklesu technologické tepelné stability umělého kamene v procesu jeho tepelného zpracování.

Je všeobecně známo, že kysličníky trojmocného železa, chrómu a titanu /Fej^^, ^^Γ2θ3ί Ίίθ2/ ^se při krys tal izaci -.taveniny podílejí podstatně na výstavbě minerálů skupiny magnetitu... Podíl kysličníku železnatého na tvorbě minerálů skupiny pyroxenu je omezen v důsledku vysoké schopnosti kationtů trojmocného železa odštěpovat anionícké komplexy kyslíku a tvořit samostatná seskupení, z el ezo-ky s 1 í k . Kysličník chromitý a kysličník titaničitý vstupují do seskupení železo-kyslík za tvorby pevných roztoků chromomagnetitpopř. titanomagnetitu. Přítomnost chrómu iniciuje Časnější vylučování minerálů skupiny magnetitu a ovlivňuje tvorbu krys talizační ch center při. nižší celkové koncentraci kysličníků železa a titanu v umělém kameni.

Pokles sumy kysličníků trojmocného železa, chrómu a titanu na méně než 2,0 hmotnostních procent nezaručuje tvorbu dostatečného množství krystáli začnich center v tavenině. To vede k poklesu krystalizační schopnosti taveniny, k poklesu rychlosti objemové krystalízace, ke zvýšení sklonu materiálu ke změnám tvaru během formování a krystalízace.

Zvýšení sumy kysličníků na více než '10 hmotnostních procent způsobuje vzestup koncentrace k ?· y s t a 1 i z a č η í c h center nad optimální hodnotu. To vede k silnému vzrůstu rychlosti objemové krystalízace a tím vyvolání vzrůstu napětí smrštěním a pokles technologické tepelné stability.

Pokles poměru sumy kysličníku, železnatého a kysličníku železitého k sumě kysličníků vápníku a hořčíku pod uvedené hranice vede ke snížení koncentrace, center magnetitu a odpovídajícím způsobem k poklesu rychlosti objemové krystalízace. na hodnotu, pod níž není zaručeno vytvoření tuhého skeletu výrobku v ptocesu jeho tváření.

Zvýšení poměru sumy kysličníku železnatého a kysličníku železitého k sumě kysličníků vápníku a hořčíku nad uvedené hranice způsobuje příliš velký vzrůst rychlosti objemové krystalízace, který je doprovázen vývojem napětí smrštěním až k nebezpečné hranici, při níž dochází ke zničeni výrobku v procesu tvorby jeho krystalického skeletu.. Ti’/· se snižuje technologická tepelná stabilita umělého kamene.

Uvedené obsahy ve hmotnostních procentech kysličníků, jejichž sumy a poměry zaručují přítomnost krystalických fází v umělém kameni a které obsahují minerály skupiny magnetitu a pyroxenu v optimálním množství) jsou 1 až 3 hmotnostní procenta pro minerály skupiny magnetitu a 64 až 70 hmotnostních procent pro minerály skupiny pyroxenu.

Tyto poměry zaručují optimální rychlost tvorby krystalické struktury umělého kamene.

Minerály skupiny magnetitu tvoří v tavěnině krystalizační centra, na nichž krystalují minerály skupiny pyroxenu.

Optimální rychlostí tvorby krystalické struktury se rozumí rychlost, která zaručuje vytvoření tuhé struktury umělého kamene, která vyloučí tvarovou, změnu výrobku v následujícím stupni tepelného zpracování za vzniku napětí smrštěním ve výrobku a která nepřekročí pevnost materiálu při teplotách

954 91 tepelného zpracování. Na druhé straně zaručují uvedené hranice obsahu krystalické fáze /magnetit a pyroxen/ vytvoření obzvláště homogenní, jemnozrnné, husté struktury kamene, která podmiňuje vynikající fyzikálně mechanické v 1 astnostijjako je pevnost v.tlaku, pevnost v ohybu, odolnost proti otěru a vysoká odolnost v agresivních pros tředích.

Při poklesu obsahu minerálů skupiny magnetitu na méně než 1 hmotnostní procento není zaručena dostatečná koncentrace krystalizačních center. Tím klesá rychlost krystalizace, je nutné prodlužovat dobu tvorby struktury kamene, rostou rozměry krystalů. Jako důsledek toho vzrůstá počet zmetkových výrobků /výrobků se změněnými tvary/ nebo se komplikuje technologický proces výroby výrobků.

