) и некоторых видов промышленных отходов (шлак , зола) методом литья .
История
Одно из первых производств по каменному литью было организовано во Франции.
В 1902 году в России лабораторные работы по подготовки промышленной технологии начал Ф. Ю. Левинсон-Лессинг .
Петрургия
Изделия из каменного литья используются в промышленности (в частности добывающей и металлургической , угольной и др.).
Каменное литье получают в электродуговых или газовых печах. Процесс плавки каменного литья аналогичен плавке металла, температура плавления близкая. Для получения плотной структуры , камнелитые изделия проходят отжиг при плавном снижении температуры от 800°С до 200°С. Поэтому производство каменного литья является более энергоемким процессом чем, например, производство стали.
Основные физико-механические свойства каменного литья приведены в таблице № 1, а данные по стойкости в агрессивных средах - в таблице 2.
Есть два основных типа каменного литья - износостойкое и термостойкое , У термостойкого литья чуть ниже физико-механические свойства, но оно может работать при температурах до 800°С (износостойкое - при температурах до 200°С)ы.
Основные центры производства: Россия (г. Первоуральск), Чехия и Индия
Физико-механические свойства каменного литья
Таблица 1
Показатель | Износостойкое каменное литье | Термостойкое каменное литье | Серый чугун | Огнеупорный бетон |
---|---|---|---|---|
Объемная масса, кг/м³ | 2900-3000 | 2800-2900 | 7200 | 1990 |
Водопоглощение, % | 0,13 | 0,70 | -- | 10,1 |
Предел прочности при сжатии, Мпа | 250-500 | 100-260 | 500 | 44,4 |
Предел прочности при изгибе, МПа | 30-50 | 10-30 | 280 | 3,6 |
Ударная вязкость, кДж/м² | 1,25 | 1,06 | 3 | 1,2 |
Модуль упругости, Мпа | 100630 | 43700 | 120000 | 18000 |
Теплопроводность,Вт/(м-0С), при 200°С | 1,52 | 1,07 | 51 | 0,83 |
Удельная теплоемкость, кДж/ (кг-0С) при 200°С | 0,77 | 0,67 | 0,46 | 0,79 |
Температурный коэффициент линейного расширения, ?-10 | 83,0 | 60,0 | 132 | 21 |
Коэффициент истираемости, кг/м² | 1,0 | 1,4 | -- | -- |
Стойкость каменного литья в в кислотах и щелочах
Таблица 2
Основные свойства каменного литья
- Высокая стойкость к абразивному износу. Так как каменное литье имеет 7-ю - 8-ю группу твердости по шкале Мооса (т.е фактически уступает по этому показателю только алмазу и корунду) то его износостойкость значительно превышает все стали, включая марганцовистую, чугуны (в том числе ИЧХ), резины, пластмассы и все остальное.
- Высокая химическая стойкость к большинству промышленно применяемых кислот и щелочей, за исключением плавиковой кислоты .
- Механические свойства ниже, чем у стали и чугуна , однако достаточны для того, чтобы каменное литье работало в качестве несущего материала и качественно выполняло свои защитные функции.
- 4. Низкая теплопроводность и низкий коэффициент линейного расширения. Придает определенные теплоизоляционные свойства.
- Плотность каменного литья 2,8-2,9 г\см3, то есть в 2,7 раза меньше, чем у стали , то есть чтобы зафутеровать одну и ту же площадь , каменного литья нужно в 2,7 меньше по весу, чем, например, стали. То есть в дополнение к техническим свойствам каменного литья добавляется экономическая целесообразность его применения.
