Федоров
Н.Н.
ПОРОШКООБРАЗНЫЕ СЫПУЧИЕ
ПРОТИВОПРИГАРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Каменный
уголь был и остается наиболее широко применяемым противопригарным материалом в
сырых песчано-бентонитовых смесях (ПБС) для
производства чугунных отливок.
Положительное влияние каменного угля проявляется, прежде всего, на: снижении шероховатости поверхности отливок; улучшении выбиваемости ПБС; снижении вероятности образования поверхностных дефектов типа ужимин [1].
Применяют
каменный уголь в порошкообразном (пылевидном и гранулированном) виде.
Механизм
действия каменного угля заключается в следующем: под действием тепла
заливаемого в форму расплава уголь газифицируется и создает в полости литейной
формы восстановительную атмосферу; при переходе в пластическое
состояние уголь увеличивается в объеме и сокращает сечение пор формовочной
смеси, уменьшая вероятность образования механического пригара, а также
обеспечивает возможность зернам кварцевого песка перемещаться в "критическом"
температурном интервале их термического расширения (300-575ºС), тем самым
снижает термические напряжения в форме и сокращает вероятность появления ужимин
на отливках. Из газовой фазы на нагретой поверхности формы осаждается
блестящий углерод (БУ), который практически не смачивается расплавом и
препятствует непосредственному контакту и взаимодействию металла с формой.
Образующийся в результате термодеструкции угля
коксовый остаток дополнительно улучшает условия несмачиваемости
формы жидким чугуном.
К
каменным углям, применяемым в литейном производстве в
качестве противорпигарных добавок предъявляют
следующие требования [1]:
-
выход блестящего углерода (8…10%);
-
выход летучих (30…45%);
-
содержание золы (≤10%);
-
содержание серы (≤1%);
-
интервал пластического состояния при нагреве (320…410ºС).
Практически
все каменные угли, производимые на украинских обогатительных фабриках, не
соответствуют требованиям [1], за исключением павлоградских газовых и
длиннопламенных газовых [2].
Как
показывает практика, во многих случаях, поставщики-производители используют
рядовые, необогащенные угли с низким выходом БУ и не обеспечивающие достаточное
качество поверхности отливок.
На
УРП «Союз» разработана синтетическая угольная противопригарная добавка МК10л,
имеющая выход блестящего углерода 10…12%. Лабораторные испытания МК10л показали
соответствие технологических свойств этого материала требованиям [1] и высокий
противопригарный эффект в составе сырых ПБС (отсутствие пригара на отливках и
низкая шероховатость их поверхности).
Достаточно
низкая шероховатость поверхности чугунных отливок достигается при содержании в
ПБС 4…6 мас.ч. МК10л (3,2…6,3 мкм для стенок с
толщинами 5…20 мм и 6,3…12,5 мкм для стенок с толщинами 30…40 мм). Большее содержание
добавки нецелесообразно, поскольку существенного улучшения качества поверхности
не наблюдается, а избыточное присутствие МК10л в смеси приводит к накоплению
коксового остатка в отработанных смесях, что отрицательно влияет на технологические
свойства оборотных смесей.
На
основании выше изложенного можно сделать следующие выводы:
1)
комплекс физико-механических свойств сырых ПБС с МК10л отвечает требованиям,
предъявляемым к свойствам смесей данного класса, за исключением осыпаемости,
снизить которую возможно за счет повышения содержания связующего в смеси и или
применения в ее составе добавок – стабилизаторов влажности;
2)
МК10л обеспечивает высокое качество поверхности чугунных отливок при содержании
4…6 мас.ч.;
3)
применение специальных комбинированных противопригарных материалов или
комплексных связующих типа компаундов на основе высококачественных украинских
бентонитов и МК10л взамен традиционных формовочных глин и угольных порошков
обеспечит литейной технологии ряд явных преимуществ:
а)
стабильные и высокотехнологические свойства сырых песчано-бентонитовых
смесей при формовке на линиях автоматической формовки;
-
значительное упрощение технологических процессов смесеприготовления и замена
сложных систем дозирования компонентов формовочных смесей более простым
оборудованием;
-
сокращение расхода формовочных материалов;
-
получение отливок из различных марок чугунов с минимальной шероховатостью
поверхности без поверхностных дефектов, образующихся по вине литейных форм.
Литература
1
Кваша Ф.С., Туманова Л.П. Современные углеродсодержащие противопригарные
материалы для песчано-глинистых формовочных смесей. Состояние и перспективы //
Литейное производство, 2003. - №10. – с. 20-24.
2
Макаревич А.П., Федоров Н.Н. Применение павлоградского
каменного угля в сырых песчано-бентонитовых смесях //
Металл и литье Украины, 2005. - № 1-2. - с. 67-70.