鑄石性能

鑄石的主要性能是：硬度高（莫氏硬度為7～8）；耐磨性好（耐磨系數(shù)為0.09～0.14克/厘米2，抗腐蝕性能強，除氫氟酸和熱磷酸外，能抗任何酸堿的腐蝕（耐酸性大于96%，耐堿性大于98%）。鑄石具有很好的耐腐蝕、耐磨性能，其耐酸堿性可達99%以上，耐磨性比錳鋼高5～10倍，比碳素鋼高數(shù)十倍；其莫氏硬度7～8，僅次于金剛石和剛玉。但其韌性、抗沖擊性較差，切削加工困難。

鑄石具有很好的耐腐蝕、耐磨性能，但其韌性、抗沖擊性較差，切削加工困難。鑄石制品主要有鑄石管、鑄石復合管、鑄石板和鑄石料，已被廣泛應用在電力、煤炭、礦山、冶金、化工、建筑等工業(yè)部門的嚴重磨損、腐蝕部位?？裳娱L部件或設備的使用壽命為其它材料的十幾倍乃至幾十倍。由于鑄石制品的韌性較差，硬度較高，難以切削加工，一般按一定形狀和尺寸加工制品。其固定方式采用砌筑和鑲嵌的方法。

按采用的主要原料分為天然巖石鑄石（玄武巖、輝綠巖等基性巖、以及頁巖）和工業(yè)廢渣（高爐礦渣、鋼渣、銅渣、鉻渣、鐵合金渣等）鑄石。按微觀結構分為普通鑄石和微晶鑄石。按制造方法分為澆注制品（普型板材、異型板材和管材）、燒結制品、鑄石粉和鑄石塑料復合制品等。

在中國，過去一般采用燒焦炭的沖天爐熔制，目前多用燒油或天然氣的井式熔窯或淺料層池窯熔制。其主要工藝流程如圖1。

鑄石生產是通過對原料熔化、熔漿結晶、鑄件退火，使多礦物相的原料轉變成單一“鑄輝石”礦物相，同時具有合適粒度（0.01-0.1mm)的產品。在斜長石、普通輝石、橄檻石、磁鐵礦等多礦物相轉變成單一的濤輝石，即一種在鑄石工藝條件才能獲得的特殊的輝石相時，才能獲得合適的粒度。在一定的工藝條件下，當獲得合適的粒度時，相應地也完成了礦物相的轉變。鑄石原料的化學成分主要SiO?、CaO、MgO、FeO、Fe?0?、Na?O和K?O。其中SiO?、Al?0?、Ca0和FeO在礦物相組成上起決定作用。。FeO和Fe?0?稍遜，但是它們在調整熔漿粘度上起重要作用，此外它們是磁鐵礦的唯一組成成分。K2O、Na2O含量少，能降低熔漿粘度，往往滯后到最后成為析出物的成分。鑄石產品的結晶作用理論上可以從Ca0-Mg0-Al?0?- SiO?四元系談起。現(xiàn)將K?O、Na?O忽略不計，將FeO與Mg0合并、Al?0?與Al?0?合并，則化學成分可作換算。