- Есть также ряд специальных свойств: это низкое водонасыщение, электроизоляционные свойства, а также то, что каменное литье не подвержено старению (то есть его свойства со временем не изменяются) и не образует радиоактивной пыли при взаимодействии с радиоактивными веществами
Термостойкое литье по своим характеристикам может выдерживать до 800°С не менее 40 циклов нагрев - охлаждение (а фактически по производственным данным эта цифра в 3-4 раза больше). Это выгодно отличает термостойкое каменное литье от большинства огнеупорных материалов. Обладая вышеперечисленными свойствами, каменное литье нашло широкое применение в промышленности. А именно:
- Трубы и отводы для изготовления и футеровки пульпо-, шламо-, золопроводов диаметром до 1220 мм. Срок службы таких трубопроводов, зафутерованных изнутри каменным литьем, увеличивается в 5-7 раз. В таблице приведены сравнительные данные стойкости между металлическими трубами и трубами, футерованными каменным литьем.
Труба футерованная каменным литьем - металлическая труба в которую вставлены камнелитые патрубки длиной 1 метр. Стыки между патрубками замазываются специальной замазкой, наполнителем которой является кислотоупорный порошок - размол каменного литья.
- Трубы и отводы для пневмопроводов подачи сыпучих материалов. В местах, где идет пневмоподача сыпучих материалов (которые обычно очень абразивные и подаются на больших скоростях), каменное литье надежно защищает основную трубу (или отвод) от износа, соответственно трубопровод надежно работает без свищей и аварий.
Такие трубы используют не только заводы по производству цемента, нерудных материалов, стекольные заводы, предприятия стройиндустрии, но и добывающие и металлургические комбинаты.
- Камнелитые желоба используются для гидросмыва золы, окалины, шлаков, в основном внутри помещений. Их используют угольные ТЭЦ, металлургические комбинаты, обогатительные фабрики.
- Плитка из каменного литья. В основном применяется для футеровки бункеров, течек, газоходов, очистителей, каналов, также используется для выкладки желобов , полов, футеровки различного оборудования.
Укладывается на специальный раствор или специальный клей, щели промазываются кислотоупорной замазкой.
- Эффективно применение камнелитых мультициклонов в системах газоочистки агломерационных фабрик.
- Термостойкое каменное литье используется в основном для футеровки рамп коксохимического производства.
Каменное литье имеет высокую износостойкость, устойчивость к кислотам, щёлочам и температурному воздействию. Каменное литье предназначено для работы в тяжёлых условиях эксплуатации, при воздействии агрессивных сред, абразивном воздействии, повышенной температуре, влажности, запылённости, механических нагрузках.
Каменное литьё изготавливается нескольких типов в зависимости от требований эксплуатации.
- Износостойкое литьё — рабочая температура до 150 градусов и высокая сопротивляемость износу, кислотам и щелочам.
- Термостойкое литье — рабочая температура до 700 градусов и высокая сопротивляемость кислотам и щелочам, стойкость к перепадам температур в совокупности с абразивными нагрузками.
Изделия из каменного литья
Из каменного литья изготавливают плитку, желоба, вкладыши труб и различные фасонные изделия.
Преимущества использования каменного литья
- Использование каменного литья позволяет увеличить срок службы оборудования и сооружений в 10 раз.
- Срок службы металлического оборудования 1 – 2 года, а футерованного каменным литьем 10 – 20 лет.
- В одинаковых условиях эксплуатации каменное литье изнашивается на 1 миллиметр в год, а метал изнашивается на 10 миллиметров в год.
- Футеровка оборудования каменным литьем снижает время на ремонт оборудования примерно в 10 раз.
- Камнелитая футеровка позволяет снизить затраты на замену изношенного оборудования в 5 раз.
- Термостойкое каменное литье на рампе коксовой батареи служит от 5 до 7 лет. Любой другой материал служит не более 8 месяцев.
Область применения каменного литья
Изделия из каменного литья применяют для защиты сооружений и оборудования на предприятиях добывающих отраслей, металлургии, а также других отраслей промышленности, где оборудование подвергается абразивному износу, воздействию агрессивных сред и повышенных температур. Рекомендуется применять каменное литье для защиты оборудования и сооружений, работающих при давлениях 1 МПа и выше.
