) и некоторых видов промышленных отходов (шлак , зола) методом литья .

История

Одно из первых производств по каменному литью было организовано во Франции.

В 1902 году в России лабораторные работы по подготовки промышленной технологии начал Ф. Ю. Левинсон-Лессинг .

Петрургия

Изделия из каменного литья используются в промышленности (в частности добывающей и металлургической , угольной и др.).

Каменное литье получают в электродуговых или газовых печах. Процесс плавки каменного литья аналогичен плавке металла, температура плавления близкая. Для получения плотной структуры , камнелитые изделия проходят отжиг при плавном снижении температуры от 800°С до 200°С. Поэтому производство каменного литья является более энергоемким процессом чем, например, производство стали.

Основные физико-механические свойства каменного литья приведены в таблице № 1, а данные по стойкости в агрессивных средах - в таблице 2.

Есть два основных типа каменного литья - износостойкое и термостойкое , У термостойкого литья чуть ниже физико-механические свойства, но оно может работать при температурах до 800°С (износостойкое - при температурах до 200°С)ы.

Основные центры производства: Россия (г. Первоуральск), Чехия и Индия

Физико-механические свойства каменного литья

Таблица 1

Показатель	Износостойкое каменное литье	Термостойкое каменное литье	Серый чугун	Огнеупорный бетон
Объемная масса, кг/м³	2900-3000	2800-2900	7200	1990
Водопоглощение, %	0,13	0,70	--	10,1
Предел прочности при сжатии, Мпа	250-500	100-260	500	44,4
Предел прочности при изгибе, МПа	30-50	10-30	280	3,6
Ударная вязкость, кДж/м²	1,25	1,06	3	1,2
Модуль упругости, Мпа	100630	43700	120000	18000
Теплопроводность,Вт/(м-0С), при 200°С	1,52	1,07	51	0,83
Удельная теплоемкость, кДж/ (кг-0С) при 200°С	0,77	0,67	0,46	0,79
Температурный коэффициент линейного расширения, ?-10	83,0	60,0	132	21
Коэффициент истираемости, кг/м²	1,0	1,4	--	--

Стойкость каменного литья в в кислотах и щелочах

Таблица 2

Основные свойства каменного литья

1. Высокая стойкость к абразивному износу. Так как каменное литье имеет 7-ю - 8-ю группу твердости по шкале Мооса (т.е фактически уступает по этому показателю только алмазу и корунду) то его износостойкость значительно превышает все стали, включая марганцовистую, чугуны (в том числе ИЧХ), резины, пластмассы и все остальное.
2. Высокая химическая стойкость к большинству промышленно применяемых кислот и щелочей, за исключением плавиковой кислоты .
3. Механические свойства ниже, чем у стали и чугуна , однако достаточны для того, чтобы каменное литье работало в качестве несущего материала и качественно выполняло свои защитные функции.
4. 4. Низкая теплопроводность и низкий коэффициент линейного расширения. Придает определенные теплоизоляционные свойства.
5. Плотность каменного литья 2,8-2,9 г\см3, то есть в 2,7 раза меньше, чем у стали , то есть чтобы зафутеровать одну и ту же площадь , каменного литья нужно в 2,7 меньше по весу, чем, например, стали. То есть в дополнение к техническим свойствам каменного литья добавляется экономическая целесообразность его применения.
6. Есть также ряд специальных свойств: это низкое водонасыщение, электроизоляционные свойства, а также то, что каменное литье не подвержено старению (то есть его свойства со временем не изменяются) и не образует радиоактивной пыли при взаимодействии с радиоактивными веществами

Термостойкое литье по своим характеристикам может выдерживать до 800°С не менее 40 циклов нагрев - охлаждение (а фактически по производственным данным эта цифра в 3-4 раза больше). Это выгодно отличает термостойкое каменное литье от большинства огнеупорных материалов. Обладая вышеперечисленными свойствами, каменное литье нашло широкое применение в промышленности. А именно:

• Трубы и отводы для изготовления и футеровки пульпо-, шламо-, золопроводов диаметром до 1220 мм. Срок службы таких трубопроводов, зафутерованных изнутри каменным литьем, увеличивается в 5-7 раз. В таблице приведены сравнительные данные стойкости между металлическими трубами и трубами, футерованными каменным литьем.

