MOŻLIWOŚĆ ZASTOSOWANIA ODLEWANYCH WKŁADEK BAZALTOWYCH W ELEMENTACH LINII TRANSPORTU PNEUMATYCZNEGO

Transkrypt

1 4/39 Solidification of Metals and Alloys, Year 1999, Volume 1, Book No. 39 Krzepnięcie Metali i Stopów, Rok 1999, Rocznik 1, Nr 39 PAN Katowice PL ISSN MOŻLIWOŚĆ ZASTOSOWANIA ODLEWANYCH WKŁADEK BAZALTOWYCH W ELEMENTACH LINII TRANSPORTU PNEUMATYCZNEGO DOBOSZ Stanisław Marian Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Odlewnictwa Kraków, ul. Reymonta 23 GODZIEMSKI Jacek, PIASECKI Marek Przedsiębiorstwo Topienia Bazaltu Starachowice, ul. Marszałka Piłsudskiego 68 STRESZCZENIE W artykule przedstawiono rodzaje materiałów stosowanych do budowy elementów linii transportu pneumatycznego. W odlewnictwie, przy transporcie piasku kwarcowego, wymagana jest szczególnie wysoka odporność na ścieranie. Na tym tle przedstawiono możliwość zastosowania odlewanych elementów bazaltowych charakteryzujących się oprócz niskiej ścieralności także wysoką odpornością chemiczną. 1. WPROWADZENIE Transport pneumatyczny będący częścią transportu rurowego jest coraz szerzej stosowanym rozwiązaniem. Przesyłanie materiałów w zamkniętych przewodach transportowych posiada wiele zalet, takich jak: zabezpieczenie materiałów przed środowiskiem i środowiska przed materiałem, duża dowolność wytyczania trasy transportu, możliwość łatwego pobierania i odbioru materiałów, bezpieczeństwo transportu, wysoki stopień niezawodności i możliwość pełnej automatyzacji transportu [1]. W praktyce przemysłowej, a szczególnie w odlewnictwie w czasie transportu pneumatycznego bardzo agresywnego medium jakie stanowi piasek kwarcowy, występuje zjawisko intensywnego ścierania powierzchni roboczych rurociągów. Szczególnie intensywnie zachodzi ono w rurociągach kształtowych (łukowych). Powoduje to konieczność okresowej, niekiedy bardzo częstej, wymiany tych elementów. Dla ograniczenia tego niekorzystnego zjawiska kolana rurociągów a niekiedy i odcinki proste transportu

2 38 pneumatycznego wykonuje się z innych niż cały rurociąg materiałów odpornych na ścieranie. Na przewody transportu pneumatycznego stosuje się rury stalowe bez szwu (wg. PN-61/H ). W specjalnych przypadkach, gdy materiał transportowany ma właściwości agresywne, toksyczne itp., stosuje się rury ze stali nierdzewnej, z metali nieżelaznych lub tworzyw sztucznych [2]. Prawidłowe wykonanie przewodu i zapewnienie jego szczelności w sposób istotny wpływa na prawidłową pracę całego urządzenia. Doświadczenia z eksploatacji urządzeń pneumatycznych wykazują pewną prawidłowość polegająca na tym, że największemu zużyciu podlegają dolne części poziomych przewodów rurowych. W związku z tym zaleca się aby poziome odcinki przewodów dla zwiększenia ich trwałości co pewien czas obracać dookoła ich osi. Szczególnie szybkiemu zużyciu ulegają przewody na łukach i na stykach rur. W związku z tym zaleca się łączyć przewody za pomocą centrowanych kołnierzy. Na łukach cząsteczki przemieszczanego materiału pod wpływem sił odśrodkowych oddziałują silnie ścierająco na zewnętrzne ścianki wypukłe. Dla przedłużenia żywotności odcinków łukowych stosuje się: odlewy żeliwne ze wzmocnioną ścianką zewnętrzną, segmenty wymienne, wymienną ściankę ze staliwa odpornego na ścieranie, komorę na ściance wypukłej wypełnioną betonem czy wykładziny bazaltowe, będące obiektem niniejszego opracowania. Zużycie na skutek ścierania mechanicznego objawia się postępującym ubytkiem materiału, na przykład ciągłym zmniejszaniem się grubości ścianki rurociągu. Badaniami trwałości materiałów w transporcie pneumatycznym zajmowali się St. Jura i inni [3]. Opracowali oni nową metodę określania zużycia ściernego i w oparciu o nią przebadali dużą grupę stopów żelaza (od stali węglowej do żeliw wysokostopowych) a także aluminium i brąz. Nie obejmowały one jednak materiałów niemetalicznych. Do istotnych czynników wpływających na rozmiary i intensywność powstawania tych ubytków materiałowych należą: - tworzywo urządzenia, - konstrukcja urządzenia, - warunki eksploatacji, - okresy eksploatacji i przestojów, - właściwości wprowadzanego materiału sypkiego, - wielkość i kształt ziaren, - twardość ziaren, - wilgotność i agresywność chemiczna, - natężenie przepływu, - prędkość przepływu, - udział ciał sypkich w strumieniu.

