Анализ методов улучшения жидкостекольных смесей (стр. 6 из 14)

1.4.2.Влияние шамота

В качестве инертного к жидкому стеклу материала, богатого Al

O , был исследован шамот. Как и следовало ожидать, физико-механические свойства смеси при добавлении шамота не ухудшились (предел прочности на сжатие после продувки CO составлял 12—13 кГ/см². Однако влияние шамота на температуру образования второго максимума не обнаруживалось (рис. 12) — второй максимум образовался при 800º С, т. е. при той же температуре, что и в смесях без добавок. Объясняется это, по-видимому, тем, что муллит (3Al O •2SiO ) —основная составляющая шамота — инертен к расплаву жидкого стекла и не дает с последним тройных соединений.

При высоких температурах муллит очень устойчив и не подвергается разложению даже вблизи температуры плавления (1810° С).

При температуре 500—600° C из глины удаляется практически вся влага, в том числе и кристаллизационная, в то же время процесс муллитизации при этих температурах еще не начинается и химическая активность глинозема сохраняется, что должно способствовать смещению второго максимума в область более высоких температур. Действительно, из рис. 12, б видно, что смесь с добавкой 5% глины, прокаленной при 600° C, дает второй максимум прочности при 1200° C, т. е. там же, где и смесь с добавкой необожженной глины. Напротив, в глине, прокаленной при 1300° C, процесс муллитизации прошел практически полностью, поэтому ее добавление в смеси не изменило температуру образования второго максимума (рис. 12, б), так же как это имело место при добавлении шамота (рис. 12, а).

1.4.3.Влияние боксита

Опыты И. В. Валисовского и А. М. Лясса показали, что для снижения величины работы, затрачиваемой на выбивку стержней, необходимо применять материалы, содержащие Al

O , способные образовывать тройные соединения с Na O и SiO . Одним из таких материалов, содержащих значительно большее количество Al O , чем глина, является боксит, в состав которого входят гидраргиллит Al (OH) , бёмит AlOOH, диаспор HAlO . Все эти материалы при нагреве разлагаются с образованием активного γ — Al O .

Наиболее известными в России являются Краснооктябрьское, Североуральское и Тихвинское месторождение бокситов (табл. 1).

Таблица 1

Химический состав бокситов

Месторо- ждение боксита	Содержание компонентов в %								Потери при про - каливани в %
	Al O	SiO	Fe O	CaO	МgO	TiO	P O
Красноок- тябрьское Североуральское Тихвинское	40,1 55,6 47,12	3,1 3,09 19,4	30,9 23,4 13,51	0.46 1,92 1,6	0.2 — 0.31	1,9 2,3 —	0,12 — 0,05	23,0 12,72 18,24

На рис. 13 приведены результаты испытания смеси с 3% боксита Тихвинского месторождения. Из опытов видно, что закономерность образования второго максимума за счет Al O , содержащегося в боксите, оказалась такой же, как при использовании химически чистого Al O и глины. При этом небольшая (3%) добавка боксита влияет так же, как и добавка 5—7% глины.

Физико-механические свойства смесей с добавками боксита высокие (предел прочности при сжатии образцов, продутых CO

, 10— 12 кГ/см²), что создает возможности для их практического использования, особенно если учесть, что СССР обладает огромными запасами боксита.

Таким образом, введение в смеси с жидким стеклом небольших добавок боксита позволяет расширить зону, благоприятную для условий выбивки («первый минимум»), с 400—600° C (рис. 13) до 400—1000° C (рис. 13) и в несколько раз сократить трудоемкость выбивки стержней после их нагрева до температуры образования второго максимума.

По данным Ново-Краматорского машиностроительного завода в экспериментальных условиях были получены хорошие результаты при одновременном введении в смеси с жидким стеклом 3% боксита и 12% шамотного порошка (табл. 2).

Таблица 2

Зерновой состав шамотного порошка (глинистая составляющая 18,29%)

№ сит	Остаток в %	№ сит	Остаток в %	№ сит	Остаток в %	№ сит	Остаток в %
2.5 1.6 1,0	1,0 12,4 24.6	063 04 0315	17,47 8,5 3,2	020 016 010	3,2 5.8 2,6	0063 005 Тазик	1.5 1,0 0,44

Аналогичные результаты были получены при введении в смеси с жидким стеклом не только Al O , но и других добавок, способных образовывать с Na O и SiO тройные системы с высокой температурой плавления. В качестве таких добавок были взяты CaO и MgO. Согласно диаграмме состояния

Рис. 14. Диаграмма состояния системы Na

O–CaO–iO

.

(рис. 14) максимальная температура плавления тройных соединений, лежащих на линии АА и содержащих SiO

: Na O= 2,5—3,0, составляет 1200° С. Расчет показывает, что для достижений этой температуры плавления при 5% жидкого стекла достаточно ввести в смесь 0,5— 0,6% чистой окиси кальция. Однако смесь, содержащая даже такое незначительное количество CaO, обладает очень плохими физико-механическими свойствами: малой прочностью и большой осыпаемостью стержней, по-видимому, из-за большой гигроскопичности окиси кальция. Предварительное гашение CaО, добавление в смесь необходимого количества воды или использования гидроокиси кальция Ca(OH) не улучшило существенно свойства смеси.