автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Использование отходов химических и металлургических производств при разработке ресурсосберегающих технологий для изготовления стальных отливок

На правах рукописи

КИДАЛОВ Николай Алексеевич

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ХИМИЧЕСКИХ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре «Машины и технология литейного производства» Волгоградского государственного технического университета

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор Ведущая организация

Матвеенко Иван Владимирович Дибров Иван Андреевич Марков Василий Алексеевич ФГУП ПО «Баррикады»

Защита состоится «26» октября 2006 г. в 14-00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.140.02 при Московском государственном техническом университете «МАМИ» по адресу: 107023, ГСП, г. Москва, Б. Семеновская ул., 38

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета «МАМИ»

Ваши отзывы на автореферат в одном экземпляре, заверенном печатью, просим выслать по указанному адресу

Автореферат разослан « 2£> 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Ершов М.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сегодня, как никогда, остро существует проблема экономии ресурсов и рационального их использования. Природные ресурсы являются единственным источником материального производства, поэтому их значение для жизни общества возрастает с каждым днем, так как многие из них не возобновляются.

Все российские предприятия сталкиваются, с одной стороны, с проблемой нехватки ресурсов для обеспечения нормальной работы, с другой -хранения и утилизации отходов. Поэтому техническая политика предприятия в области использования ресурсов в значительной мере влияет на его экономическое состояние.

Причины, обуславливающие предприятие использовать ресурсосберегающие технологии, могут быть различны, однако, в целом их можно подразделить на следующие виды: улучшение финансовых показателей и наращивание объемов производственной деятельности. Задача осложняется, если речь идет о повышении эффективности использования ресурсов, поскольку в этом случае необходимо учесть целый ряд факторов: возможность изменения существующих технических решений, доступность дополнительных объемов ресурсов, возможность освоения новых методик и технологий и др.

При изготовлении литейных форм и стержней используется целый ряд материалов: огнеупорные глины, синтетические смолы, жидкое стекло и отвердители для него, добавки для улучшения выбиваемости жидкосте-кольных смесей (антипирен из нефелина, битум, каменный уголь, мазут, сахар, нафталин, крахмал, декстрин, различные смолы и др.), графит, цир-коновый концентрат, дистен-силлиманитовый концентрат, электрокорунд, пылевидный кварц и др. Большинство из этих материалов дороги, дефицитны и не всегда доступны для использования в литейном производстве.

В условиях рыночных отношений необходим комплексный подход к подбору технологических материалов для изготовления форм и стержней с целью снижения себестоимости и повышения конкурентоспособности отечественного литья. Для осуществления этих целей надо знать свойства

материалов, применяемых и предлагаемых вторичных, для изготовления литейных форм.

Диссертационная работа написана по материалам научных исследований, выполненных в рамках координационных планов АН и министерства судостроительной промышленности СССР, хозяйственных договоров с промышленными предприятиями, номера государственной регистрации научных отчетов: 74052800, 81029646, У98383, 0182.3002119. У17139.

Цель и основные задачи. Цель настоящего исследования заключается в разработке теоретических основ получения качественных жидкосте-кольных форм и противопригарных покрытий и их практической реализации при изготовлении стальных отливок с использованием отходов химических и металлургических производств.

• Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих вопросов:

-разработка концепции выбора разупрочняющих технологических добавок в составы жидкостекольных смесей;

-исследование кинетики изменения свойств и структуры жидкостекольных смесей, противопригарных покрытий и их компонентов под влиянием вводимых отходов производств и температурных воздействий;

-получение математических моделей свойств смесей и противопригарного покрытия при различном количестве компонентов и температурных воздействий;

-разработка новых методов исследования свойств смесей и противопригарных покрытий;

-разработка метода многокритериальной оптимизации составов смесей и противопригарных покрытий;

• Проведение опьггно-промышленных испытаний и внедрение основных результатов в производство. Научная новизна работы.

1. Сформулирована и практически подтверждена концепция выбора многокомпонентных технологических добавок в составы жидкостекольных смесей из числа отходов производств, позволившая разработать ресурсосберегающие технологии получения качественных стальных отливок.

2. Для оценки влияния органической добавки на выбиваемосгь жид-костекольных смесей предложен коэффициент термодеструкции, равный отношению молярных долей остатка углерода после термодеструкции к количеству выделяющихся газов из органической добавки. Рассчитаны коэффициенты термодеструкции некоторых органических веществ. С увеличением коэффициента термодеструкции возрастает количество образующегося углеродистого образования и сокращается количество образующихся газов в результате деструкции органического вещества, установлена его взаимосвязь с работой выбивки жидкостекольных смесей из отливок.

3. Показано, что оксиды железа (металлургическая пыль (МП)) и кальцийборфосфат (КБФ), взаимодействуя с расплавом силиката натрия образуют новые тройные кристаллические соединения - акмит№20*Ре203 *4БЮ2 и девитрит (Ыа2Са28160|6), их количество значительно выше, чем а-тридимита в силикате натрия. Введение в жидкостекольную смесь КБФ способствует уменьшению вспучивания жидкого стекла, при этом увеличивается исходная прочность смеси. Температура плавления силиката натрия с добавкой МП увеличивается до 1000 °С, с КБФ до 900 °С. Показано, что введение в состав жидкостекольной смеси оксидов железа и кальций-борфосфата повышает ее температуропроводность.

4. Определены коэффициенты термодеструкции компонентов отхода контактной очистки масел (ОКОМ) (/С=2,0...16,2) и саже-смоляной пульпы (ССП) (А"=4,9...19,2), смолы (А'=2,0) при деструкции образуют газы, которые разрушают пленку силиката натрия, средние и тяжелые ароматические углеводороды (К=\6,2) выделяют углеродистое образование, препятствующее смачиванию силикатным расплавом огнеупорного наполнителя. Экспериментально подтверждено сокращение величины краевого угла смачивания расплавом силиката натрия кварцевого наполнителя с нанесенным ОКОМ. Установлено, что (ССП) и КБФ улучшает смачиваемость жидким стеклом поверхности кварца.

