RU2454385C2 - Method of producing non-metal casting - Google Patents
Method of producing non-metal casting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2454385C2 RU2454385C2 RU2010141255/03A RU2010141255A RU2454385C2 RU 2454385 C2 RU2454385 C2 RU 2454385C2 RU 2010141255/03 A RU2010141255/03 A RU 2010141255/03A RU 2010141255 A RU2010141255 A RU 2010141255A RU 2454385 C2 RU2454385 C2 RU 2454385C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- casting
- aluminum
- melt
- layer
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к строительству и может быть применен при производстве неметаллических изделий для строительных сооружений, тепловых агрегатов, химических аппаратов.The proposed method relates to construction and can be applied in the production of non-metallic products for building structures, thermal units, chemical apparatuses.
Известен способ получения неметаллических отливок, включающий плавку неметаллических материалов и подачу расплава в форму, где материал затвердевает. Полученные отливки извлекают из формы, а затем подвергают их термообработке в печах. Так делают изделия из неорганического стекла, стеклокристаллических и керамических материалов (Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение, 1980, с.463-469). Однако этот способ не позволяет получать дешевые неметаллические изделия с высокой химической и тепловой стойкостью рабочей поверхности.A known method for producing non-metallic castings, including melting non-metallic materials and feeding the melt into a mold where the material solidifies. The resulting castings are removed from the mold, and then subjected to heat treatment in furnaces. So do products from inorganic glass, glass and ceramic materials (Lakhtin Yu.M., Leontyeva V.P. Material Science, 1980, p. 463-469). However, this method does not allow to obtain cheap non-metallic products with high chemical and thermal resistance of the working surface.
Из известных наиболее близким по технической сущности является способ получения неметаллической отливки, включающий плавку неметаллических материалов и подачу расплава в форму, отличающийся тем, что неметаллические материалы после заполнения ими формы поливают водой, а воду подают на охлажденную отливку импульсами в разные места отливки, причем воду начинают подавать на отливку при температуре ее поверхности 900-1100°С и заканчивают подачу воды при температуре на поверхности отливки 300-400°С (RU 2284976, опубл. 10.10.2006). Этот способ позволяет получать монолитные неметаллические отливки с высокой прочностью и твердостью из малоценных материалов, но при его применении не достигаются высокая однородность, химическая и тепловая стойкость рабочей поверхности неметаллических изделий применительно к использованию их в тепловых агрегатах с агрессивной рабочей средой.Of the known closest in technical essence is a method for producing non-metallic casting, including melting non-metallic materials and feeding the melt into a mold, characterized in that non-metallic materials are filled with water after filling the mold, and water is supplied to the cooled casting pulses to different casting places, moreover, water begin to feed the casting at a surface temperature of 900-1100 ° C and end the water supply at a temperature on the surface of the casting 300-400 ° C (RU 2284976, publ. 10.10.2006). This method allows to obtain monolithic non-metallic castings with high strength and hardness from low-value materials, but its application does not achieve high uniformity, chemical and thermal resistance of the working surface of non-metallic products as applied to their use in thermal units with an aggressive working environment.
Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение получения неметаллических отливок из малоценных материалов с высокой однородностью, химической и тепловой стойкостью рабочей поверхности применительно к использованию их в тепловых агрегатах с агрессивной рабочей средой, уменьшение затрат энергии, улучшение экологических условий.The technical result of the proposed method is to simplify the production of non-metallic castings from low-value materials with high uniformity, chemical and thermal resistance of the working surface in relation to their use in thermal units with an aggressive working environment, reducing energy costs, improving environmental conditions.
Предлагаемый способ получения неметаллической отливки заключается в том, что производят плавку неметаллических материалов и заливку расплава в форму. Отличается этот способ от известных способов тем, что после образования отливки в результате охлаждения поливом водой воду начинают подавать на отливку при температуре ее поверхности 1100-1200°С и заканчивают подачу воды при температуре 670-950°С на поверхности отливки, на поверхность затвердевшей, но не остывшей каменной отливки засыпают твердые частицы алюминия, плавят алюминий на поверхности отливки за счет теплоты отливки, создают слой расплава алюминия на поверхности отливки толщиной 1-9 мм, а затем обдувают расплав алюминия на поверхности отливки воздухом при его температуре 10-600°C до полного окисления алюминия и образования на поверхности отливки слоя оксида алюминия и получения после охлаждения изделия, причем температуру воздуха выдерживают в указанных пределах ниже при меньшей толщине слоя алюминия и повышают с увеличением толщины слоя алюминия.The proposed method for producing non-metallic castings consists in the fact that non-metallic materials are melted and the melt is poured into the mold. This method differs from the known methods in that after the casting is formed as a result of cooling with irrigation water, water begins to be supplied to the casting at a surface temperature of 1100-1200 ° C and water supply is completed at a temperature of 670-950 ° C on the surface of the casting, on the surface of the hardened, but not cooled stone castings, solid aluminum particles are poured, the aluminum is melted on the surface of the casting due to the heat of the casting, an aluminum melt layer is created on the casting surface with a thickness of 1-9 mm, and then the aluminum melt is blown onto the surface and air casting at a temperature of 10-600 ° C until aluminum is completely oxidized and an aluminum oxide layer is formed on the surface of the casting and the product is obtained after cooling, the air temperature being kept within the indicated limits below with a smaller aluminum layer thickness and increasing with increasing aluminum layer thickness.