如氧化鐵總量依FeO：Fe2O3=1：2分配，所得百分含量落圖到CaO-MgO-Ai203一SiO2四元相圖上。在陶瓷相圖2647圖25?203截面上，可見此成分點在鈣長石An、董青石Cord、尖晶石Sp三相點附近。在玄武巖中出現(xiàn)繭青石是不可能的，所成FeO：Fe2O3不等于1：2,如氧化鐵總量依FeO:Fezq=2:1分配，所得百分合量(8)落圖到20寫A120,截面上，可見此成分點在鈣長石An,輝石Pyrox,橄欖石For三相點附近。此三相點溫度小于1300'C，即上述成分點的初始熔化溫度不大于1300℃。添入FeO、Fe203，在CaO-MgO-FeO-Fe2O3- A1203-SIO2六元系的Si02-Mg2SiO4-Fe3O4-CaAl2Si2O8分圖上探討，陶瓷相圖2255一2257。在此正四面體圖的Mg2SiO4-CaA12Si208-Si02面上，屬于此面上的聯(lián)線用粗黑線表示，有兩個三相點，一為1260℃的轉熔點，另一為1220℃的共熔點。在此轉熔點，先析出的橄欖石與熔漿反應，將改造為輝石和鈣長石。如熔漿在此轉熔點溫度不結束結晶作用，則熔漿將繼續(xù)冷至1220℃結束結晶。今Fe3O4端換成CaMgSi206。則在Si02- Mg2Si04- CaMgSi2O6-CaA12Si2O8四元系圖(陶瓷相圖894)的Mg2SiO4-CaMgSi206-CaA12Si208面上見到一個三相點，溫度為1270℃。鑒于此CaMgSi206相在SiO2-Mg2SiO4-Fe304-CaA12Si208四面體內有它的對應點，也就是在此四面體內存在一條鈣長石與輝石、橄欖石間的界線，其溫度為1260℃-1270℃，另外在Si02一CaMgSi2O6一CaA12Si208面上還有一個1200℃的共熔點。由此可見，在添人FeO、Fe2O3后，物料的最初熔化溫度，也即最終結晶溫度將降至1200-1220℃.已知原料中有Na20 K20為4.15%，而Na20是鈉長石NaAlSi308的組成。4.15Na20可生成4.15X（62 1062 360）/62=34.86鈉長石。鈉長石熔點為1122'- ,因此4.15%Na2O K2O中只要有幾分之一用于組成鈉長石，就會很大地降低原料的熔化溫度。因此此原料的熔化溫度有可能低于1200℃。通過對鑄石結晶過程及相圖分析，可以得到以下結論：(1)在鑄石原料中，Si02、CaO、A1203和Mg0在礦物相組成上起著決定作用。氧化鐵總量應依FeO：Fe2O3按2:1分配。(2)在鑄石生產過程中，添加FeO、Fe2O3?？墒刮锪系淖畛跞刍瘻囟龋醋罱K結晶溫度由1300℃降至1200~1220℃。(3 )以毒鉻渣為鑄石結晶促進劑，可以解決錦州鑄石廠鑄石玻璃炸裂，造成廢品的問題。這是提高錦州鑄石廠鑄石成品率的簡單易行的措施。

鑄石制品主要有鑄石管、鑄石復合管、鑄石板和鑄石料，已被廣泛應用在電力、煤炭、礦山、冶金、化工、建筑等工業(yè)部門的嚴重磨損、腐蝕部位，如刮板輸送機底襯、溜槽里襯、風機殼內襯、磨機進出料裝置等部位?？裳娱L部件或設備的使用壽命為其它材料的十幾倍乃至幾十倍。 由于鑄石制品的韌性較差，硬度較高，難以切削加工，一般按一定形狀和尺寸加工制品。其固定方式采用砌筑和鑲嵌的方法。

鑄石的主要用途是在工業(yè)上用作防腐蝕、耐磨材料，如酸、堿儲罐、反應罐、酸洗池（槽）的防腐蝕襯里；各種礦石、灰渣、尾礦的溜槽和輸送管道，以及球磨的耐磨襯板等。在建筑上可用作倉庫地坪，公共建筑的過道、樓梯踏步，廠房的耐酸地坪和墻裙，以及水工工程的大壩貼面和排砂孔襯里等。淺色或彩色鑄石可以代替大理石、花崗石作內外裝飾材料和地面材料。

鑄石材料在建材設備中主要代替不受沖擊的金屬材料耐磨件用在設備上。如皮帶運輸機托輥，螺旋運輸機內腔，攪拌機內表面，風選錘式粉碎機風管內壁,氣力輸送管道內襯等。

1、通用型鑄石耐磨件

皮帶輸送機大小托輥輥套使用的鑄石件均為通用型鑄石。這種鑄石件加工容易,截面均為圓環(huán)形，直接由擠出機中擠出并按長度要求切割成段，經(jīng)過鍛燒形成了產品。由于通用件生產容易，不需專門訂貨。所以這種產品用得較多。使用效果也令人滿意,其優(yōu)點是：一般使用壽命比普通金屬套托輥長二倍以上。第二，由于重量輕，降低了維修勞動強度;第三，運行情況穩(wěn)定、可靠、無噪音。第四,價格便宜,其造價僅為金屬托輥的1/3。