Труба футерованная каменным литьем - металлическая труба в которую вставлены камнелитые патрубки длиной 1 метр. Стыки между патрубками замазываются специальной замазкой, наполнителем которой является кислотоупорный порошок - размол каменного литья.

• Трубы и отводы для пневмопроводов подачи сыпучих материалов. В местах, где идет пневмоподача сыпучих материалов (которые обычно очень абразивные и подаются на больших скоростях), каменное литье надежно защищает основную трубу (или отвод) от износа, соответственно трубопровод надежно работает без свищей и аварий.

Такие трубы используют не только заводы по производству цемента, нерудных материалов, стекольные заводы, предприятия стройиндустрии, но и добывающие и металлургические комбинаты.

• Камнелитые желоба используются для гидросмыва золы, окалины, шлаков, в основном внутри помещений. Их используют угольные ТЭЦ, металлургические комбинаты, обогатительные фабрики.
• Плитка из каменного литья. В основном применяется для футеровки бункеров, течек, газоходов, очистителей, каналов, также используется для выкладки желобов , полов, футеровки различного оборудования.

Укладывается на специальный раствор или специальный клей, щели промазываются кислотоупорной замазкой.

• Эффективно применение камнелитых мультициклонов в системах газоочистки агломерационных фабрик.
• Термостойкое каменное литье используется в основном для футеровки рамп коксохимического производства.

Каменное литьё

Петрургия (a. stone casting; н. schmelzgegossene Steinerzeugnisse, Guβstein; ф. fonderie de pierre; и. roca fundente ), - процесс получения изделий из горн. пород (базальтов, диабазов, доломитов и др.) или пром. отходов (напр., шлака, золы) переплавкой. Tехнология произ-ва K. л. зародилась в 20-e гг. 20 в. в CCCP, Франции и Германии и включает: приготовление расплава в пламенных или электрич. печах при темп-pe 1350-1450°C; студку и подготовку расплава (предкристаллизац. период); отливку (формовку) изделий из расплава; кристаллизацию и отжиг изделий в термич. печах. Pегулируя температурный и временной режимы процессов произ-ва, a также хим. состав расплава, получают K. л. c определ. физ., хим. и механич. свойствами. Изделия K. л. обладают высокой хим., термо- и износостойкостью, значит. механич. прочностью. Oсн. физ.-механич. константы изделий K. л.: 2900-3000 кг/м 3 ; предел прочности на сжатие 200-500 МПa, изгиб 30-80 МПa, растяжение 20-25 МПa; хим. стойкость в кислотах не менее 98%; 0,04-0,05 г/см 2 ; 0,7-1,0 Bт/(м·K). B CCCP в пром. масштабах выпускают изделия из K. л. в зависимости от характера исходного сырья: кислото- и износостойкие изделия из базальта, диабаза и доломита - кислотоупорные футеровочные плитки для хим. пром-сти, футеровку и шары для мельниц, трубы, лотки для защиты рабочих поверхностей бункеров, желобов и др. узлов горно-обогатит., металлургич. и энергетич. оборудования; термо- и износостойкие муллитовые изделия - брусья для футеровки стеклоплавильных печей (из шихты, состоящей из боксита, глинозёма, каолинита, кокса и пр.); атмосферостойкие изделия из диопсида; износостойкие изделия из литых огненно-жидких металлургич. шлаков - камень брусчатый для дорожных покрытий, облицовочные плиты, трубы, кирпич и др. Литература : Пеликан A., Плавленые камни, пер. c чеш., M., 1959; Липовский И. E., Дорофеев B. A., Камнелитейное производство, M., 1965; их же, Oсновы петрургии, M., 1972. Ю. И. Cычев.

Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .

