Анализ методов сокращения пригара на стальном литье (стр. 12 из 16)
Fe + Н2О
FeO + 2Н;2FeO + SiO2
2FeO • SiO2;В формах из быстротвердеющих смесей с жидким стеклом протекает следующая реакция:
Na2O • SiO2 + 2Fe +O2
2FeO • SiO2 + Na2OПредполагается, что связующим звеном между поверхностью отливки в
2 FeO •SiО2 служит находящийся между ними слой железных окислов. Для уменьшения вероятности образования пригара необходимо создавать условия, затрудняющие проникновение металла в поверхностный слой формы и его окисление. Это достигается введением в смесь неорганических добавок, выделяющих кислород при нагреве[6,10,4,11].
Лучших результатов можно достичь введением в быстротвердеющую смесь (в равных соотношениях в частях по массе) 0,1-0,3 V2O5 и Na2SО4[6]. В этом случае основной причиной образования легкоудаляемого пригара и получения чистой поверхности отливки являются процессы, протекающие на границе металл - форма, в результате которых окисляется проникший в форму металл и уменьшается контактная поверхность между отливкой и формой. При этом образуется силикат соответствующего состава и структуры, который снижает адгезию к поверхности отливки и облегчает устранение пригарной корки.
В результате введения в смесь окислителей могут создаться условия, препятствующие образованию пригара: разрыв связи между пригарными соединениями, проникшими в поры формы и приставшими к ее поверхности, этот разрыв наблюдается при введении в смесь окислителей, сжигающих пригарное соединение.
Анализ литературных данных[10,4,6,13], а также результаты проведенных опытов подтверждают, что в реальных условиях неизбежно, происходит проникновение металла в поры песчаной формы. Поэтому возникает задача уменьшить проникновение, устранить прожилки проникшего металла, а следовательно, уменьшить поверхность сцепления отливки с формой и адгезию контактирующих фаз. В условиях производства стальных отливок в сырых песчано-глинистых и песчано-бентонитовых формах это достигается путем создания на границе металла с формой сильноокислительной среды.
Испытания проводились на челябинских заводах: механическом и тракторном им. В. И. Ленина. Использовались для опытов наиболее распространенные формовочные пески: кичигинский марки К0315, басьяновский марки К016 и нижнеуральский марки Т01; в качестве связующего - оглинский и биклянский бентониты и нижнеуральская огнеупорная глина. Составы испытанных формовочных смесей и их физико-механические свойства приведены в табл.19. Как и следовало ожидать, лучшими свойствами обладают песчано-бентонитовые смеси. Их преимущества в том, что уменьшается количество связующего, улучшаются технологические свойства смеси, расширяется область применения сырых форм, сокращается трудоемкость изготовления отливок, улучшаются условия труда. Поэтому проблема замены огнеупорной глины более - качественным связующим требует практического решения.
Испытанию подвергались смеси из биклянского бентонита и огнеупорной глины[6].
Введение окислительных добавок в формовочные смеси практически не влияет на физико-механические свойства последних в исходном состоянии.
