Сравнительный анализ кварцевых песков для фуран- и Cold-Box-Amin процессов

Язык труда и переводы:
УДК:
621.74.04
Дата публикации:
29 мая 2022, 21:37
Категория:
Литейное и сварочное производство
Авторы
Гутько Юрий Иванович
Луганский государственный университет имени Владимира Даля
Шинкарева Татьяна Анатольевна
Луганский государственный университет имени Владимира Даля
Тараненко Наталья Александровна
Луганский государственный университет имени Владимира Даля
Аннотация:
Проведен сравнительный анализ кварцевых песков для фуран- и Cold-Box-Amin процессов. Выбрали состав формовочной смеси и провели исследования параметров. Определили общие характеристики, которые обеспечивают оптимальные технологические параметры и расход связующих для этих процессов. Сделан вывод, что наиболее подходящими для для фуран- и Cold-Box-Amin процессов изготовления стержней являются кварцевые пески марки 2К2О2О2.
Ключевые слова:
фуран-процесс, Cold-Box-Amin процесс, кварцевый песок, прочность, примеси, глина, влага, смола, отвердитель
Основной текст труда

От качества применяемых кварцевых песков зависит расход связующих свойств смесей фуран-процесса и Cold-Box-Amin процесса и прочностные характеристики получаемых стержней. Проведение анализа литературных источников по применяемым кварцевым пескам и нахождение более подходящих марок представляется актуальным.

Цель исследований — провести сравнительный анализ кварцевых песков для фуран- и Cold-Box-Amin процессов.

Общие рекомендации по применяемому кварцевому песку для фуран-процесса [1]:

  • содержание глины не более 0,2 %;
  • содержание мелкодисперсных частиц размером 0–0,125 мм менее 1 %;
  • средний размер зерен песка 0,25–0,35 мм;
  • количество влаги в песке допускается до 0,25 %.

Провели исследования формовочной смеси следующего состава: 100 % кварцевого песка, 1,2 % карбамидофурановой смолы марки КФ65С по ТУ 6-00-5751766-4–88 с плотностью 1040 кг/м3 и 0,8 % отвердителя – ортофосфорной кислоты по ТУ 2143-002-002094550–96 с плотностью 1340 кг/м3. Исследования проводили на:

  • прочность на разрыв для различных марок песка;
  • влияние размера зерен песка марки 1К1О202 на прочностные свойства образцов;
  • влияние наличия примесей на прочность на разрыв образцов;
  • влияние добавки пылевидного кварца на прочность;
  • водородный показатель (рН), температура и др.

Результаты исследований рассматривались применительно к смесям на чисто фурановых смолах.

Требования к пескам для Cold-Box-Amin процесса приведены в [2, с. 112], [3, c. 287], а именно:

  • содержание глины не более 0,6 %, иностранные производители рекомендуют не более 0,3 %;
  • рН водной вытяжки из песка 6,5–7,0;
  • средний размер зерен песка 0,2–0,3 мм;
  • количество влаги не более 0,2 % иностранные производители рекомендуют не более 0,1 %;
  • оптимальная температура песка 20–25°С, если выше 25°С — сокращается живучесть смеси, если ниже 10 °С — ухудшаются условия перемешивания, увеличивается живучесть, повышается расход катализатора, удлиняется цикл упрочнения; увеличение на 10 °С удваивает скорость реакции.

Исследования проводили на:

  • влияние влажности песка на показатель прочности;
  • влияние рН на показатель прочности;
  • влияние температуры смеси на показатель прочности и др.

Автор [4] отмечает общие требования для песков фуран- и Cold-Box-Amin процессов, а именно:

  • если средний размер зерна около 0,20–0,25 мм, то максимальное содержание фракции 0,125 мм и менее, не приводящее к весьма существенной деградации свойств смеси, ограничивается в районе 6 %, причем из них остаток в тазике не более 1 %;
  • приемлемые значения потерь при прокаливании при 900 °С обычно составляют до 0,3 % для свежего песка;
  • для механически регенерированного песка типично 2–3 %.

Проведенный анализ кварцевых песков определил общие характеристики, которые обеспечивают оптимальные технологические параметры и расход связующих для фуран- и Cold-Box-Amin процессов. Общие характеристики параметров песка приведены в таблице 1.

Таблица 1

Общая характеристика параметров песка для фуран-процесса и Cold-box-amin

Параметры

Фуран-процесс

Cold-Box-Amin-процесс

Содержание глины

не более 0,2 %, критическое значение 0,5 %

0,3–0,6 %

Содержание мелкодисперсных частиц размером 0–0,125 мм

6 %, причем из них остаток в тазике не более 1 %

Средний размер зерен песка

0,25–0,35 мм

0,2–0,3 мм

Количество влаги в песке

до 0,25 %.

не более 0,2 %

рН

3,5–7,0

6,5–7,0

Потери при прокаливании

  • до 0,3 % для свежего песка
  • для чугуна 2–3 %, для стали 1–2 % регенерированного песка

Применение регенерированного песка

90 % с пылевидной фракцией до 0,5 %

не более 10 %

Оптимальная температура, °С

10–30

20–25

 

Вывод

В результате проведенного анализа наиболее  подходящими для для фуран- и Cold-Box-Amin процессов изготовления стержней являются кварцевые пески марки 2К2О2О2 по ГОСТ 2138–91, которые отвечающие следующим требованиям: массовая доля глинистой составляющей не более 0,5 %; массовая доля диоксида кремния не менее 98 %; коэффициент однородности 70÷80 %; средний размер зерна 0,19÷0,23 мм; содержание фракции ниже 0,063 не более 1%; потери при прокаливании менее 2 %.

Литература
  1. Трухов А.П., Сорокин Ю.А., Ершов М.Ю., Благонравов Б.П., Минаев А.А., Гини Э.Ч. Технология литейного производства: литье в песчаные формы. Москва, Академия, 2005, 528 с.
  2. Жуковский С.С., Болдин А.Н. и др. Технология литейного производства: формовочные и стержневые смеси. Брянск, БГТУ, 2002, 470 с.
  3. Болдин А.Н., Давыдов Н.И., Жуковский С.С., Кирюхина Т.Н., Кузьмин Н.Н., Тепляков С.Д., Яковлев А.И. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия: справочник. Москва, Машиностроение, 2006, 507 с.
  4. Бройтман О.А., Бусби Э.Д., Иоффе М.А., Стэнклиф М.Р. Современные методы испытаний формовочных материалов и песчано-смоляных смесей. Литейщик России, 2009, № 8.URL: http://www.ruscastings.ru/files/file2029.pdf (дата обращения 15.04.2022).
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.