2、通用異型鑄石及特異型耐磨件

風選錘式粉碎機風管,攪拌機、螺旋運輸機,氣力輸送設備是使用通用異型鑄石的設備。通用異型鑄石使用效果和通用型鑄石耐磨件相似,但生產相對復雜,價格也高于通用型鑄石。攪拌機攪刀，擠磚機絞刀葉片，風機殼等是使用特異型鑄石的設備。特殊型鑄石生產更加復雜，全部都需作新模具。且生產量小，模具使用次數(shù)少。限制了使用廠家的應用。特異型鑄石件受制造質量和安裝質量的影響，使用壽命不穩(wěn)定有些零件如攪刀葉片，攪拌機攪刀還要承受部分拉力，需要配制金屬骨架，安裝麻煩，使用性能也必然受到影響。

鑄石材料是一種很有前途的材料，它能在一定部位代替某些金屬材料或其它材料；它能降低成本，延長設備使用壽命；減少維修工作量，保持設備的工作穩(wěn)定性，但目前鑄石材料在建材設備上使用量還不大，隨著節(jié)能工作的深入進行，鑄石的使用將逐步推廣。若按每廠每年用鑄石代替3t鋼材，四川省內所有建材企業(yè)就可節(jié)約1萬t左右的鋼材，這數(shù)字是很驚人的。建材行業(yè)主管單位和建材雜志應大力做好推廣使用鑄石材料。

和其他用途的石墨材料相比，連鑄石墨的特點是：顆粒細、質地均勻、體積密度大、氣孔率小和強度高。其基本性能如表1 ：

金宇鑄石板材有普形、普異形、特異形三大類。普形板材有矩形板、梯形板、六角形板、扇形板、圓形板等；普異形板有弧形板、溜槽鑲板、灰渣溝直溝鑲板等；特異形板有：雙曲面板、錐面板、篩蓖條鑄石板及灰渣溝彎溝、變徑、匯合口、二岔口、三岔口板等。繁多的設備襯里鑄石板均包括在上述類別的制品在內。

1) 對連鑄石墨的開發(fā)和應用各國都很重視。這可從連鑄石墨的品種增加，工藝改進，質量提高等方面得到證實。例如，德國和日本在研制連鑄石墨的過程中敢于花大錢，出大力，所以他們生產的連鑄石墨品種較多，質量也較好，銅型材和鑄鐵連鑄技術也較為發(fā)達。

2) 在產品發(fā)展方向上，國外已較注意發(fā)展細顆粒、高密度、各向同性石墨作為連鑄石墨，特別是德國林斯道夫公司在這方面積累了相當豐富的經(jīng)驗，采取了許多措施，日本東洋炭索公司也直起猛追，大有超過之勢。在國內，東新電碳廠和上海碳素廠已在幾年前就有這方面的成采。為了改善石墨結晶器工作表面的性能，采用表面涂層技術，這對于連鑄石墨使用壽命的提高有較大作用。蘇聯(lián)采用氮化硼涂層技術，而我國涂層連鑄石墨主要是沉積熱解石墨，盡管還未得到廣泛的普及，還是受到了較多用戶的歡迎。此外，上海電碳廠還采用在傳統(tǒng)配方添加0.6~2%的金屬氧化物，利用這些金屬氧化物在2500℃石墨化高溫轉化為高熔點炭化物的機理，從而提高連鑄石墨的抗氧化性，達到提高使用壽命的目的。

3) 連鑄石墨的規(guī)格大型化已成為當務之急。針對大型連鑄石墨質量與國外的相比差距較大的現(xiàn)實，應花大力氣發(fā)展它，這無論是從社會效益上還是從經(jīng)濟效益上看，都是值得有關廠家高度重視的。

4) 在我國，銅型材的連鑄技術發(fā)展較快，起步也較早，規(guī)模也較大，經(jīng)驗也較成熟和豐富，而連鑄型材的連鑄技術是新發(fā)展起來的，所需的連鑄石墨雖尚能使用，但進一步完善和提高是必要的。

5) 應開展提高連鑄石墨結晶器機加工精度和改善產品結構的研究。這也是提高石墨結晶器壽命的措施之一。德國和蘇聯(lián)對產品機加工精度有明確要求，國內用戶也希望連鑄石墨內壁粗糙度能得到改善，認為這能有效地防止鑄件表面產生裂紋。另外，為了改善接觸狀態(tài)。連鑄石墨的外形結構應作改進，使之與銅結晶器之間的接觸面積達80% 。2100433B