Каменное литье

КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ — изделия, получаемые отливкой из минерального расплава в земляных или металличечких формах с последующей термической обработкой и постепенным охлаждением. Каменное литье служит для коррозионно- и износостойкой облицовки, футеровки и мощения. В зависимости от сырья и цвета различают каменное литье: темное — из вулканических горных пород и металлургических шлаков, и светлое (белое) — из чистого кварцевого песка и осадочных горных пород.

Из темного каменного литья изготавливают плитки для полов, плитки футеровочные, кирпич футеровочный и др. Плитки для полов выпускаются рифленые (глубина рифления — 2 мм) и гладкие (для полов производств, помещений, к санитарному состоянию которых предъявляются повышенные требования, например, в пищевой промышленности). Кислотоупорные футеровочные плитки предназначаются для противокоррозийных покрытий. Износостойкие футеровочные плиты изготовляются с конусовидным отверстием для болтов и сплошные; они служат для защиты поверхностей бункеров, желобов и некоторых видов оборудования в коксовой и др. отраслях промышленностисти. Кирпичами футеруют цилиндрическую часть, а секторами — торцовую часть шаровых мельниц в лакокрасочном, карандашном и др. производствах.

Светлое каменное литье вырабатывается из шихты, в состав которой входят: песок кварцевый — 46%, доломит — 32%, известняк или мрамор (отходы) — 22%. Объемный вес изделий— 2,8 г/см3, водопоглощение — 0,2 - 1,5%, морозостойкость — 750 и больше циклов. Из светлого каменного литья производятся облицовочные плитки, плиты и фасонные детали, плиты для полов прямоугольной и шесн гранной формы, мелющие шары, тигли для плавки редких металлов, пресс-формы (способом точного литья), щебень для светлых асфальтобетонных покрытий, плитки для обозначения уличных переходов.

Из каменного литья могут быть также изготовлены-элементы футеровки бетонных стоков канализации, водосбросов; трубы для пневмо и гидротранспорта материалов; детали грохотов (валков), землесосов; строительные детали— для цоколей зданий, надцокольных поясов, оконных сливов, карнизов, облицовки мостов, оград и др. Из каменного литья на основе шлаков (шлакового литья) на некоторых металлургических заводах изготовляется дорожная брусчатка.

Изделия из каменного литья получают путём плавления скального базальта и заливки их в металлические формы, а также методом центробежного литья. Стандартная базальтовая футеровка состоит из плиток толщиной 20-60мм, труб диаметром 40-525мм, длиной 500мм с толщиной стенки 18-25мм, а также специальных профилей толщиной 30мм.

 

Применение.

 

Базальтовые (диабазовые) плиты и плитки применяются для настилки полов, транспортных дорог, грузовых платформ, террас в условиях  коррозийного и абразивного износа.

Базальтовая футеровка  находит применение при покрытии коксовых рамп,  хвостопроводов, пульпопроводов, сливных каналов, течек, лотков, воронок, желобов, гидроциклонов, кислотных ванн и т. д.

Базальтовые желоба  применяют для футеровки каналов, предназначенных для транспортировки материалов и жидкостей, вызывающих истирание и химическую коррозию.

Камнелитные изделия (бруски, плиты, трубы, желоба и др.) получают путем расплавления предварительно подготовленной шихты из горных пород и соответствующих добавок к ним, отливки расплава в формы, кристаллизации изделия, отжига и охлаждения его.

Сырьем для их производства служат темноокрашенные магматические породы: диабаз, базальт и светлоокрашенные осадочные породы: доломит, мел и кварцевые пески. Целесообразно применять отходы при разработке горных пород. Плагиоклазы повышают кристаллизационную способность расплава, но повышают температуру плавления. Оливины и пироксены улучшают литьевые качества материала, но увеличивают хрупкость изделий и повышают температуру плавления. Для понижения температуры плавления в шихту вводятся флюсующие вещества (плавиковый шпат 3%); для ускорения процессов кристаллизации при охлаждении расплава — тугоплавкие материалы: магнезит, хромит и хромитную руду, действующие как центры кристаллизации (затравки); для отбеливания расплава вводят оксид цинка в количестве 0,8%. Перед загрузкой в печь сырьевые материалы измельчают, просеивают и дозируют в необходимом соотношении.