Při zvýšení obsahu magnetitu na více než 3 hmotnostní procenta je koncentrace krystalízačních center příliš vysoká, což vede k vzrůstu krysta 1 izační rychlostí a jako důsledek toho se projevuje vzrůst napětí smrštěním, které často způsobí zničení výrobku během tepelného zpracování. Tím stoupá podíl zmetkových výrobků.

Pokles obsahu minerálů skupiny pyroxenu v umělém kameni na méně než 64 hmotnostních procent je na jedné straně příčinou poklesu rychlosti krystalizace a zvýšení sklonu výrobku ke změně tvaru během tepelného zpracování, na druhé straně vede k přírůstku množství skelné fáze ve výrobku, čímž klesá pevnost výrobku v tlaku, ohybu a odolnost proti otěru.

Zvýšení obsahu minerálů skupiny pyroxenu na více než 70 hmotnostních procent způsobuje zvýšení rychlosti, krystalizace a vytvoření hrubozrnné struktury. To zapříčiňuje pokles technologické tepelné stability materiálu a zhoršení mechanických vlastností umělého kamene.

Souhrn zvláštností umělého kamene navrženého chemického a fázového složení způsobuje zvýšení technologické tepelné stability výrobku v procesu jeho výroby.

Tím je umožněno:

a/ zvýšit celkovou rychlost tepelného zpracování a v důsledku toho zkrátit trvání technologického procesu výroby výrobků, b/ vyrábět velkorozměrové, silnostěnné a duté výrobky, c/ získávat velkorozměrové výrobky s maTabu lká 1 xiraálně hustou, jemnozrnnou a homogenní strukturou, která zaručuje skutečně vynikající mechanické vlastnosti jako pevnost v tlaku, pevnost v ohybu a odolnost proti otěru.

Umělý kámen podle vynálezu se může získat postupem, známým specialistům pracujícím v tomto oboru, který sestává z následujících operaaí:

1/ Příprava směsi, která zahrnuje drcení směsí materiálů, bazických hornin /diabas, čedič, pyroxenporfyri ty/, přísad ultrabazického složení, které korigují složení /rohovec, peridotit, pyroxenit, struska/ a nukleátorů, hornin s obsahem chrómu, na velikost, která zaručuje roztavení v peci libovolné konstrukce vhodné pro tento ucel při teplotě od 1 400 do 1 500 °C během 40 až 60 minut a dávkování komponent jejich přidáním do směsi v množství, které zaručí dané složení umělého kamene.

2/ Tavení směsi v peci konstrukce vhodné pro tento účel při teplotě 1 400 až 1 500 °C během 40 aŽ 60 minut.

3/ Lití taveniny do formy při teplotě

200 až 1 250 °C a ochlazení taveniny v této formě na teplotu 900 až 850 stupňů Celsia, přičemž se začíná vytvářet krystalická struktura výrobku, která zaručuje fixaci daného tvaru výrobku.

4/ Krystal izace výrobku při teplotě 900 až 850 °C během 10 až 25 minut, která se provádí obvyklým způsobem známým specialistům pracujícím v této oblasti.

5/ Temperování výrobků, které sestává z postupného snižování teploty 2 900 až 850 °C na 30 °C rychlostí 35 až 40 °C/hodinu tak, aby gradient teploty ve výrobku ležel pod hranicí nejvyšší přípustné hodnoty, čímž se zabrání termickému zničeni v procesu ochlazování.

K lepšímu porozumění předloženého vynálezu jsou uvedeny následující příklady. Příklad 1

Jako složky směsi se používá diabas, ro- . hovec. a chromit. Podíly jednotlivých složek a jejích složení jsou uvedeny v dále uvedené tabulce 1.

