SU1759798A1

SU1759798A1 - Glass for producing cast mica-crystalline material

Info

Publication number: SU1759798A1
Application number: SU894726881A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Брониславович Вишневский; Алиса Ивановна Чуйко; Наталья Михайловна Пархоменко
Original assignee: Институт проблем материаловедения АН УССР
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Использование: в литейном производстве , цветной металлургии и электродной промышленности . Сущность изобретени : стекло содержит оксид кремни 40,1-40,6% (SI02), оксид алюмини 9,6 - 11,3% (А120з), оксид магни 25 - 26,5% (МдО), оксид кали 8,2 - 10,1 % (К20), оксид кальци 1,1-1.5 (СаО); фтор 9,7 11,4% (F), оксид железа 0,2-0,4% (FeO), оксид хрома 2,3-3,1% (СгаОз). Характеристики стекла: прочность при сжатии 95-97МПа, пористость 1,0-1,34%. 1 табл.Use: in the foundry industry, non-ferrous metallurgy and electrode industry. The essence of the invention: glass contains silicon oxide 40.1-40.6% (SI02), alumina 9.6 - 11.3% (A1203), magnesium oxide 25-26.5% (MgO), potassium oxide 8.2 - 10.1% (K20), calcium oxide 1.1-1.5 (CaO); fluorine 9.7 11.4% (F), iron oxide 0.2-0.4% (FeO), chromium oxide 2.3-3.1% (CO2a 3). Characteristics of glass: compressive strength of 95-97 MPa, porosity of 1.0-1.34%. 1 tab.

Description

Изобретение относитс к производству изделий из оксифторидных расплавов, в частности к получению слюдокристаллических отливок из шихт на основе отходов производства и других недефицитных материалов , и может быть использовано в литейном производстве, цветной металлургии и электродной промышленности.The invention relates to the production of products from oxyfluoride melts, in particular, to obtaining mica-crystal castings from charge based on industrial wastes and other non-deficient materials, and can be used in the foundry industry, non-ferrous metallurgy and electrode industry.

Известна шихта дл получени обрабатываемой слюдокерамики. Она состоит из хромсодержащего шлака и отходов горнообогатительной промышленности вз тых в соотношении 1:(0,8-2). Материал получаетс плавлением шихты в платиновых тигл х с закалкой расплава на воздухе и отжигом отливок и состоит из кристаллов фторфлого- пита (50%), стекла ( 45%) и шпинели (5%).A known charge for the preparation of processed lica ceramics. It consists of chrome-containing slag and ore-dressing industry waste taken in the ratio of 1: (0.8-2). The material is obtained by melting the charge in platinum crucibles with quenching of the melt in air and annealing the castings and consists of crystals of fluorine floe (50%), glass (45%) and spinel (5%).

Недостатком такой шихты вл етс то, что при получении расплава используетс дорогосто щее оборудование. Технологи получени материала довольно сложна. Слюдостеклокерамика содержит только 50% фторфлогопита и имеет невысокую рабочую температуру 500°С.The disadvantage of such a charge is that when preparing the melt, expensive equipment is used. Material production technology is quite complex. Mica-glass ceramics contains only 50% fluoroplogopite and has a low operating temperature of 500 ° C.

Более близкой к предлагаемой вл етс шихта дл получени литого слюдокристал- лического материала, состо ща из технических продуктов, содержащих кремний, алюминий, магний и кремнефторида кали , мае. %: кварцевый песок 30-34; глинозем 12- 16; магнезит32; кремн ефтористый калий 26. Полученный литой материал имеет следующий фазовый состав, об.%- калиевый фтор- флогопит 80-90; стекло 2-10: минералы примеси 5-10.Closer to the one proposed is the charge for the production of cast mica-crystalline material consisting of technical products containing silicon, aluminum, magnesium, and potassium silicon fluoride, May. %: quartz sand 30-34; alumina 12-16; magnesite32; potassium fluorocarbon 26. The resulting cast material has the following phase composition,% by volume - potassium fluoride-phlogopite 80-90; glass 2-10: impurity minerals 5-10.

