автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Активация графита различного кристаллохимического строения для огнеупорных изделий и красок в литейном производстве

На правах рукописи

Баранов Владимир Николаевич

АКТИВАЦИЯ ГРАФИТА РАЗЛИЧНОГО КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ДЛЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ И КРАСОК В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Специальность 05.16.04 - «Литейное производство»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2005

Работа выполнена на кафедре «Литейное производство» Красноярского государственного университета цветных металлов и золота.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Л.И. Мамина.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Р.К. Мысик;

кандидат технических наук, доцент В.К. Дубровин.

Ведущее предприятие - ЗАО «Сибтяжмаш» (г. Красноярск).

Защита диссертации состоится 28 сентября 2005 г., в 16й часов, в ауд. 201 (гл. корп.) на заседании диссертационного совета Д 212.298.06 при ЮжноУральском государственном университете.

Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, ЮУрГУ, ученый совет. Тел. (351) 267-91-23, факс (351) 265-59-50, e-mail; kul@lit.susu.ac.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮУрГУ.

Автореферат разослан « (5 » августа 2005 года.

Ученый секретарь совета доктор технических наук, профессор

И. А. Щуров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В литейном производстве используются кристаллический и аморфный природный графит в составе формовочных смесей и красок, футеровочных, электродных и тигельных масс, антифрикционных смазок, а также в виде готовых огнеупорных, электротехнических и конструкционных изделий из искусственного графита.

Запасы скрытокристаллического графита в нашей стране сконцентрированы в Красноярском крае на Ногинском, Курейском и Фатьяниховском месторождениях. Ногинское месторождение разрабатывалось до 2004 года и графит поставлялся вначале марок ГЛС-1 и ГЛС-2, а в последнее десятилетие - марки ГЛС-3. Однако широкого использования как в литейном производстве, так и в других отраслях он не находит из-за высокого содержания зольных примесей (до 25-30 %) и трудной обогатимости графитовых руд.

В настоящее время ведется добыча и поставка промышленности графита с Курейского месторождения. Содержание золы в нем в среднем 8-15 %. Разработаны эффективные технологии обогащения различными методами графитовых руд этого типа в зависимости от их кристаллического строения.

Основные графитовые изделия для литейного производства изготавливали либо из искусственного графита, получаемого коксованием при высокотемпературном обжиге высокосортных антрацитов (тигли, электроды, футеровоч-ные блоки), либо прессованием совместно со связующими крис галлического I рафита (электроды,

тигли, графитопласты, конструкционные изделия и т.д.).

Кристаллический графит марок ГЛ-1(2,3) и тонкодисперсный марок С-3, ГК, П выпускается Завальевским и Кыштымским комбинатами и в литейном производстве используется в составах противопригарных красок, антифрикционных смазок, в огнеупорных и электротехнических изделиях.

Очевидно, что с повышением качества скрытокристаллического графита, разработкой и внедрением новых процессов его подготовки с целью получения тонкодисперсных активированных товарных марок возможно освоение новых видов материалов и изделий на его основе с частичной или полной заменой кристаллического и искусственного графита.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Повышение качества графита различного кристаллохи-мического строения механоактивацисй в процессе диспергирования и разработка на их основе огнеупорных изделий и красок для литейного производства.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ:

- исследовать зависимость свойств графита различного кристаллохими-ческого строения от режимов механоактивации;

- оценить активность частиц графита по изменению их геометрических и энергетических параметров;

- разработать составы тигельных масс и технологию изготовления тиглей на основе механоактивированного графита для литейных цехов, участков и лабораторий по производству легкоплавких матапппп и гивпггг

I И>с НАЦИОНАЛЬНАЯ , 3 I библиотека I

I ¿Ч^ж!

I 11М.Д

- разработать состав и технологию изготовления графитсодержащих нагревателей на основе природного и искусственного механоактивированного графита для низкотемпературных печей литейного производства;

- разработать составы быстросохнущего противопригарного покрытия на основе механоактивированного графита для чугунного и цветного литья;

- провести производственные испытания разработанных графитсодержащих изделий на предприятиях Сибирского региона.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

1. Выявлены зависимости диспергируемое™ и свойств графита от режимов обработки в энергонапряженных мельницах планетарного и вибрационного типов.

2. Установлены зависимости активности частиц графита различного кри-сталлохимического строения от режимов активации с оптимизацией их геометрических и энергетических параметров.

3. Определены зависимости термостойкости тиглей от строения и активности графита; разработаны новые составы механоактивированных графитовых, графито-оксидных масс и процессы изготовления набивных тиглей для производства легкоплавких металлов и сплавов.

4. Разработан новый способ изготовления графитовых нагревателей с заданным шагом зигзагообразной спирали резис1ивного слоя и составы рези-стивных паст для сушильных агрегатов.

5. Определено оптимальное соотношение активированной композиции «графит-кварц» для быстросохнущих противопригарных покрытий для чугунного и цветного литья.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ:

1. Определены рациональные режимы активации графита различного кристаллохимического строения в АГО - 20 мин и РВМ - 120 мин, позволяющие получить коллоидный механоактивированный графит марок ГЛС-2А, ГЛС-ЗА, И-А и ГЛ-1А.

2. Разработаны составы и технология изготовления графитсодержащих жидкостекольных и пековых набивных тиглей для производства легкоплавких металлов и сплавов с термостойкостью тиглей 20-30 циклов при температуре плавления сплава не выше 800 °С.

3. Установлено, что механоактивация графита позволяет снизить расход жидкого стекла в тигельных массах на 25 %, а температуру обжига тиглей - на 100-200 °С.

4. Разработаны технология изготовления графитовых нагревателей с зигзагообразной спиралью резистивного слоя и составы смесей, обеспечивающие нагревателю оптимальные свойства и стабильность температуры сушильных печей во времени в интервале 350-400 °С.

5. Разработаны составы противопригарных покрытий на основе механоактивированного скрытокристаллического графита для чугунного и цветного литья.

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ обеспечивается их соответствием экспериментальным данным и результатам проверочных расчетов, сопоставимостью с известными результатами других авторов. Достоверность результатов достигается использованием современного оборудования и сертифицированных средств измерений.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы работы докладывались и обсуждались на межрегиональных конференциях «Материалы, технологии, конструкции», г. Красноярск (2001-2003гг.), 6-м съезде литейщиков, г. Екатеринбург (2003 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в 9 работах.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, содержащего 120 источников, и 5 приложений. Основной материал изложен на 122 страницах, включая 31 таблицу и 53 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены задачи исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе дано описание состава, структуры и свойств графита различного кристаллохимического строения, области его применения. Особое внимание в разделе уделяется описанию влияния качества углеродсодержащих материалов на качество изделий на их основе.

В работах по механической активации установлено, что общая активность частиц сыпучих материалов зависит не только от их химического состава и размера. Основной вклад в общую активность (АгЛщ) материала вносят структурные преобразования.

Активность частиц материалов можно оценивать по изменению геометрических параметров: средний размер, удельная поверхность, форма и микрорельеф поверхности частиц, фракционный состав (Аг).

Энергетические параметры материалов можно оценивать известным методом сравнительного анализа характеристических отражений на рентгенограммах, то есть по величине интенсивности и ширины пиков можно судить об аморфизации кристаллической решетки и микроискажениях в кристаллической структуре материалов.

Более объективным, простым и доступным для экспрссс-анализа можно считать оценку (А,) через энергию активации проводимости, диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь материала.

Количество «запасенной» материалом энергии, то есть активность его частиц в химических и физико-механических связях, зависит от природы и мощности действующих на него сил. Подтверждением этому могут служить и различные способы активации (термоактивация, обработка физическими полями, механическая активация), при которых активность частиц резко изменяется.

При диспергировании углеродсодержащих материалов происходит разрыв связей С-С и к оборванным краям решетки присоединяются инородные атомы (О, Н, N. Са, Иа, Бе и другие), которые препятствуют процессу окисления углерода. Термическая или химическая обработка позволяет повысить реакционную способность углеродсодержащих материалов за счет потери удерживаемых хемосорбций молекул, образовавшихся в начальный момент окисления углерода, а также потери инородных атомов в кристаллической решетке.

Здесь же приведено описание основных способов обработки графита. Отмечается, что оптимизировать требуемые свойства исходных компонентов и самих изделий, сокращать расход дефицитных материалов или заменять их более доступными можно различными методами активации, осуществляемыми на стадии подготовки исходных материалов или при производстве изделий. Известные способы активации можно разделить по виду воздействия на следующие: механическая или механохимическая обработка, обработка высокими или пониженными температурами, обработка химическими реагентами, отдельными или комплексными физическими полями.

Область применения графитовых материалов расширяется как вследствие появления новых видов материалов, так и вследствие изучения влияния графита на обрабатываемые материалы. Появление новых материалов позволяет получать новые, более экономичные, с хорошими эксплуатационными свойствами изделия. Разные марки и виды графитовых материалов, обладая весьма большим диапазоном тепловых, электрических и механических свойств, позволяют весьма эффективно использовать этот материал для изготовления новых видов продукции для литейного производства. Углеродные материалы могут быть также и хорошими теплоизоляторами, так как сублимирующие материалы с высокой удельной теплоемкостью, такие как графит, более эффективны для поглощения тепла, чем проходящие через цикл плавления.

Во второй главе приведены свойства графита различного кристаллохи-мического строения России и Ближнего зарубежья, а также углеграфитовых отходов литейного производства. Наиболее перспективным способом повышения качества графита является механоактивация, которую можно совмещать с процессом измельчения. Поэтому графит различных марок обрабатывали в энергонапряженных мельницах (планетарно-центробежной АГО-2 и вибрационной РВМ-45), которые эффективно эксплуатируются в производственных процессах.

