шихта для получения внутренней облицовки полых изделий

Формула изобретения

Шихта для получения внутренней облицовки полых изделий, содержащая окись молибдена MoO₃, алюминий и углерод, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит окись хрома Cr₂O₃ при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Окись молибдена 28,2 60,3

Алюминий 25,2 26,2

Углерод 5,5 3,6

Окись хрома Cr₂O₃ 41,1 9,9к

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении центробежным литьем внутренней облицовки длинномерных полых изделий, вращающихся вокруг своей оси, например труб.

Известна шихта для внутренней облицовки труб, имеющая состав, мас. Fe₂O₃ 56,9; Cr₂O₃ 14,1; Al 27,1; SiO₂ 1,9. [1]

В результате центробежно-термитного процесса полученная внутренняя двуслойная облицовка из данной шихты (металлический), примыкающий к трубе слой и керамический внутренний) имеет невысокую стойкость из-за относительно низкой температуры плавления металлического слоя, состоящего из сплава железа с хромом.

Известна также шихта для получения внутренней облицовки труб, принятая за прототип, содержащая, мас. MoO₃ 70,5; Al 26,5; C 3,0. [2]

Из такой шихты при осуществлении центробежно-экзотермического процесса поверхность образующейся двухслойной облицовки (примыкающий к трубе - карбидный слой, внутренний керамический) пористая и непрочная, причем при нанесении облицовки происходит взаимодействие парообразной окиси молибдена, жидкого алюминия и твердого углерода, в результате чего один реагент испаряется полностью, другой частично, наблюдается пылевыделение со значительными потерями шихты.

Задачей изобретения является создание шихты для безопасного получения внутренней огнеупорной износо-коррозионностойкой облицовки полых изделий с минимальными потерями ее составляющих.

Поставленная задача достигается тем, что шихта для получения внутренней облицовки полых изделий, содержащая окись молибдена, алюминий и углерод, дополнительно содержит окись хрома при следующем соотношении ингредиентов, мас.

MoO₃ 28,2-60,3

Al 25,2-26,2

C 5,5-3,6

Cr₂O₃ 41,1,-9,9

Предлагаемый состав шихты для получения внутренней облицовки полых изделий, например труб, позволяет добиться минимального тепловыделения за счет протекания реакции между ее компонентами, понизить адиабатическую температуру, уменьшить потери шихты без существенного снижения огнеупорности керамической облицовки.

Нецелесообразность выхода состава шихты за верхний предел по содержанию окиси молибдена (более 60,3%), алюминия (более 26,2%) за нижний предел по содержанию углерода (менее 3,6%), хрома (менее 9,9%) обусловлено чрезмерно большим тепловыделением (температура процесса достигает температуры кипения алюминия 274ОК), усилением пылевыделения (испаряется алюминий), т.е. к потерям дорогостоящих компонентов шихты.

Нецелесообразность выхода состава шихты за нижний предел по содержанию окиси молибдена (менее 28,2%), алюминия (менее 25,2%) за верхний предел по содержанию углерода (более 5,5%), окиси хрома (более 41,1%) обусловлена увеличением потерь шихты пылевыделением и значительным снижением тепловыделения (температура падает до температуры плавления окиси алюминия - 2322К), скорость процесса нанесения облицовки нежелательно замедляется. Кроме того, из-за неполного плавления окиси алюминия керамическая облицовка получается менее ровной.