Komponenty a jejich Hmotnostní procenta kysličníků

podíl ve směsi		S í 0 2	Ti02	ai2o3	FeO	F e 2 θ 3	CaO	MgO	Na?0 + + K2o	Cr2°3
1 , Diabas /80 hmotnost.	. Z/	49,6	2,7	13,2	10,4	4,9	7,1	10,8	1 ,5	-
2. Rohovec /1 7 hmotnost.	7.1	40,3	0,8	11,4	9,2	10,3	11,8	13,9	0,9	-
3. Chromit /3 hmo tno s t.	7.!	11,9	1 ,3	5,0	15,8	15,8	4,1	8,8	0,1	5,0

Tavení směsi se provádí ve vanové peci konvenční konstrukce. Velikost vsazených kusů diabasu leží v oblastí od 50 do 300 mm, velikost kusů rohovce v oblastí od 10 do 60 milimetrů. Chromit se do pece vnáší ve for'-. mě prášku o velikosti zrna méně než 0,1 mm. Tavenina z pece protéká odtokovým kanálem, kde se za účelem zhomogenízování míchá a pak se vlévá do forem k výrobě výrobků.

Formy s taveninou se uvádějí do krystalízátoru, kde se udržují při teplotě 850 až 930 °C po dobu 10 až 25 minut k vytvoření krystalické struktury výrobku. Potom se výrobky temperují.

Vyrobený umělý kámen obsahuje 47,3 hmotnostních procent kysličníku křemičitého /SÍO2/, 12,8 hmotnostních procent kysličníku hlinitého /AI2O3/, 1,3 hmotnostních procent sumy kysličníků sodíku a draslíku /Na20 + K2O/, 29,0 hmotnostních procent su1 95491 my kysličníků dvojmocného železa, vápníku a hořčíku /FeO + CaO + MgO/, z toho je kysličníku železnatého 34 hmotnostních procent a poměr kysličníků vápníku a hořčíku činí 0,7 hmotnostních procent, suma kysličníků trojmocného železa, chrómu a titanu /Fe203 + + Cr203 + T1O2/ je 9,6, poměr sumy dvojmocného a trojmocného železa k sumě kysličníků vápníku a hořčíku činí 0,78 a krystalická fáze obsahuje 2,8 hmotnostních procent minerálů skupiny magnetitu a 69 hmotnostních procent minerálů skupiny pyroxenu, zbytek je skelná fáze.

Zvlášt výhodně lze umělý kámen o složení podle vynálezu používat k výrobě plošných výrobku.

Zkoušky ukázaly, že plošné výrobky z kamene o složení podle vynálezu vykazují následující vlastnosti:

Pevnost v tlaku

Pevnost v ohybu

Odolnost proti kyselinám ve 20% kys. chlorovodíkové Odolnost proti otěru

640,0 PMa · 108,0 MPa až 99 % 4 Pa

Specialistům pracujícím v této oblasti je známo, že termínem odolnost proti otěru se rozumí množství materiálu, které se uvolní z 1 cm^ výrobku přitlačeného k rotujícímu kotouči po proběhnutí' délky 600 m v kruhové dráze otěrem pískem, který se uvádí mezi výrobek a rotující kotouč.

Příklad 2 .

Jako složky směsí se používá pyroxenit, vysokopecní struska, křemenný písek a chromit. Podíly jednotlivých složek a jejich složení jsou uvedeny v následující tabulce 2.

Tabulka 2

Komponenty a její.ch podíl ve směsi	Hmotnostní procenta kysličníků
Si02	Ti°2	aí2o3	FeO	F e 2Ο2	CaO	MgO	N a 2 0 + + k2o	Or2O3
1 . Pyroxeni t /44 hmotnost, %/	49,8	1 ,7	3 ,0	10,4	1 , 7	1 6,3	15,5	1 , 6
2. Vysokopecní struska /44 hmotnost. %/	39,7	0,8	9,3	2,3	0,2	40,9	7,4	0,7
3. Křemenný písek /10 hmotnost. %/	94,5	-	2,4	1 , 2	0,3	0,4	0,5	0,3
4. Chromit /2 hmotnostní %/	11,9	1,3	5,0		15,8	4,1	8,8	0,4	50,0

Tavení směsi se provádí v rotační bubnové pecí konvenční konstrukce. Pyroxenit a vysokopecní struska se do pece vsazuje v kusech o velikosti 10 až 50 mm, písek v přirozené podobě a chromit ve formě prášku o velikosti zrna méně než 0,1 mm. Tavenina se v peci homogenizuje a potom lije do forem k výrobě výrobků. Krystalizace se provádí pří teplotě 900 až 950 °C po dobu 10 až 25 minut.

