ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ИСХОДНЫХ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ СМЕСЕЙ


Подготовка исходных формовочных материалов. Для обеспечения требуемого качества формовочных и стержневых смесей некоторые исходные материалы подвергают соответствующей подготовке.
Формовочные пески перед употреблением сушат и просеивают.
Сушку песка производят в горизонтальных барабанных сушилах или в установках для сушки в кипящем слое.
Горизонтальное барабанное сушило (рис. 2.1) состоит из топки I с загрузочным устройством 2, наклонно установленного барабана 4 с механизмом вращения 8 и опорной рамой 7 и разгрузочной камеры 6. Внутри барабана установлены винтовые лопатки 3, которые распределяют песок по продольным ячейкам 5. При вращении песок пересыпается из ячейки в ячейку и благодаря наклону барабана перемещается вдоль него, попадая в разгрузочную камеру. Угол наклона барабана


Рис. 2.1. Горизонтальное барабанное сушило

6°, скорость вращения 2—10 об/мин. В качестве топлива обычно применяют природный газ. Температура топочных газов достигает 800 °С.
Схема установки для сушки и охлаждения песка в кипящем слое приведена на рис. 2.2. Влажный песок по ленточному транспортеру 3 через приемную воронку 2 и желоб 4 поступает в сушильную камеру I на газопроницаемую перегородку 5. Топливо подается по трубопроводу 7 и сжигается в топке 6. Из топки горячие газы поступают в смесительную камеру 11, в которой они смешиваются с воздухом, охлаждаясь до 400—800 0C, а затем поступают в сушильную камеру через газопроницаемую перегородку 5. При продувке песок переходит в состояние псевдокипения, в процессе которого зерна песка обдуваются горячими газами. Высушенный горячий песок по желобу 16 поступает на газопроницаемую перегородку 12 охладительной камеры 15, в которой он повторно              продувается, но уже
холодным              воздухом. Воздух нагнетается              вентилятором 10 по
трубопроводам 9. Регулирование подачи воздуха производится дросселями 8. Температура песка на выходе составляет 30 0C летом и 20 0C зимой. Охлажденный песок по наклонному желобу 14
Рис.              2.2. схема              установки              ДЛЯ суш-              поступает              на ленточный транс-
ки и              охлаждения песка в              кипящем              портер 13,              а затем к месту по-
слое              требления.

Такие установки занимают меньшую производственную площадь по сравнению с барабанными сушилами и позволяют в более широких пределах регулировать температуру выдаваемого сухого песка.
Охлаждение песка может быть осуществлено и в процессе его пневмотранспортировки. Температура песка может быть дополнительно понижена за счет испарительного охлаждения, при котором песок орошается водой, приведенной в мелкодисперсное состояние. Количество воды зависит от количества и температуры горячего песка.
После сушки и охлаждения песок подвергают просеиванию для отделения спекшихся комочков, мелких камней и других включений. Для просеивания используют барабанные полигональные и вибрационные сита (грохоты).
Основными частями барабанного полигонального сита (рис. 2.3) являются рама I, вал 2 с барабаном 3 и кожух 4. Многогранный сужающийся барабан жестко крепят к валу 2, вращающемуся в подшипниках 7. Грани барабана выполнены в виде сменных полотен сита. Торцы барабана открыты. Барабан заключен в открытый снизу кожух, к которому крепят приемный лоток 5 для просеянного материала и патрубок 6 для присоединения вытяжной вентиляции. В стенках кожуха имеются закрывающиеся крышки для смены полотен сита.
Подлежащий просеиванию сыпучий материал непрерывно поступает с ленточного конвейера через приемный желоб 5 внутрь вращающегося барабана (через его малый торец). Внутри барабана материал пересыпается с грани на грань, при этом мелкие частицы просеиваются и падают вниз. Часть крупных комьев разбивается и также просеивается, а уцелевшие комья скатываются к большому торцу барабана и выпадают из барабана в специальный бункер.
Основными частями вибрационного сита (рис. 2.4) являются рама I, устанавливаемая на пружинные опоры 2, и два неуравновешенных вала 3. При вращении валов в противоположных направлениях создаются вертикально направленные колебания рамы с сетчатым дном, что обеспечивает просеивание загружаемого материала. Вибрационные сита компактнее полигональных, но создают значительный шум при работе и передают вибрацию на фундамент.
Размеры ячеек сит устанавливаются в зависимости от просеиваемого материала и предъявляемых требований. При просеве песка размеры ячеек обычно 3—5 мм, а при просеве отработанной смеси— 10—50 мм.
Формовочная глина вводится в составы смесей в сухом молотом состоянии или в виде водной суспензии. Ее подготовка заключается в следующем. Комовую глину сушат в барабанных сушилах. Температура сушки бентонитовых глин не должна превышать 150—180 °С, а других видов глины и глинистых песков — 200—250 0C. При более высоких температурах сушки связующая способность глины снижается.
Для дробления просушенной глины и других кусковых формовочных материалов используют щековые, валковые и молотковые дробилки.

