Каменное литье производят путем плавления шихты из различных пород камня. Сырьем для отливок служат вулканические породы (диабаз, базальт) или другие нерудные материалы (кварцевый песок, доломит). Для футеровки агрессивных и высокотемпературных агрегатов используют горные породы.
Изготовление плитки и фасонных изделий для футеровки из камня производят по похожему принципу с металлургическим литьем:
В результате отливка получает плотное, однородное, кристаллическое строение, что определяет ее высокие механические характеристики. Каменная шихта из осадочных пород (доломита, известняка) и металлических шлаков дает отливки белого цвета. Вулканические породы (диабаз, базальт) придают изделиям темный цвет.
Производители каменного литья базируются в основном на местном сырье и выпускают продукцию по своим ТУ, проводят необходимые испытания и подтверждают характеристики сертификатом соответствия.
Технология производства каменного литья позволяет изделиям из него превосходить природные качества каменного сырья. За счет отжига и отпуска пористость не превышает 1-3%, что обеспечивает водонепроницаемость и стойкость к низким температурам. Высокую механическую прочность дает плотность литья, достигающая 3000 кг/м.
Для решения задачи защиты агрегатов от агрессивного воздействия (футеровки) применяют два типа изделий. Износостойкие узлы лучше противостоят абразивному воздействию, хорошо сопротивляются агрессивным средам, но до +150 °С. Термостатическое литье сохраняет стойкость к химическому составу рабочей среды до +900 °С, однако менее устойчиво к механическому воздействию.
Правильный подбор каменной футеровки позволяет получить следующие выгоды:
Экономический эффект от применения футеровки из каменного литья ощутимо улучшит финансовые показатели.
Сочетание химического состава, технологии изготовления, благодаря которой каменные отливки приобретают однородную кристаллическую структуру, а также плотность придают изделиям ряд уникальных свойств. Они не теряют свои качества со временем и после радиоактивного облучения при разрушении не образуют радиоактивной пыли.
Твердость базальтового литья занимает 3-е место по шкале Мооса (до 8 баллов) после корунда и алмаза. Плотность плит и других изделий из камня ниже, чем у конструкционных сталей, и использование их в качестве несущих элементов ограничено. Кроме того, они хрупкие и ударные нагрузки держат хуже металла.
Однако среди огнеупоров их физические преимущества неоспоримы.
|
Показатель |
Каменное литье |
Шамот-ный кирпич |
Огнеупо-рный бетон |
|
|
Износо. |
Термо. |
|||
|
Объемная масса, кг/м3 |
2900-3000 |
2800-2900 |
2000 |
1990 |
|
Водопоглощение, % |
0,13 |
0,7 |
11,0 |
10,1 |
|
Предел прочности при сжатии, МПа |
250 |
200 |
23 |
44 |
|
Предел прочности при изгибе, МПа |
30 |
20 |
5,6 |
3,6 |
|
Ударная вязкость, кДж/м2 |
1,25 |
1,06 |
- |
1,2 |
|
Модуль упругости, Мпа |
100630 |
43700 |
10000 |
18000 |
|
Коэффициент Пуассона |
0,25 |
0,24 |
- |
- |
|
Термостойкость, °С |
150 |
700 |
1047 |
1027 |
|
Теплопроводность, Вт/(м-С°), при 20°С |
1,52 |
1,07 |
1,0 |
0,83 |
|
Удельная теплоемкость кДж/ (кг-С°) при 20°С |
0,77 |
0,67 |
0,83 |
0,79 |
|
Температурный коэффициент линейного расширения, a-10-7 °С-1, в интервале 20-600 °С |
83 |
60 |
38 |
21 |
|
Износостойкость, г/см2 |
0,12 |
0,13 |
- |
- |
Таблица 1. Физические свойства огнеупоров
Пределы прочности и упругости почти в 10 раз лучше, чем у большинства материалов для футеровки тепловых агрегатов.
Низкое водопоглощение (табл. 1) придает стойкость к различным агрессивным средам. Футеровка из каменного литья на 80-98% инертна к воздействию большинства кислот и щелочей.
|
Наименование кислоты |
Стойкость различных материалов, в % |
|
|
Износостойкое каменное литье |
Термостойкое каменное литье |
|
|
H2 SO4 (конц.) |
97 |
92 |
|
H Cl (конц.) |
90 |
80 |
|
H Cl (р-р 20 %) |
94 |
не иссл. |
|
CH3COOH (конц.) |
97 |
не иссл. |
|
HNО 3 (р-р 56 %) |
95 |
не иссл. |
|
H3PO4 (р-р 85 %) |
95 |
не иссл. |
|
HF (р-р 45 %) |
40 |
не иссл. |
|
NaОН (р-р 20 %) |
95 |
не иссл. |
|
NaОН (р-р 40 %) |
87 |
не иссл. |
|
КОН (р-р 20 %) |
98 |
не иссл. |
|
КОН (р-р 40 %) |
95 |
не иссл. |
|
КОН (р-р 50 %) |
85 |
не иссл. |
Таблица 2. Воздействие агрессивных сред на облицовку каменным литьем
Из таблицы видно, что только водный раствор концентрацией 45% фтороводорода HF (плавиковая кислота) способен в 2,5 раза уменьшить стойкость базальтового литья.
Химическая инертность и низкое водопоглощение не образуют в футеровке электролитов, поэтому каменное литье является хорошим диэлектриком: прочность на пробой 0,8-3,0 кВ/мм, удельное сопротивление 1,7-3,0 105 ·ОМ·м, диэлектрическая проницаемость при промышленной частоте 50 Гц 0,095-0,13.
Светлое каменное литье обладает лучшими диэлектрическими свойствами, а темное можно улучшать, изменяя в нем содержание металлов.
Каменное литье обладает уникальной способностью не разрушаться при перепаде температур. Согласно испытаниям по ГОСТ 6145-55 образцов износостойкого изделия оно должно выдержать не меньше 7 теплосмен, термостойкой продукции свыше 20. Цикл нагревания до заданной температуры, выдержка при ней определенное время и охлаждение в определенном режиме называется теплосменой.
Низкое изменение линейных размеров и скорости распространения тепла в изделиях делает их предпочтительными для теплоизоляции. Теплопроводность литья при температуре до 100°С не выше 1,24х103 м2 /ч, до 900°С близка к 3,22х103 м2 /ч.
В условиях работы на истирание износостойкость футеровки каменным литьем выше металлов, синтетических материалов, кроме алмазов и корунда.
Уникальные способности каменного литья противостоять физическому износу, работая при высоких температурах и химически активных средах, находят применение в различных производствах.
Футеровка из каменного литья находит применение в следующих отраслях.
Правильно подобранная специалистами и качественно исполненная футеровка каменным литьем быстро окупается и приносит ощутимую прибыль.
Все статьи