Каменное литье в энергетике
Состояние и перспективы совершенствования камнелитейного производства
Исходные материалы и составы шихт для производства каменных отливок
Строение и свойства камнелитого материала
Физико-механические и эксплуатационные свойства каменных отливок
Технологические особенности камнелитейных расплавов
Разработка технологии изготовления стандартных образцов
Разработка модельной оснастки
Определение предела прочности при сжатии и изгибе
Определение ударной вязкости
Определение износостойкости образцов
Определение кислотостойкости
Определение водопоглощения
Определение термостойкости
Технология изготовления каменных отливок
Технология производства плиточных изделий
Технология производства каменных фасонных изделий
Технология приготовления расплава
Защита быстроизнашивающихся узлов
Номенклатура каменных отливок
Экономика и организация камнелитейного производства
Производственная мощность предприятия
Годовая программа выпуска изделий и расчет численности работающих
Себестоимость продукции. Накладные расходы предприятия
Финансы предприятия и технико-экономические показатели производства

Исходные материалы и составы шихт для производства каменных отливок

Основой для изготовления каменных отливок служат расплавы, получаемые на базе изверженных горных пород, металлургических шлаков, а также синтетических шихт. Выбор сырья для производства отливок определяется прежде всего их назначением. Важным обстоятельством является близость используемого в качестве сырья материала к оптимальному химическому составу, обеспечивающему высокие эксплуатационные качества отливок, т.е, тех. задание на отливку должно включать все параметры среды, в которой будет работать отливка, а химсостав и структура отливки должны обеспечивать необходимую карреляцию износостойкости, химстойкости, термостойкости, жаропрочности и т.д. Необходимо учитывать также технологические качества шихтовых материалов и получаемых из них расплавов: стабильность химсостава по массе, невысокую температуру плавления, достаточную жидко-текучесть, хорошую кристаллизационную способность и т д.
В практике камнелитейных заводов чаще всего используют разновидности магматических пород: базальты, диабазы, андезито-базальты и пр. Они образовались при застывании магмы в земной коре и на её поверхности* В этих горных породах содержатся в основном окислы кремния.
В камнелитейном производстве обычно пользуются основными (базальтовая магма), средними (диоритовая магма) и кислыми (гранит) породами.
Из числа магматических пород лучшим сырьем для производства каменных отливок являются базальты. Они относятся к эффузивным горным породам (лава наиболее древних вулканов) - это плотные излившиеся породы, состоящие из темных минералов и стекла* Содержание в них значительного количества AlgOg, СаО и делают базальты менее вязкими, но более тугоплавкими. По своему минералогическому составу они представляют плагнокла (обычно лабрадор), авгит и оливин. Для производства различного фасонного литья необходимо иметь расплав с высокой жидко-текучестыо и кристаллизационной способностью, что и имеется у базальтовых и диабазовых пород,
К тому же они обеспечивают минимум стекловидной фазы, что улучшает свойства отливок, в частности, их износостойкость и термостойкость.
До недавнего времени основным методом выбора сырья для камнелитейного производства оставался ’’метод тыка". Наиболее ярко проявились недостатки этого метода в период станввления камнелитейного производства в Карелии. Ближайшее к Кондогржскому заводу Береговое месторождение габбродиабазов оказалось непригодным для получения ответственной продукции, в частности, камнелитых труб длиной 1 м,
С тех пор проводится глубокий анализ всех горных пород с сопоставлением их свойств и влияния их на свойства отливок.
И всё же ошибки продолжались. Так, цех каменного литья в Первоуральске треста "Уралруда" был привязан вначале к ремонтной отраслевой базе, а затем к местному железорудному карьеру по сырью,
К этому времени, из опыта камнелитейного производства было известно, что наиболее благоприятной горной породой является пироксенит и все камне-литейщики стали стремиться с помощью шихтовых добавок (присадок) добиваться пироксеновой структуры в расплавах. Так поступили и при организации участка каменного литья в Свердловэнерго (Первоуральск), хотя гораздо экономичнее и технологичнее было бы организовывать его в Качканаре (при Качканарской ТЭЦ) на базе сырья с Качканарского ГОКа (отличный пироксенит).
Правда, базальты, содержащие до 50 % Sl0z, для получения пироксеновой структуры отливок требуют небольшого количества корректирующих добавок. На базальтах Берестовецкого месторождения (Ревенохая обл.) сейчас работают камнелитейные цехи в Донецке и Кривом Роге. Первоуральским камнелитейным предприятиям "Уралруды" и Свердловэнерго приходится использовать горнблендитовые породы железорудного производства, что приводит к необходимости добавления большого количества корректирующих добавок, что, естественно, затрудняет получение необходимых свойств отливок* С завершением строительства своей железнодорожной ветки в 1991 году предприятия будут иметь возможность заводить пироксенитовый песок с Качканарского ГОКа, Это в значительной степени позволит решить проблему накопившихся отвалов.
Составы некоторых наиболее распространенных шихт, предназначенных для плавки в газопламенных и электродуговых печах, приведены в таблице J» I.
Для производства отливок используют также габбро-диабазы, пироксеновые кордиериты, андезиты и др., породы. Но принцип один: необходимо стремиться к пироксеновой структуре и химическому составу в расплаве, близкому к пироксену. Для сравнения в таблице № I приведены химсоставы горных пород, используемых в камнелитейном производстве.
Отливки из горнблендита склонны к трещинообразованию, поэтому добавляется кислая присадка (песок) для получения мономинеральной структуры, которая значительно уменьшает величину межфазных напряжений при термообработке отливок.
Чтобы сочетать высокую кислотостойкость и износостойкость, содержание окислов кремния, должно быть в интервале 48 4 53 %т Пироксеновый наиболее близок по оптимальному содержанию этих и других сплавов к требуемому составу каменного литья.

