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

лическая; внутренняя рабочая зона — мелкокристалли­

зон по ширине, причем чем толще стенка трубы, тем эта неравномерность заметнее.

На образовании этих зон кроме температурного фактора влияют и гравитационные силы, возникающие при центробежном литье. Кристаллы, образовавшиеся на внутренней рабочей поверхности, под действием центробежных сил перемещаются к периферии, особен­ но в начальный период затвердевания, когда вязкость расплава еще не велика. По мере ее увеличения пере­

на образцах, полученных обработкой излома трех сло­ ев по методу, описанному в главе I. Микротвердость определяли на приборе ПМТ-3. Метод основан на изме­ рении малых отпечатков, оставляемых на образце, на­ груженном алмазной пирамидкой. Величину микротвер­

на характерных участках каждой зоны трубы. Для этого

к металлической оболочке, сложена в основном мелко­

Несмотря на то что шлак заливали на относительно

крупными кристаллами мелилита в стекле наблюдаются мельчайшие кристаллики мелилита и сульфидов. Сте­ пень закристаллизованное™ всех образцов колеблется в пределах 75—85%• Рентгеноструктурный анализ под­ твердил кристаллизацию во всех образцах основного минерала мелилита и незначительного количества суль­ фидов.

Аналогичная картина наблюдается и в трубах из шла­ ков БГМІ\. Основной кристаллической фазой здесь явля­ ется пироксен, в состав которого входит гедеибергит СаО • FeO • 2Si02 и диопсид CaO ■A'lgO • 2Si02 (мел­ кокристаллический в наружной зоне и крупнокристал­ лический в центральной). Гедеибергит и диопсид обра­ зуют непрерывный ряд твердых растворов и в аншлифах не могут быть отдельно различимы. Для рабочей зоны характерно содержание, кроме пироксена, мелких высокоотражающих включений, которые расположены неравномерно в виде отдельных скоплений. Промежу­ точная масса имеет также мелкозернистое строение. Количество пироксена на всех трех участках трубы и во всех зонах примерно одинаково и колеблется в пре­ делах 50—60% (по подсчету в аншлпфах).

наиболее мелкие — в торцах, причем в обоих случа­ ях размеры кристаллов в центральной зоне наиболь­ шие.

Судя по рентгенограмме, вторичной кристаллической фазой является фаялит (группа оливина) 2FeO • Si02. Количество его установить точно не удалось: во всех участках трубы, во всех зонах оно примерно одина­ ково.

В образцах содержатся еще небольшое количество

вывод, подтверждающий высказнное ранее предположе­ ние [147] о том, что магнетит кристаллизуется раньше

и его кристаллы могут служить центрами кристаллиза­ ции пироксена. В работе. [148] указано, что темпера­ турный интервал лучшей кристализациоиной способно­ сти для железосодержащих пироксенов 1100—1150° С, а температура кристаллизации магнетита зависит от условий плавления шихты, и в атмосфере воздуха он начинает выделяться при температуре 1200° С.

Рентгенограммы всех образцов содержат еще линию вюстита. В. Эйтель [115] указывает, что в силикатных расплавах, в частности в металлургических шлаках, «чистая закись железа» содержит большое количество металлического железа и иногда до 12% окиси железа. Она не может кристаллизоваться в виде чистой фазы, но образует с окисью железа кристаллический раствор, известный под названием выостита.

В весьма небольших количествах (не более 1—2%) в образцах присутствуют сульфиды железа и меди. На рентгенограммах отмечается наиболее сильная линия кубанита CuS • 2FeS.

Общая степень закристаллизованное™ образцов очень Еысока, в иммерсионных препаратах прозрачного

стекла не видно, стекловидная фаза девитрифицирована и окпашена, вероятно, примесями железа.

Таким образом, микроскопические исследования большого количества проб показали, что трубы, литые из балхашских шлаков, полиминеральны по составу, ос­ новным минералом является пироксен, чем и определя­ ются все их физико-механические свойства и прежде всего износоустойчивость.

Примечание. Цифры над чертой — для шлака БГМК, под чертой — для шлака ММК.

Закономерности в изменении микротвердости и ис­ тираемости по толщине слоя, определенные для труб из шлаков ММК и БГМК, приведены в табл. 9. Из данных таблицы видно, что рабочая зона имеет мень­ ший коэффициент износа, чем центральная, но боль­ ший, чем наружная. Микротвердость центральной зо­ ны, как правило, ниже, чем наружной и рабочей. Такая динамика истираемости по сечению объясняется не столько, очевидно, микротвердостыо отдельных кри­ сталлов, сколько величиной их в каждой зоне и проч­ ностью связи с промежуточной массой (см. табл. 8), Очевидно, сравнительно большие кристаллы в цент­ ральной зоне трубы и низкая прочность сцепления с маточной средой создают условия более интенсивного

их выкрашивания движущимся с большой скоростью абразивным материалом. Поэтому центральная зона имела наибольший износ. Особенно это хорошо вид­ но для шлакового слоя толщиной 20 мм, в центральной зоне которого создаются наиболее благоприятные ус­ ловия для роста кристаллов.

Структура слоя из шлаков БГМК более мелкозерни­ ста, чем слоя из шлаков ММК.

Структурно-минералогический состав характеризует особенности различных зон труб после извлечения их из кокиля. Изучение зон позволило установить, что полу­ чение равномернозернистой структуры по всей толщине весьма затруднено вследствие неравномерного охлажде­ ния отливки и возникновения различных по величине центробежных сил, воздействующих на образовавшиеся в ходе затвердевания частицы при изменении диаметра свободной поверхности. Кроме того, установлено, что пироксеновое литье более износоустойчиво, нежели мелилитовое. Причину этого следует искать как в свойст­ вах самого пироксена, так и в способностях закиси-окиси железа увеличивать кристаллизационную способность расплава. Последнее обусловливает мелкозернистость структуры, а следовательно, и большую абразивную прочность.

Число оборотов кокиля

Скорость вращения формы — важный параметр тех­ нологии центробежного литья, обеспечивающий равно­ мерное распределение шлакового расплава по длине и окружности всей формы. При вращении кокиля расплав увлекается во вращательное движение силами трения между стенками формы и жидким расплавом, а также между отдельными частицами шлака.

Известно, что чем тяжелее жидкость (в данном случае шлак), тем большей инерцией она обладает и