Рис 2.3. Полигональное сито 54





Схема щековой дробилки представлена на рис. 2.5. Материал, предназначенный для дробления, загружают в верхний зазор I, образованный подвижной 3 и неподвижной 2 щеками. Дробление кусков осуществляется эксцентриковым валом, передающим колебательное движение подвижной щеке 3 через шатун 6, который, поднимаясь, приближает ее распорками 5 к неподвижной щеке, а опускаясь, позволяет ей под действием пружины 7 отойти обратно. Загружаемый кусковой материал измельчается до величины, соответствующей наименьшему расстоянию (нижнему зазору 4) между щеками.
Валковые дробилки (рис. 2.6) используют для более мелкого помола. Дробление в них осуществляется двумя вращающимися навстречу валками, которые могут быть гладкими, рифлеными или зубчатыми. Степень измельчения определяется зазором между валками, который регулируется смейными прокладками. Такие дробилки используют и в системах регенерации для дробления кусков отработанных форм и стержней.



Рис. 2 7 Молотковая дробилка

В молотковой дробилке (рис. 2.7) размельчение кусковых материалов осуществляется ударами быстро вращающихся молотков 3, шарнирно укрепленных на роторе 2, и под действием ударов и трения материала о броневые плиты 4. Загрузку материала в рабочее пространство дробилки производят через загрузочный желоб I. Раздробленный материал просыпается через отверстия колосниковой решетки 5. Степень измель-

Рис 2.8. Шаровая мельница:
/ — загрузочная воронка, 2 — барабан из стальных пластин, 3 и 5 — си* та, 4 — лопатки для повторного сбрасывания Ь барабан крупных частиц, 6 — разгрузочное окно, 7 — стальные шары


чения определяется как диаметром отверстий в решетке, так и величиной зазора между молотками и броневыми плитами, который обычно равен 3—5 мм.
Для тонкого измельчения кварцевого песка, глины, угля, кокса и других материалов до порошкообразного состояния чаще всего используют шаровые мельницы (рис. 2.8, а, б). Измельчение осуществляется стальными шарами 7 во вращающемся барабане 2 из стальных пластин. При вращении барабана шары поднимаются на определенную высоту, затем падают, размалывая загружаемый через воронку I предварительно раздробленный материал. Измельченный материал, проходя через решетчатые стенки и сита 3 и 5 барабана, попадает в разгрузочное окно 6.
Для транспортировки формовочных материалов и смесей в литейных цехах используют различные транспортеры (конвейеры), элеваторы, пневмотранспорт. Наиболее распространен-

alt="" />

Рис 2.9 Ленточный конвейер:

/ — приводной барабан, 2— лента, ройство, 5 — натяжной барабан, t рама, 8 — устройство для очистки ленты

/ — приводной барабан, 2 — лента, 3 — опорные ролики, 4 — загрузочное устройство, 5 — натяжной барабан. 6 — поддерживающие ролики, 7 —опорная


ным транспортным средством являются ленточные кон- в ей еры. Они бывают горизонтальными, наклонными и вертикальными (элеваторы). Тяговым и одновременно несущим элементом ленточного конвейера (рис. 2.9) является прорезиненная лента 2, натянутая между приводным I и натяжным 5 барабанами.
Для разгрузки ленты от транспортируемого сыпучего материала в средней части, а не в конце конвейера установлены плужковые сбрасыватели I и 2 (рис. 2.10). У наклонных тран-


Рис. 2 11. Цепной (а) и генточный (б) элеваторы:
I — башмак элеватора, 2 — натяжной барабан, 3 — разгрузочный лоток, 4 — лента, 5 — цепь, 6 — ковши, 7 — заг рузочные лотки