Недостатком указанной шихты вл етс то, что получаемый из нее слюдокристалли- ческий материал имеет высокую прочность, отливки довольно пористые, имеют зональное крупнокристаллическое строение. На плавление шихты и гомогенизацию расплава уходит сравнительно много времени из-за многокомпонентное™ и высокой химической устойчивости исходных кристаллических составл ющих . Большое количество компонентов затрудн ет выполнение одного из важных условий дл получени доброкачественного расплава, а именно поддержаниеThe disadvantage of this mixture is that the mica-crystalline material obtained from it has high strength, the castings are quite porous, and have a zonal co-crystalline structure. It takes a relatively long time to melt the mixture and homogenize the melt due to the multicomponent ™ and high chemical stability of the initial crystalline components. A large number of components make it difficult to fulfill one of the important conditions for obtaining a benign melt, namely maintaining

СОWITH

VJ ел юVJ ate yu

VIVI

юYu

0000

качества, однородности и гранулометрического состава шихтовых материалов. К тому же использование магнезита (карбоната магни ) требует довольно четкого выполнени технологических параметров плавки, так как при высокотемпературном разложении карбонатов усиливаетс потер летучих составл ющих шихты, в частности фтора, что приводит к изменению состава расплава, то есть его кристаллизационной способности.quality, uniformity and granulometric composition of the charge materials. In addition, the use of magnesite (magnesium carbonate) requires a fairly precise technological parameters of melting, since the high-temperature decomposition of carbonates increases the loss of volatile components of the charge, in particular fluorine, which leads to a change in the composition of the melt, i.e. its crystallization ability.

Цель изобретени - повышение прочности гтри сжатии и снижение пористости.The purpose of the invention is to increase the strength of gtri compression and reduce porosity.

Шихта дл получени материала состоит только из двух компонентов. Основную массу составл ет крупнокристаллический и равномерно-зернистый по структуре шлак от выплавки углеродистого предельного феррохрома следующего химического состава , мае.%: AI2U3 20-23; МдО 26-40; 3-7, СаО 0,8-2,5, Fe203 0,9-1,2, SiOa 28-32, имеющий повышенную химическую активность взаимодействи с кремнефторидом кали . Эта активность предопредел етс его фазовым составом - стекло 15-20 об.%, дефектные кристаллы форстерита 50-55 об.% и шпинель (20-25 об.%), образовавшие в неравновесных услови х раскристаллизации шлакового стекла. Увеличение скорости взаимодействи компонентов шихты способствует сокращению времени ее плавлени и получени гомогенизированного расплава,The mixture to produce material consists of only two components. The bulk of the slag is coarse-grained and uniformly granular in structure slag from the smelting of carbonaceous ferrochrome limiting of the following chemical composition, wt.%: AI2U3 20-23; MDO 26-40; 3-7, CaO 0.8-2.5, Fe203 0.9-1.2, SiOa 28-32, which has an increased chemical activity of interaction with potassium silicofluoride. This activity is determined by its phase composition — glass, 15–20% by volume, defective forsterite crystals, 50–55% by volume, and spinel (20–25% by volume), which formed slag glass under non-equilibrium conditions. Increasing the speed of interaction of the components of the charge helps to reduce the time of its melting and obtaining a homogenized melt,

Длительность плавлени шихты известного состава при 1500-1600°С, потребл емой мощности печи 75-80 кВт и силе тока 800-1000 А составл ет до 60 мин, шихта же за вл емого состава при тех же услови х плавитс 30-35 мин.The duration of melting the mixture of known composition at 1500–1600 ° C, the furnace power consumption of 75–80 kW and a current of 800–1000 A is up to 60 minutes, and the mixture of the inventive composition melts for 30–35 minutes under the same conditions.

