PL114057B1 - Addition in the form of moulded piece of silicon carbide - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest dodatek w postaci wypraski z weglika krzemu, zawierajacej wegiel i ewentualnie dalsze substancje, do bezwykladzi- nowego zeliwiaka do stapiania zeliwa o wysokiej zawartosci zlomu stalowego rzedu 40 i wiecej % wa¬ gowych, w przeliczeniu na calosc wsadu zelaznego.Wiadomo, ze zamierzone nakrzemowanie zeliwa w zeliwiakach w przypadku stosowania wsadów o wysokiej zawartosci zlomu stalowego sprawia po¬ wazne trudnosci. Zawsze nalezy brac w rachube niekiedy znaczny upal Si, przy czym, pomijajac nie¬ dogodnosci ekonomiczne, fakt, ze te upalowe straty Si ulegaja silnym wahaniom, jest szczególnie uciaz¬ liwy. Zamierzone odtwarzalne nakrzemowanie prze¬ to bylo tylko z trudem mozliwe.W latach 30 ze zmiennymi rezultatami wprawdzie próbowano juz dodawac weglik krzemu do zwy¬ klych stopów zeliwa w zeliwiakach w celu wywie¬ rania wplywu na stop i wlasnosci zeliwa (opis pa¬ tentowy St. Zjedn. Am. nr 2 119 521; publikacja pt.Giesserei, 1962, strony 368, 376). Dopiero jednak w drugiej polowie lat 60 udalo sie przedstawic do dyspozycji wypraski z weglika krzemu, które w za¬ mierzony sposób umozliwialy zadane korzystne wy¬ wieranie wplywu na sklad, przebieg stapiania i wla¬ snosci zeliwa (opis patentowy RFN nr 1 583 262).Przy stosowaniu tych dawniej zadowalajacych calkowicie wyprasek z weglika krzemu ujawnialy sie czasem nieoczekiwane i nie dajace sie przewi¬ dziec odstepstwa. Okazalo sie, ze takie nie dajace 2 sie wytlumaczyc przebiegi procesów mogly poja¬ wic sie wtedy, gdy, zwlaszcza w bezwykladzinowych zeliwiakach, wsad zawieral znaczne ilosci zlomu sta¬ lowego. W tych szczególnych przypadkach uprzed- 5 nio wspomniane, dawniej zadowalajace calkowicie wypraski z weglika krzemu nie mogly wydawac sie nadal funkcjonujacymi bez zarzutu.Jedno z zadan wynalazku polega przeto równiez w przypadku stopów zeliwa o wysokiej zawartosci !0 stalowego zlomu na zapewnieniu w bezwykladzi¬ nowych zeliwiakach niezawodnej sterowalnosci uzy¬ skiwania zawartosci Si, to jest w warunkach naj¬ wiekszego z mozliwych ograniczenia strat upalo- wych Si. Kolejnym zadaniem jest umozliwienie wy- 15 wierania korzystnego wplywu na wlasnosci stopu oraz zuzla i odtwarzanie wlasciwosci zeliwa z mala tolerancja.Cele te osiaga sie za pomoca dodatku w postaci wypraski z weglika krzemu, która wedlug wyna- 20 lazku zawiera 25—60% wagowych SiC, 20—50% wa- wych mieszaniny AI2O3, SiA i CaO (wlacznie z cementem jako srodkiem wiazacym w ilosci 10 do 25% wagowych) o zawartosci, w przeliczeniu na tlenki, 2—30% wagowych A1203, 7—30% wago- 25 wych SiO£ i 5—25% wagowych CaO, oraz zawiera 3—25% wagowych grafitu, resztkowa wode krysta- lizacyjna i zwykle zanieczyszczenia. Dodatek moze zawierac do 10% wagowych wody krystalizacyjnej.Wprawdzie juz próbowano polepszac uzysk Si 30 droga dodawania koksiku do wyprasek z weglika 1140573 114057 4 krzemu, jednakze nie osiagnieto zadowalajacych re¬ zultatów. Prawdopodobnie sprowadza sie to do te¬ go, ze, w zaleznosci od warunków, w jakich eks¬ ploatuje sie kazdy zeliwiak, spala sie wieksza lub mniejsza czesc koksiku juz w szybie. Byloby zatem zrozumiale, ze z powodu wahajacej sie zawartosci wegla w wyprasce z weglika krzemu wystepuje zmienny uzysk Si.W przeciwienstwie do tego w obecnosci dodatku wedlug wynalazku zapewnione jest wystepowanie w strefie wytopowej zeliwiaka