Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Высокоогнеупорные формовочные материалы






 

Для получения крупных чугунных и стальных отливок с чистой поверхностью вместо кварцевых песков применяют другие высокоогнеупорные материалы: хромит, хромомагнезит, циркон, дистен-силлиманит, шамот и др. Эти материалы имеют более высокие теплофизические свойства и меньшую склонность к физико-химическому взаимодействию с железом и его оксидами, поэтому позволяют получать чугунные и стальные отливки с более чистой поверхностью.

Хромит, или хромистый железняк - природный материал, содержащий хромшпинелиды. Химическая формула основного минерала в хромите Fe0 · Cr2О3, в котором содержится 68% Сг2О3 и 32% FeO. Однако из-за наличия примесей содержание Cr2О3 в хромите намного меньше - около 36%.

К особенно вредной примеси в хромите, как и в кварцевых песках, относится СаСО3, который при нагревании разлагается с выделением CO2, что может вызывать образование газовых дефектов. Поэтому содержание СаСО3 в хромите допускается не более 1, 5%, содержание SiО2 - не более 7%, постоянно присутствующих примесей (п.п.п.) - не более 2%. Соотношение Cr2О3: Fe0 в природном материале находится в пределах 2, 7-5, 0 (в зависимости от месторождения).

Рис.35 Минерал хромит Рис. 36 Хромитовый песок

 

Для уменьшения газовыделения хромит рекомендуется перед приготовлением формовочных смесей хромит прокаливать при температуре 900-1000°С.

Температура плавления хромита (при содержании Cr2O3 до 40%) не превышает 1800°С, плотность - 3760-4280 кг/м3. Хромит имеет более низкий температурный коэффициент объемного расширения, чем кварц. Хромит применяется для приготовления облицовочных смесей (или паст), при производстве крупных стальных и чугунных отливок. Полагают, что при применении хромита отливки с чистой поверхностью получаются в результате его спекания с последующим закрытием пор при нагреве поверхности формы заливаемым металлом.

Магнезит - горная порода, содержащая минерал MgCО3. Название " магнезит" происходит из названия области Магнезия в Греции. Чистый магнезит имеет цвет от коричневого до светло-серого (рис. 29), его плотность 2900 кг/м3. В горных породах наряду с минералом MgCО3 содержатся соединения кальция, кремния и железа. При переработке магнезитовой породы путем обжига из нее удаляется CO2, а магнезит превращается в оксид магния MgO кристаллизующийся как минерал периклаз. Оксид магния имеет свойства, подобные извести, т. е. поглощает влагу из воздуха и гидратируется. Поэтому его обжигают до спекания при температуре свыше 1400°С с добавками оксидов железа. В результате получают металлургический магнезит, имеющий шоколадно-коричневый цвет и содержащий более 85% MgO - основного жаростойкого компонента. Если обжиг происходит при температуре 800-95 0°С, образуется обезуглероженный каустический магнезит, обладающий вяжущими свойствами. Чистый MgO имеет огнеупорность 2800°С, а магнезитовые огнеупорные изделия - более 2000°C. Зернистый материал для формовочных смесей получают дроблением отходов и боя магнезитовых изделий.

Магнезит рекомендуется применять для приготовления облицовочных смесей или противопригарных красок, при получении отливок из высокомарганцовистых и других высоколегированных сталей, потому что магнезит является основным оксидом и не реагирует с основными шлаками при плавке легированных сталей.

Рис. 37 Обожженный металлургический магнезит (периклаз) Рис. 38 Магнезитовый огнеупорный кирпич

 

Хромомагнезит представляет собой продукт обжига при температуре 1500-1600°С смеси, состоящей из 50-70% хромитовой руды и 30-50% металлургического магнезита. Хромомагнезит содержит 40-58% MgO и 16-27% Cr203. Огнеупорность его - не менее 2000°С, плотность - 3900 кг/м3. В отличие от магнезита хромомагнезит хорошо противостоит резким изменениям температуры.

В литейном производстве обычно применяются отходы и бой хромомагнезитового кирпича. Хромомагнезит используется для приготовления облицовочных смесей, паст и красок, при получении крупного стального литья из легированных сталей. Для приготовления облицовочных смесей используют размолотый хромомагнезит, имеющий остатки на ситах 0, 1-0, 16 мм в количестве 50-60%, а на ситах 0, 1-0, 05 – 40-50%; для паст - остаток на ситах 0, 4-0, 16 – 30-40%, а на ситах 0, 1-0, 05 и в тазике – 60-70%; для красок - остаток на сите 0, 05-90%, остальное - остатки на ситах 0, 1-0, 63.

Рис. 39 Хромомагнезит Рис. 40 Хромомагнезитовый кирпич

Циркон - природный минерал, химическая формула ZrО2-SiО2. В природных цирконовых песках кроме циркона содержатся и другие минералы: кварц, рутил, дистен, ильменит, оксиды железа. Для увеличения содержания циркона пески обогащают до получения так называемого цирконового (обезжелезенного) концентрата, в котором содержится не менее 65% ZrO2 и не более 0, 5% TiO2, 0, 1% Fe2O3, 0, 1% Al2O3, 0, 15% P2O5. Циркон имеет высокую огнеупорность - не ниже 1600°С (при допустимом содержании примесей), малый температурный коэффициент объемного расширения (0, 003), высокие плотность (4600­4700 кг/м3) и теплопроводность. Oн применяется в основном для приготовления противопригарных красок для стального литья, иногда для изготовления форм при литье по выплавляемым моделям и литье в оболочковые формы.

