Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах
Исследован процесс получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах. Опредёлен оптимальный температурный интервал приготовления расплава. Изучены влияние температурного режима и длительности плавки на структуру фторфлогопитового материала, а также вопрос утилизации отходов фтор...
Saved in:
| Published in: | Процессы литья |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/166727 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах / А.Г. Малявин, А.А. Кузьменко // Процессы литья. — 2015. — № 4 (112). — С. 61-68. — Бібліогр.: 30 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-166727 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Малявин, А.Г. Кузьменко, А.А. 2020-02-29T19:00:15Z 2020-02-29T19:00:15Z 2015 Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах / А.Г. Малявин, А.А. Кузьменко // Процессы литья. — 2015. — № 4 (112). — С. 61-68. — Бібліогр.: 30 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/166727 621.365:669.19:66.046.5 Исследован процесс получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах. Опредёлен оптимальный температурный интервал приготовления расплава. Изучены влияние температурного режима и длительности плавки на структуру фторфлогопитового материала, а также вопрос утилизации отходов фторфлогопитового литья. Досліджено процес одержання фторфлогопітового розплаву в електродугових плавильних печах. Визначено оптимальний температурний інтервал приготування розплаву. Вивчені вплив температурного режиму і тривалість плавки на структуру фторфлогопітового матеріалу, а також питання утилізації відходів фторфлогопітового лиття. The process of obtaining fluorine-phlogopite melt in electric melting furnaces was investigated. The optimal temperature range for the preparation of the melt was determined. it was studied the effect of temperature and duration of melting on the structure fluorine-plogopite material and waste disposal issue of fluorine-phlogopite casting. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Новые литые материалы Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах Вивчення процесу отримання фторфлогопітового розплаву в електродугових плавильних печах Вивчення процесу отримання фторфлогопітового розплаву в електродугових плавильних печах Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах |
| spellingShingle |
Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах Малявин, А.Г. Кузьменко, А.А. Новые литые материалы |
| title_short |
Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах |
| title_full |
Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах |
| title_fullStr |
Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах |
| title_full_unstemmed |
Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах |
| title_sort |
изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах |
| author |
Малявин, А.Г. Кузьменко, А.А. |
| author_facet |
Малявин, А.Г. Кузьменко, А.А. |
| topic |
Новые литые материалы |
| topic_facet |
Новые литые материалы |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Процессы литья |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вивчення процесу отримання фторфлогопітового розплаву в електродугових плавильних печах Вивчення процесу отримання фторфлогопітового розплаву в електродугових плавильних печах |
| description |
Исследован процесс получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах. Опредёлен оптимальный температурный интервал приготовления расплава. Изучены влияние температурного режима и длительности плавки на структуру фторфлогопитового материала, а также вопрос утилизации отходов фторфлогопитового литья.
Досліджено процес одержання фторфлогопітового розплаву в електродугових плавильних печах. Визначено оптимальний температурний інтервал приготування розплаву. Вивчені вплив температурного режиму і тривалість плавки на структуру фторфлогопітового матеріалу, а також питання утилізації відходів фторфлогопітового лиття.
The process of obtaining fluorine-phlogopite melt in electric melting furnaces was investigated. The optimal temperature range for the preparation of the melt was determined. it was studied the effect of temperature and duration of melting on the structure fluorine-plogopite material and waste disposal issue of fluorine-phlogopite casting.
|
| issn |
0235-5884 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/166727 |
| citation_txt |
Изучение процесса получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных печах / А.Г. Малявин, А.А. Кузьменко // Процессы литья. — 2015. — № 4 (112). — С. 61-68. — Бібліогр.: 30 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT malâvinag izučenieprocessapolučeniâftorflogopitovogorasplavavélektrodugovyhplavilʹnyhpečah AT kuzʹmenkoaa izučenieprocessapolučeniâftorflogopitovogorasplavavélektrodugovyhplavilʹnyhpečah AT malâvinag vivčennâprocesuotrimannâftorflogopítovogorozplavuvelektrodugovihplavilʹnihpečah AT kuzʹmenkoaa vivčennâprocesuotrimannâftorflogopítovogorozplavuvelektrodugovihplavilʹnihpečah |
| first_indexed |
2025-11-26T16:44:47Z |
| last_indexed |
2025-11-26T16:44:47Z |
| _version_ |
1850628822762782720 |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 4 (112) 61
Новые литые материалы
УДК 621.365:669.19:66.046.5
А. Г. Малявин, А. А. Кузьменко
Физико-технологичекий институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ
ФТОРФЛОГОПИТОВОГО РАСПЛАВА В ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ
ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ
Исследован процесс получения фторфлогопитового расплава в электродуговых плавильных
печах. Опредёлен оптимальный температурный интервал приготовления расплава. Изучены
влияние температурного режима и длительности плавки на структуру фторфлогопитового
материала, а также вопрос утилизации отходов фторфлогопитового литья.
