Файл: Чернявский И.Я. Износоустойчивые металлошлаковые трубы.pdf

охлаждения, степени кристаллизации и химического сос­ тава авторы пользовались методикой, основанной на определении той минимальной силы торможения усад­ ки, которая в отливке определенного сечения вызывает напряжения, достаточные для образования трещин. Эта методика была разработана для металлов А. А. Бочваром с сотрудниками [133, 134]. Они показали, что с увеличением температуры трещиностойкость образцов понижается. Благоприятное воздействие оказывает ввод в шлаковый расплав наполнителя — трещиностойкость изделий возрастает.

Основной эксплуатационной характеристикой метал­ лошлаковых труб является износоустойчивость шлако­ вой футеровки. Как будет показано дальше, в силу спе­ цифики технологии изготовления металлошлаковых труб (особенно центробежным способом) в шлаковой футе­ ровке всегда имеются посечки (поверхностные мнкротрещииы) и даже сквозные трещины, которые на эксплуа­ тационную стойкость труб практически не влияют. Проч­ ностные и упругие напряжения, если они не вызывают разрыва чугунной оболочки и сквозных поперечных тре­ щин в футеровке, также не очень важны для эксплуата­ ционной характеристики. Но если шлаковая футеровка неизносоустойчива, то даже при удовлетворительном со­ четании остальных физико-механических свойств трубы экономически будут неэффективны.

Поэтому изучению износоустойчивости шлаков в за­ висимости от их фазового и минералогического состава, степени кристаллизации, величины кристаллов и воз­

действия внешних условий мы придавали первостепен­ ное значение. В связи с тем, что названные факторы тесно связаны с технологией формирования металло­ шлаковой трубы (точнее, ее шлакового слоя), они даль­ ше будут подробно рассмотрены в соответствующих раз­ делах. Сейчас только заметим, что износоустойчивость изучаемых шлаков оценивали посредством коэффициен­ та истирания, который рассчитывали по формуле

где Р п Р\ — вес образца до истирания н после него; S — площадь истирания; V — объемный вес образца.

На износ шлаки испытывали на круге Баушингера по методике, разработанной Институтом геологии АН

СССР на приборе ЛКИ-2 [135]. Образцы имели цилинд­ рическую форму (cl = 30 мм, h = 50 мм). Износ проис­ ходил в процессе вращения образца с постоянной ско­ ростью 38 м/мин при постоянной нагрузке. В качестве абразивного материала использовали предварительно прокаленный Вольский песок, который во время враще­ ния увлажняли.

По формуле (1.46) находили коэффициент истира­ ния и по его значению сравнивали износоустойчивость исследуемых шлаков как с другими, известными в про­ мышленности материалами, так п между собой. Ниже приведены данные по истираемости отвальных шлаков ММК и Б ГМК.

Ко р у н д .....................................................0,02

Впроцессе формирования шлаковых отливок .послед­ ние значительно изменяются в зависимости от режимов охлаждения труб. Тем не менее даже отвальные шлаки, например БГМК, не уступают камнелитым изделиям.

Кислотостойкость исследуемых шлаков колеблется в зависимости от степени закристаллизованное™, но в об­ щем она невысока [136].

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОШЛАКОВЫХ ТРУБ

А. ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЛИТЬЕ

Особенности способа

При центробежном способе во вращающуюся излож­ ницу поочередно заливают жидкие металл и шлак [137]. Трубы получаются двухслойными с наружным слоем из металла и внутренним из шлака. Возможность такого способа обусловлена различной по величине линейной усадкой обоих материалов; при совместном затвердева­ нии шлак, имеющий, как правило, меньшую, чем металл усадку, обжимается последним, создавая при этом от­ ливку в преднапряжеш-юм состоянии. Данный способ не требует последующей термической обработки, что вы­ годно отличает его от всех известных до сих пор прие­ мов получения труб центробежным способом из оксид­ ных расплавов.

Этот принцип получения двухслойных металлошла­ ковых труб предъявляет п определенные требования к материалам. Наружный слой должен образовываться таким металлом, который бы одновременно обладал вы­ сокой жидкотекучестью, сравнительно большой величи­ ной a -г, прочностью в твердом состоянии, хорошей обра­ батываемостью о, наконец, был бы относительно недо­ рогим. Таким металлом, по нашим исследованиям, оказался чугун рядовых марок; СЧ12-28 и СЧ15-32.

Внутренний шлаковый слой должен обладать доста­ точно высокой жидкотекучестью, коэффициентом линей­ ной усадки ашл < сс.мот н, безусловно, высокой износо­ устойчивостью.

Как будет показано, соотношение а шл ^ осмет имеет свой нижний критический предел, когда прочность чугу­ на на разрыв оказывается недостаточной для оказания сопротивления напряжения, возникающим в нем в ре­ зультате большой разности в величинах линейной усад­ ки обоих материалов. Поэтому для получения труб ука­ занным способом пригодны хорошо кристаллизующиеся из расплава шлаки. Этим свойством обладают шлаки

большинства предприятии черной, цветной и химической промышленности и в том числе ММК и БГМК — двух крупнейших предприятий Союза.

Вторым условием доброкачественных металлошлако­ вых труб, получаемых центробежным способом, являет­ ся их конструкция, точнее, конструкция их торцов. Тор­ цы любых труб, в том числе металлошлаковых, долж­ ны отвечать всем требованиям хорошей стыковки, обеспечивающей плотность и прочность стыков при мак­ симально допустимых давлениях в трубопроводе, а так­ же надежность работы всей нитки трубопровода при внешних воздействиях.

Металлошлаковая труба, изготовленная центробеж­ ным способом, представляет собой гладкий двухслойный цилиндр, на одном кон­

охлаждения обоих слоев становится короче шлакового. Не удалив выступающие концы шлакового слоя, невоз­ можно осуществить плотную стыковку. А удаление выс­ тупающих концов шлаковой футеровки—операция весь­ ма не простая. Шлак можно отрезать только алмазным кругам, но это длительная и трудоемкая операция; если отбивать шлак молотком, то шлак откалывается в самых неожиданных местах, что нередко превращает отливку в брак.

Учитывая все эти особенности, мы предложили прин­ ципиально новую конструкцию стыков [138].

Как видно из рис. 40, бурт, который отливается за­ одно с трубой, имеет трапецеидальное сечение с ровной передней плоскостью и скошенной задней. Скос выпол-