3 39 Jak widać wpływ konstruktora ogranicza się do opracowania konstrukcji urządzenia i szeroko pojętych warunków eksploatacji. Zapewniając natomiast odpowiedni materiał na rurociągi możemy wpływać na trwałość urządzenia. 2. WYROBY Z TOPIONEGO BAZALTU Artykuł niniejszy dotyczy możliwości zastosowania wykładzin z topionego bazaltu. Wykładziny takie produkuje Przedsiębiorstwo Topienia Bazaltu w Starachowicach. Surowcem do produkcji wyrobów z topionego bazaltu są naturalne skały bazaltowe. Topiony bazalt w trakcie procesu technologicznego uzyskuje drobnokrystaliczną strukturę złożoną z minerałów odznaczających się wysoką twardością i odpornością na działanie kwasów i zasad z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego. Najcenniejszą cechą wyrobów z topionego bazaltu jest ich odporność na ścieranie. Topiony bazalt posiada również niemal nieograniczoną odporność na działanie wilgoci, nie podlega wpływom czynników atmosferycznych i czasu a także nie podlega utlenianiu. Szczegółowe właściwości topionego bazaltu przedstawiono w tabelach 1 i 2 Właściwości topionego bazaltu Tabela 1 Parametry Jednostka Wartość Ciężar właściwy Nasiąkliwość wodą Twardość Wytrzymałość na ściskanie g/cm 3 wg Mohsea N/mm 2 2,9 3,1 0,0 ca 8,0 ca 450 Ścieralność metodą Boehmego cm 3 /cm 2 0,06 0,12 Odporność na temperaturę C Liniowa rozszerzalność cieplna 1/K 6 8x -6 Przewodność cieplna W/mK 1,1 1,6 Tabela 2 Odporność topionego bazaltu na działanie kwasów i zasad wg. PN-80/B Środowisko HCl HCl HCl Stężenie stężony 20 stężony Odporność 96,0 94,0 95,0 99,5 93,5 93,5 93,8 Środowisko NaOH NaOH NaOH KOH KOH KOH Stężenie Odporność 98,0 96,0 93,0 99,5 99,0 98,5

4 40 Odlewy z topionego bazaltu posiadają właściwości wyrobów kamiennych, wobec czego wymagają przy montażu konstrukcji nośnej z innych materiałów (beton, stal) o odpowiedniej wytrzymałości. Wytrzymałość na uderzenia zależy głównie od grubości odlewu i od dokładnego jego zamontowania. Odlewy leżące luzem na piasku wytrzymują zależnie od grubości od 0,4 do 1 kgm, zabudowane na zaprawie 50 kgm. W miejscach narażonych na uderzenia należy stosować wykładziny o grubości powyżej 40 mm, o stosunkowo małej powierzchni, albowiem przez zmniejszenie stosunku powierzchni do grubości zwiększamy jej odporność na uderzenia mechaniczne. Odporność na nagłe zmiany temperatury zależy od kształtu i wielkości wyrobów. Wykładzina z topionego bazaltu jest odporna termicznie do temperatury o C, chociaż doświadczenia przemysłowe świadczą że temperatura może być wyższa. Przedsiębiorstwo Topienia Bazaltu w Starachowicach produkuje bardzo szeroki wachlarz wyrobów takich jak: płytki wykładzinowe i posadzkowe, kątowniki płytki wklęsłe, rynny, kształtki wypukłe, wykładziny do cyklonów itd. Dla zastosowania w transporcie pneumatycznym największe znaczenie mają płytki łukowe oraz rury i kolana stalowe z trudnościeralną wykładziną bazaltową. Rys. 1. Rury stalowo-ceramiczne Fig. 1. Steel-ceramic pipes

5 41 Rys. 2. Rury i kolana stalowe z trudnościeralną wykładziną bazaltową Fig. 2. Rectilinear pipes and elbow conection with basalt lining

6 42 Poza produkcją seryjną technologia odlewania umożliwia wykonywanie specjalnych elementów na życzenie klienta. Można wówczas stosować odlewanie do form metalowych a nawet do form piaskowych. 3. PODSUMOWANIE Przedstawione rozważania przemawiają za celowością stosowania do budowy rurociągów transportu pneumatycznego elementów z topionego bazaltu. Ten trudnościeralny materiał spełnia również wymagania pracy w bardzo agresywnych środowiskach narażonych na korozję, o dużej wilgotności oraz wysokim stężeniu zasad lub kwasów. Dostawca oferuje rury i kolana z wykładziną bazaltowa w postaci kompletnych elementów instalacyjnych. Odcinki proste do wymiaru maksimum 6000 mm. LITERATURA [1] Piątkiewicz Z.: Rozwój transportu rurowego Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, 1997, Mechanika, z s. 119 [2] Goździecki M., Świątkiewicz H.: Przenośniki. WNT, Warszawa 1979 [3] Jura St., Kilarski J., Studnicki A., Suchoń J.: Materiały o wysokiej trwałości w transporcie pneumatycznym. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, 1997,Mechanika, z s.87 USABILITY OF CASTED BASALT INSERTS IN UNITS OF PNEUMATIC CONVEYING LINES SUMMARY The paper presents some types of materials used in construction of pneumatic conveying lines. In foundry industry for pneumatic handling of quartz sand the specially high wear resistant of parts is demanded. On the background of above mentioned statement some aspects of casted basalt elements characterised by low grindability as well as high chemical resistance have been discussed.