5. Показано, что аморф, содержащий 50...60 мае. % Б1С и 15...17 мае. % С, благодаря содержанию 7...9 мае. % Р-кристобалита и 7...8 мае. % кварцевого стекла, находящихся в сростках кристаллов карбида

кремния, не смачивается жидкой углеродистой сталью и расплавом оксидов железа.

6. Проанализировано влияние МП и аморфа на величину краевого угла смачивания противопригарного покрытия жидкой сталью и расплавами оксидов железа. Показано, что оптимальное содержание МП в составе твердого наполнителя (аморф — МП) противопригарного покрытия составляет 20...40 мае. %.

7. Сформулирована и решена задача многокритериальной оптимизации с ограничениями для нахождения оптимальных составов смесей и противопригарных покрытий с использованием метода «функционального среднего». Предложен интегральный критерий общего качества смеси.

Основные научные положения, выносимые на защиту. Автор защищает разработку и практическую реализацию ресурсосберегающих технологий изготовления жидкостекольных форм и стержней и противопригарного покрытия с использованием отходов химических и металлургических производств, а именно:

- научно-обоснованный выбор технологических разупрочняющих добавок в составы жидкостекольных смесей из числа отходов производств взамен дорогих и дефицитных компонентов смесей и противопригарных покрытий, кинетику формирования свойств и структуры жидкостекольных смесей и противопригарных покрытий под влиянием вводимых отходов производств и температурных воздействий, математические модели свойств смесей и противопригарного покрытия, методы исследования свойств смесей и противопригарных покрытий;

- метод многокритериальной оптимизации с ограничениями и использованием «функционального среднего» для нахождения составов смесей и противопригарных покрытий с заданными свойствами, интегральный критерий общего качества смеси;

- опытно-промышленные испытания и внедрение основных результатов исследований в производство.

Достоверность результатов. Экспериментальные исследования проводили на основе теории инженерного эксперимента с проверкой адекватности, достоверности и воспроизводимости теоретических моделей ста-

тистическим критериям Кохрена, Стьюдента и Фишера. Обоснованность рекомендаций и выводов обусловлены использованием современных методов испытаний, выполненных на оборудовании, позволяющем получить достоверные результаты. Достоверность теоретических и экспериментальных данных подтверждена удовлетворительным совпадением экспериментальных и расчетных данных, практическим использованием результатов работы в промышленности.

Практическая значимость и реализация работы. На основе проведенных исследований по подбору вторичных материалов из числа отходов химической, металлургической и машиностроительной промышленно-стей разработаны, опробованы и внедрены в производство ресурсосберегающие технологические процессы получения легковыбиваемых жидко-стекольных смесей и противопригарных покрытий, позволяющие, наряду с экономией целевых компонентов смеси и покрытий, значительно снизить трудозатраты по выбивке смеси из отливок и их очистке от пригара.

Решена задача многокритериальной оптимизации с ограничениями для нахождения оптимальных составов смесей и противопригарных покрытий с использованием методов «функционального среднего». Предложен интегральный критерий оценки общего качества смеси.

Основные результаты научных исследований опробованы и внедрены на ОАО «Волгоградский тракторный завод», ОАО «Волгоградский судостроительный завод» с фактическим экономическим эффектом 2,3 млн. рублей. Доля автора во внедренных разработках 60%.

Апробация работы. Работа прошла апробацию на 27 научных конференциях и семинарах различного уровня, в том числе: г. Киев, 1981 г., 1984 г., 1985 г., 1985 г., 1987 г., 1988 г., 1991 г., г. Рыбинск, 1984 г., г. Пенза, 1983 г.г. Челябинск, 1984 г., 1986 г., 1987 г., г. Ярославль, 1984 г., г. Липецк, .1987 г., г. Минск, 1987 г., г. Волгоград, 1991 г., 1994 г., 1995 г., 1996 г., 1998 г., г. Красноярск, 2000 г., 2001 г., Всесоюзной научно-технической конференции « Современные проблемы технологии машиностроения» (г. Москва, 1986 г.), Международной научно - практической конференции «Прогрессивные литейные технологии» (г. Москва, 2000 г.), Пятом съезде литейщиков (г. Москва, 2001 г.), Международной научно -

технической конференции «Современные проблемы металлургического производства» (г. Волгоград, 2002 г.), ежегодных научных конференциях ВолгГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 73 работы, из них 18 статей в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук, 10 авторских свидетельств СССР и патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы из 264 наименований, 23 приложений, содержит 308 страниц машинописного текста с 6& таблицами и 12 $ рисунками.

Личный вклад автора. В диссертационной работе представлены результаты, полученные автором самостоятельно, а также совместно с аспирантами (гл. 4 и 5 написаны по материалам совместных исследований с аспирантами Алиевым Д.О. и Рулевым A.A.), выполнявшими научные исследования под руководством диссертанта. Под его руководством и при его непосредственном участии проведены опытно-промышленные испытания и внедрение результатов в производство. В публикациях вклад диссертанта состоял в непосредственном написании и редактировании работ от постановки задач выполнения исследований до анализа и обработки полученных результатов.

Автор благодарен коллективам кафедр «Машины и технология литейного производства» Волгоградского государственного технического университета и «Литейное производство черных и цветных металлов» Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт», ОАО «Волгоградский судостроительный завод», ОАО «Волгоградский тракторный завод», ФГУП ПО «Баррикады» и лично профессорам Васильеву B.A..I Дорошенко С.П. и Ващенко К.И.1 доценту Осиповой H.A. за оказание помощи в работе над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко раскрыты сущность и актуальность рассматриваемых научно-технических проблем, изложены структура работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

Первая глава посвящена анализу состояния научных и практических проблем получения качественных жидкостекольных форм и противопригарных покрытий для стального литья, применения ресурсосберегающих технологий, позволяющих применять отходы различных производств, взамен дорогостоящих, дефицитных и целевых продуктов. При этом основное внимание уделено вопросам изучения свойств, применяемых материалов и их взаимодействию между собой при различных температурах.

Анализ проблемы показал на разнообразие подходов к ее решению, на множество рекомендуемых технологических добавок в составы жидко-стекольных смесей и противопригарных покрытий, во многом влияющих на качество отливок. Практически все рекомендуемые добавки представляют собой материалы, специально выпускаемые промышленностью, которые в настоящее время не всегда доступны для использования в литейном производстве, поэтому существует насущная проблема их замены на материалы из числа отходов промышленных предприятий.