Исходный и активированный графит оценивали по следующим группам параметров:

- геометрические (средний размер частиц (с1Ср); общая поверхность (Бовщ); форма и микрорельеф поверхности частиц). Средний размер частиц и общую поверхность графита оценивали методом светолазерного рассева на приборе

Р1Ю-7000 в Новосибирском институте химии твердого тела. Форму и микрорельеф поверхности частиц оценивали на электронном микроскопе просвечивающего типа УЭВМ-ЮОК;

- энергетические (степень амортизации кристаллической решетки и насыщенность дефектами кристаллической структуры). Аморфизацию решетки и дефектность структуры оценивали косвенно по интенсивности и ширине характерных пиков на рентгенограммах, снятых на дифрактометре ДРОН-3;

- химические (содержание углерода и зольных примесей). Зольность определяли сжиганием пробы графита по ГОСТ 17818.4-90, углерод - как разность между 100% и зольностью.

С целью определения рациональных режимов механического воздействия на графит варьировали время активации различных типов графита в планетар-но-центробежной мельнице АГО-2 от 5 до 20 мин и в вибрационной мельнице РВМ-45 в течение 120 мин. Соотношение графита к мелющим телам составляло 1 : 3.

Свойства графита различных стандартных марок и активированного в мельницах-активаторах РВМ-45 и АГО-2 представлены на рис. 1-7.

Марка графита

Рис. 1. Зависимость среднего размера частиц ГЛС-3 (Ногинского)

и ГЛС-2 (Курейского) графита от режимов активации

Для скрытокристаллического графита Ногинского и Курейского месторождений наблюдается одинаковая зависимость диспергируемости от времени обработки. Так, при измельчении графита в мельнице АГО-2 максимальная дисперсность достигается после 20 мин активации и составляет соответственно 2,4 и 2,2 мкм. В сравнении с печной сажей П-803, используемой в качестве эталона, видно, что после 20 мин активации размер частиц и общая поверхность Ногинского и Курейского графита близки к величине размера частиц (1,3 мкм) и поверхности (6 104 см2/см3) печной сажи.

Виброизмельчение, в зависимости от его длительности, приводит к частичной или полной аморфизации графита, связанной с уменьшением диаметра

кристаллитов и увеличением относительного количества краевых атомов углерода. Результаты исследования показали, что графит ГЛС-3, активированный в РВМ-45, имеет средний размер частиц 1,5 мкм.

Анализ зависимости среднего размера и общей поверхности частиц кристаллического графита ГЛ-1 от времени активации показал, что с увеличением активации с 5 до 20 мин средний размер частиц уменьшается со 102 до 14 мкм при увеличении общей поверхности с 1,6 103 до 10103 см2/см3.

Средний размер частиц графита марок С-3 и П, используемых в качестве эталонов для графита ГЛ-1, составляет 5,7 и 57,6 мкм при общей поверхности 14 103 и 2103 см2/см3, соответственно.

Из полученных данных видно, что после 20 мин активации в АГО-2 графит ГЛ-1 имеет средний размер частиц в 2,4 раза больше, чем графит С-3 и в 4 раза меньше, чем графит П.

Средний размер частиц отходов литейных цехов (электродного боя) после 20 мин активации составляет 22 мкм при общей поверхности 6 103 см2/см3, го есть диспергируется труднее, т.к. искусственные графиты имеют более совершенную плотноупакованную структуру.

Фракционный состав графита марок ГЛС-2 и ГЛС-3 приведен на рис.3. Видно, что с увеличением времени активации наблюдается полное измельчение частиц размером > 50 мкм. Массовое разрушение частиц размером > 50 мкм в графите ГЛС-3 происходит через 5 мин активации, а в ГЛС-2 - после 10 мин активации. Разная степень измельчения графита объясняется тем, что на Курей-ском месторождении больше плотноупакованного кристаллического графита, чем на Ногинском месторождении.

Время активации, мик

Рис.2. Зависимость общей поверхности ГЛС-3 (Ногинского) и ГЛС-2 (Курейского) графита от режимов активации

Фракционный состав графита ГЛ-1 с увеличением времени активации изменяется следующим образом: содержание фракции размером 1-10 мкм увеличивается с 3 до 33 %, общая поверхность фракции - с 0,7103 до 8 103 см2/см3;

фракции размером 10-50 мкм - с 20 до 64 %, общая поверхность - с 0,5 103 до 2103 см2/см3. Содержание крупных частиц (фракция > 50 мкм) уменьшается с 76 до 3 %, общая поверхность фракции уменьшается с 400 до 30 смг/см3.

100

80

60

40

20

О ГЛС-2 В ГЛС-З В ГЛС-2 (А20) О ГЛС-З (А20) О ГЛС-З (В120)

1-10

10-50

более 50 Размер фракции, мкм

Рис.3. Зависимость фракционного состава ГЛС-З (Ногинского) и ГЛС-2 (Курейского) графита от режимов активации

Исследования зависимости общей поверхности для отдельных фракций графита ГЛС-З и ГЛС-2 показали, что с увеличением времени активации наблюдается увеличение общей поверхности частиц размером 1-10 мкм с 11 103 до 59 1 03 см2/см3 и с 8 103 до 41103 см2/см3, соответственно (рис.4).

3 о

з» •

£ о О -

1-10

□ ГЛС-2 В ГЛС-З ВГЛС-2(А20)

□ ГЛС-З (А20) В ГЛС-З (В 120)

Размер фракции, мкм

Рис.4. Зависимость общей пофракционной поверхности ГЛС-З (Ногинского) и ГЛС-2 (Курейского) графита от режимов активации

Форму частиц графита оценивали по пятибалльной шкале. Форма частиц графита ГЛС-З оценивается в 1 балл, а ГЛС-2 - 0,5 балла. После активации в течение 20 мин форму частиц можно оценить для обоих месторождений в 2 бал-

ла. Балл округлости для графита ГЛ-1 составляет 4, после 5 мин активации -4,5, а после 20 мин - 4 балла, что связано с массовым разрушением наиболее дефектных и осколочных частиц. Балл округлости искусственного графита с увеличением времени активации переходит из 3 в 2.

ГЛС-2 ГЛС-3 ГЛС-2 (А20) ГЛС-3 (А20) ГЛС-3 (В120)

Марка графита

Рис.5. Зависимость коэффициента формы ГЛС-3 (Ногинского) и ГЛС-2 (Курейского) графита от режимов активации

4,00

* 3,00

2,00

1,00

0,00

А20 - активация в АГО-2 в течение 20 мин В120 - активация в РВМ-45 в течение 120 мин

ГЛС-2 ГЛС-3 ГЛС-2 (А20) ГЛС-3 (А20) ГЛС-3 (В 120)

Марка графита

Рис.6. Зависимость коэффициента угловатости ГЛС-3 (Ногинского) и ГЛС-2 (Курейского) графита от режимов активации

Графит марки ГЛС-3 представляет собой тонкоистертый, равномернозер-нистый графит, форма частиц которого сложная, удлиненная, неправильная, реже близка к изометричной. С увеличением времени активации разнообразие

форм частиц увеличивается незначительно. Если после 5 мин активации для частиц графита характерны обломочные, остроугольные и часто вытянутые формы, то после 20 мин - вытянутые или сложные, остроугольные.

В графите ГЛ-1 преобладает тонкопластинчатый графит с пластинками овальной формы и вогнутой поверхностью. Тонкие частицы имеют более сложные и удлиненные пластинчатые формы. С увеличением времени активации разнообразие форм графита увеличивается. Так, после 5 мин активации в графите присутствуют частицы округлой формы и частицы, близкие по форме к изометричным. Вытянутые частицы занимают резко подчиненное значение и характерны лишь для мелких частиц. После 20 мин активации формы частиц графита самые разнообразные: от овальных до неправильных пластинок, при этом с уменьшением размеров частиц их форма становится более остроугольной - неправильные остроугольные пластинки.

Форма частиц электродного боя - обломки комковидные и удлиненные, неравномерные; поверхность их ступенчатая, ребристая, напоминающая склоны каменного угля.

Рис.7. Макроструктура Ногинского и Курейского графита: а - ГЛС-3, активированный в РВМ-45; б - ГЛС-3, активированный в АГО-2; в - ГЛС-2, активированный в АГО-2.

Геометрические параметры графитов исходных марок и активированных в рациональных режимах позволили оценить относительный коэффициент активности Аг (табл. 1).

Рентгеноструктурные исследования графита (рис. 8,9} показали, что графит ГЛС-3, активированный в вибрационной мельнице РВМ-45, содержит больше аморфной фазы (68 %), чем графит, активированный в планетарно-центробежной мельнице АГО-2 (50 %), и большую дефектность кристаллической структуры (ширина пика 135 и 232 мкм, соотве1ственно).

Химический анализ исследованных типов графита показал, что при обработке до 20 мин содержание зольных примесей не изменяется и остается для графита ГЛС-3 А в пределах 18-22 %, ГЛС-2А - 8-12 %, ГЛ-1 А - 6-10 % и И-А-2-4%.

глс-з

ГЛС-3 (А20) ГЛС-З (В 120)

Марка фафита

Рис.8. Интенсивность характерных пиков на рентгенограммах графита ГЛС-3 (Ногинского)

Марка графита

Рис.9. Ширина характерных пиков на рентгенограммах фафита ГЛС-3 (Ногинского)

Энергетические параметры графита исходных марок и активированных в рациональных режимах позволили оценить относительный коэффициент активности А, (табл. 1).