Рис.41 Минерал циркон Рис. 42 Цирконовый песок (цирконовый концентрат)

Оливин представляет собой изоморфную смесь форстерита и фаялита. Химическая формула его MgO·FeO·SiO2 (MgO - 23%, FeO - 42 и SiO2 - 35%). Температура плавления форстерита MgO·SiO2 - 1900°С, фаялита - 2FeO·SiO2 - 1200°С. Температура плавления оливина зависит от соотношения содержания оксидов магния, железа и содержания кварца. Поэтому оливин необходимо применять с минимальным содержанием оксидов железа и не смешивать с кварцевым песком.

Рис. 43 Минерал оливин Рис. 44 Оливиновый песок

Oливин применяют для облицовочных формовочных смесей при изготовлении крупных стальных и чугунных отливок, что позволяет получать их с более чистой поверхностью, чем при использовании кварцевого песка.

Дистен-силлиманит содержит дистен и силлиманит, являющиеся модификациями одного и того же вещества (формула Al2O3·SiO2), но имеющие различную кристаллическую структуру. Структура дистена не претерпевает изменений при нагреве до 1300°С, а силлиманита - до 1545°С. Плотность дистен-силлиманита 3200-3500 кг/м3.

Химический состав дистен-силлиманитового концентрата следующий: не менее 57% Al2O3, не менее 39% SiO2, не более 1, 0% TiO2, не более 0, 8% Fe2O3, не более 0, 2% СаO, не более 0, 2% суммы Na2O + K2O, 0, 4% MgO и 2% ZrO2.

Дистен-силлиманит применяется в противопригарных красках для стального литья.

Шамот получают путем обжига огнеупорной глины до спекания. Химический состав шамота различный и зависит от соотношения SiO2 и Al2O3. Чем больше в шамоте содержание Al2O3, тем выше его огнеупорность. Шамоты бывают кислые (SiO2: Al2O3 > 4), нормальные (SiO2: A12O3 = 2...4), 2...4), глиноземистые (SiO2: Al203 < 2).

Рис.44 Дистенсиллиманит Рис. 45 Дистенсиллиманитовый концентрат

Чистый А1203 (корунд) имеет температуру плавления (2047±8)°С, а шамот (в зависимости от класса, то есть доли примеси Si02) - 1580-1750°С.

Химический состав шамота, %: 30-45 A12O3; 54-70 SiО2; 4-7 TiО2, Fе2O3, СаO, MgO, K2О, Na2О. Oсновным преимуществом шамота по сравнению с кварцевым песком является малое тепловое расширение, поэтому на отливках не образуется таких дефектов, как ужимины. Шамот дороже кварцевых песков и чаще применяется в виде фасонных частей для облицовки каналов литниковых систем при изготовлении средних и крупных стальных и чугунных отливок.

Мертели это тонкоизмельчённые огнеупорные смеси, предназначенные (обычно после добавления воды) для связывания огнеупорных изделий в кладке и заполнения швов. Мертели состоят из заполнителя и связующего; их химико-минералогический состав должен, как правило, соответствовать природе огнеупора кладки. Различают собственно огнеупорные мертели, затвердевающие при высокой температуре в результате образования керамической связки, гидравлически твердеющие мертели, содержащие добавки гидравлического цемента, и мертели с химической связкой, твердеющие при комнатной температуре или при нагревании. Смеси, в которые заранее добавлена связка, отличная от керамической, называются огнеупорными цементами. Степень измельчения мертеля зависит от их назначения. Величина зёрен тонкозернистых мертелей не превышает 1 мм.

В литейных цехах из других алюмосодержащих материалов применяются муллит и корунд.

Рис.46 Фасонные шамотные огнеупоры для литниковых систем Рис. 47 Шамотный мертель

Корунд Al2O3 - минерал синего цвета (благородные разновидности корунда называются рубин и сапфир) плотностью 4000 кг/м3. В технике применяется синтетический корунд (электрокорунд), получаемый плавлением боксита Al2O3 или чистых глин, богатых оксидом алюминия. Синтетический корунд содержит до 95% Al2O3 и характеризуется наилучшими свойствами: огнеупорностью, термостойкостью при резких изменениях температуры, химической стойкостью и отсутствием объемных изменений. Чистый Al2O3 применяется для изготовления форм при литье по выплавляемым моделям и в качестве наполнителя противопригарных красок для стального литья. Муллит 3Al2O3•2SiO2 - высокоогнеупорный материал, получаемый путем сплавления каолина с корундом, применяется для изготовления форм при литье по выплавляемым моделям. В ряде случаев применяют и другие высокоогнеупорные наполнители формовочных смесей и противопригарных красок - рутил TiO2, графит, шунгит.

Рис. 46 Плавленый электрокорунд Рис. 47 Плавленый муллит





© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.