Такое сочетание новых признаков с известными позволяет получать из малоценных неметаллических материалов, например ваграночных шлаков, изделия с высокой прочностью, твердостью, без затрат дополнительной энергии на нагрев отливок в печах, упрощать получение неметаллических отливок малоценных материалов с высокой однородностью, химической и тепловой стойкостью рабочей поверхности применительно к использованию их в тепловых агрегатах с агрессивной рабочей средой, уменьшать затраты энергии, улучшать экологические условия.This combination of new and well-known features allows to obtain from low-value non-metallic materials, such as cupola slag, products with high strength, hardness, without the cost of additional energy for heating castings in furnaces, to simplify the production of non-metallic castings of low-value materials with high uniformity, chemical and thermal resistance of the working surface in relation to their use in thermal units with an aggressive working environment, reduce energy costs, improve environmental conditions.
Способ осуществляется следующим образом. Жидким расплавом, содержащим неметаллические материалы, например, до 55% SiO2, до 60% Аl2О3, до 25% СаО, до 10% FeO, до 5% МnО, заполняют форму и неметаллические материалы, после заполнения ими формы поливают водой. Воду подают на отливку при температуре 1100-1200°С, а заканчивают подачу воды при температуре на поверхности отливки 670-950°С. Такое охлаждение неметаллической отливки позволяет создавать направленную кристаллизацию материала и получать мелкозернистую плотную структуру. Достигаются показатели высокой прочности, твердости и износостойкости неметаллического материала без последующей термообработки отливки в печи, когда обычно расходуется много топлива или энергии.The method is as follows. A liquid melt containing non-metallic materials, for example, up to 55% SiO 2 , up to 60% Al 2 O 3 , up to 25% CaO, up to 10% FeO, up to 5% MnO, fill the mold and non-metallic materials, after filling the mold with water . Water is supplied to the casting at a temperature of 1100-1200 ° C, and the water supply is completed at a temperature on the surface of the casting 670-950 ° C. Such cooling of non-metallic castings allows you to create directional crystallization of the material and to obtain a fine-grained dense structure. The indicators of high strength, hardness and wear resistance of non-metallic material are achieved without subsequent heat treatment of the casting in the furnace, when a lot of fuel or energy is usually consumed.
После образования отливки на поверхность затвердевшей, но не остывшей каменной отливки при температуре отливки 670-950°С засыпают твердые частицы алюминия, плавят алюминий на поверхности отливки за счет теплоты отливки, создают слой расплава алюминия на поверхности отливки толщиной 1-9 мм, а затем обдувают расплав алюминия на поверхности отливки воздухом при его температуре 10-600°С до полного окисления алюминия и образования на поверхности отливки слоя оксида алюминия и получения после охлаждения изделия, причем температуру воздуха выдерживают в указанных пределах ниже при меньшей толщине слоя алюминия и повышают с увеличением толщины слоя алюминия.After the casting is formed on the surface of the hardened but not cooled stone casting at a casting temperature of 670-950 ° C, solid aluminum particles are poured, the aluminum is melted on the surface of the casting due to the heat of the casting, an aluminum melt layer is created on the casting surface with a thickness of 1-9 mm, and then blow molten aluminum on the surface of the casting with air at a temperature of 10-600 ° C until aluminum is completely oxidized and an aluminum oxide layer forms on the surface of the casting and the product is obtained after cooling, and the air temperature is maintained they decrease within the indicated limits below with a smaller thickness of the aluminum layer and increase with increasing thickness of the aluminum layer.
