Анализ методов сокращения пригара на стальном литье (стр. 13 из 16)

Полученные данные показывают, что применение песчано-бентонитовых смесей несколько улучшает чистоту поверхности стальных отливок, по сравнению с цеховой смесью, однако пригар полностью не устраняется. Производственные испытания свидетельствуют, что введение в формовочную смесь (песчано-глинистую или песчано-бентонитовую) окислительных добавок определенного состава заметно улучшает чистоту поверхности стальных отливок. Лучшие результаты показали смеси со следующими окислительными добавками: 1% Fe2(SO4)3; 0,8-0,9% Аl(SO4)з; 0,8-1% FeSO4; 2% МnO2+0,66% Na2SO4; 0,25% VOSO4; 0,7% Na2B4O7+0,35% Fe2O3, 1% Na2SO4+0,35%Fе2Оз. Однако стабильно хорошие результаты показали облицовочные смеси с 1% сульфата натрия и 0,3% гематита (табл.19). Указанные окислительные добавки вводились в смеси на басьяновском, кичигинском и нижнеувельском песках с применением различных связующих: бентонитов, огнеупорной глины и каолина. Опыты показали, что добавки 1% сульфата натрия и 0,35% гематита обеспечивают образование легкоотделимото пригара как при использовании в смесях мелкого К016, так и крупного К0315 песков. Это дает основание считать, что при введении в смесь окислительных добавок определенного состава расширяются возможности применения песков различных марок. Таково немаловажное преимущество смесей с окислительными добавками, позволяющими использовать местные пески с безусловным экономическим эффектом. Однако применение мелких песков, способствующих уменьшению глубины и толщины прожилок металла, создает условия для более быстрого их окисления и поэтому более целесообразно, с точки зрения снижения пригара.

Кроме того, опыты показали, что вид связующего при использовании эффективных окислительных добавок не является главным фактором, определяющим чистоту поверхности отливок. Чистые отливки были получены как при использовании в качестве связующего бентонитов, так глины и каолина. Вместе с тем уменьшение количества связующего в смеси само по себе способствует образованию более качественной поверхности. Поэтому бентонитам, безусловно, необходимо отдать предпочтение.

Необходимо отметить, что в случае попадания в облицовочную смесь с окислительными добавками углеродистых материалов (например, не удален с поверхности графит) наблюдалось сильное увеличение пригара. Этот факт свидетельствует о недопустимости загрязнения окислительной смеси мазутом, графитом, смолой и т. д. На основании проведенной работы в цехе Челябинского механического завода был отработан и рекомендован для широкого опробования следующий состав облицовочной смеси:

1. Песок КО 16 - 100%

2. Биклянский бентонит - 10%

(или огнеупорная глина) - 18%

3. Водный раствор сульфата натрия (в пересчете на сухой материал) - 1 %

4. Гематит -0,35%

Промышленные испытания на Челябинском тракторном заводе им. В. И. Ленина

Испытания подтвердили ранее проведенные исследования о значительном улучшении чистоты поверхности стальных отливок, изготовленных в формовочных смесях с окислительными добавками. Вместо химически чистого гематита опробовали гематитовую руду. В опытах применялся химически чистый сульфат натрия.

После выбивки, ломки прибылей и литниковой системы беспригарная площадь в %:

1. Верхняя часть отливок, - 40-50

опытные нижняя часть отливок - 20-40

2. Верхняя часть отливок, - 10-20

рядовые нижняя часть отливок - 0-10

На опытных отливках пригарная корка во время обрубки легко отделялась. После дробеочистки ступица была на 85-95% чистой от пригара, тогда как у рядовых отливок на 85-100% покрыта трудноотделимым слоем пригара.

Положительные результаты опытов дали возможность перейти к более широким испытаниям новой облицовочной смеси с окислительными добавками технического сульфата натрия, с содержанием Na2SО4 = 98,8% и молотой гематитовой рудой следующего химического состава: Fе2Оз = 86,7%, SiО2 =5,48%, р== 0,025%.

Наряду с этим были проведены лабораторные опыты для определения возможности уменьшения количества сульфата натрия в облицовочной смеси. Опыты на отливках из стали 20-35Л показали, что снижение содержания сульфата натрия до 0,5-0,7% положительно сказывается на чистоте поверхности стальных отливок. Дальнейшее уменьшение количества Na2SО4 заметно увеличивает пригар, что объясняется повышением температуры плавления силиката, увеличением вязкости и снижением его реакционной способности.

