RU2527408C2

RU2527408C2 - Stone casting

Info

Publication number: RU2527408C2
Application number: RU2012128409/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Мартынов; Виктор Васильевич Вагин; Павел Драгоун; Валерия Николаевна Мартынова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "EUTIT-UA"
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-08-27
Also published as: RU2012128409A; UA74671U

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to production of stone cast products and can be used for protection of metal constructions and aggregates under conditions of higher temperatures at enterprises of metallurgical, chemical, ore mining and processing, power and other fields of industry. Stone casting contains, wt %: SiO₂ 57.22-55.8; Al₂O₃ 9.13-6.0; CaO 21.6-17.4; MgO 14.22-12.0; Na₂O 3.17-1.2; Cr₂O₃ 1.81-0.4; Fe₂O₃ 1.54-0.5; FeO 0.4-0.1; TiO₂ 0.25-0.1; MnO 0.35-0.1. Stone casting withstands to 28-30 thermal cycles with difference of temperatures 900-20°C. Compressive strength constitutes to 280 MPa.

EFFECT: application of stone casting will make it possible to increase heat resistance and strength of panels and other shaped products, made from it, ensure them up to 10-year long service term.

2 tbl

Description

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.The invention relates to the production of stone products and can be used to protect metal structures and assemblies at elevated temperatures (200 ° -900 ° C) at the enterprises of metallurgical, chemical, mining, energy and other industries.

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.Known stone casting (and.with. 804585, IPC C03C 3/22, publ. 02.15.81), which contains: SiO ₂ 42-43; Al ₂ O ₃ 17-19; FeO 6.5-7.5; Fe ₂ O ₃ 4.5-5.6; CaO 13.5-14.5; MgO 1.5-2.5; Na ₂ O 5.5-6.0; Cr ₂ O ₃ 1.5-2.0; MnO 0.2-0.3; TiO ₂ 0.3-0.8. The disadvantage of this stone casting is its low heat resistance and strength.

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.Closest to the proposed one is stone casting (as.with. 1433939, IPC С04В 30/00, publ. 30.11.88, prototype), which contains: SiO ₂ 51-55; Al ₂ O ₃ 5-12.0; FeO 0.8-1.2; Fe ₂ O ₃ 3.2-5.8; CaO 18.0-27; MgO 4.0-6.0; Na ₂ O 1.5-2.5; Cr ₂ O ₃ 1.5-2.5; MnO 0.7-1.2.

Также в состав указанного каменного литья включено: SO₃ 0,3-0,6.Also included in the specified stone casting: SO ₃ 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.The disadvantages of known stone casting include the fact that it contains a high percentage of iron oxides (FeO + Fe ₂ O ₃ ), which increases the amount of released magnetite, in which the thermal expansion at 700-900 ° C reaches 4%, i.e. . 1.5–2 times more than neighboring mineralogical phases, which leads to significant local internal stresses and a decrease in heat resistance.

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.Also known stone casting has a low MgO content, which reduces the crystallization ability of the melt and promotes the formation of heterogeneous structures over the cross section of the casting, an increase in internal stresses, which also leads to a decrease in the heat resistance of the products.

В основу изобретения поставлена задача разработать состав каменного литья, который бы обладал повышенными характеристиками термостойкости и прочности за счет снижения остаточных напряжений структуры.The basis of the invention is the task to develop a composition of stone casting, which would have improved characteristics of heat resistance and strength by reducing the residual stresses of the structure.

Поставленная задача решается тем, что каменное литье включающееThe problem is solved in that the stone casting including

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.SiO ₂ Al ₂ O ₃ , FeO, Fe ₂ O ₃ . CaO, MgO, Na ₂ O, Cr ₂ O ₃ , according to the invention, additionally contains TiO ₂ in the following ratio of components, wt.%: SiO ₂ 57,22-55,8; Al ₂ O ₃ 9.13-6.0; CaO 21.6-17.4; MgO 14.22-12.0; Na ₂ O 3.17-1.2; Cr ₂ O ₃ 1.81-0.4; Fe ₂ O ₃ 1.54-0.5; FeO 0.4-0, l; TiO ₂ 0.25-0.1; MnO 0.35 0.1.

Примеры конкретного осуществления изобретения приведены в таблице 1.Examples of specific embodiments of the invention are shown in table 1.