Таблица 1

Характеристика некоторых видов каменного литья и основных шихтовых материалов

Из приведенных составов (табл.1) на нашем предприятии используется состав 3, Уральский регион располагает большим количеством отходов обогащения железных руд, пригодных для петрургических целей. Использование отходов, прошедших дробление и сортировку, позволяет иметь низкую себестоимость исходного сырья (2,5-4,0 руб./т). В используемом нами горнблендите присутствуют кварцит, пироксен, магнетит и т.д., необходима корректировка состава добавками, чтобы суммарный состав пихты укладывался в структурную формулу пироксена (это цепочечные по структуре силикаты). Из минералов каменного литья пироксены обладают наибольшей скоростью кристаллизации, т.к. одинарные цепочки без особого труда укладываются параллельно друг другу в кристалл. Поэтому именно пироксены (с широким интервалом кристаллизации - 1100-600 °С) представляют в каменном литье основную кристаллическую фазу, определяющую и высокую механическую прочность отливки.
Горнблендит и пироксенит являются железистым алюмосиликатными системами. Расплавы, приготовленные на основе этих материалов с корректировкой, имеют и химический состав, приблизительно соответствующий кристаллохимический формуле сложного железистого пироксена авгитового ряда, который как основная минералогическая фаза закристаллизованных отливок определяет физико-химические свойства отливок.
Основным материалом, из которого почти полностью состоит горнблендит, является роговая обманка. Кроме нее присутствуют магнетит, алюмо-магнезиальная шпинель, полевой шпат. В качканарском пироксените крое основной пироксеновой фазы (80 %) есть примеси магнетита, кальцита, кварца и др.
Горнблендит поставляется с местного железорудного карьера в виде отсева ((фракция 0,5 4 15 мм). С целью введения расплава в поле кристаллизации пироксенов, т.е. для создания дополнительных
искусственных центров кристаллизации, к смеси горнблендита и кварцевого песка добавляют хромовую руду, Это улучшает структуру, но несколько снижает термостойкость (примерно, на 100°), а это один из основных эксплуатационных параметров отливок. Хромовая руда при этом заменяется шлаком хромового производства Челябинского ЭМК, в котором до 5 %, т.е., отходами.
Плавиковый шпат добавляют для уменьшения вязкости расплава. Сода        ) также снижает вязкость и увеличивает кристаллическую способность расплава. Раньше для этих целей использовали известняк или доломит.
Другой разновидностью исходных материалов для каменного литья являются металлургические шлаки: доменные, медные, никелевые, ферромарганцевые, Использование огненно-жидких шлаков не требует затрат труда и энергии на вторичный переплав, однако, большинство разновидностей шлаков в натуральном виде по всвоему химическому составу не подходят для изготовления износостойких и кислотостойких изделий. Некоторые из шлаков применяются для получения литых строительных плит и блоков, поребриков, брусчатки для мостовых, пригрузов, литого щебня и т.д. Как одна из составляющих шихты, шлаки могут быть использованы для получения камнелитых изделий разнообразного назначения, в том числе и ситаллов.
Синтетические камнелитейные шихты могут формироваться на базе различных материалов (бой стекольной тары, кирпича и т.д.). В таблице I (п.4) приведена шихта, состоящая из природного сырья и отходов литейного цеха (отработанная Аормсзечная смесь). Эта шихта используется для изготовления термостойких отливок (в основном плиты) на ПЗРГО. Термостойкость достигается искусственным увеличением (созданием) пористости в отливках за счет содержания СаО.
Но при этом снижается механическая прочность и износостойкость изделий.
Другим примером использования синтетических шихт является белое каменное литье, которое получают из кварцевого песка, доломита, отходов мраморных карьеров и окиси цинка.
Таким образом, для каменного литья могут быть использованы различные широко распространенные природные материалы, но доводка их до пироксеновой структуры требует тщательного научно-технологического поиска. В ряде случаев производство каменного литья оказывается дешевым и экономически выгодным.

 



 
Яндекс.Метрика