Характеристика каменно-литых изделий

Хотя каменное литье широко используется в химической и других отраслях промышленности, для хранения и транспортировки радиоактивных отходов оно до настоящего времени не находило должного применения. Недавно в России были проведены разработка и испытание каменно-литого контейнера для радиоактивных отходов, показанного ниже (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1- Контейнер для радиоактивных отходов.

 

Каменное литье относится к числу тех немногих материалов, которые сочетают в себе целый комплекс положительных эксплуатационных свойств.

Высокая износостойкость, кислото- и щелочестойкость, термостойкость в сочетании с хорошими диэлектрическими и достаточно высокими механическими свойствами обеспечивают каменному литью конкурентоспособность с такими материалами как сталь, чугун, огнеупорные материалы, железобетонные изделия, увеличивая срок службы оборудования в 4-15 раз.

Каменное литье на основе базальта, диабаза и др. характеризуется высокой коррозионной и радиационной стойкостью, хорошо формуется, обладает вполне удовлетворительными теплофизическими и механическими свойствами.

Изучены радиационная стойкость и другие физико-технические свойства каменного литья, включая:

− Изменение фазового состава и структуры при действии гамма-излучения и повышенных температур методами рентгенофазового анализа, оптической и электронной микроскопии;

− Диффузию ионов цезия и стронция в литье;

− Микротвердость и предел прочности при трехточечном изгибе.

Эксперименты проводились на современном, высокоточном оборудовании и отличаются высокой достоверностью результатов.

Установлена высокая стойкость составов к действию высоких доз излучения даже при высоких температурах.

Облучение дозами даже до 10⁵ кГр, не оказывает заметного влияния на фазовый состав, микроструктуру и механические свойства литья.

Возможности каменного литья до конца не изучены и до сих пор находятся новые сферы его применения.

Описание технологии каменного литья

Существует оборудование для производства камнелитых изделий с отличными эксплуатационными характеристиками: труб, плитки, фасонных изделий и др., обладающих высокой химической стойкостью, абразивной стойкостью, ударной прочностью (Рисунок 1.2).

Рисунок 1.2- Примеры каменно-литых изделий.

Сырье для производства каменного литья - одно из самых дешевых в природе, легдоступное, добывается карьерами повсеместно. Это горные породы, а попросту "щебенка" для дорожного строительства. Стоимость сырья составляет 2-10 доллар США / тонна, т.е. менее 1 % в себестоимости конечного продукта. Небольшое количество образующихся в процессе производства отходов или брака (1-2%) подвергается переплавке. Таким образом, из 1 кг сырья - на выходе 1 кг изделий без отходов. Сырье не портится, на него не действуют атмосферные осадки и его можно хранить даже на открытом воздухе навалом, под навесом, для предотвращения попадания листьев и мусора.

В камнелитейном производстве в качестве основы шихты (переплавляемый материал) используют магматические горные породы, такие, как базальт, диабаз и др. Если химический состав породы не является близким к конечному составу литья, то используют подшихтовочные добавки. Возможно одновременное применение двух видов горной породы, например, базальта и горнблендита и т.д.

Пригодность горной породы для получения каменного литья проверяют предварительным расчетом с экспериментальной проверкой в лабораторно-промышленных условиях. Таким же образом устанавливают количество необходимых добавок к породе. При плавлении в ванных печах с плавильными полками используют куски породы фракции 300-400 мм. Для шахтно-ванной печи предпочтительным является размер кусков 40-60 мм не более 80-100 мм. Во вращающихся печах применяют куски размером 20-30 мм. Поэтому, если не оговорены условия поставки сырья, необходимо провести дробление породы. Если шихта многокомпонентная, то проводится соответствующая подготовка подшихтовочных добавок к породе. Для облегчения процесса плавления и приготовления расплава, кусковатость применяемых шихтовых компонентов должна быть однородной.

Дозирование шихтовых компонентов проводят по массе в соответствии с предварительными расчетами. Затем осуществляют перемешивание подготовленной шихты и подачу ее к плавильной печи. Время перемешивания определяется составом шихты и типом перемешивающего устройства.