Значительный вклад в решение теории и практики указанных задач внесли Айлер Р.К., Баландин Г.Ф., Берг П.П., Дибров И.А., Борсук П.А., Боровский Ю.Ф., Бречко A.A., Валисовский И.В., Васин Ю.П., Васильев

B.А., Ващен ;о К.И., Вейник А.И., Гуляев Б.Б., Гурлев В.Г., Дорошенко

C.П., Жуковский С.С., Иткис З.Я., Лясс A.M., Колотило Д.М., Комиссаров В.А., Константинов Л.С., Корнюшкин O.A., Кривицкий B.C., Кукуй Д.М., Куманин И.Б., Марков В.А., Медведев Я.И., Оболенцев Ф.Д., Романов О.Б., Ромашкин В.Н., Рыжиков A.A., Рыжков И.В., Черногоров П.В., и др.

Наиболее глубоко и полно вопросы формирования прочности жидкостекольных смесей исследованы A.M. Ляссом, в его работах исследовались основные физико-химические процессы протекающие при тепловом и химическом (С02) отверждении жидкостекольных смесей.

Его представления о процессе формирования прочности жидкосте-кольных смесей в сыром состоянии не являются бесспорными из-за отсутствия экспериментальных данных, подтверждающих гипотезу о зависимости прочности от скорости разложения силиката натрия.

Использование добавок, которые позволяют повысить связующую способность жидкого стекла, предложил Ю.П. Васин. Такими добавками могут являться вещества с ненасыщенными валентными связями, в частности, сульфит натрия №2503. Механизм упрочнения жидкостекольной смеси добавкой сульфита натрия предположительно связан с его окислением до сульфата натрия и с последующим образованием уплотненных пространственных силикатно-сульфатных структур.

Увеличение исходной прочности жидкостекольных смесей без повышения содержания жидкого стекла может быть достигнуто также за счет различных физических методов обработки смесей. Для улучшения смачиваемости и активации взаимодействия между огнеупорным наполнителем и жидким стеклом рекомендуется проводить обработку смеси ультразвуком, а также электромагнитными колебаниями. Обработка жидкого стекла ультразвуком разбивает глобулы силикагеля на более мелкие части, что ведет к их более плотной упаковке. Такая обработка жидкого стекла в итоге приводит к повышению исходной прочности смеси, что подтверждается исследованиями С.С. Жуковского.

Анализ работ многих исследователей свидетельствует о том, что межмолекулярные силы, могут обеспечить прочную связь связующего с наполнителем в дисперсной системе. В настоящее время существует несколько точек зрения о природе адгезионных сил: адсорбционная, молекулярная и термодинамическая. Во всех этих теориях есть общий признак, объясняющий формирование связи между связующим и наполнителем -это их близость по своей молекулярной природе.

Вместе с тем, анализ литературных данных свидетельствует о том, что исследования проводились в основном в направлении увеличения связующей способности жидкого стекла, при этом практически отсутствуют данные по структурным превращениям проходящих в силикате натрия при

его нагреве, по влиянию технологических добавок на свойства и структуру силиката натрия.

Анализ литературных данных показывает, что вопрос о строении жидкого стекла не имеет однозначного ответа, поэтому исследования в данной области продолжаются.

Другой не менее важной проблемой является подбор термостойкого инертного по отношению к жидкому металлу и оксидам железа огнеупорного наполнителя в составы противопригарных покрытий, взамен дорогостоящего и радиоактивного цирконового концентрата

Сложность и широкий диапазон рассматриваемых проблем разработки ресурсосберегающих технологий формообразования, выявленные на основе литературного обзора, требуют большого объема экспериментальных исследований и анализа их результатов. С учетом этого сформулирована цель работы и определены задачи исследований.

Вторая глава посвящена методикам, применяемым при проведении настоящего исследования. Для проведения исследований применялись стандартные и общеизвестные методы (хромато-масс-спекгрометрический метод исследования, дифференциально-термический и термогравиметрический анализ, рентгеноструктурный анализ и петрографическое исследование и др.) исследования свойств материалов.

Разработаны конструкции и изготовлены нагревательные печи для изучения процессов проходящих при нагреве жидкого стекла и силиката натрия, взаимодействия расплавленной стали с литейной формой.

При определении предела прочности смеси на растяжение в отвер-жденном состоянии далеко не всегда уравнения регрессии были воспроизводимы, так как, зачастую, табличный критерий Фишера был больше расчетного. Показано, что при использовании существующего метода величина разброса значений прочностных показателей может достигать 50...70 %, а прочность смесей из-за малого числа испытаний получают в каждом случае разную оценку. Установлено, что у существующих образцов при нагружении величина напряжений в местах захвата в 2,5 раза выше, чем в шейке образца и 8... 12 % из них разрушаются в местах захвата. Предложена новая конструкция образца с внецентренным нагружением с выемкой в

шейке в 4,0 мм радиусом 4,0 мм, при этом все образцы при нагружении разрываются только в шейке образца, а величина разброса прочностных показателей уменьшается в 2 раза.

Обоснован метод определения температуропроводности исследуемых смесей.

Описаны методы по изучению смачиваемости жидким стеклом и расплавом силиката натрия кварцита, расплавленной сталью и оксидами железа подложек, изготовленных из огнеупорных материалов.

Третья глава посвящена обоснованию концепции выбора многокомпонентных разупрочкяющих добавок в составы жидкостекольных смесей. Для оценки влияния органической добавки на степень разупрочнения жидкостекольной смеси предложен коэффициент термодеструкции, представляющий собой отношение молярных долей остатка углерода после термодеструкции к количеству выделяющихся газов из органической добавки. В природе нет органических веществ, способных при термодеструкции одновременно выделять значительное количество углеродистого образования и газов. Для улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей в широком интервале температур необходимо использовать несколько органических добавок с полярно разным коэффициентом термодеструкции. Показано, что работа выбивки комплекса органических добавок с полярно разными коэффициентами термодеструкции значительно ниже выбиваемости смеси с добавлением эквивалентного количества этих добавок в отдельности. Органическая добавка с низким коэффициентом термодеструкции будет выделять значительное количество газов, которые разрушают пленку силиката натрия при температурах до 795 °С, добавки с высоким коэффициентом выделяют значительное количество углеродистого образования, которое препятствует залечиванию образовавшихся дефектов силикатных пленок образовавшимся расплавом силиката.