Полученные результаты позволили рекомендовать для длительного опробования в условиях конвейерного производства стальных отливок следующий состав облицовочной смеси в %

1. Песок кичигинский К0315- 100 (или соотношение песков К0315 : К01 =2:1)

2. Нижнеувельская огнеупорная глина - 18-20

3. Сульфат натрия технический - 0,5-0,7 ГОСТ 1363-47 (в растворе)

4. Гематитовая руда молотая - 0,4-0,5 ТУ АК-477

Таким образом, при вводе в формовочную смесь окислительных добавок происходит окисление проникших прожилок металла и за счет этого образуются рыхлые окислы позволяющие получить легкоотделимый пригар. При этом происходит прямая потеря металла за счет его окисления. Следовательно, окислительные добавки будут эффективны для крупных стальных отливок.

3.8. Применение противопригарных красок.

К радикальным мерам борьбы с пригаром можно отнести нанесение на поверхность формы краски, паст и натирок[11,13,10,1]. Высокоогнеупорные порошки, нанесенные на поверхность в виде красок или паст, изолируют зерна кварцевого песка от контакта с залитым металлом и не допускают проникновения его в поры формы. Этим предотвращается химическое взаимодействие кварца с окислами железа и образование пригара. Важным критерием свойств противопригарных материалов является степень их смачивания жидким металлом и его окислами.

Для предотвращения пригара зерновую основу покрытий выбирают такой, чтобы она не смачивалась жидким металлом и, по возможности, его окислами. Она должна соответствовать заливаемому сплаву и материалу формы; основные окислы сплава нельзя сочетать с кислой зерновой основой покрытия и наоборот. Недопустимо применение в составе краски двух наполнителей, которые могут вступать между собой в химическое взаимодействие. Огнеупорность наполнителя краски должна быть выше температуры заливаемого сплава. Поэтому многие производства применяют краски из высокоогнеупорных материалов, несмотря на их дороговизну, так как повышенные расходы на приготовление высококачественных покрытий окупаются за счет повышения товарного вида отливок и снижения затрат на их очистку.

К связующим предъявляются следующие требования: максимальное сохранение прочности при высоких температурах заливки (термостойкость); тер-мопластичность при температурах просушки и заливки форм; чтобы предотвратить отслаивание и растрескивание покрытия; минимальная газотворность.

Поэтому для получения отливок с качественной поверхностью весьма перспективны связующие материалы с высокой термостойкостью (как органические, так и неорганические), минимально взаимодействующие с окислами железа.

При производстве крупного и толстостенного литья поверхность форм нагревается до 1000° и более. Поэтому необходимо в краски добавляют неорганические связующие материалы, отличающиеся более высокой термостойкостью чем органические. К ним относят жидкое стекло, сульфаты, фосфаты и т.д. Отличительная особенность покрытий с фосфатными связующими – высокая прочность сцепления с окрашенной поверхностью при заливке металла, низкая газотворная способность, высокая термостойкость и огнеупорность, ухудшает смачивание покрытий металлом и его окислами.

В настоящее время нет универсальных покрытий литейных форм, которые давали бы надлежащий эффект на всех видах литья. Все известные покрытия проявляют свое положительное действие только в определенном интервале температур, при данном составе формовочной смеси и на конкретном виде литья. Поэтому на ряду с выпускаемыми красками на предприятиях изготовляют свои покрытия разного состава для определенных видов литья, и они не выходят за пределы этого предприятия. Основным недостатком этого метода является усложнение технологии

3.9. Изготовление форм из высокоогнеупорных и

химически инертных формовочных материалов для

сокращения пригара.

В литейном производстве при изготовлении разовых форм большое распространение получили песчано-глинистые смеси. Объясняется это сравнительной доступностью, распространенностью и дешевизной песка и огнеупорной глины. В связи с недостатками в последние годы стали уделять большое внимание изучению возможности замены главной составляющей формовочных смесей - кварцевого песка другими минералами. К таким минералам относится циркон, оливин, хромистый железняк, магнезит и другие.

НИИПТмашем определены критические противодавления (табл.21), при которых начинается проникновение стали в поры формы из различных материалов.

Таблица 21

Критические противодавления проникновения стали в поры формы

Наполнитель	Зернистость *	Плотность, кг/м³	Тепловая активность, Ккал/ м2 ч С	Противодавление, кгс/см2
Кварц Циркон Силлиманит Хромит Хромомагнезит Оливин	К016 010Б 010Б 27* 37* 20*	1300 2500 1750 2050 1860 1920	23,8 27,1 28,4 24,6 24,6 25,4	0,33 0,77 0,70 0,50 0,42 0,32

*Количество (%) материала, прошедшего через сито016)