Таблица 1

Относительный коэффициент активности графита

Марка графита С-3 П глс-з ГЛС-2 ГЛ-1 И

Тип активатора - - - АГО-2 РВМ - АГО-2 - АГО-2 АГО-2

Время активации, мин - - - 5 10 20 120 - 5 10 20 - 5 10 20 5 10 20

Средний размер, мкм Ка® 5,7 1,0 57,6 1,0 12,0 1,0 11,6 1,0 11,0 1Д 2,4 5,0 1,5 8,0 17,9 1,0 15,0 1,2 14,8 1,2 2,2 8,1 101,8 1,0 104,2 1,0 102,9 1,0 13,9 17,3 61,8 1,0 62,3 1,0 22,0 2,8

Общая поверхность, сы*/г внешняя расчетная Квр внешняя фактическая КБ* 0,6 1,0 0,8 1,0 0,1 1,0 0,1 1,0 0,3 1,0 0,7 1,0 0,3 1,0 0,8 1,1 0,8 2,7 0,8 1,1 3,3 11,0 3,3 4,7 2,2 7,3 3,9 5,6 ОД 1,0 0,6 1,0 0,2 1,0 0,6 1,0 0,2 1,0 0,7 1,2 1,2 6,0 2,3 3,8 0,03 1,0 0,1 1,0 0,03 1,0 0,1 1,0 0,03 1,0 0,1 1,0 0,2 6,7 0,6 6,0 0,05 1,0 0,1 1,0 0,05 1,0 ОД 2,0 0,2 4,0 0,4 4,0

Форма частиц, б к* 3,0 1,0 2,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 2,0 2,0 2,0 2,0 4,0 4,0 0,5 1,0 1,0 0,5 2,0 1,0 2,0 2,0 4,0 1,0 4,5 1,1 4,5 1,1 4,0 1,0 3,0 1,0 2,5 0,8 2,0 0,7

Коэффициент угловатости Куга 1,3 1,0 1,9 1,0 2,6 1,0 2,7 1,0 2,5 1,1 2,4 1,1 1,8 1,5 3,8 1,0 3,4 1,1 3,8 1,0 1,9 2,0 2,8 1,0 2,5 1,1 2,5 1,1 2,3 1,2 0,5 1,0 0,3 1,9 0,4 1,1

Активность геометрическая (Аг) 5,0 5,0 5,0 5,6 7^» 23,8 26,4 5,0 5,0 5,4 21,9 5,0 5,2 5,2 22,2 5,0 6,7 12,6

Интенсивность пиков, мм К, 66 1,0 213 1,0 41 1,0 23 1,8 23 1,8 20 2,1 10 4,1 - - - - 430 1,0 470 0,9 380 1,1 310 1,4 192 1,0 181 1,1 175 1,1

Ширина пиков, мм 11,0 1,0 18,0 1,0 123,0 1,0 134,0 1,1 133,0 1,1 135,0 ),1 295,0 2,4 - - - - 37,0 1,0 30,0 0,8 40,0 1,1 48,0 1,3 22,0 1,0 22,0 1,0 20,0 0,9

Активность энергетическая (А,) 2,0 2,0 2,0 2,9 2,9 3,2 6,5 - - - - 2,0 1,7 2,2 2,7 2,0 2,1 2,0

Активность общая (А^п) 7,0 7,0 7,0 8,5 10,8 27,0 32,9 5,0 4,8 5,4 21,9 7,0 6,9 7,4 24,9 7,0 8,8 14,6

Результаты расчета активности графита различного кристаллохимическо-го строения, обработанного в АГО-2 и РВМ, относительно стандартного состояния представлены в табл. 1. Коэффициенты по каждому параметру для графита в состоянии поставки приняты за 1. Относительные коэффициенты по отдельным параметрам учитывают степень их изменения относительно стандартного состояния.

Анализ данных показывает, что с увеличением времени активации происходит увеличение общей активности всех исследуемых материалов. Так, общая активность графита ГЛС-3 возрастает с 7 до 27 отн.ед. для графита ГЛС-3(А20) и до 33 отн.ед. для графита ГЛС-3(В-120).

В результате проведенных исследований установлено, что наибольший вклад в общую активность графита вносит геометрическая составляющая (для ГЛС-ЗА - 80 %, ГЛС-2А - 85 %, ГЛ-1А - 88 % и И-А - 86 %).

Полученные данные можно объяснить тем, что использование механоак-тивации направлено на улучшение качества графита за счет повышения его геометрических характеристик (уменьшения среднего размера частиц, увеличения содержания наиболее активной фракции 1-10 мкм, увеличения балла округлости и уменьшения коэффициента угловатости).

Вклад химических параметров в общую активность (Аовщ) не учитывали, так как при выбранных режимах активации изменений в химическом составе графита не происходит.

В третьей главе представлены результаты исследований по разработке составов и технологии изготовления тиглей для производства легкоплавких металлов и сплавов.

Для разработки составов набивных графитовых тиглей были выбраны графиты в состоянии поставки марок ГЛС-2 и ГЛС-3, ГЛ-1, П, отходы литейных цехов И (характеристики приведены в гл.2) и активированные в рациональных режимах графиты ГЛС-2 А, ГЛС-ЗА, ГЛ-1 А и И-А. В качестве связующих были выбраны широко применяемые в литейном производстве жидкое стекло, каменноугольный пек, огнеупорная глина. В качестве огнеупорных наполнителей использовали кварцевый песок, пылевидный кварц, периклаз технический.

Для оценки эксплуатационных свойств тиглей (твердости, прочности, огнеупорности и др.) образцы диаметром 20 мм и высотой 20-30 мм сушили при комнатной температуре в течение суток. Полученные образцы подвергали ступенчатому нагреву со скоростью нагрева не более 100 °С/час до 400 °С и со скоростью 50 °С/час свыше 400 °С. Не прерывая процесс нагрева, при температурах 400, 600, 800 и 1000 °С от общей партии образцов отбирали по 3 образца для определения их свойств. При этих температурах образцы выдерживали в течение 30 мин, затем охлаждали до комнатной температуры и проводили измерение свойств.

Анализ зависимости свойств тиглей от типа графита, режимов его активации, состава тигельной массы и технологии изготовления тиглей показал, что механические свойства тиглей на механоактивированных графитах значительно выше, чем на стандартных.

В процессе обжига тиглей выявлена зависимость термостойкости, прочности и твердости тиглей от особенностей кристаллохимического строения графита и температуры обжига тиглей. С повышением температуры обжига существенное влияние на свойства тиглей оказывают зольность и геометрические параметры (Аг) графита. Так, графит ГЛС-3 с повышением температуры быстрее выгорает, в результате чего снижается термостойкость тиглей. Графит ГЛ-1, имея частицы крупнее и общую поверхность меньше, чем у графита ГЛС-2 и ГЛС-3, с повышением температуры вызывает растрескивание и снижение прочности тиглей.

Графит ГЛС-2 содержит зольных примесей в среднем столько же, сколько и графит ГЛ-1, но после активации по дисперсности он сопоставим с графитом С-3 и сажей марки П-803. Обладая комплексом таких свойств, он обеспечивает тиглям высокую термостойкость и механические свойства (рис.10). Свойства тиглей на графите ГЛС-2 А значительно лучше, чем на ГЛС-2: прочность повышается с 20 до 30 МПа, твердость - с 12 до 17 НВ, термостойкость -с 7-9 до 10-14 циклов, в зависимости от состава тигельной массы и температуры сплава.

Здесь же приведены зависимости свойств и для тиглей, в составе которых графит частично заменяли пылевидным кварцем, глиной, периклазом.

Анализ полученных зависимостей позволил выбрать не только оптимальное соотношение графита с кварцем в тигельных массах, но и наиболее рациональные режимы обжига тиглей. Оптимальное соотношение графита с кварцем определено как 1:1, а рациональный температурный интервал обжига тиглей -400-600 °С (допустимо до 800 °С).

Графит ГЛС-2 и ГЛС-2А вводили в различных соотношениях с пылевидным кварцем. Кроме того, в тигельных массах на ГЛС-2А пылевидный кварц заменяли частично огнеупорной глиной КСЗ с добавлением 3 % воды.

В результате проведенных исследований по разработке составов тигельных масс для плавки низкотемпературных сплавов установлено, что оптимальные свойства имеют жидкостекольные тигли на механоактивированном графите ГЛС-2 (Курейском) с пылевидным кварцем, на искусственном графите с кварцем и периклазом и кристаллическом графите марки П с кварцем и периклазом. Соотношение графитюксид определено 1:1 (в равных массовых частях).

В результате анализа зависимости свойств тиглей от кристаллохимического строения графита и технологических режимов подготовки установлено, что механоактивация графита ГЛС-2 позволяет снизить расход жидкого стекла в среднем на 25 %, температуру обжига тиглей - на 100-200 "С.

Опытно-промышленные испытания разработанных составов тигельных масс и готовых тиглей проводили в литейных цехах кафедр литья ГУЦМиЗ г.Красноярска и ХТИ г.Абакана, а производственные испытания были проведены в литейном цехе ОАО «БЭМЗ» г. Бердска (табл.2).

На кафедре литья ГУЦМиЗ испытаны тигли следующего состава: грабит марок ГЛС-3, ГЛС-ЗА и И-А, периклаз, пылевидный кварц и жидкое стекло в различных соотношениях. Тигли использовали для плавки алюминиевого сплава марки АК12. Литьем в кокиль изготавливали отливку «вентиль».

400 °С

600 °С

40 <50 80

Содержание графша ГЛС-2А, %

_|_1_I

60 40 20

Содержание кварца ПК-1, % В

15

10

20

80

40

Т = 400-600 "С

60

80

-2

60 40 20

Содержание кварца ПК-1, %

Рис. 10. Зависимость свойств тиглей от содержания активированных графита ГЛС-2А и кварца ПК-1 и от температуры обжига

• »-- « «

Таблица 2

Составы и свойства тиглей, опробованных в производственных условиях

Материалы, свойства Составы, % по массе

Литейный цех кафедры «ЛП» ГУЦМиЗ з ! 1 &с 1 5 к, 1 ОАО «БЭМЗ»

8 12 16 22 12 19 20 22 24 27

Материалы

Графит ГЛС-3 (ГОСТ 17022-81) 50 50

Графит ГЛС-2 (ГОСТ 17022-81) 60 50

Искусственный графит (ТУ 1914-35-0,5785218-94) 50

Графит ГЛС-3 А (АГО-2, т =20 мин) 50

Графит ГЛС-2А (АГО-2, т =20 мин) 60 60 40 50

Пылевидный кварц (ГОСТ 9077-82) 50 25 10 40 25 40 50 40 60 25

Периклаз (ГОСТ 10360-85) 25 40 25

Жидкое стекло М=2 (ГОСТ 13078-81) 18 18 18 12 18 16 16 12 12 12

Борная кислота (ХЧ) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Глина КСЗ (Кампановская) 25

Вода 3

Свойства тиглей (до обжига)

Прочность (о), МПа 10,2 11,2 10,8 22,5 11,2 17,6 16,8 22,5 22,6 12,6

Расчетная плотность (7), г/см"1 1,6 1,56 1,78 1,74 1,56 1,64 1,66 1,74 1,7 1,65

Твердость (НВ), кг мм'' 22,4 21 30,0 15,8 21 13,6 12,4 15,8 11,4 9,6

Пористость (Ек), % 18 20 12 14 20 17 16 14 15 19

Результаты испытаний показали, что тигли на основе графита марок ГЛС-3, ГЛС-ЗА и И-А выдержали 10,12 и 8 плавок алюминия, соответственно.