Оксиды и порошки металлов положительно влияют на выбивае-мосгь жидкостекольных смесей при их прогреве до температуры выше 795°С, вступая в химическое взаимодействие с появившимся силикатным расплавом с образованием тройных силикатов, у большинства из них температура плавления выше температуры плавления силиката натрия более.

чем на 200 °С, при этом значительно сокращается количество расплава силиката. Подобраны оксиды и порошки металлов, которые будут вступать в химическое взаимодействие с расплавом силиката натрия с образованием тройных соединений с температурой плавления выше 795 °С.

Большинство органических и неорганических веществ дорогостоящи, и не всегда возможно их использование в литейном производстве, поэтому необходим поиск таких добавок из числа отходов различных производств.

Четвертая глава посвящена исследованию свойств жидкостеколь-ных смесей с добавкой отхода контактной очистки масел (ОКОМ). На ряде нефтеперерабатывающих предприятий используют бентонит в качестве фильтров для контактной очистки нефтяных масел. Углеродосодержащие компоненты масел: нефтяные высокомолекулярные смолы, ароматические и парафинонафтеновые углеводороды адсорбируются на поверхности частиц бентонита, образуя ОКОМ. В настоящее время промышленностью ОКОМ не используется и вывозится на промышленные свалки. Проанализированы количество и групповой углеводородный состав ОКОМ ряда нефтеперерабатывающих предприятий России. Наличие в ОКОМ парафи-нонафтеновых, различных ароматических углеводородов и неорганической компоненты' (бентонита) позволяет предложить этот отход в качестве добавки в составы смесей для получения отливок. Дифференциально-термическими исследованиями показано, что деструкция органической составляющей ОКОМ проходит в широком интервале температур 240...420°С.

По результатам элементного анализа рассчитаны выход углеродистого образования и газотворность ОКОМ ООО «Лукойл - Волгограднеф-тепереработка». Газотворность составила 0,0385 ... 0,0887 - молей газа на 1 г ОКОМ, выход углеродистого образования - 0,0216 ... 0,0438 - г- атомов на 1 г ОКОМ. Определенгы коэффициенты термодеструкции органических компонентов ОКОМ, величины которых колеблются в интервале 2,0 -16,2, при величине коэффициента термодеструкции - 2,0 выделяется значительное количество газов, при его увеличении сокращается количество газов и увеличивается выделение углеродистого образования. ОКОМ име-

ет в своем составе ширю кий спектр органических соединений с различными коэффициентами термодеструкции, что положительно влияет на величину работы выбивки смеси их отливок.

При температурах прогрева смеси выше температуры плавления силиката натрия залечивание трещин в силикатных пленках происходить не будет в связи с высокой величиной краевого угла смачивания и образованием достаточного количества «углеродистого образования» из ОКОМ, которое покрывает межзеренное пространство формы.

Показано, что краевой угол смачивания капли жидкого стекла на кварците при температуре 20 °С составил 57 а на кварците с ОКОМ -85°, при температуре расплава силиката натрия 800 °С - 45 ° а на кварците с ОКОМ - 123°. Ввиду незначительного увеличения краевого угла смачиваемости при температуре 20 °С, несколько понизится адгезия жидкого стекла к поверхности кварцевого песка, а, следовательно, и прочность смеси в отвержденном состоянии.

Определен ориентировочный состав смеси, а также основной уровень и интервалы варьирования содержания компонентов. Для определения коэффициентов уравнений регрессии разработано программное средство. Оно позволяет определить: воспроизводимость и адекватность полученного уравнения регрессии, значимость его коэффициентов, сравнивая табличные и расчетные величины коэффициентов Кохрена, Фишера и Стьюдента.

Путем обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии свойств смеси, которые показывают влияние исследуемых компонентов (жидкого стекла (jf/), водно-глинистой суспензии (х2) и ОКОМ на следующие свойства: предел прочности на сжатие во влажном состоянии - уj, осыпаемость - уг, предел прочности на растяжение в отвержденном состоянии при внецентренном нагружении - у3, работу выбивки у4 при температуре прогрева смеси - 400 °С, у3 при температуре прогрева смеси — 600 °С, у6 при температуре прогрева смеси — 800 °С, у7 при температуре прогрева смеси - 1000 °С.

Имея эти зависимости, поставлена задача об отыскании оптимального состава смеси, то есть нахождении таких значений xt,x2,xs, при кото-

рых свойства жидкостекольной смеси формы будут в некотором смысле оптимальными. Определены критерии оптимальности. Оптимизировать смесь необходимо по ряду технологических параметров, связанных с ее свойствами у, ...у?- Характерной особенностью таких задач является то, что критерии, по которым ведется оптимизация, часто являются противоречивыми, то есть улучшение качества системы по одному из свойств (критериев) может ухудшать ее качество по какому-то другому критерию. В исследуемой смеси так и происходит: при сокращении количества жидкого стекла снижается величина работы выбивки смеси из отливок (свойства уу... у?), но при этом сокращается прочность в отвержденном состоянии у3 и увеличивается осыпаемость у2. При вводе ОКОМ также увеличивается осыпаемость и уменьшается прочность в отвержденном состоянии, увеличивается прочность во влажном состоянии, поэтому очень трудно задать или подобрать наилучший по возможности набор технологических свойств исследуемой смеси.

Определены ограничения, выход за пределы которых является недопустимым с точки зрения технологических характеристик всей системы, соответствующих производственным требованиям. Экспертные оценки зависят от целевого назначения системы - в одних случаях целесообразно улучшать качество системы по некоторым из параметров (сохраняя остальные только в допустимых пределах), а в других ситуациях та же самая система может оцениваться совершенно по-другому. Субъективность формулировки критериев оптимизации довольно жестко регламентирована производственными требованиями.