wypraski z wegli¬ ka krzemu pod wzgledem jej skladu, zwlaszcza zas zawartosci wegla, praktycznie niezmienionej. Za po¬ moca dodatku wedlug wynalazku osiaga sie posta¬ wione cele, w szczególnosci sterowanie uzyskiem Si na bardzo wysokim poziomie i odtwarzalnosc wla¬ sciwosci zeliwa. Szczególne znaczenie ma jednak fakt, ze wyniki te osiaga sie nawet w przypadku wysokich zawartosci zlomu stalowego, równiez przy skladzie wsadu wahajacym sie w szerokim zakre¬ sie.Znane sa wprawdzie (opis patentowy St. Zjedn.Am. nr 2 540 173) wypraski, które obok grafitu mo¬ ga zawierac weglik krzemu, jednak w cytowanym opisie nie ma ani zadnej wskazówki na temat po¬ stawionego zagadnienia, ani jakiejkolwiek uwagi, ze problem w przypadku wsadów o wysokiej za¬ wartosci zlomu stalowego w stopie zeliwa móglby byc rozwiazany droga zastosowania dodatku we¬ dlug wynalazku. W ciagu blisko cwiercwiecza od tej publikacji nikt nawet nie zdolal poczynic zad¬ nych uwag na temat rozwiazania wedlug wyna¬ lazku.Korzystnie stosuje sie dodatek wedlug wynalaz¬ ku, który zawiera 45—55% wagowych SiC, 25—35% wagowych mieszaniny Al2Oj, SiO^ i CaO (wlacz¬ nie z cementem jako srodkiem wiazacym w ilosci 10^25% wagowych) o zawartosci, w przeliczeniu na tlenki, 2-^30% wagowych A1208, 7—30% wagowych SiOs i 5—25% wagowych CaO, oraz zawiera 5—25% grafitu, resztkowa wode krystalizacyjna i zwykle zanieczyszczenia.Pod okresleniem grafit nalezy rozumiec wszyst¬ kie te postacie grafitu, których krysztaly sa do¬ strzegalne okiem lub pod mikroskopem optycznym, a zatem klasyczne postacie grafitu. Grafit rózni sie od wegla takze niezwykla wytrzymaloscia cieplna i odpornoscia na utlenianie; grafit praktycznie nie pali sie.Mozna stosowac zarówno grafit syntetyczny, taki jaki wytwarza sie np. droga ogrzewania drobno- krystalicznego wegla lub z koksu (grafityzacja), jak i grafit naturalny, np. grafit z Madagaskaru, gra¬ fit cejlonski, koreanski lub meksykanski. Równiez odpady grafitowe, takie jakie otrzymuje sie w dzie¬ dzinie elektrotechniki, moga byc stosowane. Wy¬ praski z weglika krzemu stosowane jako dodatek wedlug wynalazku zawieraja korzystnie grafit ele¬ ktrodowy, taki jaki otrzymuje sie podczas wytwa¬ rzania elektrod grafitowych lub jako niezuzyte re¬ sztki elektrod.Szczególna przydatnosc wlasnie grafitu elektro¬ dowego mozna prawdopodobnie tlumaczyc niska za¬ wartoscia szkodliwych domieszek, nie przewyzsza¬ jaca zazwyczaj 2 lub nawet 1%, oraz okolicznoscia, ze do wytwarzania tych elektrod z reguly stosuje sie paki i smoly, zwlaszcza paki i smoly z wegla kamiennego, a wiec spoiwa o wysokiej zawartosci wegla i o niskiej zawartosci domieszek. 5 Grafit, zawarty w stosowanych jako dodatek we¬ dlug wynalazku wypraskach z weglika krzemu, mialby przede wszystkim byc do dyspozycji w celu odtlenienia skladników tlenkowych, takich jak FeO„ Fe«Ot i MnO, tak wiec unika sie usuwania dodane- io go w celu nakrzemowania weglika krzemu, np. z utworzeniem Si02 i przejsciem do zuzla. Poza tym spowoduje sie dobre naweglanie; mozna zmniejszyc ilosc koksu wsadowego. Grafit dla celów cieplnych niewiele oznacza. 15 Stosowana jako dodatek wedlug wynalazku wy- praska z weglika krzemu zasadniczo moze jeszcze zawierac koksik, albo mieszanine grafitu z innymi odmianami wegla. Dalsza zaleta tkwi w tym, ze unika sie tworzenia agresywniejszego zuzla. 