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 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.
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
Из горных пород и металлургических шлаков методом литья из расплавов можно получить разнообразные строительные материалы с высокими эксплуатационными свойствами.
Сырье. В качестве исходного сырья для производства каменного литья применяют магматические (базальт, диабаз) и осадочные (доломит, известняк, песок) горные породы. Первые дают темноокрзшенные изделия, а вторые - светлоокрашенные. Для получения каменного литья возможно использование металлургических шлаков; особенно эффективно их использование в огненно-жидком состоянии.
Производство литых каменных изделий начинается с подготовки и плавления (1400...1500° С) сырьевой шихты. Полученный расплав выливается в формы и подвергается медленному охлаждению для прохождения кристаллизации. С целью ускорения кристаллизации вводят добавки-минерализаторы, служащие центрами кристаллизации. Последняя операция - отжиг - второй этап медленного охлаждения, проводимый для снятия внутренних напряжений.
Свойства каменного литья. Изделия из каменного литья по своей однородности и техническим свойствам превосходят природные каменные материалы.
Плотность каменного литья 2700...3000 кг/м 3 ; пористость - не более 1...2 %; поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопогло-щение и высочайшую морозостойкость.
Прочность при сжатии составляет 200...250 МПа, при изгибе - 30...50 МПа, твердость 6...7 (по шкале Мооса), износостойкость очень высокая. Для каменного литья характерна очень высокая и универсальная химическая стойкость.
Применение. Литые каменные изделия используют для облицовки конструкций, подвергающихся серьезным агрессивным воздействиям: многократному замораживанию-оттаиванию, интенсивному истиранию, воздействию химически агрессивных веществ и т. п. Поэтому основными видами литых каменных изделий являются облицовочные плитки, брусчатка для мощения дорог, мелющие тела и облицовка для
мельниц, трубы. Диэлектрические свойства каменного литья используются в производстве электроизоляционных изделий.
Каменное литье светлых тонов применяют как материал для облицовки уникальных зданий и сооружений, а также для изготовления архитектурных деталей и скульптуры.
1. Что называют стеклами? 2. Какие главнейшие оксиды входят в состав стекла? 3. Каковы главнейшие свойства стекла? 4. Как ползают листовое стекло? 5. Назовите отделочные материалы из стекла. 6. Что такое ситаллы? 7. Каковы области применения изделий из каменного литья?
ГЛАВА 7. МЕТАЛЛЫ И МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
Металлы - кристаллические вещества, характеризующиеся высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими специфическими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кристаллической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.
В технике обычно применяют не чистые металлы, а сплавы, что связано с трудностью получения чистых веществ, а также с необходимостью придания металлам требуемых свойств.
Сплавы - это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свойствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа с углеродом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь) и др. На практике термин «металлы» распространяют и на сплавы, поэтому далее он относится и к металлическим сплавам.
Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: черные и цветные.
Кчерным металлам относятся железо и сплавы на его основе (чугун и сталь).
Сталь - сплав железа с углеродом (до 2,14 %) и другими элементами. По химическому составу различают стали углеродистые и легированные, а по назначению - конструкционные, инструментальные и специальные.
Чугун - сплав железа с углеродом (более 2,14 %), некоторым количеством марганца (до 2 %), кремния (до 5 %), а иногда и других элементов. В зависимости от строения и состава чугун бывает белый, серый и ковкий.
Химическое соединение железа с углеродом - карбид железа, в котором содержится 6,67 % углерода, называют цементитом. Цементит хрупок и имеет высокую твердость. Чем больше цементита в сплаве, тем он более твердый и хрупкий. В некоторых случаях (например, в присутствии больших количеств кремния) цементит не образуется, а углерод выделяется в виде графита (в сером чугуне).
В сталях и чугунах феррит, аустенит и цементит существуют в виде механических смесей. Иными словами, сталь и чугун - поликристаллические материалы, свойства которых зависят как от химического состава (количества железа, углерода и других примесей), так и от структуры (типа и размера кристаллов). Например, при нагревании до температуры выше 723° С твердая и прочная углеродистая сталь, состоящая из смеси феррита и цементита, становится мягкой и прочность ее падает, так как смесь феррита и цементита переходит в аустенит - раствор углерода в у-железе. На этом основана горячая обработка (прокат, ковка) углеродистых сталей. Этим же объясняется резкое падение прочности стальных конструкций при нагреве во время пожара.