Определены количественно величины критериев и проведена оценка общего качества системы. По каждому свойству (у/ ... у7) можно составить функцию «частных качеств». Смысл каждой из этих функций в том, чтобы указать диапазоны «хороших» значений конкретного параметра, «удовлетворительных», но приемлемых значений и диапазон «неприемлемых» значений. Для прочности во влажном состоянии (у,) можно принять, что она не должна превышать значения 20 кПа, в то же время эта прочность должна быть более 10 кПа (конечно в других производственных условиях числовые значения для ограничений могут быть иные). Предста-

вим эти ограничения для прочности во влажном состоянии на сжатие в виде (д .„V.--- ). Аналогично для остальных параметров: осы- .

^г1-"-(у-10)0^-20) '

паемостьд'г = 1-11,1 П^2,), величина которой должна быть не более 0,3

% [0;0,3], прочность в отвержденном состоянии у} (<73 = 1 —ехр(-3(>'3 — 0,7))) должна быть не ниже 0,7 МПа, выбиваемость

при 400 °С, 800 °С, 1000 °С должна быть не выше 1 Дж, то есть все соответствующие «частные» качества можно представить одинаковыми функциями Я4 (ЯА = 1 ~ У *)»выбиваемость при 600 °С <7* не должна быть выше 1,3 Дж, что соответствует выбору функции частного качества в виде

(95 =1-0,3^).

Имея ограничения на каждый из параметров в виде приведенных функций «частных качеств», следует далее построить из них «общее качество» системы Q. Простейшим вариантом является просто среднее арифметическое из «частных качеств» {? = — (<?| + <?2 +... + ?„), относительно луч-

п

ше использовать «взвешенное» среднее арифметическое = +<*2Я1 + — + а»Я*)> где а,„ — некоторые «весовые» коэффициен-

ты, которые учитывают различную степень важности того или иного свойства. Среднее арифметическое при построении общего качества системы по всем параметрам, давая часто при этом вполне хорошие результаты, имеет один принципиальный недостаток - если увеличить качество по какому-то одному параметру, то увеличится и среднее качество всей системы, в то время, как качества по остальным параметрам могут оказаться слишком низкими.

Чтобы избежать таких ситуаций, предлагается при построении общего качества всей системы использовать «функциональное среднее» из частных качеств. Осредняющие функции должны удовлетворять некоторым условиям (в частности, они должны быть «однотонными»), чтобы результат «функционального осреднения» давал действительно среднее зна-

чение для общего качества, то есть значения средней функции должны лежать в пределах, ограниченных наибольшими и наименьшими значениями составляющих функций. В первом случае среднее (общее) качество Q системы определяется из соотношения £? = —(е '' +е + ... + е такие

осреднения относятся к классу средних по Колмогорову-Нагуно. Основной особенностью этого осреднения является то, что увеличение какого-либо одного частного качества, даже до очень больших значений, не приводит к чрезмерному увеличению общей средней функции, то есть общего качества системы. В то же время сильное уменьшение какого-то одного качества приведет к существенному снижению качества всей системы.

Теперь, оценив качество каждого из свойств и правила вычисления общего (среднего) качества системы, получаем некоторую функцию общего качества Q, которая зависит от параметров х/ххх3, то есть от состава смеси:

Q(.x,,x2,Xs)=Q(qi(yi(xi,X2,Xi)), qг(у3(х,.хг.х3)),... qAyA.x,.x2.x}))), (2)

Найдем такие значения параметров то есть такой состав

смеси, при которых функция общего качества будет иметь максимальное значение. Для этого наложим следующие технологические ограничения

У1тт<)>1< У1тя, Угта^Уь У3т,„< У}, У4-- Wr< У-1- 7В результате получаем задачу оптимизации в виде: Q(xlx2xs)=0(q,(y,(x,x2xs),q2y2(xix2xs),...qy(y,(x1x2x3 )), требуется найти максимум этой функции при ограничениях.

Поставленная выше задача оптимизации относится к классу задач нелинейной оптимизации с ограничениями. Для ее решения применены широко распространенный математический пакет MathCad, имеющий встроенные средства решения задач подобного типа, и специализированный пакет именно для решения задач линейной и нелинейной оптимизации UNDO SS. Результаты, полученные в обоих пакетах, идентичны.

Расчеты проводились при различных начальных приближениях, что косвенным образом подтверждает нахождение именно истинного максимума функции общего качества.

На рисунке 1 показаны линии уровня общего качества £?=Сопз1 для фиксированного значения лг=1 величины Х1апт=0.405, =0,809.

По полученным значениям оптимального состава жидко-стекольной смеси были проведены расчеты величин технологических свойств по имеющимся регрессионным зависимостям (1) и проведен лабораторный эксперимент.

Полученные данные показывают, что в соответствии с заданными критериями качества получен оптимальный состав жидкостекольной смеси, удовлетворяющий необходимым технологическим требованиям, и расчетные величины свойств смеси незначительно отличающиеся от экспериментальных.

В пятой главе приведены материалы исследований влияния добавки оксидов металлов в составы жидкостекольных смесей. В серийном и мелкосерийном производствах широко известен состав жидкостекольной смеси с добавкой ощелаченных технических лигносульфонатов (ОЛСТ). Одним из недостатков этой смеси является высокая температура деструкции ОЛСТ (выше 380 °С), т.е. при изготовлении мелких и средних отливок до этих температур прогревается лишь незначительная часть формы. Поэтому этот состав смеси используется ограниченно только для крупного литья. Увеличить температуропроводность смеси можно вводом в ее состав добавок с высоким коэффициентом теплопроводности. Такой добавкой, например, могут служить оксиды металлов, теплопроводность которых существенно, в б + 50 раз, выше, чем у сухой формовочной смеси. Ок-

0.36 0.39 0.42 0.45 х!