Таблица 1 - Примеры составов каменного литьяTable 1 - Examples of stone casting compositions Перечень компонентовList of components Содержание компонентов, мас.%, в составахThe content of components, wt.%, In the compositions 1one 22 33 4 (прототип)4 (prototype) SiO₂ SiO ₂ 57,2257.22 53,0853.08 55,855.8 53,753.7 Аl₂O₃ Al ₂ O ₃ 7,67.6 9,139.13 6,06.0 5,05,0 CaOCaO 17,417.4 20,2420.24 21,621.6 23,723.7 MgOMgO 12,012.0 11,7411.74 14,214.2 4,04.0 Na₂ONa ₂ O 3,173.17 1,461.46 1,21,2 2,52,5 Fе₂O₃ Fe ₂ O ₃ 0,80.8 1,541,54 0,50.5 5,85.8 FeOFeO 0,20.2 0,40.4 0,10.1 1,01,0 Сr₂O₃ Cr ₂ O ₃ 1,311.31 1,811.81 0,40.4 3,03.0 MnOMnO 0,10.1 0,350.35 0,10.1 0,70.7 ТiO₂ TiO ₂ 0,20.2 0,250.25 0,10.1 -- SO₃ SO ₃ 0,60.6

В таблице 2 приведены физико-механические характеристики составов каменного литья.Table 2 shows the physico-mechanical characteristics of the compositions of stone casting.

Таблица 2 - Физико-механические характеристики составов каменного литья.Table 2 - Physico-mechanical characteristics of the compositions of stone casting. Технологические параметрыTechnological parameters СоставыCompositions 1one 22 33 4 (прототип)4 (prototype) Температура °С при ликвидусеTemperature ° C with liquidus 13001300 13201320 13501350 12801280 Вязкость расплава в пуазах при ликвидусеMelt viscosity in poises with liquidus 148148 140140 102102 120120 Термостойкость, теплосмен, 900 -20°С на плитах 200×200×25 ммHeat resistance, heat exchange, 900 -20 ° С on plates 200 × 200 × 25 mm 2222 2828 30thirty 20twenty Прочность на сжатие, МПа (на образцах 20×20×20 мм)Compressive strength, MPa (on samples 20 × 20 × 20 mm) 185185 280280 280280 220220

Сырьем для получения каменного литья могут служить горные породы, переклазохромит, кварцевый песок, доменные шлаки, доломит и др.Rocks, pereklazokhromit, quartz sand, blast furnace slag, dolomite, etc. can serve as raw materials for stone casting.

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.Before loading into the oven, the raw materials are crushed, sieved and dosed in the required quantities. The melting temperature of the proposed composition of stone casting is at least 1300 ° C. The mixture is melted in electric arc furnaces or rotary kilns at a temperature of 1450-1550 ° C. The finished melt from the furnace is lowered into the casting kopilpik to prepare the melt before casting. The prepared melt is poured into earthen or metal forms heated to 250-300 ° C. The temperature of the cast melt is 1240-1280 ° C. The castings are held for 6-8 minutes and subjected to cooling in a tunnel furnace at a speed of 30-50 ° C per hour.

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.The proposed composition of stone casting at the indicated ratios of components minimizes the number of mineralogical phases, ensures uniformity of the structure of castings, reduces residual and shrink stresses and, as a result, increases heat resistance.

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%.As a result of a decrease in the structure tension, the obtained material has increased heat resistance - up to 30 heat shifts and compressive strength up to 280 MPa, which is higher than the known material by 27% and 50%, respectively.

Использование предлагаемого каменного литья позволит повысить термостойкость и прочность изготовленных из него плит и других фасонных изделий, обеспечить срок их эксплуатации до 10 лет.The use of the proposed stone casting will increase the heat resistance and strength of the plates and other shaped products made from it, and ensure their service life up to 10 years.

Claims

Stone casting, including SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , FeO, Fe ₂ O ₃ , CaO, MgO, Na ₂ O, Cr ₂ O ₃ , MnO, characterized in that it additionally contains TiO ₂ in the following ratio of components, wt. %:
SiO ₂ 57.22-55.8 Al ₂ O ₃ 9.13-6.0 CaO 21.6-17.4 MgO 14.22-12.0 Na ₂ O 3.17-1.2 Cr ₂ About ₃ 1.81-0.4 Fe ₂ O ₃ 1.54-0.5 FeO 0.4-0.1 TiO ₂ 0.25-0.1 MnO 0.35-0.1