Ключевые слова: плавка, фторфлогопитовый расплав, электропечь, графитовая футеровка,
электрический режим, структура, фазовый состав.
Досліджено процес одержання фторфлогопітового розплаву в електродугових плавильних
печах. Визначено оптимальний температурний інтервал приготування розплаву. Вивчені
вплив температурного режиму і тривалість плавки на структуру фторфлогопітового матеріалу,
а також питання утилізації відходів фторфлогопітового лиття.
Ключові слова: плавка, фторфлогопітовий розплав, електропіч, графітове футерування,
електричний режим, структура, фазовий склад.
The process of obtaining fluorine-phlogopite melt in electric melting furnaces was investigated.
The optimal temperature range for the preparation of the melt was determined. it was studied the
effect of temperature and duration of melting on the structure fluorine-plogopite material and waste
disposal issue of fluorine-phlogopite casting.
Keywords: melting, melt fluor-phlogopite, electric furnace, graphite lining, electric mode, structure,
phase composition.
Получение силикатного расплава с заданным химическим составом и необхо-
димыми технологическими характеристиками является одним из основных
этапов технологического процесса производства изделий из фторфлогопитового
каменного литья.
Для составления шихты использовали природные и технические материалы:
кварцевый песок, периклазовый металлургический порошок, глинозём, фториды
(гексафторсиликат калия, магний фтористый и др.). Шихтовые материалы резко
отличаются друг от друга по гранулометрическому составу, температуре плавле-
ния и размягчения. Кроме того, сложность приготовления однородного расплава с
заданным химическим составом из шихт перечисленных материалов усугубляется
их низкой теплопроводностью. Это в свою очередь приводит к плохому прогреву
толстого слоя шихты и медленному растворению в расплаве тугоплавких состав-
ляющих шихты – зёрен кварца и периклаза.
Процесс приготовления фторфлогопитового расплава изучали при проведении
плавок в флюсоплавильной электропечи с водоохлаждаемым металлическим тиглем,
характеристика которой приведена в табл. 1 (печь № 1). Источник питания – сва-
рочный трансформатор типа ТШС-3000-1.
Основные параметры режима работы плавильной печи – температура и время –
находятся в тесной зависимости друг от друга. Чем выше температура плавки, тем
меньше времени необходимо для получения необходимого количества расплава. С
другой стороны, высокий температурный режим плавки лимитируется летучестью
фторидов, что требует определения оптимального температурного режима полу-
чения качественного расплава заданного химического состава.
62 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 4 (112)
Новые литые материалы
Серия в несколько десятков плавок была проведена на разных режимах. Масса
каждой плавки составляла ~70 кг расплава. Характеристика некоторых плавок при-
ведена в табл. 2.
Анализ плавок в металлическом тигле показал, что температурный режим не
всегда был удовлетворительным, так как при плавке часть расплава затвердевала
на подине и боковой поверхности тигля. Затвердевший слой фторфлогопито-
вого материала, толщина которого на различных плавках составила от 10-15 до
100-120 мм, являясь диэлектриком, нарушал электрический, а следовательно,
и тепловой режим печи. О нестабильности режима плавок свидетельствует и
широкий интервал их длительности (от 245 до 480 мин).
Изменение режима охлаждения тигля (уменьшение расхода воды с 10-12 до
4-5 л/мин) привело к стабильному получению расплава и длительности плавок до
245-300 мин.