Рисунок 1 - Линии уровня целевой функции при фиксированном значении ^=1

сиды металлов - дорогостоящие целевые продукты и недоступны для широкого применения в литейном производстве. Предлагается в качестве заменителей оксидов металлов использовать металлургическую пыль (МП) -отход металлургического производства, который собирается на фильтрах мокрой и сухой очистки потока технических газов, отходящих от плавильных печей. В настоящее время этот отход накапливается в больших количествах на металлургических предприятиях с неполным технологическим циклом и вывозится на промышленные свалки. Проанализированы химические составы ряда металлургических производств стали. Показано, что основными компонентами МП являются Ре203 (25 ... 53 мае. %), М|>С) (6...20 мае. %), РеО (5 ... 7 мае. %), МпО (5 ... 15 мае. %). Проведены исследования влияния МП на температуропроводность жидкостекольных смесей с добавкой МП. Показано, что при введении в состав жидкосте-кольной смеси 4,0 мае. % МП, ее температуропроводность, в зависимости от температуры прогрева смеси, увеличивается в 1,5 ... 2,0 раза. В производственных условиях были сняты температурные кривые прогрева реального жидкостекольного стержня с добавкой 2,0 мае. % МП, при этом определено, что темп прогрева смеси увеличивается в 1,2 ... 1,5 раза, а максимальная температура прогрева стержня увеличивается на 100 ... 120 °С.

Согласно диаграммы состояния N810 — БЮг, при температуре 795 °С начинается плавление силиката натрия жидкого стекла, т.е. появляется его жидкая фаза. Силикатный расплав энергично взаимодействует с кварцевым песком, растворяя последний, в результате чего четко выраженная граница раздела пленки и зерна стирается и образуется сплошной монолит, состоящий из силиката натрия и огнеупорного наполнителя, обладающий высокой прочностью. При этом на выбиваемость жидкостекольной смеси из отливок большое влияние оказывает количество образовавшейся жидкой силикатной фазы. Устранение или уменьшение содержания силикатной жидкости может быть осуществлено путем введения в состав бинарной силикатной жидкости системы №20 - 8Ю2 третьего компонента неорганического происхождения, способного образовать тройную систему с более высокой температурой плавления. Таким компонентом, в нашем случае, является оксид железа.

Для определения температуры плавления силиката натрия с добавкой оксида железа исследуемые образцы из силиката натрия и силиката натрия, смешанного с оксидом железа в массовом соотношении 3:2, подвергали нагреву в печи и фиксировали температуру их плавления.

Установлено, что при массовом соотношении силиката натрия к оксиду железа, равным 3:2, наблюдается увеличение температуры плавления с 795 °С до 1000 "С. Кроме того, в образце силиката натрия с металлургической пылью отсутствует явление растекания капли расплавленного связующего.

При прогреве смеси выше температуры плавления силиката натрия (795 "С) образуется кристаллическое соединение эгирин №Ре[51206], имеющий температуру плавления в интервале 980-1100 °С. Наиболее распространенная разновидность эригина - акмит. При анализе диаграммы состояния системы кремнезем — метасиликат натрия - оксид железа обнаружено, что при температуре выше 800 °С в смеси образуется тройное соединение - акмит (Ыа20*Ре203 *4БЮ2 ), имеющий температуру плавления 1100 °С. Образование такого соединения с высокой температурой плавления сокращает количество силикатной жидкости, которая идет на его образование и повышает температуру плавления силиката до 1000 °С.

Установлено, что в процессе нагрева до температур выше 795 °С силикат натрия взаимодействует с оксидами железа и в его структуре появляются кристаллические включения. Их количество и величина возрастает с увеличением температуры нагрева. При повышении температуры термической обработки исследуемых образцов величина кристаллов увеличивается, заметны отдельные кристаллы правильной формы, имеющие коэффициент светопреломления, близкий к канадскому бальзаму (п=1,54) (рисунок 2). Наличие кристаллических включений способствует улучшению выбиваемости жидкостекольной смеси из отливок, так как они играют роль надрезов в пленке жидкого стекла, являясь концентраторами напряжений.

светлое поле темное поле после термической обработки при 850 °С х480

светлое поле темное поле после термической обработки при 1000 °С х480

Рисунок 2 - Петрография силиката натрия, 1 — кристалл, 2 - аморф.

Оптимизировали состав смеси по ряду технологических параметров (критериев), связанных с ее свойствами у,... у7. Определены ограничения, выход за пределы которых является недопустимым с точки зрения технологических характеристик системы свойств. Параметр у1 (прочность во влажном состоянии) можно не учитывать при определении оптимального состава смеси, так как при изменении содержания всех компонентов смеси во всем интервале варьирования величина прочности колеблется в пределах 8,7 ... 16,0 кЛа, что удовлетворяет производственным условиям. Для остальных параметров определим следующие требования: осыпаемость у:

должна быть не более 0,3 % [0;0,3] (д2 = 1 —130у24)» предел прочности на

растяжение в отвержденном состоянии должен бьггь не ниже 0,7 МПа и, чем выше эта прочность, тем лучше, что можно представить функцией

(<73 =1-е"5(-у3-1Ь, работа выбивки при 400 °С, 600 °С, 800 °С и 1000 °С должна быть не выше 1 Дж, то есть все соответствующие «частные» качества можно представить одинаковыми функциями (д^ = 1 — у^ ).

Результаты для оптимального состава смеси (то есть оптимальные параметры (х/х^хз)) достаточно близки во всех вариантах расчетов, описанных выше. На рисунке 3 показаны линии уровня общего качества £>=Соп5» для фиксированного значения Х,~]. х2опт - 0,79 и х}апт =0,262.

По полученным значениям оптимального состава жндкостекольной смеси были проведены расчеты величин технологических свойств по имеющимся регрессионным зависимостям (3) и проведен лабораторный эксперимент, при этом расчетные величины свойств практически совпадают с экспериментальными.

В соответствии с заданными критериями качества определен оптимальный состав жндкостекольной смеси, удовлетворяющий необходимым технологическим требованиям.

Пятая глава посвящена исследованию свойств жидкостекольных смесей с добавкой отхода, образующегося в процессе высокотемпературного пиролиза легких углеводородов, при отмывке пирогаза от нежелательных примесей - саже-смоляной пульпы (ССП), которая представляет собой трудноразделяемую эмульсию, темно-коричневого цвета, плотностью 1400...1600 кг/м3 и имеющую водородный показатель рН = 6,0...7,5. В настоящее время ССП промышленностью не используется и полностью вывозится на промышленные свалки.