Тигли на основе графита марки ГЛС-2А испытали в литейном цехе кафедры «МиТЛП» ХТИ. Анализ качества тиглей показал, что на изломе тигли имеют однородное строение; просечек, трещин и пустот не наблюдается. Отклонения от номинальных размеров тиглей по высоте и диаметру не превышают 5 %, днище тиглей плоское и обеспечивает их устойчивость.

В литейном цехе ОАО «БЭМЗ» г. Бердска в опытных тиглях проводили плавку цинкового сплава марки ЦАММг в индукционной электропечи ИСТ-0,16.

Расплавленный в экспериментальных графитовых тиглях цинковый сплав подавался на участок литья по выплавляемым моделям, где происходила заливка отливок «Опора» и «Втулка» (рис. 11).

а б

Рис.11. Опытные отливки «Втулка» (а) и «Опора» (б)

Анализ химического состава сплава, приготовленного в опытных тиглях, по данным спектральной лаборатории ОАО «БЭМЗ» показал, что состав гра-фитсодержащих тиглей не влияет на химический состав сплава.

Структура графитсодержащих тиглей на изломе после разрушения представлена на рис. 12.

а б

Рис.12. Микроструктура графитсодержащих тиглей (х500): а - ГЛС-2;

б - ГЛС-2А (АГО-2,20 мин).

Видно, что на изломе тигли на графите ГЛС-2А имеют более плотную структуру, однородное строение при полном отсутствии царапин, выбоин глубиной более 0,5 мм и трещин.

В результате проведенных производственных испытаний установлено, что графитовые тигли на основе активированных графитов ГЛС-2А и ГЛС-ЗА с оксидами кремния или магния в соотношении 1:1,5 удовлетворяют требованиям технических условий ОАО «БЭМЗ» г Бердска для плавки низкотемпературных сплавов.

Общий вид, эскиз и результаты опытно-промышленных испытаний тиглей представлены на рис.13 и табл.3.

т

Рис.13. Опытный тигель: а - эскиз в разрезе; б - общий вид.

Производственные испытания тиглей

Таблица 3

Предприятие Сплав Средняя масса 1 отливки, кг Количество плавок, шт Количество полученных отливок, шт

Литейный цех кафедры «ЛП» ГУЦМиЗ АК12 0,23 30 38

Литейный цех кафедры «МиТЛП» ХТИ АК12 1,0 8 9

Бердский электромеханический завод ЦАММг 0,25 138 138

Всего - 176 185

В четвертой главе изложены результаты исследований по разработке составов и технологии изготовления графитовых нагревателей. Нагреватели с большой излучающей поверхностью и тонким сечением изготавливали нанесением на диэлектрическую подложку слоя резистивной пасты определенной толщины в форме зигзагообразного (спиралевидного) или сплошного покрытия.

Резистивную пасту готовили на основе выпускаемых промышленностью марок графита ГЛ-1, ГЛС-2, ГЛС-3 с жидким стеклом (М = 2,6-2,8; р = 1,4). Ре-зистивные составы получали смешиванием жидкого стекла с графитом. Свойства резистивов оценивали по их удельному электросопротивлению и сплошности резистивного слоя после его нанесения и сушки.

Анализ зависимости удельного электросопротивления от соотношения крупного графита ГЛ-1 и мелкодисперсных С-3 и ГСС (рис.14) показал, что удельное электросопротивление резистивных паст практически не зависит от соотношения кристаллического графита различных марок и составляет в среднем (0,7-1,2) 10"3 Омм.

13

1,5

0,5

ГСС

25

50 75 100

Содержание графита ГЛ-1, °А

_1_

I

100 75 50 25 О

Содержание графита С-З(ГСС), %

Рис.14. Удельное электросопротивление резистива на кристаллическом графите: а - смесь графита марок ГЛ-1 и С-3; б - смесь графита марок ГЛ-1 и ГСС.

Однако, вследствие высокой подвижности частиц кристаллического графита резистивный слой при нанесении на подложку пасты имеет несплошности и наплывы, а в резистиве в итоге возникают микротрещины. 1

С целью обеспечения равномерности нанесения резистивного слоя нагревателя в составе паст опробовали графит марок ГЛС-3 и ГЛС-2 в состоянии поставки и после активации в АГО-2 в течение 20 мин.

На рис.15 приведена зависимость удельного электросопротивления опыт-

ных резистивов от соотношения в составе резистивных паст графита марок ГЛС-2, ГЛС-3 и С-3. Видно, что графит ГЛС-3 и ГЛС-2 при одинаковой дисперсности (средний размер частиц 2,4 и 2,2 мкм, соответственно) с повышением его содержания в пасте вызывает повышение удельного электросопротивления резистива, но ГЛС-2 в значительно меньшей степени, так как зольность его в 2 раза ниже (рис.15, а).

глс-з

ГЛС-2

100

0,5 •

25 50 75 100

Содержание графнга ГЛС-3 (ГЛС-2), % _]_|_|_|

75 50 25 0

Содержание графита С-3, % а

<

и

< т 1 у 5 < 04

ГЛС-ЗА О 5

Ь фщ • { ■

30 40

Содержание графита С-3, %

Т

т

100 70 60

Содержание графита ГЛС-ЗА (ГЛС-2А), %

Рис.15. Удельное электросопротивление резистива из графитовых композиций: а - смесь графита марок ГЛС-3 и С-3, ГЛС-2 и С-3; б - смесь графита марок ГЛС-ЗА и С-3, ГЛС-2А и С-3.

С целью снижения возникающих напряжений, коробления, растрескивания и прогаров резистивного слоя разработан способ нанесения паст на подложку в виде зигзага и рассчитан ее шаг в зависимости от длины нагревателя.

Преимущества зигзагообразной формы резистивного слоя:

- увеличение его длины (Ь) и ширины (В) как проводника и, соответственно, ширины шага спирали (Б), что способствует снижению вероятности прогаров из-за влияния разнотолщинности слоя резистива, шероховатостей и дефектов поверхности подложки (рис.16);

- уменьшение коробления подложки в результате частичного снижения стягивающих напряжений в резистивном слое за счет их частичной релаксации на подложке в пустотах резистива.

Расчет удельного электросопротивления резистивного слоя зигзагообразной конфигурации ведется для заданных параметров печи. Таким образом можно рассчитать параметры нагревательного элемента в зависимости от требуемых габаритов сушильной печи, т.е. собственно нагревателя.

I.

со

-220В —Р

Рис.16. Общий вид зигзагообразного нагревателя

Опытно-промышленные испытания экспериментального образца низкотемпературной печи с объемом камеры 300x420x580 мм с резистивным графитовым нагревателем проведены в литейном цехе кафедры литья ГУЦМиЗ г. Красноярска.

Во время испытаний в течение месяца печь 26 раз нагревалась до температуры 450±10 °С (рис. 16). В печи производилась сушка стержней отливки «Кран».

Необходимая температура в рабочей камере печи достигалась в течение 20 мин и оставалась стабильной во времени. Печь эксплуатировалась в литейном цехе кафедры «Литейное производство черных и цветных металлов» в течение года, после чего была проведена визуальная и оптическая оценка сплошности резистивного слоя.

В результате проведенных производственных испытаний установлено, что резистивный слой из композиции графита марок С-3 и ГЛС-2А в соотношении 1:1,5 не имеет наплывов, трещин и участков осыпания резистива.

В пятой главе представлены результаты исследований по разработке составов быстросохнущих противопригарных покрытий для чугунного и цветного литья с улучшенными свойствами за счет использования в их составе активированного наполнителя. Для разработки составов противопригарных покрытий был выбран графит ГЛС-2 Курейского месторождения, активированный в пла-нетарно-центробежной мельнице АГО-2 в течение 20 мин (состав 1), и пылевидный кварц КП-1 (состав 6). Для повышения термостойкости, седиментаци-онной устойчивости и прочности покрытий выбраны различные соотношения «графит : кварц» (составы 2-5). В качестве связующего выбран поливинилбути-раль (ГОСТ 9439-83), на основе которого был приготовлен 5 %-ный лак с растворителем 646.

Составы быстросохнущих покрытий на основе графита и пылевидного кварца, а так же их композиций в различных соотношениях приведены в 1абл.4.

Таблица 4

Составы быстросохнущих покрытий

Компонент Состав, % по массе

1 2 3 4 5 6

Графит ГЛС-2 та|ст = 20 мин (ГОСТ 17022-81) 60 45 30 15 3 -

Пылевидный кварц КП-1 (ГОСТ 17022-81) - 15 30 45 57 60

Поливинилбутираль 40 40 40 40 40 40

Растворитель № 646 до плотности 1,4 г/см3

Увеличение электрических сил взаимодействия приводит к улучшению структурно-механических свойств покрытия (тиксотропии), что влечет за собой повышение качества покрытия на графите ГЛС-2А по одному из наиболее важных технологических свойств - седиментационной устойчивости. Через 24 ч покрытия имеют седиментационную устойчивость 85-92 %, то есть на 15-20 % выше, чем у стандартного покрытия (71 %). Приведенная прочность покрытий увеличивается в 1,5-2 раза.

Проникновение покрытия на глубину в 1,2-1,5 раза большую, чем у стандартного покрытия, будет способствовать дополнительному упрочнению поверхности стержня или формы и снижению брака литья, связанного с их разрушением и осыпаемостью, а увеличение толщины покровного слоя - повышению противопригарных свойств покрытия и снижению шероховатости отливок.