Смотреть что такое "Каменное литьё" в других словарях:

- (петрургия), процесс получения литых изделий и материалов из расплавленных горных пород (базальт, диабаз, доломит) или промышленных отходов (шлаки, зола). Технологию переплавки горных пород с целью получения прочных и красивых материалов начали… … Энциклопедия техники

- (базальтовое литьё, шлаковое литьё, петрургия), литьё расплавленных базальтов, диабазов и других горных пород, а также металлургических шлаков для получения фасонных изделий. Изготовляют трубы, кислотоупорную аппаратуру, электротехнические… … Энциклопедический словарь

Базальтовое литьё, шлаковое литьё, произ во из расплавл. горных пород или металлургич. шлаков с добавками разл. изделий, имеющих св ва природного камня. Литые изделия подвергают обжигу (при 800 900 °С) и медленно охлаждают для придания прочности … Большой энциклопедический политехнический словарь

Процесс получения изделий главным образом из базальта, реже из диабаза и др. горных пород переплавкой их при t 1350 1450 °С. К. л. применяют при изготовлении труб, кислотоупорной аппаратуры, электрических изоляторов, брусчатки для… …

Литьё каменное - – литьё из расплавов горных пород. [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Литьё каменное – процесс получения изделий главным образом из базальта, реже из диабаза и др. горных пород переплавкой … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

литьё каменное - Литьё из расплавов горных пород [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные изделия прочие EN stone casting DE Steinguß FR production des pièces en pierre fondue … Справочник технического переводчика

Технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении форм расплавленным материалом (литейным сплавом, пластмассой, некоторыми горными породами) и дальнейшей обработке полученных изделий (см. Литейное производство,… … Большая советская энциклопедия

ЛИТЬЁ, я, ср. 1. см. лить 2. 2. собир. Литые изделия. Металлическое, каменное, пластмассовое л. Чугунное л. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Литьё из расплавов горных пород (Болгарский язык; Български) каменна отливка (Чешский язык; Čeština) výrobky z tavených hornin (Немецкий язык; Deutsch) Steinguß (Венгерский язык; Magyar) olvasztott kőzettermékek gyártása (Монгольский язык) чулуун … Строительный словарь

То же, что каменное литьё. * * * БАЗАЛЬТОВОЕ ЛИТЬЕ БАЗАЛЬТОВОЕ ЛИТЬЕ, то же, что каменное литье (см. КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ) … Энциклопедический словарь

Из горных пород и металлургических шлаков методом литья из расплавов можно получить разнообразные строительные материалы с высокими эксплуатационными свойствами.

Сырье. В качестве исходного сырья для производства каменного литья применяют магматические (базальт, диабаз) и осадочные (доло­мит, известняк, песок) горные породы. Первые дают темноокрзшенные изделия, а вторые - светлоокрашенные. Для получения каменного литья возможно использование металлургических шлаков; особенно эффективно их использование в огненно-жидком состоянии.

Производство литых каменных изделий начинается с подготовки и плавления (1400...1500° С) сырьевой шихты. Полученный расплав вы­ливается в формы и подвергается медленному охлаждению для прохож­дения кристаллизации. С целью ускорения кристаллизации вводят добавки-минерализаторы, служащие центрами кристаллизации. По­следняя операция - отжиг - второй этап медленного охлаждения, проводимый для снятия внутренних напряжений.

Свойства каменного литья. Изделия из каменного литья по своей однородности и техническим свойствам превосходят природные ка­менные материалы.

Плотность каменного литья 2700...3000 кг/м 3 ; пористость - не более 1...2 %; поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопогло-щение и высочайшую морозостойкость.

Прочность при сжатии составляет 200...250 МПа, при изгибе - 30...50 МПа, твердость 6...7 (по шкале Мооса), износостойкость очень высокая. Для каменного литья характерна очень высокая и универ­сальная химическая стойкость.

Применение. Литые каменные изделия используют для облицовки конструкций, подвергающихся серьезным агрессивным воздействиям: многократному замораживанию-оттаиванию, интенсивному истира­нию, воздействию химически агрессивных веществ и т. п. Поэтому основными видами литых каменных изделий являются облицовочные плитки, брусчатка для мощения дорог, мелющие тела и облицовка для

мельниц, трубы. Диэлектрические свойства каменного литья исполь­зуются в производстве электроизоляционных изделий.

Каменное литье светлых тонов применяют как материал для обли­цовки уникальных зданий и сооружений, а также для изготовления архитектурных деталей и скульптуры.

Контрольные вопросы

1. Что называют стеклами? 2. Какие главнейшие оксиды входят в состав стекла? 3. Каковы главнейшие свойства стекла? 4. Как ползают листовое стекло? 5. Назовите отделочные материалы из стекла. 6. Что такое ситаллы? 7. Каковы области применения изделий из каменного литья?