Определен углеводородный состав ССП, основными фракциями которого являются: нафталин-метилнафталиновая с температурой кипения 200...245 °С - 9.0...11,5 мае. %, димеггил-триметилнафталиновая с температурой кипения 245...300 °С - 10,0...12,5 мае. %, высококонденсированная ароматика с температурой кипения выше 300 °С - 30,5...38,5 мае. %.

Рисунок 3 - Линии уровня целевой функции при фиксированном значении */=-1.

Известно, что соли фосфорной кислоты оказывают положительное влияние на прочностные характеристики жидкостекольных смесей. Поэтому в качестве второй технологической добавки был выбран катализатор КБФ-76 (ТУ 38103427-78), используемый в производстве получения изопрена разложением диметилдиоксана и представляющий собой КБФ.

Установлено, что при прогреве кальцийборфосфата выше 600 °С наблюдается измельчение его структуры. При этом в исходном КБФ (рисунок 4) заметны отдельные кристаллы правильной формы.

В обработанном водой КБФ присутствуют кристаллы вытянутой формы, с более высоким коэффициентом светопреломления (рисунок 5). Установлено, что по своей структуре КБФ является аморфным веществом, в процессе нагрева КБФ в его структуре появляются кристаллические включения. Их количество возрастает с увеличением температуры нагрева.

светлое поле

а) б) в)

Рисунок 4 - Петрография исходного КБФ х480 а) при комнатной температуре 20 °С, б) после нагрева до температуры 600 °С, в) после нагрева до температуры 800 °С, 1 - аморф, 2- кристалл.

светлое поле

темное поле

а) б) В)

Рисунок 5 - Петрография КБФ, обработанного водой х480 а) при комнатной температуре 20 "С, б) после нагрева до температуры 600 °С, в) после нагрева до температуры 800 °С, 1 - аморф, 2 - кристалл.

В обработанном водой КБФ кристаллы имеют вытянутую форму, в отличие от исходного КБФ, где они правильной формы, что свидетельствует о возможности увеличения степени разупрочнения жидкостекольной смеси. В связи с этим в дальнейших исследованиях применяли КБФ, обработанный водой.

Исследовали смачивание, как чистых кварцитовых подложек, так и с предварительно нанесенными на них добавками. Показано, что применение предлагаемых добавок способствует уменьшению краевого угла смачивания жидким стеклом поверхности кварцевого песка, а, следовательно, улучшению адгезии связующего к огнеупорному наполнителю за счет лучшего распределения его по поверхности. Снижение количества жидко-

го стекла в смеси, при сохранении высокой прочности последней, возможно достичь путем введения в ее состав добавок ССП и КБФ.

Показано, что температура плавления силиката натрия с добавкой КБФ при массовом соотношении как 8:1 составляет 900 "С. Кроме того, в образце с кальцийборфосфатом отсутствует явление растекания капли расплавленного связующего, что способствует уменьшению остаточной прочности жидкостекольной смеси в результате ухудшения условий смачивания.

Петрографическое исследование позволило установить, что в чистом силикате натрия образуются кристаллы, которые, судя по полученным оптическим характеристикам, являются а-тридимитом (п8= 1,473; пт=1,470; пр=1,469; пв-пр=0,004). Их количество в исследуемом образце незначительно, а температура образования довольно низка и совпадает с началом оплавления силиката натрия 520...550 "С.

светлое поле

а) б) в)

Рисунок б - Петрография силиката натрия с КБФх480 а) после тепловой сушки при температуре 180-200 °С, б) после начала оплавления при температуре 700-720 "С, в) после полного расплавления при температуре 900-920 "С, 1 - аморф, 2 - кристалл.

Оптические характеристики кристаллов, присутствующих в силикате с добавкой КБФ (рисунок 6), соответствуют девитриту (Na¡Ca2S¡60i6), образующему кристаллы игольчатой или призматической формы с положительным знаком главной зоны, прямым погасанием, невысоким светопреломлением и умеренным двупреломлением (ng=l,579; np= 1,564; ng-пр=0,015). Количество данных кристаллов в исследуемом образце значительно выше по сравнению с количеством а-тридимита в чистом силикате натрия. Температура их появления также совпадает с началом оплавления образца и составляет 700...720 °С. С дальнейшим ростом температуры, до полного расплавления образца, кристаллы видоизменяются, происходит их укрупнение, а общее количество сокращается. КБФ способствует образованию и росту количества кристаллических фаз в силикате натрия. Наряду с этим, увеличивается максимальная температура, при которой возможна кристаллизация силиката натрия.

Показано изменение структуры жидкостекольной смеси, содержащей ССП и КБФ, в процессе нагрева. При достижении смесью температуры 180...200 °С происходит ее упрочнение вследствие обезвоживания жидкого стекла. При этом стыковые манжеты компактные и плотные. В результате дальнейшего нагрева происходит выгорание компонентов саже-смоляной пульпы, которое приводит к разрушению пленки связующего и разупрочнению жидкостекольной смеси.

Методом обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии изучаемых технологических свойств жидкостекольной смеси (х,) и технологических добавок ССП (x¡) и КБФ (xj).

Аналогично предыдущим главам поставлена задача для отыскания оптимального состава смеси, которая решена с помощью программных средств MathCad и LINDO SS, которые имеют практически одинаковые решения.

На рисунке 7 показаны линии уровня общего качества Q=Const для фиксированного значения x¡=-\, х2опт=0,098 и х3о,,т=0,0028.

По полученным значениям оптимального состава жидкосте-кольной смеси были проведены расчеты величин технологических свойств по имеющимся регрессионным зависимостям и проведен лабораторный эксперимент. Из полученных данных видно, что в соответствии с заданными критериями качества получен оптимальный состав жидкостекольной смеси, удовлетворяющий необходимым технологическим требованиям, расчетные величины свойств смеси незначительно отличаются от экспериментальных.