При температуре отливки 670°С рационально создавать слой расплава алюминия на поверхности отливки толщиной 1 мм, а при 950°С - слой расплава алюминия толщиной 9 мм. В этих случаях за счет теплоты отливки твердые частицы алюминия быстро плавятся и обволакивают поверхность отливки. После образования слоя расплавленного алюминия на поверхности неметаллической отливки обдувают расплав алюминия воздухом с температурой 10°С при толщине слоя алюминия 1 мм и 600°С при толщине слоя алюминия 9 мм. В пределах 10-600°С температуру воздуха выдерживают ниже при меньшей толщине алюминия и повышают с увеличением толщины слоя алюминия. Ниже 10°С и выше 600°С эффективность ускорения окисления алюминия не достигается. Расплав алюминия на поверхности отливки при обдувании воздухом при указанных условиях быстро превращается в твердый, мелкокристаллический оксид алюминия, температура плавления которого выше 2000°С. Образуется на поверхности неметаллической отливки химически и термически стойкая корка, получается неметаллическая отливка.At a casting temperature of 670 ° C, it is rational to create a layer of aluminum melt on the surface of the casting with a thickness of 1 mm, and at 950 ° C a layer of aluminum melt with a thickness of 9 mm In these cases, due to the heat of the casting, the solid aluminum particles melt quickly and envelop the surface of the casting. After the formation of a layer of molten aluminum on the surface of a non-metallic casting, the molten aluminum is blown with air at a temperature of 10 ° C with an aluminum layer thickness of 1 mm and 600 ° C with an aluminum layer thickness of 9 mm. In the range of 10-600 ° C, the air temperature is kept lower with a smaller thickness of aluminum and increased with increasing thickness of the aluminum layer. Below 10 ° C and above 600 ° C, the acceleration of oxidation of aluminum is not achieved. The molten aluminum on the surface of the casting, when blown under the indicated conditions, quickly turns into solid, fine crystalline alumina, the melting temperature of which is above 2000 ° C. A chemically and thermally stable crust forms on the surface of the non-metallic casting, and a non-metallic casting is obtained.
Предлагаемый способ позволяет получать дешевые неметаллические отливки из малоценных материалов, по составу и свойствам соответствующие шамотным огнеупорам, но имеющие со стороны рабочей поверхности слой оксида алюминия, обладающего высокой огнеупорностью, повышенной химической стойкостью. Минимальный слой оксида алюминия толщиной 1 мм рационален для отливок, предназначенных для футеровки химических аппаратов с малой агрессивностью рабочей среды. Максимальный слой оксида алюминия толщиной 9 мм необходим для случая использования огнеупоров в высокотемпературных тепловых агрегатах с повышенной агрессивностью рабочей среды. Слой оксида алюминия меньше 1 мм технологически трудно выполнять, а при толщине слоя оксида алюминия больше 9 мм наблюдаются трещины в слое. Полученные предложенным способом дешевые неметаллические отливки могут быть заменителями дорогих монолитных высокоглиноземистых изделий.The proposed method allows to obtain cheap non-metallic castings from low-value materials, the composition and properties of which correspond to chamotte refractories, but having a layer of aluminum oxide having high refractoriness and high chemical resistance from the side of the working surface. The minimum layer of aluminum oxide with a thickness of 1 mm is rational for castings intended for lining chemical apparatuses with low aggressiveness of the working environment. The maximum layer of aluminum oxide with a thickness of 9 mm is necessary for the case of using refractories in high-temperature thermal units with increased aggressiveness of the working environment. An alumina layer of less than 1 mm is technologically difficult to perform, and with an alumina layer thickness of more than 9 mm, cracks are observed in the layer. Obtained by the proposed method, cheap non-metallic castings can be substitutes for expensive monolithic high-alumina products.
Предложенный способ рационально применять для получения неметаллических отливок для строительных конструкций, в частности для футеровки химических аппаратов, печей для плавки минеральных материалов, шлаков металлургических печей.The proposed method is rationally used to obtain non-metallic castings for building structures, in particular for lining chemical apparatuses, furnaces for smelting mineral materials, and slag from metallurgical furnaces.
Пример выполнения способа получения неметаллической отливки.An example of a method for producing non-metallic castings.