спортеров с гладкими лентами допускаемый угол наклона к горизонтали не превышает 17—22°.
Элеваторы (рис. 2.11) бывают цепными (о) и ленточными ^6). К цепи 5 или к ленте 4 крепятся ковши 6, которые, огибая снизу натяжной барабан 2, зачерпывают материал, поднимают его вверх и разгружают на верхнем барабане, подавая материал в разгрузочный лоток 3.
Пневматический транспорт применяют для перемещения сыпучих материалов, таких, как песок, молотая глина, молотый уголь, опилки и Др., транспортировка которых другими способами сопровождается обильным пылевыделением.
Сущность работы пневмотранспорта заключается в том, что в одном конце трубопровода материал в него засасывается и транспортируется вместе с воздухом за счет создания в транспортном трубопроводе разрежения или избыточного давления. Разгрузка материалов на другом конце трубопровода производится специальными устройствами (циклонами), в которых транспортируемый материал отделяется от воздуха. Отработанный воздух подвергается фильтрации. Недостатками пневмотранспорта являются повышенный удельный расход энергии по сравнению с другими средствами транспортировки и быстрый износ колен трубопровода. В отдельных случаях для транспортировки формовочных материалов и смесей применяют саморазгружаю- щиеся короба и спецтару, перемещаемые цеховыми транспортными средствами (электротали, кран-балки, мостовые краны, электропогрузчики).
Для приготовления глинистой суспензии используют комовую глину, которую сначала замачивают в баках с горячей (60— 70°С) водой в соотношении I :4 для бентонитовых и I :2 для остальных глин, а затем после ее разбухания размешивают в лопастных смесителях до получения однородной суспензии плотностью 1,15—1,30 г/см3. При использовании глинистой суспензии отпадает необходимость сушки глины и ее размола, сопровождавшегося обильным пылевыделением.
Глино-угольную суспензию, применяемую при приготовлении песчано-глинистых смесей для чугунных отливок, получают смешиванием глинистой суспензии с каменноугольной пылью.
Подготовка жидких связующих производится лишь в случае необходимости снижения их вязкости или модифицирования и введения в них специальных добавок. Так, сульфитно-дрожжевую бражку (КБЖ) разводят водой до плотности 1,20— 1,26 г/см3, щелочь и кислоты — до требуемой концентрации, определяемой технологией приготовления смесей.
Литейное производство потребляет ежегодно огромные объемы песка. Для этой цели добывается около 25 млн. т, т. е. для производства I т отливок требуется в среднем I т свежего песка.
Некоторые песчаные карьеры, удобно расположенные неподалеку от промышленных центров, уже почти полностью выработаны, например Люберецкий. Запасы песка в СССР велики, но не безграничны, а добыча и транспортировка его от удаленных карьеров представляет технические трудности и удорожает песок. С другой стороны, в литейных цехах после выбивки и очистки отливок накапливаются отработанные смеси, которые приходится удалять в отвалы. Отвалы загрязняют природную среду и занимают площади, которые могли бы быть полезно использованы в народном хозяйстве. Вот почему чрезвычайно актуальной является задача сокращения расхода свежего песка

Рис. 2 12 Схема переработки отработанных песчано-глинистых смесей для повторного использования наполнителя в формовке по-сырому


и уменьшения вывоза отходов (отработанных смесей) в отвалы. Решить эту задачу позволяет повторное использование отработанных смесей в производственном цикле.
Оборотной смесью называют отработанную смесь (формовочную и стержневую), уже использованную в технологическом процессе получения отливок и подготовленную для повторного употребления в качестве наполнителя.
Сначала рассмотрим более простой случай подготовки отработанной песчано-глинистой смеси для повторного использования ее в качестве наполнителя для единой смеси при формовке по-сырому или в качестве наполнительной смеси для средних и крупных форм.
Технологическая схема подготовки (переработки) отработанных песчано-глинистых смесей, поступающих с участка выбивки отливок, представлена на рис. 2.12. Из-под выбивной решетки I отработанная смесь поступает на ленточный конвейер 3 и далее, пройдя через магнитный сепаратор 2, транспортируется в дезинтегратор 4, где разрыхляется и передается на вибрационное сито 5 для отсева спекшихся комочков. Подготовленная таким образом смесь поступает в бункер 6, а затем в гомогенизатор 7. В гомогенизаторе смесь сначала увлажняется, а затем поступает в испарительно-охладительную установку 8, где она по температуре и влажности доводится до требуемых норм. Из охладителя смесь через элеватор 9 и систему транспортеров поступает в бункера 10 для потребления. В цехах с небольшим объемом производства применяют более упрощенную схему переработки отработанных смесей.
Упомянутая выше операция магнитной сепарации заключается в удалении из отработанной смеси металлических (ферромагнитных) включений в виде брызг металла, литников, крючков, шпилек и т. д. Для этой цели применяют ш к и в н ы е или барабанные магнитные сепараторы, являющиеся одновременно барабанами ленточного конвейера, транспортирующего отработанную смесь. Барабанный магнитный сепаратор
alt="" />
Рис. 2.13. Устройство (а) и принцип действия (б) барабанного магнитного сепаратора


(рис. 2.13, а) отличается от шкивного тем, что у него электромагнитная система I неподвижная, а вращается только барабан 2. На рис. 2.13, б показана схема работы магнитного сепаратора, сущность которой заключается в том, что под действием магнитного притяжения изменяется траектория падения железосодержащих включений.
В результате переработки отработанной смеси происходит частичное восстановление свойств смеси, что позволяет использовать ее при приготовлении песчано-глинистых смесей в количестве 50—95%.
Регенерация отработанной смеси. Более сложные проблемы приходится решать в том случае, когда отработанная смесь получена при выбивке форм и стержней с современными органическими или неорганическими связующими (например, смолами, жидким стеклом). Такая отработанная смесь характеризуется следующими особенностями:

наличием большого количества крупных и прочных кусков, оставшихся в смеси после разрушения форм и стержней на выбивке;
наличием остаточных пленок отвержденного связующего или продуктов его разложения, прочно связанных с зернами отработанной смеси.
Если использовать отработанную смесь с неудаленными пленками как наполнитель в новом цикле приготовления смесей с тем же связующим, наблюдается ухудшение технологических свойств смесей.
В связи с этим в схему переработки отработанной смеси обязательно включают механизм для размельчения прочных комьев и кусков, например щековую, валковую или молотковую дробилку (см. 2.5—2.7). Кроме того, в схему включают механизм или устройство для очистки зерен от остаточных пленок связующего с последующим отделением зерен от полученной при их счистке пылевой фракции. В итоге из отработанной смеси получают кондиционный наполнитель, близкий по свойствам свежему кварцевому песку.
Переработку отработанной смеси, включающую очистку зерен наполнителя от остаточных пленок связующего с последующим удалением образующихся пылевых фракций, называют регенерацией, а получаемый при этом кондиционный наполнитель — регенератом.
Существуют механический, термический и гидравлический методы регенерации. Механический метод регенерации (метод сухой регенерации) базируется на проведении следующих операций после выбивки: дробление кусков, магнитная сепарация, грохочение (просев с возвратом крупных комков, не прошедших через сито, на повторное дробление), оттирка пленок связующего от зерновой основы в оттирочной машине, просев, удаление мелкой фракции (обеспыливание) и охлаждение полученного регенератора.
Разновидностью механического метода является пневматический. Отработанная смесь после дробления, магнитной сепарации и просева вовлекается в поток подаваемого под давлением воздуха, который приводит ее в соударение с броневыми плитами ударного колпака. В результате соударения (или нескольких соударений) пленки связующего отделяются от зерен песка и уносятся потоком воздуха, а более тяжелый очищенный песок образует свой поток.
Термический метод регенерации включает все операции механического, кроме операции оттирки пленок. В данном методе пленки связующего выжигаются при термообработке отработанной смеси. Термообработку чаще всего проводят в печах, действующих по принципу кипящего слоя (см. рис. 2.2), при температуре до 800 °С. После этого необходимо охладить герморегенерат, для чего удобно использовать установку для охлаждения песка в кипящем слое.
Гидравлический метод регенерации (метод мокрой регенерации) принципиально отличается от описанных выше. Отработанная смесь подается в поток воды и в виде пульпы проходит сначала спиральные классификаторы (наклонно установленные шнеки), а затем конический классификатор в виде вертикально установленного расширяющегося кверху конуса. В конусе осуществляется весовое разделение песка, который оседает в донную часть, от мелкой фракции, которая уносится водой верхнего слива. После этого песок (регенерат) первично обезвоживают на центрифугах и пропускают через барабанное сушило (см. рис. 2.1), где он окончательно осушается. Воду с мелкой фракцией подают в шламоотстойники, где шлам сгущают и по мере его накопления извлекают и вывозят в отвалы, а воду после дополнительного осветления возвращают в систему регенерации. Как правило, метод гидравлической регенерации совмещают с удалением из отливок стержней, а в ряде случаев и форм в гидрокамере. Удаление их производят струей воды с давлением на выходе из гидромонитора от 6—7 до 20 МПа.
Гидравлический метод дает лучшие результаты при регенерации отработанных жидкостекольных или цементных смесей и не годится для регенерации отработанных песчано-смоляных смесей. Гидравлический метод требует крупных капитальных затрат, а оборудование для него занимает большую производственную площадь.
Термический метод дает лучшие ,результаты при регенерации отработанных песчано-смоляных смесей или смесей на других органических связующих и не годится для регенерации отработанных смесей на неорганических (например, жидкостекольных) связующих. Термический метод также характеризуется повышенными капитальными и энергетическими затратами.
Наиболее универсальным является метод механической регенерации, поскольку пригоден для переработки отработанной смеси с практически любым классом связующего. Достоинством механической регенерации является компактность установки и относительно небольшие капитальные и энергетические затраты. Однако качество регенерата уступает качеству гидро- или терморегенерата, и соответственно объем его повторного использования в составах смесей ниже (как правило, 50%), чем гидро- или терморегенерата (до 90%).
В настоящее время в СССР разработаны и находятся в стадии освоения установки (комплексы 6 типоразмеров) для механической и гидравлической регенерации песка производительностью от 5 до 60 т/ч.