Установлено, что использование активированного графита ГЛС-2А с пылевидным кварцем в соотношении 3:1 способствует увеличению приведенной прочности с 1,37 до 2,0-2,25 кг/мм и термостойкости покрытия с 65 до 75-85 %. Это можно объяснить тем, что графитовые частицы, становясь более активными, способствуют структурированию лака за счет увеличения электрической компоненты в силовых взаимодействиях и в фазовых контактах системы «гра-

фит-полимер» и повышению вязкости покрытия. Исходя из этого, можно объяснить повышение седиментационной устойчивости, термостойкости и прочности, т.к. активность графита в массе только по геометрической компоненте увеличивается в 4-4,5 раза.

Производственные испытания разработанных составов противопригарных покрытий были проведены в литейном цехе Бердского завода. Для испытаний были выбраны покрытия на графите ГЛС-2А (состав 1) и композиции «графит-кварц» (состав 2), обладающие высокими технологическими свойствами.

Разработанными составами быстросохнущих противопригарных покрытий окрашивали формы и стержни для отливок «Заглушка» и «Крыльчатка».

Характеристики отливок, окрашенных разработанными составами покрытий, представлены в табл.5.

Таблица 5

Характеристики отливок

Деталь Сплав Вес отливки, кг Кол-во стержней, шт Вес стержня, кг Кол-во полученных отливок, шт

Заглушка АЛ25 0,45 - - 420

Крыльчатка ЛЦ16К4 10 1 1,2 60

Всего 480

Анализ качества отливок (рис.17) показал, что пригар на отливках, окрашенных разработанными составами противопригарных покрытий, полностью отсутствует. На отливках, окрашиваемых покрытием по заводской технологии, наблюдается легко отделимый пригар, удаляемый пневмозубилом.

а б

Рис.17. Отливка «Крыльчатка», окрашенная заводским (а) и разработанным (б) покрытием.

В результате проведенных производственных испытаний разработанных противопригарных покрытий установлено, что при использовании в их составе активированного графита ГЛС-2А и композиции «ГЛС-2А - КП-1» достигаются следующие технико-экономические эффекты:

- снижаются затраты на очистку отливок от пригара;

- исключается технологический процесс сушки форм и стержней, что приводит к снижению потребляемой электроэнергии;

- снижается шероховатость поверхности отливок до Яг20 и соответственно уменьшаются затраты на механическую обработку;

- уменьшается расход покрытия с 25-30 до 10-15 кг на тонну литья.

ВЫВОДЫ:

1. Выявлены зависимости диспергируемости и свойств графита от режимов обработки в энергонапряженных мельницах планетарного и вибрационного типов. Установлены зависимости активности частиц графита различного кри-сталлохимического строения от режимов активации с оптимизацией их геометрических и энергетических параметров.

2. Определены рациональные режимы активации графита различного кристаллохимического строения в АГО-2 (20 мин) и РВМ (120 мин), позволяющие получить коллоидные механоактивированные марки ГЛС-2А, ГЛС-ЗА, И-А и ГЛ-1 А.

3. Разработаны технология и составы графитсодержащих жидкостеколь-ных и пековых набивных тиглей с механоактивированным природным (ГЛС-2А, ГЛС-ЗА) и искусственным (И-А) графитом для производства легкоплавких металлов и сплавов.

4. Установлено, что при использовании в составе тигельных масс графита ГЛС-2А снижается расход жидкого стекла на 25 % и температура обжига тиглей - на 100-200 °С. Свойства тиглей на графите ГЛС-2А значительно лучше, чем на ГЛС-2 и ГЛС-3: прочность повышается с 20 до 30 МПа, твердость - с 12 до 17 НВ, термостойкость - с 7-9 до 20-25 циклов.

5. Разработаны технология изготовления графитовых нагревателей с оптимальным шагом зигзагообразной спирали резистива на подложке и составы смесей, обеспечивающие нагревателю оптимальные свойства: удельное элек-гросопротивление не более (0,4-0,6)10"3 Ом-м при толщине слоя не более 0,3-0,5 мм и ширине спирали 45-60 мм. При этом снижается расход материалов на 25-30 % и достигается стабильность температуры в сушильном агрегате не менее 350-450 "С с гарантийным сроком эксплуатации не менее 12 месяцев.

6. Установлено, что активированные графиты марок ГЛС-ЗА и ГЛС-2А с размером частиц меньше 1 мкм в смеси с коллоидным кристаллическим графитом С-3 (П) обеспечивают стабильность свойств резистивной пасты, равномерность нанесения ее на подложку. Удельное электросопротивление резистива не более (0,5-0,7) Ю"3Омм на ГЛС-ЗА и (0,3-0,5) Ю"3Омм на ГЛС-2 А.

7. Разработаны активированные графитсодержащие быстросохнущие покрытия, способствующие снижению шероховатости отливок с К/ 40 до 20 и сокращению на 40-50 % расхода покрытия на тонну литья.

8. Проведены производственные испытания активированных составов и плавильных тиглей (ОАО «БЭМЗ» г. Бердск, «ГУЦМиЗ» г. Красноярск, «ХТИ» г. Абакан), противопригарных покрытий (ОАО «БЭМЗ» г. Бердск), а также ре-зистивных паст и нагревателей («ГУЦМиЗ» г. Красноярск), которые показали, что составы и изделия удовлетворяют техническим требованиям литейных цехов и заводов. Акты промышленных испытаний имеются в Приложении к диссертационной работе.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО РАБОТЕ:

1. Гильманшина Т.Р., Мамина Л.И., Новожонов В.И., Баранов В.Н. Противопригарные краски для чугунного литья / Перспективные материалы, технологии, конструкции: Сборник научных трудов. - Вып. 8., ч. 1 - Красноярск, 2002.-С.101-102.

2. Дьяконов М.Н., Мамина Л.И., Лесив Е.М., Баранов В.Н. Механоакти-вация кварцевых наполнителей для литейных форм / Перспективные материалы, технологии, конструкции: Сборник научных трудов. - Вып. 8., ч. 1 - Красноярск, 2002. - С.103-105.

3. Бабкин В.Г., Добрынина A.B., Баранов В.Н. Оптимизация состава низкоуглеродистой стали / Литейное производство. - №2. - М, 2003. - С.8-10.

4. Мамина Л.И., Гильманшина Т.Р., Баранов В.Н., Новожонов В.И. Современные литейные огнеупорные антифрикционные материалы / Литейное производство. - №2. - М, 2003. - С.19-20.

5. Гильманшина Т.Р., Баранов В.Н., Вестников А.П., Симакова О.С. Исследование возможности применения огарков обожженных анодов в литейном производстве / Перспективные материалы, технологии, конструкции: Сборник научных трудов. - Вып. 9., ч. 1 - Красноярск, 2003. - С.101-102.

6. Баранов В.Н., Золотухин С.А., Саусина Е.В. Разработка композиционных составов нагревателей для низкотемпературных печей литейного производства / Перспективные материалы: получение и технологии обработки: Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции. - Красноярск, 2004.-С.10-11.

7. Баранов В.Н., Мамина Л.И., Новожонов В.И. Графитсодержащие композиционные огнеупорные материалы / Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: Сборник научных трудов. - Вып. 10., ч. I - Красноярск, 2004.-С. 16-17.

8. Баранов В.Н., Мамина Л.И., Новожонов В.И. Графитовые нагреватели для сушильных агрегатов / Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: Сборник научных трудов. - Вып. 10., ч. 1 - Красноярск, 2004. -С. 18-20.

9. Мамина Л.И., Новожонов В.И., Королева Г.А., Гильманшина Т.Р., Баранов В.Н., Лесив Е.М. Повышение качества графитовых изделий для литейного производства / Труды седьмого съезда литейщиков России. - т. 2. - Новосибирск, 2005. - С.197-204.

Отпечатано на участке множительной техники ГУЦМиЗа 660025, г. Красноярск, ул. Вавилова, 66 а Тираж 100'экз.

»146 14

РНБ Русский фонд

2006-4 15585

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЛИТЕЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ

ПРИРОДНЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ ГРАФИТОВ, ИХ СВОЙСТВА,

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ.

1.1. Материалы и изделия для литейного производства на основе природных кристаллических графитов.

1.2. Материалы и изделия для литейного производства на основе природных скрытокристаллических графитов.

1.3. Материалы и изделия для литейного производства на основе искусственных графитов.

1.4. Зависимость свойств графитовых материалов и изделий для литейного производства от активности графита.

1.5. Способы подготовки графитовых материалов для литейного производства.

1.6. Цели и задачи исследования.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СВОЙСТВ ГРАФИТОВ

РАЗЛИЧНОГО ТИПА ОТ РЕЖИМОВ МЕХАНОАКТИВАЦИИ.

2.1. Характеристика исследуемых материалов и методов оценки их свойств.

2.2. Зависимость геометрических параметров природных и искусственных графитов от времени обработки.

2.3. Влияние времени активации на энергетические характеристики углеродных материалов.

2.4. Расчет активности графитов

2.5. Выводы.

Глава 3. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ТИГЛЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕГКОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И

СПЛАВОВ.

3.1. Материалы, оснастка и технология изготовления набивныктиглей.

3.2. Разработка составов тигельных масс и исследование свойств тиглей

3.3. Опытно-промышленные испытания разработанных составов тиглей

3.4. Выводы.

Глава 4. РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ГРАФИТСОДЕРЖАЩИХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ.

4.1. Разработка составов и технологии изготовления нагревателей из резистивной графитовой пасты.

4.2. Расчета мощности и выбор конфигурации нагревателя.

4.3. Опытно-промышленные испытания разработанных составов нагревателей.

4.4. Выводы.

Глава 5. РАЗРАБОТКА БЫСТРОСОХНУЩИХ ГРАФИТОВЫХ

ПРОТИВОПРИГАРНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ЧУГУННОГО и

ЦВЕТНОГО ЛИТЬЯ.