Камнелитые изделия (плиты, трубы и др. ) производятся из расплавов горных пород способом плавления в печи и разливки в формы с последующим отжигом.

Характеристики установки для получения камнелитных изделий представлены в Ошибка! Источник ссылки не найден.Таблица 1.2Таблица 1.3.

Таблица 1.1- Основные технические характеристики установки.

№	Наименование характеристики	Единица измерения	Значение
1	Производительность установки	кг / час тонн/ год	120 1000
2	Температура плавления базальтовой крошки	°С	1450-1550
3	Максимальный размер фракции сырья	мм	40
4	Потребляемая мощность электрооборудования:	кВт/час	40
5	Расход природного газа: для плавления шихты: для кристаллизации и отжига изделий:	м3 / час	45 46
6	Расход сжатого воздуха:	м3 / мин	0,5
7	Расход охлаждающей воды:	м3 / час	7
8	Максимальные габаритные размеры отливаемых изделий: Длина: Ширина: Толщина:	мм	400 400 40
9	Габаритные размеры оборудования: Длина: Ширина: Высота:	мм	40000 15000 10000
10	Масса	кг	120000

Таблица 1.2 - Состав установки.

№	Наименование	Количество
1	Участок подготовки шихты	1
2	Печь ванная	1
3	Машина завалочная	1
4	Устройство разливное	1
5	Машина карусельная	1
6	Форма металлическая	8
7	Устройство загрузочное	1
8	Печь отжига	1
9	Манипулятор	1
10	Электрооборудование и автоматика	1

Таблица 1.3 - Краткая характеристика производственного персонала.

Наименование профессий	Кол-во работающих в смене
Производственный персонал: Стекловар Оператор	1 1
Вспомогательный персонал: Дежурный электрик (слесарь КИПиА) Дежурный слесарь-сантехник Контролер ОТК	1 1 1

 

Операторы обслуживают и контролируют правильность выполнения технологического процесса установки для производства камнелитых изделий. Режим работы печи - круглосуточный, норматив использования - 350 суток в году.

Электрооборудование и автоматика установки обеспечивают контроль режимов работы плавильных печей, автоматическую загрузку крошки, контроль режимов работы кристаллизационно-обжиговой печи, электропривод оборудования. В установке предусмотрены следующие основные системы контроля технологических параметров и блокировки, определяющие безопасность производства.

Перечень контролируемых параметров:

− контроль температуры плавильной и кристаллизационно-отжиговой печей;

− контроль давления воздуха горелок печей;

− контроль расхода и давления природного газа;

− контроль расхода и давления сжатого воздуха;

− контроль расхода и давление охлаждающей воды;

− защита электрооборудования от перегрузок;

− контроль и управление завалочной машиной.

Технологический процесс производства камнелитых изделий включает следующие операции:

− подготовка сырья и приготовление шихты;

− плавление шихтовой композиции и получение расплава;

− подготовка литейных форм, заливка их расплавом;

− формирование отливок;

− термическая обработка;

− очистка;

− контроль качества готовых изделий.

Для производства камнелитых плит пригодны основные магматические породы. Они должны обладать невысокой температурой плавления, быть химически однородными, образовывать при плавлении гомогенный расплав.

Расплав получают в камнеплавильной печи регенеративного мартеновского типа. Шихта подается в печь завалочной машиной. Режим работы печи - непрерывный. Температура в плавильном пространстве 1450-1550 °С. Топливно - природный газ (возможен вариант использования мазута). Расплав непрерывной струей заполняет разливочное устройство, копильник которого имеет возможность поворота относительно опор для изменения расхода расплава. Дозировка расплава - визуальная. Управление ручное.

Формующим агрегатом является карусельная машина с металлическим формовым комплектом 8 шт. расплав заливается в центр формы на посту заливки, где установлен прерыватель струи (Рисунок 1.3). Он отсекает струю расплава при каждом повороте стола. В зависимости от размера формуемого изделия, изменяется цикличность поворота стола машины. Это обеспечивается электросхемой машины автоматически. Вращение стола карусельной машины - прерывистое. Температурно-временные параметры процесса формирования определяются свойствами расплава и габаритами отливаемых изделий.

