Основные технологические процессы и оборудование

Для плавки шихты применяют шахтные, ванные, вращающиеся электрические печи. Наиболее распространены ванные печи, работающие с небольшой примесью измельченных материалов. Плавку в ванных печах производят при температуре 1450 °C. Охлаждение расплава перед заливкой благоприятно сказывается на структуре отливаемых изделий и уменьшает количество усадочных дефектов (трещин, раковин). Для заливки расплава применяют формы (кокили) из чугуна или жароупорной стали (постоянные формы), из силикатных материалов (временные формы) и земляные (одноразовые формы).

Для уменьшения внутренних напряжений, возникающих при охлаждении, отливки подвергают кристаллизации и отжигу. Степень кристаллизации расплава изменяется в зависимости от свойств расплава и размеров изделий. Кристаллизацию и отжиг производят в специальных печах (муфельных, туннельных или камерных) при температуре 800−900°С, затем изделия перемещают в зону отжига, а оттуда на склад готовой продукции.

Ситаллы получают путем направленной кристаллизации стекол или расплавов различных составов, протекающей во всем объеме отформованного изделия. Микроструктура ситаллов характеризуется наличием мелких кристаллов, равномерно распределенных в стекле. Средний размер кристаллов в ситаллах — 1−2 мкм, в то время как толщина прослойки из стекла не превышает десятых долей микрона. Отдельные кристаллы сами по себе обладают неодинаковыми свойствами в разных кристаллографических направлениях, однако благодаря их беспорядочной ориентации анизотропия в ситаллах отсутствует.

Для изготовления ситаллов используют те же исходные компоненты, что и для стекла, а также специальные добавки — катализаторы кристаллизации (соединения титана, лития, циркония и др.). Однако при производстве ситаллов предъявляются повышенные требования в отношении чистоты сырья и соблюдения установленного технологического режима.

Получение ситаллов включает следующие технологические операции. Шихта, содержащая катализатор, подвергается плавлению, при этом катализатор кристаллизации растворяется в расплавленном стекле. Из расплава формуется изделие теми же методами, что и при производстве стекла. Затем изделие охлаждается до температуры выделения микроскопических частиц катализатора, которая обычно на 50 °C превышает температуру отжига стекла. На этой стадии производится выдержка в течение 1ч для образования максимального количества частиц катализатора. На следующей стадии термообработки изделие нагревают до температуры, соответствующей максимальной скорости образования и роста кристаллов ситалла и выдерживают при этой температуре до возможно более полного завершения кристаллизации. Наконец, ситалловое изделие охлаждают до комнатной температуры. Регулируя режимы термообработки, можно изменить степень кристаллизации, размеры кристаллов, что отражается на свойствах изделия.

Рис. 1. Производство каменного литья

Рис. 2. Схема кристаллизации стекла

Рис. 3. Технология получения ситаллов из доменных шлаков