В газовой вагранке на холостой огнеупорной колоше, содержащей куски графита (боя электродов дуговых электропечей), высокоглиноземистых и шамотных изделий, известняка, на газообразном топливе - природном газе плавили чугун. В процессе плавки получали жидкий металл и шлак, которые вытекали из шахтной печи-вагранки через переходную летку в теплоизолированный, футерованный огнеупорами копильник-форму. Металл скапливался в нижней части копильника-формы, а шлак находился на поверхности металла. Через нижнюю летку жидкий металл выпускали в ковш и заливали этим металлом отдельно стоящие формы, получая чугунные отливки. Форма и емкость копильника-формы были такими, чтобы после заполнения копильника шлаком получалась бы заданная по форме и объему неметаллическая отливка. Плавка чугуна и шлака продолжалась до требуемого заполнения копильника-формы жидким шлаком. Жидкий металл полностью выпускали из копильника-формы, плавку прекращали и полученную неметаллическую отливку охлаждали поливом воды. Воду начинали подавать на отливку при температуре 1100-1200°C, а заканчивали подачу воды при температуре на поверхности отливки 670-950°С. Состав шлака, из которого получали неметаллические отливки, был следующий: до 45% SiO2, до 40% Al2О3, до 10% СаО, до 5% FeO, причем состав шлака можно было изменять путем изменения состава шихты и холостой огнеупорной колоши в зависимости от требований к неметаллической отливке. На поверхность затвердевшей каменной отливки при температуре отливки 670-950°С засыпали твердые частицы алюминия, плавили алюминий на поверхности отливки за счет теплоты отливки, создавали слой расплава алюминия на поверхности отливки толщиной 1-9 мм, а затем обдували расплав алюминия на поверхности отливки воздухом при его температуре 10-600°С до полного окисления алюминия и образования на поверхности отливки слоя оксида алюминия и получения после охлаждения композиционного изделия, причем температуру воздуха выдерживали в указанных пределах ниже при меньшей толщине слоя алюминия и повышали с увеличением толщины слоя алюминия.In a gas cupola on an idle refractory cone containing pieces of graphite (a battle of electrodes of arc electric furnaces), high alumina and chamotte products, limestone, cast iron was smelted on gaseous fuel - natural gas. During the smelting process, molten metal and slag were obtained, which flowed out of the mine cupola furnace through a transitional notch into a heat-insulated money box-lined refractory. Metal accumulated in the lower part of the piggy bank-shaped, and the slag was on the surface of the metal. Through the lower notch, the liquid metal was released into the ladle and freestanding molds were poured with this metal to produce cast iron castings. The shape and capacity of the piggy bank-form were such that after filling the piggy bank with slag, a nonmetallic casting specified in shape and volume would be obtained. Melting of pig iron and slag continued until the required filling of the piggy bank-form with liquid slag was continued. The liquid metal was completely discharged from the mold-box, the melting was stopped, and the obtained non-metallic casting was cooled by watering. Water began to be supplied to the casting at a temperature of 1100-1200 ° C, and the water supply was completed at a temperature on the surface of the casting 670-950 ° C. The composition of the slag, from which non-metallic castings were obtained, was as follows: up to 45% SiO 2 , up to 40% Al 2 O 3 , up to 10% CaO, up to 5% FeO, and the composition of the slag could be changed by changing the composition of the charge and the blank refractory spike depending on the requirements for non-metallic casting. Solid aluminum particles were poured onto the surface of the hardened stone casting at a casting temperature of 670-950 ° C, aluminum was melted on the surface of the casting due to the heat of the casting, an aluminum melt layer was created on the casting surface with a thickness of 1-9 mm, and then the aluminum melt was blown on the surface of the casting with air at its temperature of 10-600 ° C until aluminum is completely oxidized and an aluminum oxide layer is formed on the surface of the casting and the composite product is obtained after cooling, the air temperature being kept in the indicated below crystals with a smaller thickness of the aluminum layer and the aluminum was increased with increasing layer thickness.
Полученные из ваграночного шлака неметаллические отливки служили футеровочным материалом для газовых вагранок. Меняя внутреннюю форму копильников-форм, получали разнообразные отливки.Non-metallic castings obtained from cupola slag served as lining material for gas cupola furnaces. Changing the internal shape of the piggy banks-forms, a variety of castings were obtained.
Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств.The proposed method provides a technical effect and can be carried out using means known in the art.
Предлагаемый способ по сравнению с известными позволяет в 2-4 раза уменьшить трудоемкость изготовления неметаллических отливок, повысить прочность, твердость и долговечность отливок в 2,5-3,5 раза, снизить в 2-4 раза расход энергии, улучшить качество изделий. Процесс - экологически чистый и простой в выполнении. Если учесть, что обычно ваграночный шлак не используется, его выбрасывают, загрязняя окружающую среду, то полезное использование шлака для производства неметаллических отливок предложенным способом дает большой экономический эффект.The proposed method in comparison with the known allows 2-4 times to reduce the complexity of manufacturing non-metallic castings, increase the strength, hardness and durability of castings by 2.5-3.5 times, reduce energy consumption by 2-4 times, improve product quality. The process is environmentally friendly and easy to perform. If you consider that cupola slag is usually not used, it is thrown away, polluting the environment, then the beneficial use of slag for the production of non-metallic castings by the proposed method gives a great economic effect.