20 Grafit w stosowanych jako dodatek wedlug wy¬ nalazku wypraskach z weglika krzemu moze wy¬ kazywac rózna wielkosc czastek. Najczesciej prze¬ wazajaca czesc grafitu ma wielkosc czastek w za¬ kresie 0,1—15 mm, korzystnie 0,5—2 mm. 25 Rodzaj i ilosc dalszych skladników, zawartych w wypraskach z weglika krzemu wedlug wynalazku, powinna byc taka, aby nie wywieraly one zadnych dzialan niekorzystnych na stop lub na wlasciwosci zeliwa. 30 Sposród jako tlenki okreslonych dalszych sub¬ stancji Al2Os, Si02 i CaO, które moga byc zawarte równiez w postaci swych zwiazków, wystepuje zwlaszcza wapn przewazajaco w postaci czynnej jako srodek wiazacy, a mianowicie w postaci ce- 35 mentu, chociaz obecnosc w postaci weglanu nie jest wykluczona. Chociaz Al2Os i Si02 sa zawarte w ra¬ mach skladnika cementowego, a wiec w postaci zwiazanej, to pozadana jest jeszcze obecnosc dal¬ szych ilosci Al2Oa a zwlaszcza SiO* 40 Korzystnie ilosci te wystepuja wówczas przynaj¬ mniej czesciowo w postaci stluczek ceramicznych.Okazalo sie, ze te, w wypraskach z weglika krze¬ mu wedlug wynalazku zawarte dalsze substancje jako czynne dodatki do zeliwiaka wywieraja ko- 45 rzystny wplyw na uzysk Si, co moze sie czesciowo sprowadzac do efektu otuliny i rozcienczenia dla weglika krzemu. Te dalsze substancje dodatkowe, zawarte w wypraskach z weglika krzemu maja po¬ nadto dzialanie wywierajace wplyw na zuzel. Zwla- 50 szcza dzieki temu mozna przeciwdzialac tworzeniu sie zbyt silnie zasadowych i ciagliwych zuzli.Wypraski z weglika krzemu, w przeliczeniu na postac swych tlenków, zawieraja 2—30% wagowych Al^a, 7—30% wagowych SiC^ i 5—25% wagowych 55 CaO, odnoszac to do calkowitego ciezaru wypras¬ ki. Cementowy srodek wiazacy jest zawarty w ilo¬ sci okolo 10—25% wagowych, w odniesieniu do cal¬ kowitego ciezaru wypraski. Korzystny jest cement portlandzki zelazisty lub cement portlandzki, cho- 60 fciaz stosowanie cementu wielkopiecowego i innych mniej chodliwych gatunków cementu nie jest wy¬ kluczone.Jako weglik krzemu o wysokiej zawartosci SiC moze byc stosowany np. metalurgiczny SiC. Korzy- 65 stne sa jednak wyjsciowe materialy weglika krze-5 114057 c mowego o niskiej zawartosci SiC, takie jak rózne rodzaje odlamków oslonkowych. Z reguly zawarte sa tu juz pewne ilosci AljOs i SiO* tak, ze przez dodanie *Al2Os i Si02 i/lub cementu mozna nasta¬ wiac zadane zawartosci tych dalszych substancji dodatkowych. Przy tym mozna dodawac AI2O3 lub SiO£ w postaci odpadów i srodków pomocniczych paliwowych z przemyslu porcelanowego, takich jak kornd, zwlaszcza zlomków nieorganicznie zwiaza¬ nych sciernych tarcz korundowych, albo takich jak piasek, kwarc itp. Mozliwe jest równiez dodawa¬ nie dalszych materialów, zawierajacych zarówno Al2Os jak i SiD2, takich jak bazalt.Formowanie wyprasek, stosowanych jako dodatek wedlug wynalazku, moze nastepowac w ten sposób, ze rózne materialy wyjsciowe, po poprzedzajacym rozdrobnieniu, w ilosciach potrzebnych w celu uzys¬ kania zadanych zawartosci miesza sie, ujednorod- nia, zarasza z woda i wówczas wprowadza do form, z których uwalnia sie wypraske po stwardnieniu.Przy tym mozliwe jest tez podejmowanie rozdrab¬ niania poszczególnych skladników dopiero w eta¬ pie mieszania i ujednorodniania.Wsady o zawartosci zlomu stalowego np. 50 lub wiecej % wagowych, takie jak 50—80% wagowych, w przeliczeniu na calosc wsadu, mozna stosowac w zeliwiaku bez niekorzystnego wplywu na uzysk Si. Nawet z tego rodzaju ekstremalnie wysokimi zawartosciami zlomu stalowego udaje sie jeszcze osiagac niezawodne i celowe uzyski