Таблица 2. Характеристика плавок в плавильной печи с металлическим
тиглем
Сила
тока, А
Режим
охлажде-
ния; расход
воды,
л/мин
Продол-
житель-
ность
плавки,
мин
Температу-
ра распла-
ва перед
выпуском,
0С
Произво-
дитель-
ность,
кг/ч
Толщина гарнисажа,
мм
подина
боковая
поверх-
ность
800-1000 10-12 390 1420 10,8 20-30 15-20
700-1050 10-12 400 1430 10,5 30-50 80-100
400-1100 10-12 480 1360 8,7 50-70 100-120
750-1100 10-12 390 1450 10,8 25-30 15-20
1000-1200 4-5 315 1450 13,3 15-20 10-15
1050-1250 4-5 270 1460 15,6 10-15 10-15
1000-1200 4-5 300 1480 14,0 15-20 10-15
1100-1300 4-5 245 1490 17,2 10-15 10-15
Таблица 1. Характеристика плавильных печей
Параметры
Печь
№ 1 № 2
источник питания
сварочный
трансформатор
ТШС-3000-1
печной
трансформатор
ЭПОМ-175
Мощность источника питания, кВА 133 175
Рабочее напряжение, В 45 100
Максимальный ток плавки, А 3000 5000
Ёмкость тигля, кг 100 250
Внутренний диаметр тигля, мм 400 500
Высота тигля, мм 550 550
Диаметр подвижного электрода, мм 150 150
Ход электрода, мм 1200 1200
Скорость перемещения электрода, мм/мин 150 150
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 4 (112) 63
Новые литые материалы
Для стабилизации режима плавки применили графитовую футеровку толщиной 30
мм, которую вставили в металлический тигель. Применение графитовой футеровки и
регулирование водного режима охлаждения изменило характер плавки и привело к
сокращению её продолжительности (табл. 3). Так, если при плавках в металлическом
тигле сила тока находилась в пределах 800-1400 А, а их длительность составила 180-
400 мин, то применение графитовой футеровки способствовало увеличению силы
тока до 1100-1800 А, а продолжительность сократилась до 120-150 мин. О стабиль-
ности режима плавок свидетельствует также отсутствие гарнисажа на боковой по-
верхности тигля и увеличение производительности печи. Температура расплава в
печи перед выпуском при плавках в металлическом тигле составила 1360-1550 0С,
а с графитовой футеровкой –1550-1620 0С. Применение графитовой футеровки
изменило электрический и тепловой режимы плавильного агрегата. При плавках в
металлическом тигле на боковой стенке образуется неэлектропроводный гарнисаж,
и электрический ток идет по цепи графитовая подина-фторфлогопитовый расплав-
подвижный электрод.
А на графитовой футеровке гарнисаж не образуется, так как футеровка, будучи
электропроводной, становится участком электрической цепи. И основная часть тока
идёт не между подиной и подвижным электродом, а между электродом и графитовой
футеровкой [1]. Это подтверждается также тем, что повышение уровня расплава
при постоянном межэлектродном промежутке приводит к увеличению токовой на-
грузки, а это, в свою очередь, обеспечивает необходимый температурный режим
процесса плавки и способствует её интенсификации.
Стабилизация режима и сокращение длительности плавок позволило организо-
вать циклический процесс получения расплава. При том же количестве получаемого
расплава продолжительность последующих плавок составила 60-70 мин, по срав-
нению с 120-150 мин для начальных. В последующих плавках за счёт наличия в печи
части расплава предыдущей плавки («болота») стартовый период отсутствует, печь
сразу работает в форсированном режиме. Электроэнергия расходуется в основном
на процесс плавления, который идёт при высоких токовых нагрузках (1600-2000 А).
Процесс получения расплава изучали также на более мощной электропечи (табл.
1, печь № 2). Источник питания – печной трансформатор типа ЭПОМ-175. Во время
проведения плавок была измерена потребляемая мощность печи. Графики измене-
ния потребляемой мощности начальных плавок приведены на рис. 1, последующих
плавок – на рис. 2.
