Способ получения шлакового расплава для изготовления литых изделий

 

Сущность: подготовленный шлак расплавляют и вводят в него корректирующую добавку, в качестве которой используют датолитовый концентрат, затем разливают по формам и термообрабатывают отливки. Полученные отливки обладают повышенной ударной прочностью и термостойкостью за счет образования структуры в виде тонких пересекающихся игл и спутанных волокон. 1 табл.

Изобретение относится к переработке расплавов металлургических шлаков, а именно к получению литых изделий.

Известны способы обработки шлакового расплава с использованием в качестве корректирующих добавок хромомагнезитового порошка (12,5%) и смеси песка (15%) с хромомагнезитовым порошком (12,5%) [1] Способ приводит к некоторому улучшению физико-химических свойств литых изделий. Однако реликтовые зерна хромомагнезита, а также вторичные шпинелиды способствуют росту зерен основного минерала в виде сферолитов, что является крайне нежелательным для снижения хрупкости литых изделий [2] Наиболее близким к заявляемому является способ получения доменного шлакового расплава, в котором в качестве корректирующей добавки используют песок (32-35%), магнезит (9-11%) и натрийсодержащие вещества (2,5-3%) [3] В результате корректировки состава кристаллизация идет в сторону образования волокнистой структуры, обеспечивающей резкое снижение хрупкости литых образцов. Однако указанный способ технически затруднен, так как требует введения до 50 мас. подшихтовочных материалов и не обеспечивает высокую ударную прочность шлака.

Цель изобретения поиск менее громоздкого способа корректировки состава шлака, способствующего кристаллизации волокнистой микроструктуры, обеспечивающей высокую ударную прочность камнелитых материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем обработку шлакового расплава корректирующей добавкой, в качестве последней используют датолитовый концентрат в количестве 5-15% от массы расплава, который является сырьем для получения буры (Nа₂B₄O₇˙10H₂O). Введение его в расплав доменного шлака изменяет характер кристаллизации и приводит к росту зерен основного минерала шлака мелилита в виде тонких пересекающихся игл и спутанных волокон. Кристаллов в форме сферолитов не образуется. Эти факторы способствуют повышению ударной прочности.

Причинный механизм такого влияния на ход кристаллизации состоит во влиянии одновалентных катионов и анионов, присутствующих в датолитовом концентрате. Эти ионы способствуют нейтрализации ненасыщенных связей на границах областей упорядочения в микрогруппировках расплава. Электронейтральные комплексы имеют вид полимерных цепочек, вытянутых вдоль ≡ Si-O-Si ≡ связей. Они то и являются зародышами образования и роста длинных и узких зерен. При введении в расплав шлака датолитового концентрата в количестве меньше 5% от массы расплава значительно малое количество зерен мелилита кристаллизуется в виде волокон. При увеличении количества вводимого в расплав шлака датолитового концентрата выше 15% от массы расплава происходит пронизывание всего расплава зернами мелилита, что не приводит к дальнейшему росту ударной прочности удельная работа разрушения снижается. Широко известно использование датолитового концентрата в составе шлакообразующих, разжижающих добавок.

В заявляемом способе датолитовый концентрат способствует формированию кристаллических новообразований игл и волокон. На основании чего можно сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "изобретательский уровень".

Датолитовый концентрат засыпают в разливочный ковш, в котором выдерживают его до полного растворения. Усвоение добавки определяют отбором проб.

Пример реализации способа. Предлагаемый способ был реализован в лаборатории Череповецкого металлургического комбината. Испытание проводили на доменном шлаке. Добавляли в расплав доменного шлака различное количество датолитового концентрата (см. таблицу). Готовый расплав разливали в подогретые до 700-800^оС металлические формы, затем кристаллизовали и отжигали для снятия внутренних напряжений по обычной схеме отжига. Например, 1200^оС 1 ч, 950^оС 1 ч, 720-750^оС 1 ч, 500^оС 1 ч, затем медленно охлаждали со скоростью 5 град/мин до полного остывания. Показатель ударной прочности определяли на копре Педжа (испытуемые образцы цилиндры диаметром 40 мм и высотой 10 мм, масса падающей гири 5 кг). Результаты испытаний (см. таблицу) показали, что ударная прочность имеет максимальное значение при содержании датолитового концентрата 5-15% В качестве базы сравнения выбран природный камень нефрит, имеющий наибольшую ударную прочность из всех натуральных камней благодаря своему спутанно-волокнистому строению.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий ввод корректирующей добавки, отличающийся тем, что в качестве корректирующей добавки используют датолитовый концентрат в количестве 5 15% от массы расплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1