ГЛАВА 7. МЕТАЛЛЫ И МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ

Металлы - кристаллические вещества, характеризующиеся высо­кими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хоро­шо отражать электромагнитные волны и другими специфическими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кри­сталлической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.

В технике обычно применяют не чистые металлы, а сплавы, что связано с трудностью получения чистых веществ, а также с необходи­мостью придания металлам требуемых свойств.

Сплавы - это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свой­ствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа с углеро­дом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь) и др. На практике термин «металлы» распространяют и на сплавы, поэтому далее он относится и к металлическим сплавам.

Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: черные и цветные.

Кчерным металлам относятся железо и сплавы на его основе (чугун и сталь).

Сталь - сплав железа с углеродом (до 2,14 %) и другими элемен­тами. По химическому составу различают стали углеродистые и леги­рованные, а по назначению - конструкционные, инструментальные и специальные.

Чугун - сплав железа с углеродом (более 2,14 %), некоторым коли­чеством марганца (до 2 %), кремния (до 5 %), а иногда и других элементов. В зависимости от строения и состава чугун бывает белый, серый и ковкий.

Химическое соединение железа с углеродом - карбид железа, в котором содержится 6,67 % углерода, называют цементитом. Цементит хрупок и имеет высокую твердость. Чем больше цементита в сплаве, тем он более твердый и хрупкий. В некоторых случаях (например, в присутствии больших количеств кремния) цементит не образуется, а углерод выделяется в виде графита (в сером чугуне).

В сталях и чугунах феррит, аустенит и цементит существуют в виде механических смесей. Иными словами, сталь и чугун - поликристал­лические материалы, свойства которых зависят как от химического состава (количества железа, углерода и других примесей), так и от структуры (типа и размера кристаллов). Например, при нагревании до температуры выше 723° С твердая и прочная углеродистая сталь, со­стоящая из смеси феррита и цементита, становится мягкой и прочность ее падает, так как смесь феррита и цементита переходит в аустенит - раствор углерода в у-железе. На этом основана горячая обработка (прокат, ковка) углеродистых сталей. Этим же объясняется резкое падение прочности стальных конструкций при нагреве во время пожа­ра.

Каменным литьем называются материалы, получаемые плавле­нием изверженных горных пород (базальты, диабазы, габбро и др.), шихт из осадочных горных пород или шлаков цветной и черной металлургии с различными добавками. Плавление обыч­но осуществляется в электрических печах. Расплавленная масса разливается в формы. Полученные изделия после остывания подвергаются термической обработке для снятия внутренних на­пряжений.

Основным сырьем для каменного литья является базальт, к ко­торому добавляют 7-8% горной породы горнблендита (отходы титаномагнетитового рудника) и 1,5 % хромистого железняка. Со­став конечного продукта в изделии: 47-48 % SiO 2 ; 15- 16 % А1 2 О 3 ; 15-16 % (FеО + Fе 2 О 3); 1 1-12 % СаО; 6-7 % МgО; 2-4 % К 2 О. Несмотря на то что содержание SiO 2 в плавленом базальте не превышает ~50%, он обладает исключительной стойкостью к лю­бым реагентам, кроме плавиковой кислоты. Кислотостойкость из­делий из плавленого базальта во всех остальных минеральных и органических кислотах оценивается в 99-100 %. Он устойчив так­же в щелочах любой концентрации при обычных температурах. Эта уникальная химическая стойкость плавленого базальта обус­ловливается весьма плотной кристаллической структурой (объем­ная масса равна его плотности - 2,9-3,0 г/см 3), что обеспечивает непроницаемость изделия (открытая пористость равна нулю, а водопоглощение - 0,02 %).

Плавленый базальт обладает высокой твердостью, износостой­костью и механической прочностью (разрушающее напряжение на сжатие достигает 500 МПа). Естественно, что сочетание всех перечисленных свойств в одном материале позволяет применять изделия из плавленого базальта в различных отраслях промыш­ленности. Однако материалу свойственны и существенные недо­статки. Прежде всего, низкая термостойкость не позволяет эксп­луатировать, изделия из плавленого базальта при температурах выше 150 0 С. Значительная сложность отливки изделий больших габаритов ограничивает их размеры. Возникают трудности и при механической обработке рабочих поверхностей деталей из плавле­ного базальта (для обработки требуется применение алмазного инструмента).

