Литі неметалеві матеріали

ЛИ́ТІ НЕМЕТАЛЕ́ВІ МАТЕРІА́ЛИ — щільні, міцні неметалеві матеріали з комплексом своєрідних властивостей, які отримують з роз­плавів гірських порід, металургійних шлаків, оксидів, хімічних речовин, технічної сировини та їхніх сумішей. Див. також Вог­нетривких матеріалів промисловість, Ливарне виробництво, Лиття, Петрургічна сировина, Петрургія. Вироби виготовляють за допомогою методів ливар. технології з кри­сталізацією роз­­плаву під час формува­н­ня й охо­лодже­н­ня від­ливків. Обрана шихт. композиція ви­значає фіз.-хім. властивості роз­плаву та отриманого литого виробу. Роз­рахунок шихти забезпечує утворе­н­ня необхід. мінералів, що гарантує виробле­н­ня литого матеріалу з від­повід. характеристиками. Вони ви­значають галузь за­стосува­н­ня від­ливків залежно від умов екс­плуатації. Отрима­н­ня якіс. від­ливків без­посередньо повʼя­зане з ливар. властивостями роз­плаву, головними з яких є рідкоплин­ність та усадже­н­ня. Роз­плав, який заливають у фор­му, повинен мати до­статню плин­ність, щоб у литої деталі можна було сформувати чіткі роз­міри та необхідну конфігурацію. Існує взаємозвʼязок вʼязкості та рідкоплин­ності роз­плаву. Це до­зволяє під час роз­робле­н­ня тех­нол. режиму лиття за даними температур. залежності вʼязко­сті обрати такий температур. інтервал залива­н­ня, який забезпечить якість виливка, що виготовляється. Під час затвер­дне­н­ня та кри­сталізації від­ливка у ньому утворюються усадк. раковини і пори, які спричиняють виникне­н­ня гарячих тріщин. Для зниже­н­ня усадже­н­ня та забезпече­н­ня якості литої деталі на практиці за­стосовують спец. технол. при­йоми. Залежно від хім. складу та методу отрима­н­ня неметал. роз­плави мають різноманітні кри­сталізац. властивості: схильні до пере­охолоджен­ня, скло­утворе­н­ня або обʼєм. кри­­сталізації. Ці характерні особливості впливають на макро- і мікробудову від­ливків. Зональність, структура, мінерал. склад, вла­стивості осн. матеріало­утворюв. мінералу, величина кри­сталів, їхні взаємне роз­ташува­н­ня, наявність та вміст скло­утворюв. складової об­умовлюють фіз.-хім. властивості литого матеріалу. Водночас вони залежать від хім. складу роз­плаву та технол. параметрів створюваного виробу. Залежно від використовуваних шихт. компонентів Л. н. м. поділяють на камене- (петрург.), шлако- та плавленолиті оксидні. У кожній із під­груп можливий поділ за на­звою осн. мінералу (піроксен, фторфлогопіт тощо) або за гол. властивістю (термо­стійкі, вогнетривкі та ін.).

Найроз­винутішим є виробництво ка­мʼяного литва з вивержених гір­ських порід. Кри­сталічна фаза таких матеріалів пред­ставлена пере­важно утворе­н­нями моноклін. піроксену та магнетиту. У структурі присутня вільна скло­утворюв. фаза (5–20 %). Вона може пере­бувати у ви­гляді від­окремлених прошарків, у між­віс. просторах дендритів або між­дендрит. зонах кри­сталів. Вироби з роз­плавів гірських порід мають темно-сіре чи чорне забарвле­н­ня. Каменелитим матеріалам властиві висока щільність структури та низька пористість закритого типу, що сприяє прак­тич. від­сутності водопо­глина­н­ня, високій газощільності, хім. стій­кості в агресив. середовищах. Камʼяне литво піроксен. складу характеризується до­статньою міцністю, високою зносо- та ра­діац. стійкістю. Досить часто унаслідок високих фіз.-хім. влас­тивостей петрург. матеріали ви­користовують замість сталі, ча­вуну, вогнетривів і бетону. Труби, плити та фасон­ні вироби з них за­стосовують у гірн.-видо­був., вугіл., енергет., металург., хім. галузях, машинобудуван­ні, під час виробництва цементу, в буд-ві, для захисту технол. устат­кува­н­ня від корозії та стира­н­ня. Камʼяне литво на основі діопсиду білого кольору по­стачають на під­приємства харчової промисловості, з їхньою допомогою виконують архіт. оформле­н­ня будівель і споруд, фонтанів, з них виготов­ляють прес-форми, шари та футерува­н­ня шарових млинів під­приємств лакофарб. та емалевої пром-стей. Специфічні властивості має матеріал, осн. матеріало­утворюв. мінералом якого є калієвий фторфлогопіт (75–90 %). Йому характерна висока рідкоплин­ність, яка при 1400–1450 °С у 3–4 рази пере­вищує рідкоплин­ність базальт. складу та на­ближується до показників вуглец. сталі. З нього виготовляють фторфлогопіт. вироби склад. конфігурації з порожнинами й отворами та товщиною стінок 10–50 мм. Цей матеріал має термічну та пірохім. стійкість в агресив. рідких метал. середо­вищах, хороші ді­електр. властивості; витримує зміну температури від –70 до +1000 °С; хімічно стій­кий у роз­плавах хлоридів лужних, лужноземел. металів, хлорі, азоті, окислюв. і від­новлюв. атмо­сферах. Литі камʼяні вироби використовують у кольор. металур­гії, рідкоземел., хім. пром-стях, машинобудуван­ні та ливар. виробництві. Деталі з них у ви­гляді кон­струкц. вузлів і футерув. еле­ментів встановлюють у ливар. машинах, плавил. печах для отри­ма­н­ня, дозува­н­ня, транс­портува­н­ня та залива­н­ня первин. і вторин. алюм. сплавів, цинку, ла­туні, у магнієвих електролізерах, агрегатах виробле­н­ня й очище­н­ня тетрахлориду титану.