Наибольшее распространение в литейном производстве получили песчано-глинистые формовочные смеси (табл. 2.4—2.6). Их подразделяют по применению при формовке на облицовочные, наполнительные и единые; по состоянию форм перед заливкой— для сырых, сухих и подсушиваемых форм; по роду используемого металла — для отливок из серого чугуна, стали и цветных сплавов.
Облицовочные смеси наносят ка модели слоем толщиной 15—30 мм для изготоьления поверхностного рабочего слоя форм, непосредственно контактирующего с заливаемым расплавом. В их состав по сравнению с наполнительной смесью вводят повышенное количество свежего песка и глины, а также связующие (сульфитно-спиртовую бражку, древесный пек или др.) и специальные добавки (каменноугольную пыль, опилки и пр.).
Наполнительные смеси состоят из оборотной смеси, в которую добавляют 5—10% свежих материалов (песка и глины). Эти смеси насыпают поверх облицовочных для изготовления остальной части литейной формы.
Единые смеси отличаются от наполнительных несколько большим содержанием свежих материалов, в их состав вводят специальные добавки и связующие. Используют единые смеси в основном при серийном и 'массовом производстве мелких и средних отливок.
Смеси для сухих форм отличаются от смеси для сырых форм меньшим содержанием оборотной смеси, повышенным содержанием глины и добавкой связующего в количестве 0,5— 2,5%. Смеси для сухих форм более прочны, поэтому для увеличения податливости в их состав вводят древесные опилки, торф или другие выгорающие добавки. Смеси для изготовления массивных стальных отливок в сухих формах содержат до 20% пылевидного кварца.
В облицовочные смеси для подсушивания форм вводят 2—4,5% сульфитно-спиртовой бражки или другие связующие, а также противопригарные и выгорающие добавки.
Для изготовления средних и крупных форм наиболее распространены пластичные самотвердеющие смеси (ПСС), которые обычно используют как облицовочные. Типовой состав такой смеси: 91—93% кварцевого песка, 4—5% формовочной глины, 5—7% жидкого стекла, 0,5—1,0% едкого натра (раствор плотностью 1,3 r/cMJ), 3-—4% каменноугольной пыли (для чугунных отливок) и 2—3% феррохромового шлака. Характерной особенностью ПСС является их химическое твердение (самоупрочнение) на воздухе за счет введения в смесь непосредственно перед ее использованием феррохромового шла-
2.4. Типовые составы и свойства песчано-глинистых формовочных смесей для стальных отливок


Массовая доля составляющих, %

Свойства

Смесь

оборот
ная
смесь

кварцевый песок зерновых групп 016; 02; 0315

глина

сульфитно
дрожжевая
бражка
(КБЖ)

общее глиносодер- жание, %

газопроницаемость, ед., не менее

прочность на сжатие сырых образцов, IO5 Па

влажность,
%

Облицовочная для формовки по-

80—40

16,5—53,0

3,0-8,5

До 0,5

8—12

80-130

0,3-0,7

3,5-6,3

Единая для формовки по-сырому Облицовочная для формовки по- сухому

92-90
80-40

6,5—8 0 15,5—50,5
1,5 9,0
0,5-1,0
0,5-1,5

8—10
12—14

80—100
70—120

0,3-0,5
0,5-0,8 (на разрыв сухих образцов 0.8—1,5)

3,4-4,5
5,0-8,0
(до
сушки)

Типовые составы и свойства песчано-глинистых формовочных смесей для отливок из чугуна


Массовая доля составляющих смеси, %

Свойства


облицовочной

единой


о


проч


Назначение

оборотная
смесь

кварцевый песок и глина

каменный
уголь

древес
ные
опилки

оборот*
ная
смесь

кварцевый песок и глина

камен
ный
уголь

зерно
вая
группа
песка

общее гли! содержание, %

газопроницаемость ед.» не менее

ность на сжатие сырых образцов, IO6 Па

влаж
ность,
%

Для сырых форм

75—40

22—52

3-8


94,3—
—96,5

5- 12

0 ,7—1,5

016; 02; 0315

8—14

40—100

0,30—
—0,70

4,0-7,0

Для сухих форм

70—35

27—62


0,3—12,0




02; 0315

12—16

60—100

0,50—
—0,80

6,0-8,0




Массовая доля составляющих.
%



Свойства











Прочность, IO5 Па

Смесь

Оборот
ная
смесь

Кварцевый песок H глина

Добавки

Зерновая
группа
песка

Общее глиносо- держа- ние, %

Газопроницаемость, ед.. не менее

Влажность, %

на разрыв сухих образцов

на сжатие сырых образцов

Единая для сырых форм (медные сплавы)

92,0—
88,5

7—10

Мазут (1,0—1,5)
/>01; 016
8-12

30

4,5-5,5


0,3-0,5

Облицовочная для сырых и сухих форм (медные сплавы)

80—40

20—60

Мазут
(0,5-1,0)**

01; 016

8-15

30

4,5-7,0

0,8-1,2*

0,3-0,6

Облицовочная для сырых и сухих форм (алюминиевые сплавы)

80—60

20—40

КБЖ
(0,5-1,0)*

01

8—12

20

4,0-6,0

0,7-1,2*

0,3-0,6

Облицовочная для сырых форм (магниевые сплавы)