После окончания формирования производится распалубка формы и сталкивание изделий на поддон, лежащий на промежуточном транспортере. С промежуточного транспортера изделие на поддоне подается на загрузочное устройство и с его помощью перегружается в двухъярусную кристаллизационно-отжиговую печь с роликовым подом. Изделия, при проходе вдоль печи, получают полную термическую обработку. Температурно-временные параметры процесса термообработки определяется кристаллизационными свойствами материала отливок. Общая продолжительность термической обработки составляет около 16 час.

После печи отжига изделия на поддонах поступают на разгрузочный двух ярусный транспортер, откуда манипулятор снимает изделия и передает их на штабелирование. Готовые изделия подвергают контролю геометрических размеров, показателей внешнего вида, качества отливок. Проверяют соответствие свойств литого материала техническим требованиям. Проводят химический и петрографический анализ, определяют механические свойства.

Рисунок 1.3 - Литейные формы.

Таблица 1.4 - Технические характеристики камнелитых изделий

№	Наименование показателя	Ед. изм.	Значение
1	Объемная масса	кг / м3	2900 - 3100
2	Пористость	%	0,5 - 1
3	Водопоглощение	%	0,1 - 0,2
4	Ударная вязкость	кДж / м2	1,05 - 1,5
5	Предел прочности при сжатии	МПа	160 - 400
6	Предел прочности при изгибе	МПа	46 - 80
7	Потери массы при истирании	кг / м2	0,01 - 0,5
8	Температурный коэффициент линейного расширения в интервале 20-900 °С	1 / град	(100 - 120)*10-7
9	Кислотостойкость: 20% раствор HCl в химически чистой H2SO4	%	96 – 97 99,1 - 99,7

 

Нормативная база

Приказом Председателя Комитета утвержден и введен в действие «Перечень основных нормативно-технических документов Комитета по атомной энергетике МЭМР РК, действующих на территории Республики Казахстан в области использования атомной энергии»

В Законе РК от 14 апреля 1997 года «Об использовании атомной энергии» определены следующие виды деятельности в области использования атомной энергии:

- размещение, проектирование, сооружение, ввод в эксплуатацию, эксплуатация, консервация и вывод из эксплуатации объектов использования атомной энергии;

- выполнение работ и предоставление услуг, связанных с использованием атомной энергии;

- обращение с ядерными материалами, источниками ионизирующего излучения и радиоактивными веществами, разведка и добыча полезных ископаемых, содержащих эти материалы и вещества, а также производство, использование, переработка, транспортировка и размещение ядерных материалов, радиоактивных веществ и радиоактивных отходов;

- осуществление научных исследований с использованием ядерных установок, источников ионизирующего излучения, ядерных материалов и радиоактивных веществ;

- управление использованием атомной энергии;

- все виды деятельности в местах проведенных ядерных взрывов;

- физическая защита ядерных установок и ядерных материалов;

- учет и контроль ядерных материалов, источников ионизирующего излучения, радиоактивных веществ и радиоактивных отходов;

- контроль за радиационной обстановкой на территории Республики Казахстан;

- транзитная перевозка ядерных материалов и радиоактивных веществ через территорию Республики Казахстан;

- подготовка и аттестация специалистов и персонала.

Перечень основных нормативных правовых документов, действующих на территории Республики Казахстан в области использования атомной энергии (по состоянию на 1 декабря 2002 г.).

1. НРБ-99 «Нормы радиационной безопасности», 1999 г.

2. ОСП-72/87 «Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучения», 1987 г.

3. СПОРО-97 «Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами», 1997г.

4. ГОСТ 17606-81 «Переработка и захоронение радиоактивных отходов. Термины и определения», Госстандарт СССР, 1981 г.

5. РНД 03.6.0.9.01-97 «Экологические требования к пунктам хранения и захоронения радиоактивных отходов», 1997 г.

Кроме указанных в Перечне правил и норм предприятия и организации обязаны руководствоваться нормативно-техническими документами других государственных органов, устанавливающих требования, связанные с обеспечением безопасности в области использования атомной энергии. К ним относятся документы органов санитарного, экологического и технического надзора.

---

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1210; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!