В горнодобывающей промышленности каменное литье используют в системах удаления шламов и гидравлической подачи рудных материалов. Им футеруют хвостовые отвалы, пульпопроводы, сливные каналы, течки, лотки, воронки, желоба, гидроциклоны, классификаторы, бункера и другое оборудование. | |
В металлургической промышленности камнелитые изделия применяют для футеровки коксовых рамп, воронок и бункеров. В прокатных цехах камнелитые желоба используются в системах гидравлического смыва окалины. Плиткой футеруют узлы флотомашин, пульпопроводов, классификаторы. | |
В угольной промышленности каменным литьем футеруют сепараторы, желоба и отсадочные машины, скребковые транспортеры и бункера, трубопроводы. На флотомашинах каменным литьем футеруют трубопроводы для передачи пульпы, а также сами корпуса таких машин. | |
В стекольной промышленности , на стекольных, электроламповых и кинескопных заводах широко используются пневматические трубопроводы с каменным литьём. Каменная футеровка обладает ещё и свойством пониженного механического сопротивления проходу транспортируемых материалов. | |
На химических и коксохимических предприятиях каменным литьем футеруют корпуса и ловушки сатураторов, оборудование реакционных башен, коксовые рампы, отстойники для генерированной кислоты, змеевики, перегонные котлы, травильные ванны, кислотные трубопроводы, фильтры, сборники жидкостей. | |
В энергетической промышленности каменное литье используют для футеровки скрубберов, труб Вентури, систем гидравлического золоудаления, для систем подачи угля и угольной пыли, а также для изготовления камнелитых сопел. Что позволяет надежно защитить такие изделия в наиболее опасных местах. |
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАМЕННОГО ЛИТЬЯ
Каменное литье по шкале твердости Мооса имеет 7 — 8 группу, уступая лишь алмазу и корунду. Для повышения механических свойств и эксплуатационной надёжности изделия размерами более 400*400 мм армируются металлическими сетками. По необходимости такие детали оснащаются монтажными петлями и закладными элементами.
Стойкость каменного литья к агрессивным средам.
Наименование кислоты |
Стойкость различных материалов, в % |
|
---|---|---|
Износостойкое каменное литье |
Термостойкое каменное литье |
|
H 2 SO 4 (концентрированная) |
||
H Cl (концентрированная) |
||
H Cl (р-р 20 %) |
||
CH 3 COOH (концентрированная) |
не исследовалось |
|
HNО 3 (р-р 56 %) |
не исследовалось |
|
H 3 PO 4 (р-р 85 %) |
не исследовалось |
|
не исследовалось |
||
NaОН (р-р 20 %) |
не исследовалось |
|
NaОН (р-р 40 %) |
не исследовалось |
|
КОН (р-р 20 %) |
не исследовалось |
|
КОН (р-р 40 %) |
не исследовалось |
|
КОН (р-р 50 %) |
не исследовалось |
Отчётливо видно, что каменное литьё является устойчивым к воздействию практически всех кислот кроме плавиковой.
Химический состав каменного литья
Эксплуатационные свойства каменного литья
- Сопротивление каменного литья разрушению в результате термических напряжений (термическая стойкость) по ГОСТ 6145-55 для износостойкого каменного литья составляет 7-8 теплосмен, для термостойкого каменного литья – не менее 20 теплосмен;
- Водонасыщение (способность литья впитывать воду при кипячении или давлении ниже атмосферного в течение 24 ч.) составляет для каменного литья 0,13 — 0,7 % (испытания по ОСТ 8269-56).
- Коэффициент теплопроводности , характеризующий скорость распространения температуры в материале для износостойкого и термостойкого литья составляет 1,24х10 3 м 2 /ч (при температуре до 100°С) и 3,22х10 3 м 2 /ч (при температуре до 900°С).