95—85

5-15

Фтористая
присадка
(5,0-9,0)

01; 0063


20-40

5,0-6,5


0,6-1,15



ка — отвердителя жидкого стекла. Прочность на сжатие такой см«си после 40—60 мин выдержки на воздухе (0,7—1,3) • IO5 Па, а после нескольких часов — 4-IO5 Па и более. Влажность смеси 3,5—4,0%, газопроницаемость не более 100 ед.
Для изготовления средних и крупных форм иногда используют и другие виды самотвердеющих смесей (сыпучие, жидкие), общим достоинством которых является снижение трудоемкости их изготовления и повышение размерной точности отливок. Однако эти смеси чаще используют для изготовления стержней.
В зависимости от технологического процесса изготовления стержней стержневые смеси делят на группы: отверждаемые тепловой конвективной сушкой, химически твердеющие, отверждаемые в горячей оснастке (контактной сушкой) и т. д.
Стержневые смеси, отверждаемые конвективной сушкой. Такие смеси объединяют смеси на основе кварцевого песка, глины и различных органических связующих. За много лет существования технологического варианта изготовления стержней, отверждаемых конвективной сушкой, были предложены и использованы сотни конкретных стержневых рецептур. Приводимые в табл. 2.7 примеры составов не являются лучшими по достигаемым результатам, но могут считаться в определенной степени типичными. Однако повышенные трудо- и энергозатраты при изготовлении стержней, недостаточная производительность процессов тепловой сушки и возможная потеря размерной точности на стадии транспортировки сырых стержней в сушила заставляют предпочесть более современные варианты смесей, отверждение которых производится непосредственно в оснастке.
Химически твердеющие стержневые смеси. Их подразделяют на смеси, отверждаемые продувкой газовым реагентом, и са- мотвердеющие.
Примером стержневых смесей, отверждаемых продувкой газовым реагентом, являются песчано-жидкостекольные смеси по С02-процессу (табл. 2.8). Их называют также быстротвердеющими, так как они отверждаются в течение кратковременной (15—30 с) продувки углекислым газом. Наряду с указанными в табл. 2.8 добавками для улучшения выбиваемости и податливости стержней могут применяться: порошок каменного угля — 2—3 мае. ч., древесный пек — 2—3, асбест — 3—5, шамот — до 20, боксит — 3—5, торфяная или буроугольная, или каменноугольная зола — 2—3, сланцевый порошок — 2—3, пенополистирол в виде стружки или гранул размером до 2 мм — 0,1—0,5, раствор битума в уайт-спирите в массовом соотношении 3:1 — I—2, гидрол — 0,5—1,5 мае. ч. и др.
К достоинствам смесей по СОг-процессу относят быстрое отверждение в оснастке, высокую производительность процесса, а также повышенную размерную точность получаемых отливок.

alt="" />

2.8. Составы и свойства быстротвердеющих стержневых смесей на основе жидкого стекла (по С02-процессу)

Сплав

Состав, мае. ч.

Свойства

Кварцевый
песок

Глина

Жидкое стекло (М-2,7-2,9) плотностью (1,46-1,47 г/с и')

