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

Физико-механические и эксплуатационные свойства каменных отливок

Когда в начале 70-х годов на ТЭС энергосистемы начали использовать камнелитые изделия ряда заводов страны, то быстро пришли к выводу, что для энергетики нужны свои, совершенно не типичные камнелитые изделия. Так, защита газоходов плиточными изделиями потребовала уменьшения их веса, т.е. толщины, а из-за коробления конструкций, формирования у плиток сильно развитого рифления или отверстий для монтажа защитного слоя* Для защиты циклонов, гибов пылепроводов, горелочных устройств, конусов сепараторов, мельничных вентиляторов, скрубберов и т.д. потребовались специальные изделия, причем, со шпунтом по периметру для перекрытия швов.
Это, в свою очередь, потребовало более тщательного изучения (Нормирования (заполнения Формы и кристаллизации отливок) свойств камнелитых изделий.
Физические, механические и химические свойства показывают, что во многих эксплуатационных ситуациях камнелитые изделия по сравнению с металлами обладают более высокой устойчивостью против механического. износа в контакте с движущейся абразивной средой (золошлаковая пульпа, пылевоздушная смесь) или коррозии при контакте с химическим воздействием (’’парниковый эффект” в газоходах). Ниже представлены основные свойства камнелитых изделий.

Удельная объемная масса каменных отливок находится в пределах 2,6 +3,0 г/см3, что значительно ниже соответствующих показателей для чугунов и сталей; что должно учитываться при определении веса защитных путевок.

Пористость отливок во многом зависит от их структуры и способа изготовления* Она составляет обычно I +4 %. С пористостью связан показатель "водопоглощение", характеризующий способность отливок впитывать и удерживать воду. Водопоглощение наблюдается в пределах 0,01 +0,04 % (по массе). Оно минимально для поверхностей отливок, что обусловливает хорошую их морозоустойчивость. Следует отметить, что пористость сверх указанной нормы может быть следствием нарушения процесса гомогенизации расплава при плавке и насыщения тела отливки газами из формы вследствие ее низкой газопроницаемости. Поэтому эти технологические параметры в процессе производства камнелитых изделий должны находиться под контролем технолога.

Механические свойства зависят от структуры и фазового состава отливки. Они определяются способностью выдерживать внешние нагрузки на стандартных образцах, отливаемых отдельно или вырезаемых из готовых изделий. Каменные отливки достаточно хорошо работают на сжатие, но имеют невысокие показатели при растяжении, изгибе или ударе. Это обязательно должно учитываться при их монтаже и эксплуатации. Более высокие прочностные показатели достигаются при степени закристаллизованноети изделий на 85-90%. При этом в отливках прослойки межкристаллитного стекла выполняют роль связки и в то же время снижают развитие усадочной пористости.

Предел прочности при сжатии для каменных отливок составляет 300-400 МПа, что несколько ниже прочности чугуна, но в реальных условиях эксплуатации сжимающие нагрузки на камнелитые футеровки. Следует отметить использование камнелитых изделий в аппаратах Москалькова (взамен чугунных) и вместо вкладышей из стали Ротшильда в золотодобывающих драгах, где давление струи виды и песка достигает 20ати.

Прочность при изгибе представляет интерес для тех агрегатов, где путеровки подвергаются изгибающим усилиям вместе с защищаемой металлической поверхностью* Б зависимости от структуры отливок предел прочности при изгибе меняется от ?0 до 70 МПа, Прочность небольшая и определяется характерной для каменного литья хрупкостью. Поэтому плиточные изделия при толщине 18+20 мм должны иметь размеры не более 250 х 200 мм. Учитывается это свойство при определении геометрических размеров и у других отливок,

Ударная вязкость связана с жесткой структурой силикатов, построенных из кремнекислородных тетраэдров, не способной к быстрому рассеиванию энергии удара. Поэтому камнелитые материалы не рекомендуется использовать в условиях ударных или активных динамических нагрузок. Однако, защита пылевыдающих колен шаровых мельниц Богословской ТЭЦ камнелитой плиткой вполне себя оправдало, т.к. выброс шаров туда происходит довольно редко.