Стеклом называется твердый аморфный термопластичный материал, получаемый переохлаждением расплава различных оксидов. В состав стекла входит стеклообразующие кислотные оксиды (SiO 2 , А1 2 О 3 , В 2 О 3 и др.), а также основные оксиды (К 2 О, СаО, Nа 2 О и др.), придающие ему специальные свойства и окраску. Оксид кремния SiO 2 яв­ляется основой большинства стекол и входит в их состав в количестве 50-100 %. По назначению стекла подразде­ляются на строительные (оконные, витринные и др.), бы­товые (стеклотара, посуда, зеркала и др.) и технические (оптические, свето- и электротехнические, химико-лабо­раторные, приборные и др.). В зависимости от исходного стеклообразующего вещества различают силикатное стек­ло (на основе SiO 2), боросиликатное (В 2 О 3 и SiO 2), алю-мосиликатное (А1 2 О 3 , В 2 О 3 и SiO 2), алюмофосфорное (А1 2 О 3 и Р 2 О 5), силикотитановое (SiO 2 и TiO 2) и др.

При нагреве выше температуры стеклования стекло постепенно размягчается, переходя в вязкотекучее, а затем в жидкое состояние. При охлаждении расплава происхо­дит постепенное возрастание вязкости и при температуре стеклования переход в твердое и хрупкое состояние. Для большинства промышленных стекол температура стекло­вания составляет 425-600 °С.

Важными свойствами стекла являются оптические. Обычное стекло пропускает около 90 % , отражает - 8 % и поглощает - 1 % видимого света. Механические свойства стекла характеризуются высоким сопротивлением сжатию и низким - растяжению. Термостойкость стекла определяется разностью температур, которую оно может выдержать без разрушения при резком охлаждении в воде. Для большинства стекол термостойкость колеб­лется от 90 до 170 °С, а для кварцевого стекла - 1000 °С. Основной недостаток стекла - высокая хрупкость.

Рассмотрим некоторые виды технических стекол.

Светотехническое стекло по составу совпадает с обыч­ным оконным стеклом (70-72 % SiO 2 , 14-15 % Nа 2 О, 7-8 % СаО; 3-4 % МgО, 1-2 % К 2 О; 1-2 % А1 2 О 3) с добав­ками при необходимости специальных компонентов. Для получения светорассеивающих стекол вводят 3-4 % со­единений фтора. Цветные сигнальные стекла получают добавкой 1-2 % сернистого кадмия и 0,5-1 % селена (красное стекло), 1,2-1,5 % оксида меди и 0,2-0,7 хрома (зеленое стекло), 1,5 % сернистого кадмия (желтое стек­ло). Теплозащитные стекла, предназначенные для остек­ления помещений в горячих цехах, содержат оксиды же­леза и ванадия.

Электровакуумное стекло применяется для электричес­ких ламп накаливания, люминисцентных ламп, радиоламп и др. Главными требованиями к нему являются определен­ный коэффициент теплового расширения и термическая стойкость (от 100 до 1000 °С) в зависимости от особенностей данной лампы. Для этих целей используется силикатное, боросиликатное, алюмосиликатное и кварцевое стекло.

Кварцевое стекло получают путем плавления при тем­пературе выше 1700 °С наиболее чистых природных раз­новидностей SiO 2 . Оно имеет очень высокую теплопро­водность и малый коэффициент теплового расширения, что обеспечивает кварцевому стеклу очень высокую тер­мическую стойкость. Применяется оно для изготовления тиглей, труб, лабораторной посуды.

Закаленное стекло имеет состав обычного оконного стекла. Закалка состоит в нагреве стекла выше температуры стеклования (обычно 600-650 °С) и равномерном охлаждении струей воздуха или в масле: При этом зна­чительно увеличивается прочность и вязкость стекла.

Триплекс (безосколочное стекло) представляет собой два листа закаленного стекла, склеенные прозрачной по­лимерной пленкой. При разрушении триплекса осколки удерживаются на пленке. Применяются триплексы для остекления транспортных средств.

Пеностекло получают путем спекания при температу­ре 700-900 °С смеси стекольного порошка с газообразователями (мел, известняк, уголь и др.). Оно отличается малой плотностью, низкой теплопроводностью, относи­тельно высокой прочностью. Применяется в качестве тепло-, звуко- и электроизоляционного материала.