Межэлектродный промежуток в первые 10-15 мин плавок был 25-30 мм, в процес-
се плавки изменяли до 45-60 мм. Продолжительность начальных плавок составляла
Таблица 3. Характеристика плавок в плавильной печи с металлическим ти-
глем и графитовой футеровкой
Сила
тока, А
Режим
охлажде-
ния, рас-
ход воды,
л/мин
Продол-
жите-
льность
плавки,
мин
Температура
распла-
ва перед
выпуском, 0С
Произво-
дитель-
ность,
кг/ч
Толщина гарнисажа, мм
подина
боковая
поверхность
1400-1600 10-12 180 1550 23,3 10-15 12-15
1100-1300 10-12 240 1400 17,5 40-60 20-30
1400-1600 10-12 170 1570 24,7 – 20-30
1400-1700 10-12 145 1620 28,9 – 10-15
1300-1800 4-5 145 1590 28,9 – 5-10
1400-1800 4-5 140 1600 30,0 – 8-10
1500-1800 4-5 130 1600 32,3 – 5-10
1500-1800 4-5 130 1600 32,3 – 5-10
1300-1750 4-5 150 1580 28,0 – 8-10
64 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 4 (112)
Новые литые материалы
60-63 мин, последующих – 26-32. Количество получаемого расплава в начальных
плавках было 190-200 кг, в последующих – 150-160.
Анализ графиков проведения начальных плавок показывает, что в первые
15-20 мин электрический режим печи неустойчив, мощность меняется в ши-
роких пределах от 106 до 170 кВт. Загрузка холодной шихты или отходов в это
время приводила к резкому падению силы тока, а следовательно и мощности.
Так, в плавке № 3 загрузка шихты и отходов на уровне расплава в печи 100-150 мм
снижает мощность на 30-35 кВт. При введении в расплав шихты резко снижается
его температура, а следовательно, проводимость и мощность. Когда же количество
расплава составило более половины ванны (50-60 % от массы плавки), а уровень
200
0 8 16 24 32 40 48 56
100
125
150
175
Р, кВт
τ, мин
125
175
150
Р, кВт
τ, мин
0 8 16 24 32 40 48 56
100
τ, мин
0 8 16 24 32 40 48 56
200
175
Р, кВт
125
150
100
а
б
в
Рис. 1. Изменение энергетических параметров в процессе
начальных плавок; а, б, в – плавки
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 4 (112) 65
Новые литые материалы
расплава – около 250 мм, режим стабилизировался: загрузка шихты и отходов не
нарушали электрического режима печи.
Анализ графиков проведения последующих плавок показал, что в начале их
энергетический режим также неустойчив, но в меньшей мере, чем на начальных
плавках. Мощность в течение плавок изменялась от 110 до 215 кВт.
Таким образом, исследование процесса получения расплава показало, что интен-
сивность проведения плавок можно регулировать с помощью режима охлаждения
и применения графитовой футеровки. Эффективность и экономичность процесса
приготовления расплава повышается при проведении циклических плавок, а также
с увеличением мощности и ёмкости плавильного агрегата, так как при этом возрас-
тает удельная производительность печи.
Сложность управления технологическим режимом плавки в существующих пла-
вильных агрегатах приводит к неоднократному перегреву и охлаждению расплава в
процессе его приготовления (например, при загрузке очередной порции шихты), в
результате чего из шихты одного и того же состава могут быть получены материалы,
отличающиеся структурой и фазовым составом. Поэтому, при изучении процесса
получения фторфлогопитового расплава, авторы исследовали влияние температур-
ного режима и длительности плавки на строение получаемого материала (табл. 4).
