Смекни!
smekni.com

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 + Na2O

Предполагается, 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 Na24[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.