5.1. Разработка составов быстросохнущих противопригарных покрытий

5.2. Опытно-промышленные испытания разработанных составов противопригарных покрытий.

5.3. Выводы.

В литейном производстве используются кристаллический и аморфный природный графит в составе формовочных смесей и красок, футеровочных, электродных и тигельных масс, антифрикционных смазок, а также в виде готовых огнеупорных, электротехнических и конструкционных изделий из искусственного графита.

Запасы скрытокристаллического графита в нашей стране сконцентрированы в Красноярском крае на Ногинском, Курейском и Фатьяниховском месторождениях. Ногинское месторождение разрабатывалось до 2004 года и графит поставлялся вначале марок ГЛС-1 и ГЛС-2, а в последнее десятилетие - марки ГЛС-3. Однако широкого использования как в литейном производстве, так и в других отраслях он не находит из-за высокого содержания зольных примесей (до 25-30 %) и трудной обогатимости графитовых руд.

В настоящее время ведется добыча и поставка промышленности графита с Курейского месторождения. Содержание золы в нем в среднем 8-15 %. Разработаны эффективные технологии обогащения различными методами графитовых руд этого типа в зависимости от их кристаллического строения.

Основные графитовые изделия для литейного производства изготавливали либо из искусственного графита, получаемого коксованием при высокотемпературном обжиге высокосортных антрацитов (тигли, электроды, футеровоч-ные блоки и т.д.), либо прессованием совместно со связующими кристаллического графита (электроды, тигли, графитопласты, конструкционные изделия и т.д.).

Кристаллический графит марок Г Л-1(2,3) и тонкодисперсный марок С-3, ГК, П выпускается Завальевским и Кыштымским комбинатами и в литейном производстве используется в составах противопригарных красок, антифрикционных смазок, в огнеупорных и электротехнических изделиях.

Очевидно, что с повышением качества скрытокристаллического графита, разработкой и внедрением новых процессов его подготовки с целью получения тонкодисперсных активированных товарных марок возможно освоение новых видов материалов и изделий на его основе с частичной или полной заменой кристаллического и искусственного графита.

Научная новизна:

1. Выявлены зависимости диспергируемости и свойств графита от режимов обработки в энергонапряженных мельницах планетарного и вибрационного типов.

2. Установлены зависимости активности частиц графита различного кристалл охимического строения от режимов активации с оптимизацией их геометрических и энергетических параметров.

3. Определены зависимости термостойкости тиглей от строения и активности графита; разработаны новые составы механоактивированных графитовых, графито-оксидных масс и технология изготовления набивных тиглей для производства легкоплавких металлов и сплавов.

4. Разработан новый способ изготовления графитовых нагревателей с заданным шагом зигзагообразной спирали резистивного слоя и составы рези-стивных паст для сушильных агрегатов.

5. Определено оптимальное соотношение активированной композиции «графит-кварц» для быстросохнущих противопригарных покрытий для чугунного и цветного литья.

Практическая значимость:

1. Определены рациональные режимы активации графита различного кристаллохимического строения в АГО — 20 мин и РВМ — 120 мин, позволяющие получить коллоидный механоактивированный графит марок ГЛС-2А, ГЛС-ЗА, И-А и ГЛ-1А.

2. Разработаны составы и технология изготовления графитсодержащих жидкостекольных и пековых набивных тиглей для производства легкоплавких металлов и сплавов с термостойкостью тиглей 20-30 циклов при температуре плавления сплава не выше 800 °С.

3. Установлено, что механоактивация графита позволяет снизить расход жидкого стекла в тигельных массах на 25 %, а температуру обжига тиглей — на 100-200 °С.

4. Разработаны технология изготовления графитовых нагревателей с зигзагообразной спиралью резистивного слоя и составы смесей, обеспечивающие нагревателю оптимальные свойства и стабильность температуры сушильных печей во времени в интервале 350-400 °С.

5. Разработаны составы противопригарных покрытий на основе механо-активированного скрытокристаллического графита для чугунного и цветного литья.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, содержащего 120 источников, и 5 приложений. Основной материал изложен на 122 страницах, включая 31 таблицу и 53 рисунка.

114 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выявлены зависимости диспергируемости и свойств графита от режимов обработки в энергонапряженных мельницах планетарного и вибрационного типов. Установлены зависимости активности частиц графита различного кри-сталлохимического строения от режимов активации с оптимизацией их геометрических и энергетических параметров.

2. Определены рациональные режимы активации графита различного кристаллохимического строения в АГО-2 (20 мин) и РВМ (120 мин), позволяющие получить коллоидные механоактивированные марки ГЛС-2А, ГЛС-ЗА, И-А и ГЛ-1А.

3. Разработаны технология и составы графитсодержащих жидкостеколь-ных и пековых набивных тиглей с механоактивированным природным (ГЛС-2А, ГЛС-ЗА) и искусственным (И-А) графитом для производства легкоплавких металлов и сплавов.

4. Установлено, что при использовании в составе тигельных масс графита ГЛС-2А снижается расход жидкого стекла на 25 % и температура обжига тиглей — на 100-200 °С. Свойства тиглей на графите ГЛС-2А значительно лучше, чем на ГЛС-2 и ГЛС-3: прочность повышается с 20 до 30 МПа, твердость — с 12 до 17 НВ, термостойкость - с 7-9 до 20-25 циклов.

5. Разработаны технология изготовления графитовых нагревателей с оптимальным шагом зигзагообразной спирали резистива на подложке и составы смесей, обеспечивающие нагревателю оптимальные свойства: удельное электросопротивление не более (0,4-0,6) 10"3 Ом м при толщине слоя не более 0,3-0,5 мм и ширине спирали 45-60 мм. При этом снижается расход материалов на 25-30 % и достигается стабильность температуры в сушильном агрегате не менее 350-450 °С с гарантийным сроком эксплуатации не менее 12 месяцев.

6. Установлено, что активированные графиты марок ГЛС-ЗА и ГЛС-2А с размером частиц меньше 1 мкм в смеси с коллоидным кристаллическим графитом С-3 (П) обеспечивают стабильность свойств резистивной пасты, равномерность нанесения ее на подложку. Удельное электросопротивление резистива не более (0,5-0,7) 10"30м м на ГЛС-ЗА и (0,3-0,5) 10"30м м на ГЛС-2 А.

7. Разработаны активированные графитсодержащие быстросохнущие покрытия, способствующие снижению шероховатости отливок с Rz 40 до Rz 20 и сокращению на 40-50 % расхода покрытия на тонну литья.

8. Проведены производственные испытания активированных составов и плавильных тиглей (ОАО «БЭМЗ» г. Бердск, «ГУЦМиЗ» г. Красноярск; «ХТИ» г. Абакан), противопригарных покрытий (ОАО «БЭМЗ» г. Бердск), а также ре-зистивных паст и нагревателей («ГУЦМиЗ» г. Красноярск), которые показали, что составы и изделия удовлетворяют техническим требованиям литейных цехов и заводов. Акты промышленных испытаний имеются в Приложении к диссертационной работе.

1. Полиморфные модификации углерода и нитрида бора. Спр.изд./А.В. Курдюмов, В.Г. Малоголовец и др. М.: Металлургия, 1994. - 318 с.

2. Уэллс А. Структурная неорганическая химия. В 3-х т. Т.З. пер. с англ. -М.: Мир, 1988.-564 с.

3. Малиновский Ю.А. О полиморфных модификациях углерода/Сб. науч. тр. Кристаллохимия и рентгенография минералов. Под ред. В.А.Франк-Каменецкий. Л.: Наука, 1987. - С. 17-26.

4. Костиков В.И. и др. Графитизация и алмазообразование. — М.: Машиностроение, 1991.—342 с.

5. Удалов Ю.П. Новые кристаллические формы углерода/Пакет информационных материалов «Современное состояние технологии производства и применения углеграфитовых материалов». С.-Петербург: ЦНТИ «Прогресс», 2000.-С.1-13.

6. Уббелоде А.В., Льюис Ф.А. Графиты и его кристаллические соединения М.: Наука, 1968. - 255 с.

7. Михеев В.Г. Неметаллические полезные ископаемые. Учеб.пособие. — Красноярск: Государственное образовательное учреждение ГАЦМиЗ, 2003. — 160 с.

8. Брагина В.И., Брагин И.И. Обогащение нерудных полезных ископаемых. Учеб.пособие. Красноярск: ГАЦМиЗ, 1995. — 192 с.

9. Формовочные материалы и технология литейной формы: Справочник/ С.С.Жуковский, Н.И.Анисович и др., под ред. С.С.Жуковского. М.: Машиностроение, 1993.

10. Фиалков А.С. Углеграфитовые материалы. — М.: Энергия, 1979. 320 с.

11. ГОСТ 17022-81 Графит. Типы, марки и общие технические условия.

12. Литманович А.Д., Туликова Н.Н. Производство и использование огнеупорных графитсодержащих изделий//Огнеупоры и техническая керамика. — 2000. — № 9. — С.40-42.

13. Пирогов Ю.А., Солошенко Л.Н., Квасман Н.М. Муллитокорундовая набивная масса с добавками графита и карбида кремния//Огнеупоры и техническая керамика. 1987. - № 3. - С.3-5.

14. Снигерев А.И., Слободин Б.В., Галкин Ю.М. Неорганические связующие для производства графитсодержащих тиглей/Югнеупоры и техническая керамика. 1997.-№ 3. - С.27-30.

15. Снигерев А.И., Фотиев А.А. Прогнозирование фазовых изменений в графитсодержащих тиглях при эксплуатации/Югнеупоры и техническая керамика. 1995. -№ 12. - С.25-27.

16. Семченко Г.Д. Физико-химические аспекты защиты графита от окисления при термообработке масс на этилсиликатной связке/Югнеупоры и техническая керамика. 1998. - № 11. - С.20-23.

17. Снегирев А.И., Слободин Б.В. Металлозащитные покрытия графитсо-держащих тиглей на основе оксидно-фторидных смесейУ/Огнеупоры и техническая керамика. 1997. -№ 1. - С.22-24.