I 20%-ный водный раствор едкого натра

Древесные опнлкн

Мазут

I
Газопроницаемость, ед , не ниже

Прочность, 10» Па

Влажность, %

на сжатие
сырых
образцов

на разрыв после
продувки CO2

Сталь,

100


5,0—

0,5—


0,5

120

0,4—

2—3

3,0

чугун



7,0
/>1,5



0,07



Сталь,

94—97

3—6

4,5-

0,5—

1,5


80

0,12—

1,0—

3,0—

чугун,



7,0

1,5




0,30

2,5

4,5

цветные











сплавы












Недостатками этих смесей являются повышенная хрупкость и осыпаемость полученных стержней, особенно проявляющиеся при передуве CO2, гигроскопичность стержней и склонность их к разупрочнению при хранении, а также затрудненная выбивае- мость из отливок.
Самотвердеющие смеси в зависимости от их состояния при заполнении оснастки подразделяют на пластичные самотвердеющие смеси (ПСС), сыпучие самотвердеющие смеси и жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС).
Пластичные самотвердеющие смеси (ПСС), характеризующиеся повышенной прочностью в сыром состоянии, применяют преимущественно в качестве облицовочных или единых смесей при изготовлении средних и крупных форм (см. табл. 2.4).
Сыпучие самотвердеющие смеси характеризуются низкой прочностью в сыром состоянии и поэтому требуют минимальных усилий для уплотнения. Сыпучие самотвердеющие смеси подразделяют в зависимости от типа используемого связующего на песчано-смоляные, песчано-жидкостекольные, песчаноцементные, песчано-фосфатные и т. п. Нередко первая часть определения («песчано-») для простоты исключается например, жидкостекольные самотвердеющие смеси).
Песчан о-с моляные самотвердеющие смеси в специальной литературе часто называют холоднотвердеющими (XTC) (табл. 2.9).
Достоинством XTC является их легкая уплотняемость в оснастке, высокая скорость холодного отверждения, повышенная прочность и низкая осыпаемость, облегченная выбиваемость из отливок, легкость регенерации отработанных смесей, высокая размерная точность отливок. При правильном выборе смоляного связующего обеспечивается также высокое качество отливок. Недостатки XTC связаны с необходимостью принятия специальных мер по обеспечению нормальных санитарно-гигиенических условий труда.
Жидкостекольные с а м отверде ю щ ие смеси в сыпучем варианте применяют очень редко, но в недалеком будущем они получат широкое распространение. В состав этих смесей на 100 мае. ч. кварцевого песка (предпочтительно обогащенного группы 02-0315) входят 3—3,5 мае. ч. жидкого стекла (М-2,3—2,5 плотностью 1480—1500 кг/м3) и 10% (от массы связующего) жидкого отвердителя на основе сложных эфиров (диацетина, триацетина, пропиленкарбоната). Для улучшения их выбиваемости могут вводиться добавки типа каменноугольной пыли (до 2 мае. ч.).
Эти смеси обладают в основном теми же достоинствами, что и песчано-смоляные, но затрудненно выбиваются из отливок. Однако они не загрязняют воздушную среду вредными для здоровья выделениями. Широкое распространение таких смесей сдерживается пока малой доступностью отвердителей сложноэфирного типа.
В недалеком будущем следует ожидать появления в литейных цехах новых усовершенствований в области технологии жидкостекольных самотвердеющих смесей и С02-процесса, в частности смесей с пониженным содержанием жидкого стекла (2—3% от массы песка по сравнению с 4—6% в существующих составах), что позволит удовлетворительно решить главную проблему жидкостекольных смесей — затрудненную выбивку стержней из отливок.
Жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС), называемые также наливными, отличаются от сыпучих тем, что в процессе перемешивания переходят в псевдожидкое состояние и в таком состоянии свободно заливаются в формообразующую оснастку. Перевод в псевдожидкое состояние осуществляется при относительно невысоком содержании воды (5—7 мае. ч. на 100 мае. ч. песка) за счет вводимых в состав ЖСС добавок-пенообразователей. Наибольшее распространение получили ЖСС с использованием жидкого стекла и феррохромового шлака (табл. 2.10).
На ряде заводов СССР применяют также жидкие самотвердеющие смеси с органическим связующим — водным раствором сульфитно-дрожжевой бражки, отверждаемые в присутствии соединений трехвалентного хрома (табл. 2.11). Чтобы подчеркнуть отличие таких смесей от ЖСС на жидком стекле, их в сокращенном варианте именуют ОЖСС («органические:»).

2.9. Составы и свойства стержневых смесей с синтетическими смолами, отверждаемых в холодной оснастке (XTC)
Состав, нас. ч., на 100 мае. ч. кварцевого песка IKOie-OSlS

alt="" />alt="" />alt="" />
Карбамидофор- мальдегидная (КФ-Ж, КФ-МТ) 2,7-
3,2
Хроматрон или водный раствор хлорного железа (р= 1,25—
1,30 г/см3)
0,5-
0,8
То же 2,7—
3,2
Алюмохромофосфат (раствор, р = 1,5—
1,6 г/см3), подкисленный H3PO* до pH=0,5
0,8—
1,2

3—5
Ортофосфорная кислота разбавленная (р= 1,15— 1,20 г/см3)
Ортофосфорная кислота разбавленная (р= 1,30— 1,35 г/см3)



4—7

1,7—

4,5-

5,5—

200





2,2

5,5

6,5





СЛ
I
Oo

2,0—

h-
I
CO

OO
I

200





2,5





Борная

0,5

6-12

1,5-

4,0—

7—8

200

Отливки из

кислота



2,5

5,5



цветных сплавов

сухая






/>(бронза, силуми

(на пе







ны)

сок)










00
***

1,5—

Tl"
I
CC

4*
I
Ол

200

При содержании




2,0




смолы по верхне








му пределу воз








можно использо








вание этой смеси








для мелкого чу








гунного литья



2.10. Составы и свойства жидких самотвердеющих смесей (ЖОС) с использованием в качестве связующего жидкого стекла

Состав

мае. ч.