Таблица 19
Оценка чистоты поверхности стальных отливок
| Наименование (формула) окислителей | % окислителя | Связующее (бентонит, глина, каолин), % | Физико-химические свойства смеси | Температура заливки по пирометру | Беспригарная поверхность, К | |||
| К ед. | σ, кг/ см² | W, % | низ | верх | ||||
| Al2(SO4)3Na2SO4 FeSO4 Fe2O3Аl2 (SO4) зNa2SO4FeSO4Fe2O3 Цеховая смесьСмесь без окислителей Fе2Oз+Na2SO4 Fе20з+ Na2SO4 | 1, 0 1, 0 1, 0 1, 0 2. 0 2, 0 2, 0 2, 0 1, 5 3, 5 0, 75 1, 0 | Огланл. 8, 0 8, 0 | 108 108 108 102 99 105 102 99 102 102 102 102 | 0, 40 0,42 0, 42 0, 43 0, 35 0, 65 0, 35 0, 43 0, 62 0, 34 0, 60 0, 55 | 5 5 5 5 5 5 5 5 6 5 4, 9 5. 5 | 1445 1445 1445 1445 1445 1460 1450 1445 1445 1450 1450 1450 | 60 -65 55 70 30 25 20 55 55 20-30 50-55 50 20-25 | 70 90-95 40-45 30 98 80-90 90 15-20 5-10 45-50 40 45-50 |
| Fе20з+ Na2SO4 Fе2Оз+Na2SO4 Fе2Оз+Na2SO4 T01 Na2S04+ Fе2ОзT01 Na2SO4+Fe2O3K016 Na2S04+ Fe2O3K016 Na2S04+ Fe2O3T01 Na2SO4+Fe2O3 T01 Na2SO4+ Fе2Оз K0315 Na2SO4+ Fe2O3 K0315 Na2SO4+Fe2O3 | 0, 4 1, 0 1, 25 3, 5 0, 6 1, 75 1, 0 0, 35 1, 0 0, 35 1, 0 0, 35 1, 0 0, 35 1, 0 0, 35 1, 0 0, 35 1, 0 0, 35 0, 1 0, 35 | 8,0 -- --- Бикл.10 -- -- -- -- -- -- глина18 | 108 119 99 75 75 99 88 99 80 326 241 | 0, 45 0, 60 0, 35 0, 48 0, 40 0, 42 0, 40 0, 50 0, 42 0, 50 0. 66 | 4, 5 5, 0 5, 0 4. 8 5, 0 4. 9 5, 0 4, 7 5, 4 4, 5 5, 2 | 1450 1450 1450 1480 1480 1480 1480 1470 1470 1470 1470 | 50 0 0 60 70 70 80 40 40 60 55 | 75-80 45-50 90 90-95 85-90 75-80 90-95 96-98 90-95 90 80-85 |
Это позволяет считать, что формовочные смеси с окислительными добавками
обладают такими технологическими свойствами в исходном состоянии, которые применимы для производственных условий.
Промышленные испытания на Челябинском механическом заводе. Опыты проводились на отливках из стали 20Л, весом 30 кг, с толщиной стенки 20-35 мм. Сталь заливали из стопорного ковша при температуре 1460-1500°
С. На отливке, изготовленной из цеховой смеси, образовался сильный пригар.
Составы испытанных облицовочных смесей готовились преимущественно на басьяновском песке, а также на кичигинском и нижнеувельском песках. В качестве связующего использовались бентониты, нижнеувельская огнеупорная глина и каолин (табл.20).
Таблица 20
Химические составы связующих материалов и глинистых составляющих песков, %
| Материал | SiO2 | Fe2O3 | FeO | Al2O3 | CaO | MgO | Na2O + К2O |
| Нижнеувельская огнеупорная глина Биклянскин бентонит Огланлинский бентонит Каолин Глинистая составляющая кичигинского песка То же, нижнеувельского песка То же, басьяновского песка | 53,60 54,60 69,71 46,46 50,19 63,62 49,22 | 2,23 6,25 1,17 0,78 2,38 2,45 11,95 | 0,21 0,53 0,21 - 0,32 0,25 0,56 | 27,94 20,08 11,58 38,80 27,07 23,29 15,84 | 0,34 1,20 1,86 0,56 0,45 0,77 1,84 | 0,64 2.15 2,12 - 0,60 0,62 1,70 | 0,80 2,18 2,86 - 1,69 1,88 3,13 |
Анализ приведенных в таблице данных показывает, что химический состав материалов изменяется в довольно широких пределах. Содержание Fe2Oз и окислов щелочных металлов в биклянском бентоните и глинистой составляющей басьяновского песка высокое, что способствует образованию легкоплавких силикатов. Учитывая их более высокую окислительную способность и благоприятные условия образования легкоплавких составляющих, применение этих материалов наиболее целесообразно.