Порівняно з петрургічними, шлак. роз­плави мають низьку вʼяз­кість, високу рідкоплин­ність та кри­сталізац. здатність. Водночас їхнє усадже­н­ня під час твердне­н­ня коливається в широких межах — від 0,8 % для мідноплавил. до 8–23 % для силікомарганц. шлаків. У результаті остаточна пористість знижує щільність від­ливків. Як і в каменелитому матеріалі, у шлаках міститься вільна склоподібна фаза (10–30 %). Склокри­сталічна струк­тура шлаколитих матеріалів ви­значає їхні фіз.-мех. властивос­ті: міцність, зносо­стійкість, кислототривкість. Силікомарганц. шлак утворює матеріал високої термо­стійкості. Шлак. литво за­­стосовують у різноманіт. галузях. Плитами футерують бункери, жолоби та течки для зберіга­н­ня і транс­портува­н­ня руд, агломерату, коксу, вугі­л­ля, щебеню, піску та ін. абразив. матеріалів. Від­ливають футерув. плити для захисту від зноше­н­ня газовід­водів, при­ймал. лійок малого конуса та сухих пило­вловлюв. домен. печей, мультициклони систем пило­вловлюва­н­ня агломерац. ф-к, над­став­ки виливниць для роз­лива­н­ня сталі, тюбінги для водоне­проникного кріпле­н­ня гірн. виробок і блоки шахт. кріпле­н­ня, брущатку для доріг, плити для під­логи, бордюрні камі­н­ня, труби та ін.

Вогнетривкі матеріали та вироби, які виготовляють методом ливар. технології з тугоплав. і хімічно стійких оксидів, вирізняються стійкістю при високих т-рах екс­плуатації. Їх кваліфікують як плавленолиті вогнетриви. Хім. вміст ві­ді­грає гол. роль у формуван­ні структури та мінерал. складу, об­умовлює фіз.-хім. властивості матеріалу, сферу його викори­ста­н­ня. Плавленолиті вогнетриви, які мають найбільші пер­спективи роз­вит­ку, за хім.-мінерал. складом поділяють на баделеїтокорунд., глиноземисті (корунд.), алюмо­силікатні (муліт.), хромкорунд., хромалюмоциркон. і магнезійно-шпінелідні. Роз­плави, які синтезують у від­повід. системах, характеризуються низькою вʼяз­кістю та високою рідкоплин­ністю, а усадже­н­ня під час пере­ходу з рідкого стану в твердий, пере­вищує усадже­н­ня більшос­ті металів і становить від 10–13 % до 25 %. Процеси усаджен­ня ви­значаються температур. фактором. Існують технол. при­­йоми, спрямовані на її зниже­н­ня. Оксидні роз­плави мають вузький інтервал кри­сталізації (30–50 °С). Їм властиві обʼємна та послідовна кри­сталізація під час твердне­н­ня, утворе­н­ня зональності у від­ливках. Для плав­ленолитих вогнетривів характерні високі щільність, температура почат­ку деформації під навантаже­н­ням, міцність, короз. стійкість у контакті з високо­температур. агресив. роз­плавами: скломасою, шлаками. Вогнетриви моноліт. будови у 1,75–2,2 раза стійкіші порівняно з виробами зі спечених матеріалів. Це ви­значило сферу їхнього за­стосува­н­ня у чорній і кольор. металургії та скляній промисловості, з них створюють футерув. елементи басейнів скловар., дугових сталеплавил. і метод. на­грівал. печей, конвекторів. Використовують у зонах макс. зношува­н­ня футерівки шлак. пояса вакуум. ковшів, для мурува­н­ня дна та стін вакуум. камер, в установках пор­цій. і циркуляцій. вакуумува­н­ня сталі. З їхньою допомогою здій­снюють футерува­н­ня деяких зон домен. печей і шлак. пояса мідноплавил. від­бивал. печей. Ними вимуровують подини метод. на­грівал. і терміч. печей.

Завантажити статтю