При плавке в температурном интервале 1400-1500 0С полученный материал
представлен фторфлогопитом (80-90 %) и примесями – норбергит (5-10 %) и сте-
клофаза (5-10 %). Повышение температуры процесса плавки приводит, с одной
стороны, к уменьшению длительности приготовления расплава, а с другой сто-
роны, вызывает увеличение количества примесных фаз. Так, проведение плавок
200
0 8 16 24 32 40 48 56
150
200
250
300
350
0
50
100
Н, мм
τ, мм
Рис. 2. Изменение глубины ванны расплава в процессе
плавки № 3
Таблица 4. Параметры плавок и фазовый состав полученных материалов
Темпера-
тура
расплава,
0С
Длитель-
ность
плавки,
мин
Фазовый состав, объёмные доли, %
фтор-
фло-
гопит
нор-
бергит
энстатит шпинель
α-кристо-
балит
стекло-
фаза
1400-1500
360
420
240
300
80-90
80-90
80-90
80-90
5-10
5-10
5-10
5-10
–
–
–
3-5
–
–
–
–
–
–
–
–
5-10
5-10
5-10
5-10
1500-1600
120
180
75-85
75-85
5-10
3-5
5
5-10
–
–
–
5-10
5-10
1600-1650
120
150
70-80
60-75
5
–
5
5-10
3-5
5
–
5-10
10-15
10-15
66 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 4 (112)
Новые литые материалы
при 1500-1600 0С значительно уменьшает её продолжительность (до 120-180 мин),
но при этом количество фторфлогопита уменьшается (до 75-85 %) и появляется в
виде крупных кристаллов – энстатит (5-10 %). Дальнейшее увеличение температуры
плавки (выше 1600 0С) незначительно снижает её продолжительность (до 120-150
мин), но приводит к заметному нарушению фазового состава материала: количество
основного минерала – фторфлогопита уменьшается до 80-60 %, увеличивается ко-
личество стеклофазы (до 10-15 %) и примесных минералов (от 5 до 25 %), среди
которых наблюдается алюмомагнезиальная шпинель и α-кристобалит. Образова-. Образова-
ние этих минералов и уменьшение количества фторфлогопита свидетельствует о
существенном изменении химического состава расплава, обусловленного значи-
тельными потерями фтора при проведении плавок при температуре выше 1600 0С.
Потери фтора, вызванные высокой температурой плавки (выше 1600 0С), а также
образование таких примесных минералов как шпинель и α-кристобалит, приводят
к заметному изменению макроструктуры материала. В этом случае, в отличие от
обычного материала, характеризующегося среднекристаллической структурой с
0 8 16 24
τ, мм
Р, кВт
125
150
175
200
100
0 8 16 24
125
150
175
200
100
Р, кВт
τ, мм
а б
0 8 16 24
125
150
175
200
100
τ, мм
Р, кВт
в
Рис. 3. Изменение энер-
гетических параметров в
процессе последующих
плавок; а, б, в – плавки
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 4 (112) 67
Новые литые материалы
хаотическим проростанием пластинчатых кристаллов фторфлогопита размером от
1 до 3-5 мм, получается весьма мелкокристаллический материал, макроструктура
которого напоминает фарфоровидную, а величина кристаллов фторфлогопита не
превышает 0,5-0,6 мм.
Таким образом, получение фторфлогопитового материала с оптимальным строе-
нием при минимально возможной длительности процесса приготовления расплава
обеспечивается в температурном интервале 1400-1550 0С.
Важным вопросом технологического процесса производства фторфлогопито-
вых изделий является утилизация отходов литья (литники, скрап, прибыльные части
и т. д.), которые составляют до 30 % массы получаемых изделий. В то же время эти
отходы представляют собой готовый продукт, который следут рассматривать как
шихтовой материал, содержащий все компоненты в необходимом количестве, кроме
фтора, содержание которого на 2-4 % меньше, чем в свежеприготовленной шихте.
При этом основной минерал – фторфлогопит является устойчивым соединением,
конгруэнтно плавящимся при температуре 1375 0С [2] и до момента плавления не
разлагающийся, что способствует уменьшению потерь фтора во время приготов-
ления расплава и, в итоге, стабилизации химического состава расплава.
Влияние добавки отходов фторфлогопитового литья определяли в процессе про-
ведения серии плавок при использовании шихты следующего состава: кварцевый
песок – 35,0 %, глинозём – 11,0 %, периклазовый металлургический порошок – 28,0 %,
гексафторсиликат калия 26,0 %, а также отходов, измельчённых до величины частиц
10 мм (табл. 5). Из полученных данных следует, что с увеличением количества отходов
средний размер кристаллов фторфлогопита в материале уменьшается, а структура
изменяется от крупно- и среднекристаллической до мелкокристаллической. Так,
при введении 10 % отходов величина кристаллов фторфлогопита в материале со-
ставляет 1,3-3,1 мм, а при 50 % – 0,4-1,5 мм. В то же время при плавке шихты без
отходов получен материал с крупно- и среднекристаллической структурой, а одних
отходов – с весьма мелкокристаллической (фарфоровидной) структурой.