Известны шихты, содержащие окись хрома и алюминия, применяемые в промышленности для получения металлического хрома по реакции

Cr₂O₃ + 2Al 2Cr + Al₂O₃

Например, одна из шихт имеет следующий состав, мас. Cr₂O₃ 68,7; Al 24,9; NaNO₃ 0,5; CaO 5,9. Здесь окись хрома является хромсодержащим сырьем, при ее восстановлении образуется металлический хром, в дальнейшем остывший слиток хрома дробится и используется в качестве ферросплава. Поскольку восстановление окиси хрома затруднено, в шихту вводится термитная добавка. Для уменьшения вязкости корундового расплава и улучшения осаждения более плотного хрома в нижнюю часть плавильного тигля к шихте добавляли флюс (CaO). Таким образом, окись хрома используется в шихтах, состав которых отличается от предлагаемого, а применение окиси хрома в предлагаемом составе шихты приводит к получению нового технического результата. Новый состав шихты обеспечивает получение внутренней керамической облицовки полых изделий с минимальными потерями пылевыделением компонентов шихты без существенного снижения огнеупорности покрытия, т.е. позволяет сделать вывод о соответствии нового объекта критерию "изобретательский уровень".

Изготовление из заявляемого состава шихты внутренней облицовки труб реализовали на экспериментальном участке цеха плазменного напыления и наплавки акционерного общества "Западно-Сибирский металлургический комбинат". Шихта оптимального состава, MoO₃ 44,2; Al 25,7; C 4,6; Cr₂O₃ 25,5 в количестве 300 г вносилась в трубу (внутренний диаметр трубы 60 мм, длина 100 мм), которая затем вращалась со скоростью 2500 об/мин, чему соответствовала перегрузка 200G, т.е. размеры изделия для нанесения внутренней облицовки и значение перегрузки выдержаны такими же, что и при нанесении защитного покрытия составом шихты по прототипу. Поджигание шихты осуществляли газовой горелкой. Тепловыделение (с учетом 16,6% тепловых потерь) составило 2600 кДж/кг шихты, адиабатическая температура 2528К. Процесс нанесения облицовочного слоя на внутреннюю поверхность трубы протекал визуально спокойно с незначительным пылевыделением, потери шихты составили 2,3% Качество облицовки хорошее, без трещин и пор. Температура плавления полученного защитного слоя трубы изнутри сопоставима с температурой плавления корунда, т.е. огнеупорность полученного облицовочного внутреннего слоя трубы такая же высокая, как у корундовой по прототипу. Результаты проведенных испытаний предлагаемого состава шихты сведены в таблицу, из которой видно, что при соблюдении содержания компонентов шихты в заявляемых пределах (примеры 3, 7, 10, 13) и на границе пределов (примеры 2, 4) пылевыделение незначительно, потери шихты минимальны, качество керамической внутренней облицовки трубы хорошее (без пор и трещин, температура плавления карбидного слоя сопоставима с температурой плавления корунда, т.е. огнеупорность карбидного слоя такая же высокая, как и корундовой облицовки. При выходе за предлагаемые пределы любого из ингредиентов (примеры 1,5,6,8,9,11,12,14) потери шихты значительно возрастали, пылевыделение усиливалось. При нанесении внутренней облицовки трубы из шихты состава по прототипу (пример 15) потери шихты были значительны, качество облицовки неудовлетворительное, наблюдалось интенсивное пылевыделение. Проведенные испытания (см. акт испытаний) подтверждают, что заявляемый состав шихты для получения внутренней облицовки полых изделий позволяет достичь незначительных потерь (2,4-2,7%) пылевыделением без существенного снижения огнеупорности покрытия наряду с улучшением качества ее поверхности. Уменьшение потерь шихты приводит к улучшению экологии и связанному с этим улучшением условий труда, повышает безопасность работ, т.к. предотвращается возможность взрывов и выбросов раскаленной шихты.

Шихта предлагаемого состава промышленно применима для получения внутренней облицовки полых изделий, например для получения огнеупорного, износо- и коррозионностойкого облицовочного покрытия труб изнутри, предназначенных для перекачки агрессивных жидкостей, суспензий с абразивными частицами, например шламов, а также шлакаметаллических расплавов. Защитная облицовка может быть изготовлена предприятиями, имеющими оборудованием для центробежного литья полых, вращающихся вокруг своей оси изделий.