18. Семченко Г.Д. Самотвердеющие покрытия для защиты от окисления графитовых изделий/Югнеупоры и техническая керамика. — 1997. — № 5. — С. 1923.

19. Пирогов Ю.А., Пустовар П.Я., Солошенко JI.H. и др. Исследование влияния связующих на термоокисление порошков графита, входящих в состав набивных масс//Огнеупоры и техническая керамика. 1990. — № 6. — С.9-11.

20. Пирогов Ю.А., Пустовар П.Я., Долгопор И.В. Влияние структуры фосфорсодержащего аниона в фосфатном связующем на ингибирование термоокисление порошков графита//Огнеупоры и техническая керамика. 1990. -№ 5. —С.23-25.

21. Большакова Н.В., Ильин А.Н., Френкель П.Г. Свойства графитсодер-жащих тиглейУ/Огнеупоры и техническая керамика. — 1987. — № 5. —С. 10-14.

22. Эпштейн С.М., Хлебникова И.Ю., Материкин Ю.В. и др. Исследование термомеханических свойств графитсодержащих огнеупоров/Югнеупоры и техническая керамика. 1985. —№ 12. - С.9-11.

23. Брагина В.И., Брагин И.И. Технология угля и неметаллических полезных ископаемых. Красноярск: Красноярское книжное изд-во, 1973. — 255 с.

24. Гейгер К. Литейное дело. — т.1. Основы. — М. Л. — Свердловск: Главная редакция литературы по черной металлургии, 1934. - 345 с.

25. ООО фирма "ЛЭГ". Харьков. Украина Серийная продукция // Информация с сайта http://legltd.chat.ru/serprod.html.

26. Лившиц П.С. Справочник по щеткам электрических машин, 1982.

27. Чалых Е.Ф. Технология углеграфитовых материалов. М.: Металлург-издат, 1963. — 155 с.

28. Гаврилин И.В., Панфилов А.В., Баландин В.М. Особенности затвердевания литых композиционных материалов системы «алюминий-графит»//Литейное производство. — 1990. — № 6. С.9-10.

29. Овчинников В.В., Ласковнев А.П., Волочко А.Т., Макарова Ж.Е. Сплавы с порошковым наполнителем антифрикционного назначения/Тезисы докладов 2-й международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии». М., 2002. - С. 32-35.

30. Смазки пластичные / Информация с сайта http://www.tribot.com.ua/TR.zip

31. Лакедемонский А.В., Кваша Ф.С., Медведев Я.И. и др. Литейные дефекты и способы их устранения. — М.: Машиностроение, 1972. 152 с.

32. Боровский Ю.Ф., Шацких М.И. Формовочные и стержневые смеси. — Л.: Машиностроение. Лен. отд-ние, 1980. — 86 с.

33. Давыдов Н.И., Дибров А.И., Хмельницкий А.В. и др. Промышленное производство новых самовысыхающих противопригарных покрытий/Труды 5-го съезда литейщиков России. — М.: Радуница, 2001. — С.274-276.

34. Сварика А.А. Покрытия литейных форм. — М.: Машиностроение, 1977. -216с.

35. Берг П.П. Формовочные материалы. — М.: Машиностроение, 1963. — 408 с.

36. Рулев А.А., Рулева А.А., Кидалов Н.А. и др.//Литейщик России. 2003. — № 7. — С.29-31.

37. Ромашкин В.Н. Особенности формирования прочности сцепления противопригарных покрытий с поверхностью формы в процессе высыха-ния//Литейщик России. 2003. -№ 8. - С.15-19.

38. Ромашкин В.Н. Особенности формирования прочности сцепления противопригарных покрытий с поверхностью формы//Литейщик России. — 2003. — № 7 С.26-31.

39. Жуковский С.С. Технология литейного производства: формовочные и стержневые смеси. Брянск: БГТУ, 2002. — 470 с.

40. Дорошенко С.П. Формовочные материалы и смеси. Киев: Высш. школа, 1990; Прага: СНТЛ, 1990. 415 с.

41. Васин Ю.П., Александров В.М., Логиновский А.Н. Реакционная способность графитовых красок//Литейное производство. — 1974. — № 4. — С.27-28.

42. Давыдов Н.И. Противопригарные покрытия для песчаных стержней и форм//Литейщик России. 2002. - № 4. - С.26-31.

43. Костиков В.И., Белов Г.В. Гидродинамика пористых графитов. М.: Металлургия, 1988. - 280 с.

44. Челядинов JI.M., Колотилов Д.М. Углеродные литейные формы. Киев: Наукова думка, 1971. - 163 с.

45. Федоров В.Б., Шоршоров М.Х., Хакимова Д.К. Углерод и его взаимодействие с металлами. М.: Металлургия, 1978. — 208 с.

46. Свойства конструкционных материалов на основе углерода: Справочник. Под ред. к.т.н. Соседова В.П. М.: Металлургия, 1975. — 335 с.

47. Гурвич О.С., Ляхин Ю.П., Соболев С.И. Высокотемпературные электропечи с графитовыми элементами. М.: Энергия, 1974. — 103 с.

48. Аксельрод Л.И., Денисов Д.Е., Материкин Ю.В. и др. Производство огнеупоров из графитсодержащих металлургических отходов/Югнеупоры и техническая керамика; 1987. -№ 1.- С.38-40.

49. Хорошавин Л.Б., Перепелицын В.А., Борискова Т.И. и др. Периклазо-углеристые изделия с графитовой спелью/Югнеупоры и техническая керамика. -1988. -№ 10.-С.35-40.

50. Крестьянов В.И., Грачев В.А., Бакума С.С. и др. Углеграфитовый материал для холостой огнеупорной колоши (ХОК) при плавке чугуна в газовой вагранке/ руды 5-ого съезда литейщиков России. — М.: Радуница, 2001. — С.115-116.

51. Мармер Э.Н. Углеграфитовые материалы справочник. — М.: Металлургия, 1973 136 с.

52. Композиты — материалы XXI века / Информация с сайта http://KoMno3HTbi.htm.

53. Мамина Л.И., Денисов В.А., Саначева Г.С. Механоактивированные противопригарные покрытия для литейных форм и стержней/Сб. науч. тр. Ресурсосберегающие технологические процессы в литейном производстве. — Орджоникидзе, 1988. С.58-59.

54. Никифоров С.А., Гилевич К.И., Обрезков А.В. Высококремноземные силикатные связующие для единых и комбинированных оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям/Труды 5-ого съезда литейщиков. — М.: Радуница, 2001С.313-316.

55. Мамина Л.И., Ковригин В.И., Филиппов С.Е. О контроле активности зерновых и дисперсных формовочных материалов/В сб. «Повышение качества и эффективности литья по выплавляемым моделям». М, 1989. - С.66-71.

56. Мамина Л.И. Исследование влияния механической активации на свойства противопригарных и связующих материалов: Дисс. канд. техн. наук. — Красноярск, 1980. 162 с.

57. Мамина Л.И. Процессы гомогенизации и активации многокомпонентных составов для литейного производства / Сб. науч. тр. Пути повышения качества и экономичности литейных процессов. Одесса, 1996. — С.63-64.

58. Мамина Л.И. Теоретические основы механоактивации формовочных материалов и разработка ресурсосберегающих технологических материалов процессов в литейном производстве: Дисс. докт. техн. Наук. — Красноярск, 1989.-426 с.

59. Гущин В.А., Чегулина В.А., Загребина К.П. Требования к углеродистым наполнителям для противопригарных покрытий//Литейное производство. — 1977. — № 1. — С.15-16.

60. Авторское свидетельство СССР 316521 кл. В 22 С 3/00 Противопригарная краска.

61. Ромашкин В.Н., Степашин Ю.А., Нуралиев Ф.А. Влияние удельной поверхности наполнителей на свойства противопригарных красок//Литейное производство. 1999. -№ 10. - С.43-44.

62. Мамина Л.И., Новожонов В.И., Баранов И.В. Разработка новых видов продукции на литейном аморфном графите/Сб. науч. тр. Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки руд, в 2-х ч. — 4.2. Красноярск, 1996. - С.65.

63. Заявка №266203 кл. В 22 F Алюминиево-графитовый композит.

64. Кондрашенкова Н.Ф., Ружевская Л.Н., Устиновская Л.Т. Влияние дисперсности наполнителя на теплопроводность и прочность углеграфитового обожженного материала/Сб. науч. тр. Углеграфитовые материалы и изделия. — М.: НИИГрафит, 1985. С.75-83.

65. Авторское свидетельство 253785 кл. С 01 В 31/04 Способ получения графитовых материалов.

66. Авторское свидетельство 1658553 А1 кл. С 01 В 31/04 Способ получения высокоплотных изделий из расширенного графита.

67. Новожонов В.И., Саначева Г.С., Мамина Л.И. Использование энергонапряженных мельниц для совмещения процессов измельчения, активации и смешивания материалов для углеграфитовых электротехнических изделий. Одесса.-С.З38-339.

68. Веселовский B.C. Угольные и графитные конструкционные материалы. -М.: Наука, 1966.-225 с.

69. Карклит А.К. Влияние графита на прочность глиноземографитовых ог-неупоров/Югнеупоры и техническая керамика. 1986. — № 11.- С.61.

70. Удалов Ю.П., Соловейчик Э.Я., Журавлева И.В. Разработка рецептуры электродов для получения фуллеренов/Сб. науч. тр. Современное состояние технологии производства и применения углеграфитовых материалов. — С.-Петербург, 2000. С.26-36.

71. Болдырев В.В., Аввакуумов Е.Г., Механохимия твердых неорганических веществ/УУспехи химии. — 1971. Т.40. - С. 1835-1856.

72. Аввакуумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов.—Новосибирск.: Наука, 1986. 333 с.

73. Хайнике Г.Трибохимия / Пер. с анг. М.Г. Гольдфельда. — М.: Мир, 1987. -584 с.

74. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. М.: Недра, 1988. - 208 с.

75. Лаптева Е.С., Юсупов Т.С., Бергер А.С. Физико-химические измельчения слоистых силикатов в процессе механической активации. — Новосибирск: Наука, 1981.-87 с.