Si. W tym sen¬ sie obowiazuje to samo w przypadku stosowania silnie zardzewialych zlomów stalowych, np. dla wsa¬ dów ze skladnikiem w postaci stali zlomowej o wy¬ sokiej zawartosci rdzy. Pod pojeciem bezwykladzi- nowych zeliwiaków nalezy rozumiec takie piece, w których, przy najpierw wyprawionym zeliwiaku po wielodniowej eksploatacji pieca wystapilo zna¬ czne lub calkowite oderwanie wyprawy. Warunkiem jest oczywiscie obecnosc plaszcza chlodzacego.Podane nizej przyklady omawiaja blizej sklad róznych wyprasek z weglika krzemu jako dodatków wedlug wynalazku oraz mozliwosc ich stosowania.Przyklad I. Sklad: 45—55% SiC 15% cementu 10—20% grafitu 20%CaO, SiO, Al,Oj.Zastosowanie do bezwykladzinowych zeliwiaków 5 z 40% zawartoscia zlomu stalowego we wsadzie, przy wytapianiu sredniego zeliwa szarego GG 25 lub wy¬ sokoweglowego zeliwa z grafitem sferoidalnym.Przyklad II. Sklad: 35—45% SiC 0 20% cementu 10—30% grafitu 15% CaO, SiOs, A1208.Zastosowanie: do bezwykladzinowych zeliwiaków z do 80% zawartoscia zlomu stalowego we wsadzie, 5 przy wytapianiu sredniego do ciezkiego zeliwa sza¬ rego GG 25—GG 30, lub wysokoweglowego zeliwa z grafitem sferoidalnym. 20 Zastrzezenia patentowe 1. Dodatek w postaci wypraski z weglika krze¬ mu, zawierajacy wegiel i ewentualnie dalsze sub¬ stancje, przeznaczony do . bezwykladzinowego zeli- 25 wiaka do stapiania zeliwa o wysokiej zawartosci zlomu stalowego rzedu 40 i wiecej procent wago¬ wych, w przeliczeniu na calosc wsadu zelaznego, znamienny tym, ze zawiera 25—60% wagowych SiC, 20—50% wagowych mieszaniny Al2Oj, SiA i CaO 30 (wlacznie z cementem jako srodkiem wiazacym w ilosci 10—25% wagowych) o zawartosci, w przelicze¬ niu na tlenki, 2—30% wagowych Al2Oa, 7—30% wa¬ gowych Si02 i 5—25% wagowych CaO, oraz zawie¬ ra 3—35% wagowych grafitu, resztkowa wode kry- 35 stalizacyjna i zwykle zanieczyszczenia. 2. Dodatek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera 45—55% wagowych SiC, 25—35% wago¬ wych mieszaniny AkO*, Si02 i CaO (wlacznie z ce¬ mentem jako srodkiem wiazacym w ilosci 10—25% 40 wagowych) o zawartosci, w przeliczeniu na tlenki, 2—30% wagowych AlgOs, 7—30% wagowych SiO* i 5—25% wagowych CaO, oraz zawiera 5—25% wa¬ gowych grafitu, resztkowa wode krystalizacyjna i zwykle zanieczyszczenia. PL PL PL PL PL PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Dodatek w postaci wypraski z weglika krze¬ mu, zawierajacy wegiel i ewentualnie dalsze sub¬ stancje, przeznaczony do . bezwykladzinowego zeli- 25 wiaka do stapiania zeliwa o wysokiej zawartosci zlomu stalowego rzedu 40 i wiecej procent wago¬ wych, w przeliczeniu na calosc wsadu zelaznego, znamienny tym, ze zawiera 25—60% wagowych SiC, 20—50% wagowych mieszaniny Al2Oj, SiA i CaO 30 (wlacznie z cementem jako srodkiem wiazacym w ilosci 10—25% wagowych) o zawartosci, w przelicze¬ niu na tlenki, 2—30% wagowych Al2Oa, 7—30% wa¬ gowych Si02 i 5—25% wagowych CaO, oraz zawie¬ ra 3—35% wagowych grafitu, resztkowa wode kry- 35 stalizacyjna i zwykle zanieczyszczenia.

2. Dodatek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera 45—55% wagowych SiC, 25—35% wago¬ wych mieszaniny AkO*, Si02 i CaO (wlacznie z ce¬ mentem jako srodkiem wiazacym w ilosci 10—25% 40 wagowych) o zawartosci, w przeliczeniu na tlenki, 2—30% wagowych AlgOs, 7—30% wagowych SiO* i 5—25% wagowych CaO, oraz zawiera 5—25% wa¬ gowych grafitu, resztkowa wode krystalizacyjna i zwykle zanieczyszczenia. PL PL PL PL PL PL PL