Для плавки шихты применяют шахтные, ванные, вращающиеся и электрические печи. Наиболее распространены ванные печи. Расплав получается при температуре 1400 ... 1500°С. При непрерывной отливке изделий расплавленный материал поступает в копильники, в которых создается запас однородной массы с температурой 1180... 1250°С. Охлаждение расплава перед разливкой в формы необходимо для образования надлежащей структуры изделий и снижения усадочных дефектов (трещин, раковин). Далее расплав выливается в земляные, металлические или силикатные формы, подогретые до 600... 700°С, и постепенно охлаждается. Затем изделия подвергаются отжигу (медленному охлаждению) обычно в туннельных или камерных печах при температуре 800... 900°С или в специальных печах. Отжиг способствует повышению деформативности, уничтожению температурных напряжений, связанных с охлаждением и кристаллизацией, увеличению сопротивляемости ударным нагрузкам.

Постепенное понижение температуры благоприятствует выпадению кристаллической фазы из расплава. Введенные в сырьевую смесь минерализаторы способствуют ускорению процесса кристаллизации, путем регулирования температуры управляют степенью кристалличности камнелитных изделий. Процесс кристаллизации можно направлять с помощью воздействия электрического или магнитного поля, приложением вибрации, облучением расплава рентгеновскими и радиоактивными веществами. При охлаждении базальтовых расплавов при температуре 1250°С начинается выделение мельчайших октаэдрических кристаллов магнетита, что приводит к осветлению прилегающих участков основной стекловидной массы и способствует спонтанному течению процесса кристаллизации. При 1200°С выделяются отдельные, единичные кристаллики полевого шпата типа плагиоклаза. Около 1150°С резко увеличивается число центров кристаллизации плагиоклаза и возникает тонкокристаллическая сетка мельчайших кристалликов плагиоклаза. При дальнейшем снижении температуры (1100°С) параллельно с продолжающимся выделением магнезита и плагиоклаза начинают выделяться кристаллы пироксена. Основные минералы, входящие в состав каменного литья,— пироксены, плагиоклазы, оливин, магнетит и др. Камнелитные изделия (трубы, плитки) имеют однородную мелкокристаллическую структуру. Предел прочности при сжатии их 250 ...400 МПа, они имеют высокую твердость, морозо- и кислотостойкость, что обусловлено их большой плотностью (2900... 3000 кг/м3) и малой пористостью не более 1,0... 1,5% при замкнутых порах. Истираемость изделий из каменного диабаза, гранита, литья составляет 0,7 г/см2, что в 2... 5 раз меньше, чем базальта.

Изделия из каменного литья находят широкое применение для футеровки бункеров, течек, корпуса флотационных машин и т. д. Плитки из каменного литья с успехом заменяют металл, их используют для полов в цехах с агрессивными средами, при устройстве полов, в дорожном строительстве. Изделия из каменного литья применяются на химических заводах в качестве футеровки травильных ванн и отстойников.

Производство ИСК на основе каменного литья возможно по схеме, когда огнеупорный заполнитель объединяется с расплавом, после чего изделие формуется, а при необходимости и прессуется с последующим охлаждением до обычных температур. По другой схеме заполнитель объединяется с холодным высокодисперсным сырьем (в присутствии какой-либо жидкой среды), после чего отформованные изделия подвергаются определенной термической обработке. Во время этой обработки сырьевая прослойка в отформованном изделии частично расплавляется и при охлаждении переходит в стеклокристаллическое состояние с цементирующими свойствами, фиксируя микро- и макроструктуру конгломерата на основе каменного литья.

Получаемый по обеим технологиям конгломерат характеризуется стеклокристаллической микроструктурой вяжущей части и контактного слоя между вяжущим веществом и заполнителем, существенно влияя на макроструктуру ИСК и его технические свойства.