Электрические свойства каменного литья:
- удельное объемное электросопротивление – 1,7-3,0 10 5 ·ОМ·м
- электрическая прочность – 0,8-3,0 кВ/мм
- диэлектрическая проницаемость, при f=50 Гц – 0,095-0,13
Диэлектрические свойства могут быть улучшены, если уменьшить содержание в каменном литье железа и марганца или если использовать светлокаменное или термостойкое (доломитовое) литье.
Каменное литье не подвержено старению – его свойства со временем не изменяются.
Каменное литье при взаимодействии с радиоактивными веществами — не образует радиоактивной пыли.
Каменным литьем называются материалы, получаемые плавлением изверженных горных пород (базальты, диабазы, габбро и др.), шихт из осадочных горных пород или шлаков цветной и черной металлургии с различными добавками. Плавление обычно осуществляется в электрических печах. Расплавленная масса разливается в формы. Полученные изделия после остывания подвергаются термической обработке для снятия внутренних напряжений.
Основным сырьем для каменного литья является базальт, к которому добавляют 7-8% горной породы горнблендита (отходы титаномагнетитового рудника) и 1,5 % хромистого железняка. Состав конечного продукта в изделии: 47-48 % SiO 2 ; 15- 16 % А1 2 О 3 ; 15-16 % (FеО + Fе 2 О 3); 1 1-12 % СаО; 6-7 % МgО; 2-4 % К 2 О. Несмотря на то что содержание SiO 2 в плавленом базальте не превышает ~50%, он обладает исключительной стойкостью к любым реагентам, кроме плавиковой кислоты. Кислотостойкость изделий из плавленого базальта во всех остальных минеральных и органических кислотах оценивается в 99-100 %. Он устойчив также в щелочах любой концентрации при обычных температурах. Эта уникальная химическая стойкость плавленого базальта обусловливается весьма плотной кристаллической структурой (объемная масса равна его плотности - 2,9-3,0 г/см 3), что обеспечивает непроницаемость изделия (открытая пористость равна нулю, а водопоглощение - 0,02 %).
Плавленый базальт обладает высокой твердостью, износостойкостью и механической прочностью (разрушающее напряжение на сжатие достигает 500 МПа). Естественно, что сочетание всех перечисленных свойств в одном материале позволяет применять изделия из плавленого базальта в различных отраслях промышленности. Однако материалу свойственны и существенные недостатки. Прежде всего, низкая термостойкость не позволяет эксплуатировать, изделия из плавленого базальта при температурах выше 150 0 С. Значительная сложность отливки изделий больших габаритов ограничивает их размеры. Возникают трудности и при механической обработке рабочих поверхностей деталей из плавленого базальта (для обработки требуется применение алмазного инструмента).
Стеклом называется твердый аморфный термопластичный материал, получаемый переохлаждением расплава различных оксидов. В состав стекла входит стеклообразующие кислотные оксиды (SiO 2 , А1 2 О 3 , В 2 О 3 и др.), а также основные оксиды (К 2 О, СаО, Nа 2 О и др.), придающие ему специальные свойства и окраску. Оксид кремния SiO 2 является основой большинства стекол и входит в их состав в количестве 50-100 %. По назначению стекла подразделяются на строительные (оконные, витринные и др.), бытовые (стеклотара, посуда, зеркала и др.) и технические (оптические, свето- и электротехнические, химико-лабораторные, приборные и др.). В зависимости от исходного стеклообразующего вещества различают силикатное стекло (на основе SiO 2), боросиликатное (В 2 О 3 и SiO 2), алю-мосиликатное (А1 2 О 3 , В 2 О 3 и SiO 2), алюмофосфорное (А1 2 О 3 и Р 2 О 5), силикотитановое (SiO 2 и TiO 2) и др.