, на 100 мае. ч. кварцевого песка

1К016-0315



Свойства





Жидкая композиция



CB
а

л
I



Прочность на сжатие

Г азопроницае-




Состав (в мае. %) на 100 мае. % жидкой композиции

О
3

amp;

л
H

10е Па, через

через

Область

?
О
о


О
а
X
a
аъб
V « А К
В

a

л
ь

O OS
л в






применения

H
Co

о
X
U
OS
а

жидкое стекло (М = 2,7 — 3,0, р=1,450 —
1,470 кг/CM*)

вода

паста
ДС-
PAC

в
аgt;
SB
lt;0
*

В
*
а
*3
ей

в* * « о 3 н в
gt;5 В

I ч

4 ч

24 ч

4 ч

24 ч


1,33— 1,35

9,0-
9,5

73—75

23—26

1—2

4,5—
5,0


5,5—
6,0

5—8

2,5—
3,5

6,5-
7,5

7,5—
8,5

200

300

Стержни для средних и крупных чугунных и стальных отливок

1,31

7,9—
8,2

70—72

26—28

1—2

3,5

UO

5,0-
5,5
/>8—12
1,5—
2,0

2,0—
3,5

4,5—
5,5

200

300

Формы для
средних и крупных чугун-ных OT- ловок

Примечания:              I. При необходимости (например подача ЖСС в оснастку через промежуточную емкость типа разливочного
ковша) устойчивость пены может быть повышена до 20—25 мин дополнительным введением 0,2-0,3 мае. ч. мылонафта. 2. При использовании вместо песка ренегатора расход жидкой композиции повышают до 10—11 мае. ч.

Составы и свойства органических жидких самотвердеющих смесей
(ОЖСС) с использованием в качестве связующего сульфитно-дрожжевой бражки




Состав мае. ч






Свойства



ю
зЗ

4gt;
В
U

• К Il S


Отвердители

I



gt;0

Прочность на сжа

V
со


* a w и

и



g-K


аа
о

о в
S *

тие,

IOs Па

SU
о V

Область
применения

Песок
кварцев
1К016--

Глина lt; упорна!

В g CS * ***? О Jj

Паста
ДС-Р,

хромовый
ангидрид

бихромат
натрия

« lt;и 3 о.
I

Вода

в
*
«в
ч
CQ

* я
о Я gt;gt; с:

через I ч

после сушки (200°С, I ч)

а. „
В А
о н m о я о U S

97—98

2—3

7

0,5—
0,6

0,3


0,3

2,0-
2,5

6,0-
6,5

4-6

1,8—2,3

10—12

100— 120

Стержни* для средних и круп

97-98

2—3

7

0,5-
0,6


0,4

0,5

2,0—
2,5

6,0—
6,5

4-6

1,2-1,7

8—Ю

100—
120

ных чугунных или из цветных сплавов отливок

Примечание. Знаком «*» отмечено, что изготовление форм возможно при условии их поверхностной подсушки.



Главное достоинство ЖСС и ОЖСС заключается в том, что они не требуют уплотнения после свободной их заливки в оснастку. К недостаткам их относят невысокую прочность и повышенную хрупкость стержней и форм. Поэтому ЖСС и ОЖСС применяют в основном для изготовления крупных и средних стержней и форм относительно простых конфигураций. ОЖСС в отличие от ЖСС лучше выбиваются из отливок, однако ОЖСС требуют обязательной подсушки, а используемый в их составе отвердитель (хромовый ангидрид или бихроматы) является токсичным соединением.
Песчано-смоляные смеси, отверждаемые в нагреваемой оснастке, применяют исключительно в условиях механизированного и автоматизированного изготовления стержней в крупносерийном и массовом производстве отливок. Такие смеси имеют примерно тот же состав, что и самотвердею- щие песчано-смоляные смеси (XTC), но отличаются тем, что содержат катализаторы отверждения, которые малоактивны при нормальной (20 0C) температуре (подробнее об этом см. §2.2).
<< | >>
Источник: Крымов В. Г., Фишкин Ю. Е.. Изготовление литейных стержней: Учебник для ПТУ. 1991

Еще по теме ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ИСХОДНЫХ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ СМЕСЕЙ:

  1. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ И СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ
  2. КОНТРОЛЬ СВОЙСТВ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, СМЕСЕЙ И ПОКРЫТИЙ
  3. и. ФОРМОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, СМЕСИ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
  4. Подготовка материалов для производства судебно-почерковедческой диагностической экспертизы при расследовании преступлений и рассмотрении дел в суде
  5. Е. ПОДГОТОВКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА
  6. I. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
  7. Обработка исходных материалов
  8. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
  9. Цуканова Людмила Николаевна. Совершенствование технологии обогащенных хлебобулочных изделий на основе моделирования рецептурных смесей [Электронный ресурс]: Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.01 ,-М.: РГБ, 2005(Из фондов Российской Государственной библиотеки), 2005
  10. 4.2. Исходные данные для расчета
  11. Радиационное обследование транспортных средств (оборудования), предназначенных для разделки на металлолом
  12. НАТРИЯ ТИОЦИАНАТ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ПРЯДЕНИЯ АКРИЛОВОГО ВОЛОКНА
  13. ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ НАД МАТЕРИАЛАМИ ОЧЕРКОВОЙ ЖУРНАЛИСТИКИ
  14. Основные материалы для чтения