Vyrobený umělý kámen obsahuje 49,0 hmotnostních procent kysLičníku křemičitého /S1O2/, 5,3 hmotnostních procent kysličníku hlinitého /AL2O3/, 1,0 hmotnostních procent sumy kysličníků sodíku a draslíku /Na20 + + K2O/, 41,2 hmotnostních procent sumy kysličníků dvojmocného železa, vápníku a hořčíku /FeO + CaO + MgO/> z toho je 15 procent kysličníku železnatého /FeO/ a poměr kysličníku vápenatého ke kysličníku hořečnatému /CaO/MgO/ činí 2,5, suma kysličníku trojmocného železa, chrómu a titanu činí 3,2 hmotnostních procent, přitom poměr sumy dvojmocného a trojmocného železa k sumě kysličníků vápníku a hořčíku /FeO + Fe2O3/CaO + + MgO/ je 0,20 hmotnostních procent, krystalická fáze obsahuje 1,3 hmotnostních procent minerálů skupiny magnetitu a 67 hmotnostních procent minerálů skupiny pyroxenu, zbytek je skelná fáze.

Zvlášt výhodně lze umělý kámen o složení podle vynálezu používat k výrobě plošných výrob ků.

Zkoušky uksázaly, ze plošný materiál, vyrobený z kamene o složení podle vynálezu^má následující vlastnosti:

Pevnost v tlaku Pevnost v ohybu Odolnost proti otěru /dráha 600 m dlouhá/

580,0 MPa 96,0 MPa

Pa

Odolnost proti kyselinám ve 20% kys. chlorovodíkové /HC1/ 97 až 98 %

Příklad 3

Jako složky směsi se používá pyroxenporfyrít a chromit. Pyroxenporfyrit má následující chemické složení: Kysličník křemičitý 51,9 hmotnostních procent, kysličník titáničitý 2,2 hmotnostních procent, kysličník hlinitý 11,4 hmotnostních procent, kysličník železnatý 8,4 hmotnostních procent, kysličník žélezitý 3,0 hmotnostních procent, kysličník vápenatý 9,7 hmotnostních procent, kysličník hořečnatý 8,1 hmotnostních procent,· kysličník sodný 2,7 hmotnostních procent a kysličník draselný 2,1 hmotnostních procent.

Tato směs je prakticky jednosložkovou směsí. K vytvoření krystali začnich center se ke směsi přidává pouze chromit výše uvedeného složení v množství 2 hmotnostní procenta.

Tavení směsi se provádí ve vanové peci konvenční konstrukce. Příprava taveniny, formování výrobku a jeho tepelné zpracováni se provádí analogicky jako v příkladech 1 a 2,

Vyrobený umělý kámen obsahuje: 51,8 hmotnostních procent kysličníku křemičitého /SiQo/, 11,4 hmotnostních procent kysličníku hlinitého /AI2O3/, 4,8 hmotnostních procent sumy kysličníků, sodíku a draslíku /Na20 ⁺ + K2O/, 26,2 hmotnostních procent sumy kysličníku dvojmocného železa, vápníku a hořčíku /FeO + CaO + MgO/, z toho kysličník železnatý /FeO/ Činí 32 % a poměr kysličníku vápenatého ku kysličníku horečnatému /CaO/MgO/ je 1,2, suma kysličníků trojmocného železa, chrómu a titanu /Ρβ2θ3 ⁺ Cr2O3 + T1O2/ činí

6,2 hmotnostních procent a poměr sumy dvojmocného železa a trojmocného železa k sumě kysličníku vápenatého a kysličníku hořečnaII

95491 tého /Fe2O3 + FeO/CaO + MgO/ je 0,64 a krystalická fáze obsahuje 2,3 hmotnostní procenta minerálů skupiny magnetitu a 65 hmotnostních procent minerálů skupiny pyroxenu, zbytek je skelná fáze.

Zvlášt výhodně lze používat umělý kámen o složení podle, vynálezu k výrobě potrubí metodou odstředivého lití.