При нагреве выше температуры стеклования стекло постепенно размягчается, переходя в вязкотекучее, а затем в жидкое состояние. При охлаждении расплава происходит постепенное возрастание вязкости и при температуре стеклования переход в твердое и хрупкое состояние. Для большинства промышленных стекол температура стеклования составляет 425-600 °С.
Важными свойствами стекла являются оптические. Обычное стекло пропускает около 90 % , отражает - 8 % и поглощает - 1 % видимого света. Механические свойства стекла характеризуются высоким сопротивлением сжатию и низким - растяжению. Термостойкость стекла определяется разностью температур, которую оно может выдержать без разрушения при резком охлаждении в воде. Для большинства стекол термостойкость колеблется от 90 до 170 °С, а для кварцевого стекла - 1000 °С. Основной недостаток стекла - высокая хрупкость.
Рассмотрим некоторые виды технических стекол.
Светотехническое стекло по составу совпадает с обычным оконным стеклом (70-72 % SiO 2 , 14-15 % Nа 2 О, 7-8 % СаО; 3-4 % МgО, 1-2 % К 2 О; 1-2 % А1 2 О 3) с добавками при необходимости специальных компонентов. Для получения светорассеивающих стекол вводят 3-4 % соединений фтора. Цветные сигнальные стекла получают добавкой 1-2 % сернистого кадмия и 0,5-1 % селена (красное стекло), 1,2-1,5 % оксида меди и 0,2-0,7 хрома (зеленое стекло), 1,5 % сернистого кадмия (желтое стекло). Теплозащитные стекла, предназначенные для остекления помещений в горячих цехах, содержат оксиды железа и ванадия.
Электровакуумное стекло применяется для электрических ламп накаливания, люминисцентных ламп, радиоламп и др. Главными требованиями к нему являются определенный коэффициент теплового расширения и термическая стойкость (от 100 до 1000 °С) в зависимости от особенностей данной лампы. Для этих целей используется силикатное, боросиликатное, алюмосиликатное и кварцевое стекло.
Кварцевое стекло получают путем плавления при температуре выше 1700 °С наиболее чистых природных разновидностей SiO 2 . Оно имеет очень высокую теплопроводность и малый коэффициент теплового расширения, что обеспечивает кварцевому стеклу очень высокую термическую стойкость. Применяется оно для изготовления тиглей, труб, лабораторной посуды.
Закаленное стекло имеет состав обычного оконного стекла. Закалка состоит в нагреве стекла выше температуры стеклования (обычно 600-650 °С) и равномерном охлаждении струей воздуха или в масле: При этом значительно увеличивается прочность и вязкость стекла.
Триплекс (безосколочное стекло) представляет собой два листа закаленного стекла, склеенные прозрачной полимерной пленкой. При разрушении триплекса осколки удерживаются на пленке. Применяются триплексы для остекления транспортных средств.
Пеностекло получают путем спекания при температуре 700-900 °С смеси стекольного порошка с газообразователями (мел, известняк, уголь и др.). Оно отличается малой плотностью, низкой теплопроводностью, относительно высокой прочностью. Применяется в качестве тепло-, звуко- и электроизоляционного материала.