76. Болдырев В.В. О механохимии неорганических твердых веществ/ Де-зинтеграторная технология: Сборник статей и докладов. — т.1. — Таллин, 1990. — С 17-30.

77. Сапегин А.В., Смолко В.А., Баранов О.Г., Дильдашева Н.Е. Влияние активации и модифицирования на поверхностную энергию формовочных песков: Труды V съезда литейщиков России. М.: Радуница, 2001. - С.355-357.

78. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. М.: Стройиздат, 1972.-238 с.

79. Мамина Л.И, Виноградова О.Б., Лукьянова Т.А. Механоактивация огнеупорных наполнителей для литейных красок//РЖ «Технология машиностроения. Технология и оборудование литейного производства». 1990. — № 9. -С.135.

80. Мамина Л.И., Лукьянова Т.А., Саначева Г.С. Способы повышения качества сыпучих материалов для ЛВМ/Сб. науч. тр. Повышение качества и эффективности литья по выплавляемым моделям. — М., 1989. — С.61-65.

81. Квасков А.П. Доклад на VIII-ом международном конгрессе по обогащению полезных ископаемых. Л., 1968. - С. 106-107.

82. Кутьков А.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. — М.: Машиностроение, 1976. — 152 с.

83. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972. 307 с.

84. Юферева Л.П. Влияние некоторых физико-химических воздействий на измельчаемость ботогольского графита/Сб. Обогащение неметаллических полезных ископаемых. — Вып. 4. — Свердловск: СГИ, 1980 С.60-63.

85. Авторское свидетельство № 1360098 кл. С 01 В 31/04 Способ активации графита.

86. Гильманшина Т.Р. Разработка способов повышения качества литейного графита отдельными и комплексными методами активации: Дисс. канд. техн. наук. — Челябинск, 2004. — 136 с.

87. Мельников И.И., Веселовский B.C. Состояние и перспектива развития сырьевой базы графита СССР. Вып.9, М, ВНИИМС, 1967.

88. Кавицкий М.А., Поспелов А.В. Ногинское месторождение графита (отчет, Красноярск, 1971-1977).

89. Карпов С.В., Овчаренко В.И., Чечушкин П.Г. Опыт применения перик-лазоуглеродистых огнеупоров в электродуговых печах выплавки чугуна на АО «АВТОВАЗ»//Литейщик России. 2003. - № 1. - С.23-24.

90. Авторское свидетельство 1295182 А1 кл. F 27 В 14/10 Тигель для плавки и разливки алюминиевых сплавов (Уколицкий А.Н., Бойченко З.Н., Козлов Л.Н.).

91. Авторское свидетельство 1577449 А1 кл. F 27 В 14/10 Графитовый тигель для гарнисажной плавки титана (Чернявцев А.Н., Сурков С.А., Трофимова Е.Г.).

92. Авторское свидетельство 1332989 А1 кл. F 27 В 14/10 Графитовый тигель для плавления образцов (Талаев B.C., Данилкин В.А., Андреев А.И.).

93. Авторское свидетельство 1233597 А1 кл. F 27 В 14/10, С 22 В 9/10 Материал футеровки тигля для плавки флюса (Медовар Б.И., Богаченко А.Г., Штанько Ю.П.).

94. Авторское свидетельство 1735691 А1 кл. F 27 В 14/10 Тигель для плавки металлов и сплавов (Ларионов А .Я., Догадин А.И.).

95. Плавильные тигли для раздаточных печей при литье под давлением сплавов алюминия / Литейное производство.-№7. 2000. — С.25.

96. Авторское свидетельство 403937 кл. F 27 В 14/10, С 21с 5/52 Графитовый тигель (Васин Ю.П., Александров В.М., Кулаков Б.А.).107. ИДФА.681531.016.ДИI

97. Авторское свидетельство 1037623 А1 кл. С 04 В 35/52 Способ получения углеграфитовых изделий с карбидным покрытием (Долженков И.Е., Заречный A.M., Гасик М.И.).

98. Авторское свидетельство 1271024 А1 кл. С 04 В 35/52 Кислостойкий футеровочный материал (Худяков Н.Г., Потапов С.А., Травницкая С.М.).

99. Авторское свидетельство 1109570 А1 кл. F 27 В 14/10, С 22 В 9/20 Способ изготовления графитовых тиглей для плавки титана (Тихомиров А.В., Филин Ю.А., Соколов В.Т.).

100. ТУ 2-036-920-82 Тигли огнеупорные.

101. Ходаков Г.С., Ребиндер П.А. О механизме измельчения кварца в поверхностно-активных средах//Коллоидный журнал. — 1965. — т.23. — № 4. — С.482-488.

102. Огнеупоры и огнеупорные изделия. Государственный стандарт союза ССР. — ч.1//под ред. И.В. Виноградской.-М.: Издательство стандартов, 1987.375 с.

103. Стрелов К.К., Кащеев И.Д. Технический контроль производства огнеупоров. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 240 с.

104. Гурвич О.С. Высокотемпературные электропечи с графитовыми элементами. -М.: Энергия, 1974. — 104 с.

105. Зайгеров И.Б. Оборудование литейных цехов. — Минск: Вышейшая школа, 1980.-368 с.

106. Долотов Г.П., Кондаков Е.А. Печи и сушила литейного производства. -М.: Машиностроение, 1984.— 232 с.

107. Воронов Г.В., Гущин С.Н., Казяев М.Д. Конструирование и расчет сушильных печей и установок литейного производства // под. науч. ред. С.Н.Гущина, Екатеринбург: ГОУ УГТУ - УПИ, 2002. - 264 с.

108. Солодихин А.Г. Технология, организация и проектирование термических цехов. — М.: Высшая школа, 1987. — 368 с.

109. Авторское свидетельство СССР 148879 кл. В 22 С 300 Противопригарная краска для покрытия поверхности форм из твердеющих смесей и сырых форм и стержней из песчано-глинистых смесей при чугунном и цветном литье (Калмыкова К.И., Амелин А.С., Федоров Н.К.).

110. В графитовых тиглях проводили плавку алюминиевого сплава марки АК12 в индукционной печи ИСТ-0,06. Контроль температуры заливаемого сплава осуществлялся хромель-алюмелевой термопарой подключением к потенциометру КСП-4.

111. За период производственных испытаний было получено 38 шт. отливок «вентиль».

112. Экспериментальные тигли на основе графита ГЛС-3, ГЛС-ЗА и отходов искусственного графита выдержали 10,12 и 8 плавок алюминия соответственно..Л,

113. Зав. кафедрой «Литейное производство» к.т.н., доцент1. Иванов А.А.1. Зав. лабораторией1. W^ ГорячкаТ.И.

114. Научный руководитель д.т.н., профессор1. Мамина Л.И.1. Инженер1. Баранов В.Н.1. Актпроизводственных испытаний графитовых тиглей в литейной лаборатории кафедры: «Машины и технология литейного производства»1. ХТИ филиала КГТУ

115. В графитовых тиглях проводили плавку алюминиевого сплава марки АК12 в печи сопротивления, контроль температуры осуществлялся с помощью хромель-алюмелевой термопары, подключенной к потенциометру КСП-4.

116. Алюминиевый расплав, полученный в экспериментальных тиглях заливался в оболочки для художественного литья различного развеса от 0,5 до 1,5 кг. Температура заливки 720-730°С.

117. За период производственных испытаний было проведено 8 плавок. Разрушений видимых визуально в тигле не обнаружено.

118. Зав. кафедрой «МиТЛП» к.т.н. профессор1. Зав. лабораторией1. Уч. мастер

119. Научный руководитель д.т.н.профессор1. Инженер1. Сарлин М.К.1. Попов С.А.1. Кирбижеков Н.В.1. Мамина Л.И.1. Баранов В.Н.1. АКТгю rip< >шводстве1 шым i fci ытатгям rptifj»[ i jop.t.LK шпон в цехе „М*31 ОАО Юл В

120. Реужтагы анализа химического состава сплава 1.ДММг -4-1-01 в исходном состоянии и после i и явления в фафитовых тиглях приведены в таблице 1.1. TnrViaial

121. ХимЕГгескпн состав огива .]ДМУ'1г4-1-01 •1. С Лхпав ! LWlMr Элемент4.1-Щ : Д1 ! РЬ ; Fe N-Jg.;'/пj

122. Пис;;е lr-iaBKii и ; I ;• , ! ;жс1 icpi:\ieiпалыюм ' 3.82 . 0.010 0.89 ! 0.014 ; OK) j -осгалыюо .1. Ш1.С

123. И; полу,чзни,ix результатов спекфатшой лабораторш ОАО <;|>Э.\1Ъ следует, что соеглв графггтсодержппигх тиглей не влияет на химический a c.u;; .лита и соогаегсгвует 1.УО.(М5.(ХЗ 'ГУ.

124. Л<> чертежа ; w • полученныхдетали ; лптниковои : отливки. кг j; отливок. шт1. citcreMoiL кг • I

125. Щ*,7Г~ .~Г. 0.5G7.~Тai95 Т /:.о ^ 1 t>сл 15ровочнсШ| 1. ГИН >\J i2W.275.36U ! l"'"opa ' I " 7 °

126. В т;;0 :;uu' 3 нредславдени рогуль mru г к" петиция i рафитовгдх.'пгглей

127. В тиглях составов >&!-Г2А и Х92-Г2А не удачось jqx>Bocm более 27 плавок в связи с коротким периодом испытании.

128. Г^лпво/чсииз-шью испытания позволили сце,1ать вышли о том. что грифитовые тигли а хяпйвоь .\1'1-Г2Л. у; ^ошкяйоряюттехническим требоваш-1ЯМ условий ОАО «БЭМЗ» A'la иг&шки НИ";КО ГСМГ1 О.';':Г1 >1 жЬi X CIL'FiBOB.1. РГЗСОМЫ-ЩА1Ш

129. Жчальжгк литейного цеха .N'2 31 UA(j «БЭМЗ»

130. Рлпулл ьнын осмотр тигля после планки. Х<> плавки1S