Федоров Н.Н.

Донбасская государственная машиностроительная академия, г. Краматорск

 

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.