Zkoušky ukázaly, že materiál potrubí vyrobeného z umělého kamene o složení podle vynálezu má následující vlastností:

Pevnost v tlaku 620,0 MPa

Pevnost v ohybu 113,0 MPa

Odolnost proti otěru /dráha 600 m dlouhá/ 4 Pa

Odolnost proti kyselinám ve 20Z kyselině chlorovodíkové /HC1/ 98 až 99 7

Příklad 4

Jako složky směsi se používá basalt a chromit. Basalt má následující chemické složení :

kysličník křemičitý 52,0 hmot. procent, kysličník titanicitý 2,9 hmot. procent, kysličník hlinitý 13,7 hmot. procent, kysličník železnatý 4,2 hmot. procent, kysličník železitý 4,4 hmot. procent, kysličník vápenatý 9,0 hmot. procent, kysličník hořečnatý 8,2 hmot. procent, kysličník sodný 2,4 hmot. procent a kysličník draselný 1,6 hmotnostních procent.

Chromit se přidává jako nukleátor v množství 3 hmotnostní procenta.

Tavení se provádí, ve vanové peci, kam se basalt dodává v kusec.h o velikosti 50 až 300 mm. Příprava taveniny, formování výrobku a jeho tepelné zpracování se provádí postupem popsaným v příkladu 1.

Vyrobený umělý kámen obsahuje 51,5 hmotnostních procent kysličníku křemičitého /S1O2/, 12,2 hmotnostních procent kysličníku hlinitého /AI2O3/, 4,0 hmotnostní procenta sumy kysličníku sodného a .-kysličníku draselného /Na20 * Κ2θ/» 23,3 hmotnostních procent sumy kysličníků dvojmocného železa, vápníku a hořčíku /FeO + CaO + MgO/, z toho kysličník železnatý /FeO/ činí 18 Z a poměr kysličníku vápenatého 'ku kysličníku hořečnatému /CaO/MgO/ je 0,9, suma kysličníků trojmocného železa, chrómu a titanu /Κβ2θ3 + + Cr*2O3 + TÍO2/ činí 9 hmotnostních procent a poměr sumy dvojmocného a trojmocného železa k sumě kysličníku vápenatého a kysličníku horečnatého /Fe2O3 + FeO/CaO + MgO/ je 0,5 a krystalická fáze obsahuje 1,7 hmotnostních procent minerálů skupiny magnetitu a 64 hmot nostních procent minerálů skupiny pyroxenu, zbytek je skelná fáze.

Zvlášt výhodně lze umělý kámen o složení podle vynálezu používat k výrobě odlitků.

Zkoušky ukázaly, že materiál odlitku, vyrobeného z umělého kamene o složení podle vynálezujiná následující vlastnosti:

Pevnes t v 11aku

Pevnost v ohybu

Odolnost proti otěru /dráha 600 m dlouhá/ Odolnost proti kyselinám ve 20Z kys. chlorovodíkové

530,0 MPa 92,0 MPa

Pa až 99 7

Umělý kámen o složení podle vynálezu umož ňuje vyrábět velkorozměrové výrobky skutečně vysoké kvality. Podíl bezvadných výrobků při tom činí 85 Z. Doba výroby výrobku se sníží o 3 až 4 hodiny oproti době výroby výrobků z umělého kamene dříve známého složení.

Claims (1)

1. Umělý kámen, který obsahuje kysličníky křemíku, sodíku, draslíku, titanu, dvojmocného železa, vápníku, hořčíku, hliníku, trojmocného železa a chrómu, tvořících 65 až 73 hmotnostních procent krystalické fáze, která obsahuje minerály skupiny magnetitu a pyroxenu a zbytek tvoří skelnou fázi, vyznačený tím, že uvedené složky jsou obsazeny v následujícím množství: kysličník křemičitý 47 až 52 hmotnostních procent, kysličník hlinitý 5 až 13 hmotnostních procent, suma kysličníků sodíku a draslíku 1,0 až 5,0 hmotnostních procent, suma kysličníků dvojmocného železa, vápníku a hořčíku 23 až

   VYNÁLEZU

   42 hmotnostních procent, z toho kysličník Železnatý činí 15 až 35 procent a poměr kysličníku vápenatého ke kysličníku hořečnatému je 0,7 až 2,5 hmotnostních procent, suma kysličníků tťojmocného železa, chrómu a titanu činí 2,0 až 10 hmotnostních procent a poměr sumy dvojmocného a trojmocného železa k sumě kysličníků vápníku a hořčíku je 0,15 až 0,80 hmotnostních procent a krystalická fáze obsahuje 1 až 3 hmotnostní procenta minerálů skupiny magnetitu a 64 až 70 hmotnostních procent minerálů skupiny pyroxenu.