Каменное литьё
Петрургия (a. stone casting; н. schmelzgegossene Steinerzeugnisse, Guβstein; ф. fonderie de pierre; и. roca fundente ), - процесс получения изделий из горн. пород (базальтов, диабазов, доломитов и др.) или пром. отходов (напр., шлака, золы) переплавкой. Tехнология произ-ва K. л. зародилась в 20-e гг. 20 в. в CCCP, Франции и Германии и включает: приготовление расплава в пламенных или электрич. печах при темп-pe 1350-1450°C; студку и подготовку расплава (предкристаллизац. период); отливку (формовку) изделий из расплава; кристаллизацию и отжиг изделий в термич. печах. Pегулируя температурный и временной режимы процессов произ-ва, a также хим. состав расплава, получают K. л. c определ. физ., хим. и механич. свойствами. Изделия K. л. обладают высокой хим., термо- и износостойкостью, значит. механич. прочностью. Oсн. физ.-механич. константы изделий K. л.: 2900-3000 кг/м 3 ; предел прочности на сжатие 200-500 МПa, изгиб 30-80 МПa, растяжение 20-25 МПa; хим. стойкость в кислотах не менее 98%; 0,04-0,05 г/см 2 ; 0,7-1,0 Bт/(м·K). B CCCP в пром. масштабах выпускают изделия из K. л. в зависимости от характера исходного сырья: кислото- и износостойкие изделия из базальта, диабаза и доломита - кислотоупорные футеровочные плитки для хим. пром-сти, футеровку и шары для мельниц, трубы, лотки для защиты рабочих поверхностей бункеров, желобов и др. узлов горно-обогатит., металлургич. и энергетич. оборудования; термо- и износостойкие муллитовые изделия - брусья для футеровки стеклоплавильных печей (из шихты, состоящей из боксита, глинозёма, каолинита, кокса и пр.); атмосферостойкие изделия из диопсида; износостойкие изделия из литых огненно-жидких металлургич. шлаков - камень брусчатый для дорожных покрытий, облицовочные плиты, трубы, кирпич и др. Литература : Пеликан A., Плавленые камни, пер. c чеш., M., 1959; Липовский И. E., Дорофеев B. A., Камнелитейное производство, M., 1965; их же, Oсновы петрургии, M., 1972. Ю. И. Cычев.
Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .
Смотреть что такое "Каменное литьё" в других словарях:
- (петрургия), процесс получения литых изделий и материалов из расплавленных горных пород (базальт, диабаз, доломит) или промышленных отходов (шлаки, зола). Технологию переплавки горных пород с целью получения прочных и красивых материалов начали… … Энциклопедия техники
- (базальтовое литьё, шлаковое литьё, петрургия), литьё расплавленных базальтов, диабазов и других горных пород, а также металлургических шлаков для получения фасонных изделий. Изготовляют трубы, кислотоупорную аппаратуру, электротехнические… … Энциклопедический словарь
Базальтовое литьё, шлаковое литьё, произ во из расплавл. горных пород или металлургич. шлаков с добавками разл. изделий, имеющих св ва природного камня. Литые изделия подвергают обжигу (при 800 900 °С) и медленно охлаждают для придания прочности … Большой энциклопедический политехнический словарь
Процесс получения изделий главным образом из базальта, реже из диабаза и др. горных пород переплавкой их при t 1350 1450 °С. К. л. применяют при изготовлении труб, кислотоупорной аппаратуры, электрических изоляторов, брусчатки для… …
Литьё каменное - – литьё из расплавов горных пород. [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Литьё каменное – процесс получения изделий главным образом из базальта, реже из диабаза и др. горных пород переплавкой … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
литьё каменное - Литьё из расплавов горных пород [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные изделия прочие EN stone casting DE Steinguß FR production des pièces en pierre fondue … Справочник технического переводчика
Технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом (литейным сплавом, пластмассой, некоторыми горными породами) и дальнейшей обработке полученных изделий (см. Литейное производство,… … Большая советская энциклопедия
ЛИТЬЁ, я, ср. 1. см. лить 2. 2. собир. Литые изделия. Металлическое, каменное, пластмассовое л. Чугунное л. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Литьё из расплавов горных пород (Болгарский язык; Български) каменна отливка (Чешский язык; Čeština) výrobky z tavených hornin (Немецкий язык; Deutsch) Steinguß (Венгерский язык; Magyar) olvasztott kőzettermékek gyártása (Монгольский язык) чулуун … Строительный словарь
То же, что каменное литьё. * * * БАЗАЛЬТОВОЕ ЛИТЬЕ БАЗАЛЬТОВОЕ ЛИТЬЕ, то же, что каменное литье (см. КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ) … Энциклопедический словарь