Кроме отливок для строительных конструкций предложенным способом можно получать отливки для гидротехнических сооружений, химического и размольного оборудования, регенераторов для нагрева воздуха, газа.In addition to castings for building structures, the proposed method can produce castings for hydraulic structures, chemical and grinding equipment, regenerators for heating air, gas.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010141255/03A RU2454385C2 (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Method of producing non-metal casting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010141255/03A RU2454385C2 (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Method of producing non-metal casting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010141255A RU2010141255A (en) | 2012-04-20 |
| RU2454385C2 true RU2454385C2 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46032179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010141255/03A RU2454385C2 (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Method of producing non-metal casting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2454385C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1201252A1 (en) * | 1984-01-06 | 1985-12-30 | Харьковский Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Промстройниипроект" | Method of producing heat-resistant stone-cast articles |
| RU2027690C1 (en) * | 1989-06-30 | 1995-01-27 | Главербель | Method of refractory coating preparing on the hot surface and powdery mixture for refractory coating preparing |
| EP0825970B1 (en) * | 1995-05-16 | 2006-07-05 | Monofrax, Inc. | Process for making fused-cast refractory products |
| RU2283724C1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-09-20 | Пензенский государственный университет (ПГУ) | Casting production method |
| RU2284976C1 (en) * | 2005-05-04 | 2006-10-10 | Пензенский государственный университет (ПГУ) | Method of production of the non-metallic casting |
-
2010
- 2010-10-07 RU RU2010141255/03A patent/RU2454385C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1201252A1 (en) * | 1984-01-06 | 1985-12-30 | Харьковский Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Промстройниипроект" | Method of producing heat-resistant stone-cast articles |
| RU2027690C1 (en) * | 1989-06-30 | 1995-01-27 | Главербель | Method of refractory coating preparing on the hot surface and powdery mixture for refractory coating preparing |
| EP0825970B1 (en) * | 1995-05-16 | 2006-07-05 | Monofrax, Inc. | Process for making fused-cast refractory products |
| RU2283724C1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-09-20 | Пензенский государственный университет (ПГУ) | Casting production method |
| RU2284976C1 (en) * | 2005-05-04 | 2006-10-10 | Пензенский государственный университет (ПГУ) | Method of production of the non-metallic casting |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010141255A (en) | 2012-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102744394B (en) | Flow control device for tundish of slab continuous caster and deslagging method thereof | |
| CN100522882C (en) | Fire resistive material for desulfurization spray gun and producing technique for the desulfurization spray gun | |
| CN102744393B (en) | Tundish flow control device for slab casting machine, preparation method thereof and slagging method using tundish flow control device | |
| CN202684062U (en) | Flow control device for tundish of slab continuous casting machine | |
| CN102626773A (en) | Continuous casting tundish | |
| CN202621908U (en) | Steel ladle | |
| CN102225867B (en) | Silicon carbide furnace door brick for ore-smelting electric furnace and preparation method thereof | |
| CN102531643A (en) | Gunning lining-making method for steel ladle | |
| CN107244904A (en) | A kind of corundum spinel castable and preparation method thereof | |
| CN105170968A (en) | Submersed nozzle | |
| CN202621906U (en) | Hot metal ladle | |
| CN104858409A (en) | Steel ladle for steelmaking | |
| CN106588048A (en) | Steelmaking tundish guard plate and castable therefor | |
| CN106702056A (en) | Iron tap channel swing spout prefabricated piece and manufacturing method thereof | |
| CN106623883A (en) | Integral pouring process for large steel ladle | |
| CN110183213B (en) | Tundish dry-type working lining added with waste refractory material and preparation method thereof | |
| CN2905275Y (en) | Liner of molten steel container and molten iron container | |
| CN100453502C (en) | Production method of electric melting magnesium-aluminium-zirconium synthetic material | |
| CN202683999U (en) | Continuous casting tundish | |
| CN103332964B (en) | Viscous slag prevention coating for refractory material in casting blank heating furnace | |
| CN103302259B (en) | Continuous-casting tundish slag stopping dam and manufacturing method thereof | |
| CN204584250U (en) | A kind of ladle for making steel | |
| CN101733371B (en) | Function protective materials for oblong taperless steel ingots | |
| RU2454385C2 (en) | Method of producing non-metal casting | |
| CN106396699A (en) | ZrN-SiAlON-added aluminum liquid penetration-resistant casting material and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121008 |