Фазовый состав материалов, полученных при плавке шихты без отходов, а также
с введением их в количестве до 30 %, представлен, как обычно, фторфлогопитом
(80-90 %) и примесями (10-20 %), состоящими из норбергита, энстатита и стекло-
фазы. При увеличении отходов до 40 % в полученном материале снижается выход
фторфлогопита и увеличивается содержание примесей и стеклофазы. Дальнейшее
увеличение и плавка одних отходов приводят к существенному изменению фазового
состава материала: резко уменьшается количество фторфлогопита (до 65-70 %) и
возрастает наличие стеклофазы (10-20 %) и примесных минералов, среди которых
появляется α-кристобалит (до 10%).
Изменение строения и фазового состава литого материала обусловлено раз-
личным содержанием фтора в расплаве. При содержании фтора близком к стехи-
ометрическому составу формируется материал с наиболее благоприятной мел-
кокристаллической макроструктурой. Для неё характерно значительное развитие
Таблица 5. Структура и фазовый состав материала плавок
Количество
отходов,
%мас.
Размер крис-
таллов фтор-
флогопита, мм
Фазовый состав, объёмные доли, %
фтор-
фло-
гопит
нор-
бергит
энста-
тит
α-кристо-
балит
стекло-
фаза
0 1,5-3,2 80-90 5-10 – – 5-10
100 0,015-0,6 65-75 – 5 5-10 15-20
10 1,3-3,1 85-90 5 – – 5-10
20 1,1-2,5 80-90 3-5 2-5 – 5-10
30 0,7-2,2 80-90 3-5 2-5 – 5-10
40 0,3-1,7 75-85 5 5-8 – 10-12
50 0,4-1,5 70-80 5 5-10 – 10-15
68 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2015. № 4 (112)
Новые литые материалы
центральной равномерной и относительно однородной кристаллической зоны,
размер кристаллов фторфлогопита в которой составляет 0,5-3,0, иногда до 5 мм.
Фазовый состав материала сложен фторфлогопитом (~90 %), гумитовым или иным
фторсодержащим минералом (~5 %) и стеклофазой (5-10 %). Повышение в рас-
плаве количества фтора (больше стехиометрического) способствует увеличению
линейной скорости роста кристаллов фторфлогопита, что приводит к увеличению
их размера до 5-8 мм. Строение материала при этом неравномерное, зональное с
приобладанием переходной зоны с субпараллельным ростом кристаллов фторфло-
гопита. В фазовом составе увеличивается количество фторсодержащих примесей
и уменьшается – стеклофазы. Такая зональная структура способствует ухудшению
основных физико-химических свойств материала отливок (прочности, термостойко-
сти) [3]. Уменьшение в расплаве количества фтора, по сравнению со стехиометрией,
приводит к образованию мелкокристаллического материала с размером кристаллов
фторфлогопита 0,1-0,5 мм. В фазовом составе содержание основного минерала –
фторфлогопита резко уменьшается и увеличивается количество минералов более
простого состава (энстатит, шпинель, форстерит и др.), что также приводит к ухуд-
шению физико-химических свойств материала.
Таким образом, проведённые исследования показали, что получение фторфло-
гопитового материала, близкого по строению и фазовому составу к оптимальному,
может быть осуществлено при введении в печь до 30 % отходов фторфлогопитового
литья. Использование в процессе приготовления фторфлогопитового расплава тех-
нологических отходов полностью разрешает проблему их утилизации. Кроме того,
учитывая нестационарность процесса плавки и, в связи с этим, нерегулируемые
потери фтора, имеется возможность влиять на его содержание в расплаве путём
ввода при плавке отходов и свежей шихты в необходимых соотношениях.
1. Платонов Г. Ф. Параметры и электрические режимы металлургических электродных печей
/ Г. Ф. Платонов. – М. – Л.: Энергия, 1965. – 152 с.
2. Shell H. R. and Kenneth H. J. Fluorine micas. – U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Mines, 1969.
– 291 p.
3. К вопросу о структуре синтетического фторфлогопита в плавленном материале / Б. Х. Хан
и др. – В кн.: тез. докл. Х Всесоюз. совещ. по эксперим. и техн. минералогии и петрогра-
фии, Киев: Наук. думка, 1978. – С. 144-145.
Поступила 18.03.2015
|