СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ШЛАКОСИТАЛЛА
METHOD OF OBTAINING CONSTRUCTION PRODUCTS FROM SLAG GLASS CERAMICS

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству строительных деталей из шлакоситалла. Шлакоситалл - стеклокристаллический материал мелкозернистой структуры, получаемый путем направленной кристаллизации стекла на основе шлаков, зол и других промышленных отходов и горных пород.
Процесс его получения включает следующие стадии:
- приготовление в стекловаренной печи готового шлакового стекла (стекломассы);
- поступление шлакового стекла на валки прокатной машины, которые формуют непрерывную ленту стекла;
- кристаллизация и отжиг ленты стекла в конвейерной печи;
- автоматическое разрезание на выходе из печи ленты на листы и плиты заданных размеров [1].
Основным недостатком такого способа получения являются высокие энергетические затраты на отжиг и кристаллизацию ленты. При этом, чем толще получаемое изделие, тем больше эти затраты. Поэтому, наиболее распространенными являются изделия из листового шлакоситалла (толщина 4-15 мм), используемые для облицовки и настила полов. При этом не используются высокие механические, конструкционные характеристики шлакоситалла (например, прочность на сжатие выше, чем у стали) [2]. То есть для использования изделий из шлакоситалла в качестве конструкционных элементов необходимо увеличить их толщину, а для сокращения энергетических затрат на кристаллизацию и отжиг эта толщина должно быть уменьшена.
Преодолеть такое противоречие можно с помощью приема послойного намораживания, когда толщина изделия, получаемого из расплава, увеличивается послойно, путем последовательного застывания на поверхности изделия тонких пленок расплава. Затвердевающая корочка обильно питается жидким расплавом, в ней не образуется усадочных дефектов, включения и газовые пузыри оттесняются фронтом кристаллизации и не попадают в тело отливки, которое обладает повышенными плотностью и прочностью [3]. При этом используются довольно сложные устройства, обеспечивающие расход расплава и скорость отвода теплоты таким образом, чтобы обеспечивалась последовательность кристаллизации отливки [4].
Необходим такой способ намораживания, который бы обеспечивал необходимую последовательность кристаллизации отливки без сложного оборудования.
В качестве решения предлагается производство изделий из шлакоситалла с использованием арочной опалубки. При подаче порции расплава шлакового стекла постоянного объема на верхнюю точку опалубки, оно под действием гравитации будет стекать вниз, отдавая тепло в окружающую среду и расходуя его на образование новой поверхности. При этом объем порции подаваемого расплава будет постоянным на протяжении всего процесса кристаллизации.
Определяться он будет заранее, исходя из:
- температуры подаваемого расплава;
- способа подачи (высота и количество струй);
- площади розлива (площади опалубки);
- температуры наружного воздуха.
Поскольку шлаковое стекло на вершине арочной опалубки будет остывать медленнее (более высокая начальная температура подаваемого стекла), для выравнивания скорости кристаллизации шлакового стекла по всей поверхности стекания на вершину арочной опалубки, перед подачей порции шлакового стекла, подается, в виде порошка, кристаллизатор - вещество, ускоряющее процесс кристаллизации.
Для быстрого распалубливания готового строительного изделия поверхность арочной опалубки предварительно покрывается слоем тугоплавкого вещества с пониженной механической прочностью.
Размер порции порошка-кристаллизатора также будет определяться заранее, исходя из разности скорости кристаллизации шлакового стекла на вершине и у основания арочной опалубки.
Цель изобретения: увеличение толщины строительных изделий из шлакоситалла, выполняемых методом послойного намораживания, без увеличения энергетических затрат на кристаллизацию и отжиг и без использования сложного специального оборудования.
Поставленная цель достигается тем, что жидкое шлаковое стекло подается порциями одинакового размера на верхнюю точку арочной опалубки, стекает под действием гравитации вниз и застывает в тонких пленках. При этом для выравнивания скорости кристаллизации по всей поверхности стекания на вершину арочной опалубки подается порция порошка- кристаллизатора.
Предлагаемый способ получения строительных изделий из шлакоситалла состоит из следующих стадий:
- варка шлакового стекла;
- нанесение на поверхность опалубки слоя тугоплавкого вещества с пониженной механической прочностью;
- подача порции порошка-кристаллизатора на вершину арочной опалубки;
- подача порции шлакового стекла на вершину арочной опалубки;
- стекание порции шлакового стекла по поверхности арочной опалубки с образованием застывшего тонкого кристаллизационного слоя;
- повторение предыдущих трех стадий до образования арки из шлакоситалла необходимой толщины;
- освобождение арки от опалубки.
Предлагаемый способ позволяет:
- создавать из шлакоситалла арочные конструкции любой толщины;
- из оборудования использовать только мостовой литейный кран;
- сократить энергетические затраты на кристаллизацию и отжиг получаемого изделия.
Заявляемый способ с присущими ему существенными признаками может быть неоднократно и в различных вариантах, с использованием различных устройств и материалов, успешно реализован на практике с получением указанного выше результата.
Пример. Способ получения строительных изделий из шлакоситалла поясняется чертежом на Фиг. 1. Инвентарная арочная опалубка (1) изготавливается из металлоконструкций (металлические трубы и сетка) и покрывается слоем огнеупорной глины, на вершину которой наноситься слой порошка кристаллизатора, в качестве которого используется фторид натрия. Секции арочной опалубки могут выстраиваться вряд на большую длину, что позволит использовать для разлива изложницы с повышенным объемом и резко увеличит производительность установки.
На опалубку из изложницы (2) подается порция шлакового стекла (3), которое стекая вниз, будет застывать в тонкой пленке (4) без термоусадочных раковин и термических напряжений. Шлаковое стекло будет разливаться с помощью изложницы (2), перемещаемой мостовым литейным краном (5) над арочной опалубкой (1). На кране закрепляется устройство для пневмоподачи (6) порошка фторида натрия, обеспечивающего выравнивание скорости кристаллизации по всей поверхности стекания. Фторид натрия имеет температуру плавления 972 С°. Поэтому, при попадании на него жидкого шлакового стекла с температурой 1658-1700 С°, он перейдет в расплав, забрав часть его тепла. В расплаве его частицы станут центрами кристаллизации тонкого слоя шлакоситалла, который будет состоять из наполнителя - кристаллического стекла и вяжущего - аморфного стекла.
При этом весь процесс кристаллизации будет происходить ускоренно в тонком слое без термических напряжений, термоусадочных раковин и трещин, то есть без дополнительных затрат энергии на кристаллизацию и отжиг. Для проведения процесса не потребуется сложного оборудования
Источники информации:
[1] Электронныйресурс:http://tehlib.com/stroitel-ny-e-materialy/sitally-i-shlakositally-lity-e-kamenny
[2] Электронныйресурс: http://ukrglass.ru/page1/shlakositall
[3] Электронныйресурс: http://www. studfiles.ru/preview/4300423/page:8/
[4] А.С.СССР N 1214316 МКИ В22D 11/14. Машина для непрерывного литья полых слитков. М.Я. Бровман, И.К. Марченко, С.М. Гензелев, А.И. Шевченко, Г.Ф. Козлов. Опубл. 28.02.86. Бюл. N 8.