Кальций и железо, вводимые в шихту со шлаком, не играют существенной роли в кристаллизации расплава. Они частично вход т в состав кристаллов фторфлогопита, замеща в них калий или магний, частично - в состав стеклофазы. Присутствие в расплаве данной шихты оксида хрома измен ет его кристаллизационные способности, а именно увеличивает скорость его объемной кристаллизации . Равномерно распредел лась по объему расплава, частицы оксида служат центрами кристаллизации калиевого фтор- флогопита, способствуют его равномерной кристаллизации, что позвол ет получить плотные поликристаллические слитки и обеспечивает высокий предел прочности при сжатии материала. Отливки имеют равномерно-кристаллическую однородную по сечению, а не зональную структуру с размером кристаллов до 1,0-1,5 мм и фазовый состав, об.%: 80-90 калиевого фторфлогопита , 5-10 стекла, 5-10 минералы-примеси.Calcium and iron introduced into the mixture with slag do not play a significant role in the crystallization of the melt. They are partly part of the fluoroplogopite crystals, replacing potassium or magnesium in them, and partly in the glass phase. The presence of chromium oxide in the melt of this mixture changes its crystallization abilities, namely, it increases the rate of its bulk crystallization. Evenly distributed over the volume of the melt, the oxide particles serve as the crystallization centers for potassium fluorophosphate, contribute to its uniform crystallization, which makes it possible to obtain dense polycrystalline ingots and ensure high ultimate compressive strength of the material. The castings have a uniform crystal uniform over the cross section, rather than a zonal structure with a crystal size of up to 1.0-1.5 mm and a phase composition,% by volume: 80-90 potassium fluoroflogopite, 5-10 glasses, 5-10 mineral impurities .

Уменьшение как и увеличение количества шлака или кремнефторида кали в шихте приводит к снижению выхода фторфлогопита в отливках, а так же к нарушению одно- родности структуры материала.A decrease as well as an increase in the amount of slag or potassium silicon nefteid in the charge leads to a decrease in the output of fluoroflogopite in castings, as well as to a violation of the homogeneity of the material structure.

П р и м е р, 70 мас.% дробленого до зерна с размером до 10 мм шлака передельного углеродистого феррохрома, 30 мас.% порошка кали кремнефторида смешивают 0 в бе гунах за крытого типа в течение 10-15 мин и загружают в плавильную печь. Таким же образом готов т шихты с другими соотношени ми компонентов. Длительность плавки составл ет 25-35 мин при потребл емой 5 мощности 75-80 кВт и силе тока 800-1000 А. Готовый расплав с температурой 1500- 1600°С выливают в металлические формы, В услови х ферросплавного производства добавку кремнефторида можно производить 0 непосредственно в расплав шлака, наход щийс в шлаковне.EXAMPLE, 70 wt.% Crushed to grain with a size of up to 10 mm of slag pig carbon ferrochrome, 30 wt.% Potassium powder of silicofluoride are mixed 0 in sand traps for a closed type for 10-15 minutes and loaded into a melting furnace . In the same way, charge is prepared with other ratios of components. The duration of melting is 25-35 minutes at a consumed power of 75-80 kW and a current of 800-1000 A. The finished melt with a temperature of 1500- 1600 ° C is poured into metal molds. Under the conditions of the ferroalloy production, the additive of silicon fluoride can be produced 0 into the slag melt in slag.

Конкретные составы за вл емой и известной шихт, врем получени расплавов, выход фторофлогопита в слитках, прочность и 5 пористость отливок приведены в таблице. Из сопоставлени этих данных очевидно, что материал, полученный из за вл емой шихты имеет более высокую механическую прочность, на его изготовление тратитс 0 меньше времени, чем из известной.The specific compositions of the claimed and known charge, the time of melt production, the output of fluoroflogopite in ingots, strength and 5 porosity of castings are given in the table. From the comparison of these data, it is obvious that the material obtained from the claimed mixture has a higher mechanical strength; it takes less time to manufacture it than from the known one.

Claims

In addition to improved material properties, the application of the claimed mixture is more expedient due to the fact that it contains less components than is known. This simplifies the process of its preparation, as the need for equipment is reduced. This reduces the energy consumption for the preparation of the charge itself and the melt from it, making the finished product cheaper to cast. 0 In addition to solving environmental issues, the use of this slag saves a significant amount of alumina and magnesite, makes it possible to use them in other areas of the national economy. 5 Formula of Invention

Glass to produce molded mica-crystalline material, including SiO2, MgO, K20, CaO, F, characterized in that, in order to increase strength 0 under compression and decrease porosity, it additionally contains FeO and Cr20z in the following ratio of components wt.%:

SI0240.1-40.6;

A 20z9.6-11.3;

MDO25.0-26.5;

5K208.2-10.1;

CaO1,1-1,5;

F9.7-11.4

FeO0.2 - 0.4;

Сг20з2.3-3.1.