Устойчивость против абразивного истирания, Камнелитые изделия могут использоваться в условиях контактного трения с движущейся средой, будь то пылевоздушная масса, газозоловой поток, или водошлаковая смесь, В некоторых случаях (высокоскоростные потоки) абразивный износ может сочетаться с микро-ударным воздействием (кавитация), В связи с этим, применяемые методики оценки износостойкости камнелитых материалов не могут полностью отразить условий эксплуатации отливок.
Поэтому необходимо накопление опыта эксплуатации отливок с корректировкой химсостава и структуры изделий. В частности, с этой проблемой пришлось столкнуться при защите центральных и наружных труб г орел очных устройств котлов ПК*39 и П-57 Репинской ГРЭС (энергоблоки 300 и 500 МВТ),
Наиболее распространенной является методика определения потерь при истирании образца на специальном круге в стандартизированных условиях (методика описана в следующем разделе). При этом наблюдаемые потери для камнелитых образцов составляют 0,01-0,02 г/см^, что в 54 Ю раз меньше, чем у различных чугунных и стальных образцов.
Износостойкость каменных отливок зависит от их строения. Она максимальна у изделий с мелкодисперсной структурой и снижается при значительном содержании стекловидной фазы» большую износостойкость имеют более плотные и мелкодисперсные слои изделий, прилегающие к границам литейных поверхностей. Соответственно пористость отливок резко снижают износостойкость.
Во многом износостойкость зависит и от твердости атакующих защитную футеровку частиц. Определяемая по шкале Мосса твердость (сопротивление внедрению в его поверхность друг1 ого материала) для каменного литья находится в пределах 7-8. Для сравнения: твердость кварца - 7, а зола ТЭС состоит из 60 4 70%; в топливе Экибаетузского месторождения до 50 % составляют абразивные частицы.
В таблице 2 представлены данные по износостойкости (метод Баушингера - круг ДКИ) и твердости (шкала Мооса) для различных материалов.

Тепло-и температуро-проводностъ отливки характеризующей способность передавать тепло при наличии в её теле градиента температур. Оба показателя с одной стороны учитывают теплоизоляционные свойства материала, а с другой - тесно связаны с термостойкостью изделий.

Таблица 2

Сравнительная износостойкость по методу Баушингера и твердость по шкале Мооса

К при 600 °С 0,255 ккал/кг °С, т.е. коэффициент термического линейного расширения каменного литья больше* чем у технического стекла, но значительно меньше, чем у металле*. Это касается и других теплофизических свойств камнелитых изделий.
Указанное в значительной степени усложняет процесс изготовления каменных отливок, так как многие производственные процессы (плавление шихты, гомогенизация расплава, кристаллизация и отжиг отливок) связаны с переносом тепла. Это затрудняет и использование каменного литья в узлах тепломеханического оборудования, которые работают в условиях частых теплоомен или резких температурных воздействий.


Термостойкость характеризует способность изделий вьщефкивать без разрушения резкие колебания температуры в процессе эксплуатации. Невысокая термостойкость каменных отливок обусловливается кроме малой теплопроводности материала их низкой пластичностью и значительным коэффициентом линейного расширения.
Термостойкость оценивают по количеству теплосмен (кипящая вода - холодная вода), которые образец выдерживает без разрушения. Повышенную термостойкость имеют отливки с малым коэффициентом термического расширения. Для увеличения термостойкости в отливках стремятся получить мономинеральную структуру, а также равномерно распределенную микро-пористость, которая способствует релаксации возникающих температурных напряжений.


Химическая стойкость связана с прочностью кристаллической решетки силикатов. Многие каменные отливки предназначены для защиты аппаратов, оборудования и ёмкостей от агрессивного химического воздействия различных сред: жидких растворов» газовых смесей, расплавов солей и др. Каменные отливки хорошо работают в контакте с серной кислотой (стойкость по стандартной методике 99,2 - 99,9 %, для азотной и соляной кислоты 98,0 - 98,6 %) и её растворами. Щелочестойкость 88-91 Камнелитые изделия могут успешно использоваться и при воздействии расплавов хлоридов и ряда других реагентов.
Известно, что каменное литьё является диэлектрическим материалом, поэтому может успешно использоваться для покрытия полов (изготовление настилов) «в электро-цехах и у электро-агрегатов, а также при строительстве перегородок между ними.
Таким образом, изучение вышеперечисленных свойств дает полную картину по возможностям использования, камнелитых изделий.



 
Яндекс.Метрика