Седьмая глава посвящена разработке противопригарного покрытия с добавкой отхода абразивной промышленности - аморфа, содержащего карбид кремния. В качестве огнеупорного наполнителя противопригарных покрытий для стального литья в настоящее время находят применение оксиды кремния (пылевидный кварц БЮг), алюминия (корунд А1;0}). магния (магнезит N/^0), силикаты (циркон п2Ю2-т5Ю4), алюмосиликаты (дистен-силлиманит А1203*5Ю2), шпинели (хромит Ре0Сг;03, хромомагнезит М£0-Сг203). Эти материалы имеют температуру плавления до 2273 К (2000 °С) и не взаимодействуют с жидким металлом.

Карбид кремния Б1С представляет собой химическое соединение, имеющее строго стехиометрический состав: 50% (ат.) кремния и 50% (ат.) углерода. Карбид кремния не плавится. Температура диссоциации карбида кремния - 3033 К (2760 °С)

Чистый карбид кремния в качестве формовочного материала при производстве стальных отливок не используется, так как дорог, дефицитен и реагирует с железом с образованием ферросилиция.

Качественный фазовый анализ показал наличие в аморфе ОАО «Волжский абразивный завод» трех фаз: карбид кремния БЮ - основная

Рисунок 7 - Линии уровня целевой функции при фиксированном значении

фаза, графит С и следы свободного кремния Б!. Количественный анализ по методу градуировочной кривой определил содержание графита в количестве 15 ... 17 мае. %, содержание кремния до 1 мае. %. Размер кристаллитов 20-40 мкм.

Проведены петрографические исследования агрегатов аморфа, сделанные в проходящем поляризованном свете в светлом поле микроскопа (при одном николе). Полученные оптические характеристики кристаллов соответствуют карбиду кремния (п„=2,697, пр=2,654, пв-пр=0,043). Судя по отсутствию двупреломления у зернистых агрегатов и светопреломлению (п= 1,540), они являются кварцевым стеклом (п=1,462). Кристаллы являются р-кристобалитом (пт= 1,487, пр= 1,484, п4-пр=0,03).

Петрографическими исследованиями показано, что аморф состоит на 50...60 % из кристаллов карбида кремния неправильной формы, на 10... 15 % из зернистых агрегатов, состоящих из карбида кремния и кварцевого стекла, и на 15... 18 % из сростков кристаллов карбида кремния и кварцевого стекла, в зернистых агрегатах карбида кремния содержится около 50 % кварцевого стекла, таким образом, общее содержание кварцевого стекла в аморфе составляет 7 — 8 %. В сростках кристаллов карбида кремния и Р-кристобалита содержание Р-кристобалита доходит до 50 %, таким образом, общее содержание Р-кристобалита в аморфе около 9 %.

Наличие в аморфе Р-кристобалита в сростках кристаллов, наряду с карбидом кремния, и наличие кварцевого стекла в виде зернистых агрегатов может препятствовать растворению карбида кремния в жидкой стали. Определен химический состав аморфа ОАО «Волжский абразивный завод» в котором Б1С-50...60 масс. %, С - 15...17 масс. %, Р-кристобалита БЮг -7...9 масс. %, кварцевого стекла БЮ2 - 7...8 масс. %, 51 - до 1 масс. %.

Известно, что оптимальная температура спекания карбида кремния, являющегося основным компонентом аморфа, 2723 ... 2473 К (2150...2200 ®С), что существенно выше температур, используемых в литейном производстве.

Известно, что металлы растворяют свои закиси. Кислород, растворенный в жидком железе, сильно снижает краевой угол смачивания. Многие исследователи связывают образование пригара с улучшением смачи-

ваемости поверхности формы расплавом металла. В реальных условиях производства отливок с материалом формы контактирует не чистый металл, а также слой оксидов железа. При окислении металла образуются железистые силикаты, которые впитываются в смесь.

Показано, что с увеличением содержания в подложках металлургической пыли краевой угол смачивания жидкой сталью снижается, но при содержании металлургической пыли до 53 % остается достаточно высоким (102... 109 с). Краевой угол смачивания жидкой сталью 40 подложки, изготовленной из цирконового концентрата, составил 109... 118

Установлено, что при содержании металлургической пыли выше 40% происходит сплавление подложки с оксидами железа при увеличении содержания металлургической пыли выше 53 % происходит снижение краевого угла смачивания подложек жидкой сталью 40Л (102...109 ° при содержании 53 мае. % металлургической пыли и 79...85 ° при содержании 67 мае. % металлургической пыли).

На рисунке 8 приведено взаимодействие расплавленной стали с материалом образца, представляющего собой полый цилиндр с покрытой противопригарным покрытием внутренней поверхностью, четко видна зона контакта жидкого металла с поверхностью образца, трещины в зоне контакта и проникновение в Рисунок 8 - Взаимодействие них металла. жидкой стали 40 с материалом

Установлено, что для спекания образца из стержневой смеси карбида кремния, содержащегося в аморфе, оптимальным является наличие 20 мае. % металлургической пыли. При этом разрушения противопригарного покрытия жидкой сталью и оксидами железа не происходит

Для определения оптимального состава противопригарного покрытия исследовалось влияние его компонентов (аморфа и металлургической пыли (х/), ЛСТ (х2) и КМЦ на следующие технологические свойства: седементационную устойчивость (у/), прочность на истирание (у^, вяз-

кость (уз), толщину покровного слоя (у^, глубину пропитки (у}). Получены уравнения регрессии этих свойств покрытия.

Определены критерии оптимальности, допустимые величины технологических свойств и их частные функции качества: седементационная

устойчивость - более 90,0 % (<у1 = 1 -е-0'2^1-90^), прочность на истирание

- более 0,5 кг/мм (?2 = 1 - е-7^2-0'5) ), вязкость - в интервале 200...300 100

сП ($3 = 1,04 +

0,2...0,3 мм (94 = 1,2 + ОД...0,4 мм (д5 = 1,03

(уЗ - 200)(уЗ - 300)

0,0005

(>>4 - 0,2)(>>4 - 0,3) 0,0005

), толщина покровного слоя - в интервале ), глубина пропитки - в интервале

(у5 - 0,2)(у5 - 0,4)

Расчетные оптимальные составы достаточно близки во всех

вариантах расчетов. На рисунке 11 показаны линии уровня общего качества 0=Сопй для фиксированного значения хг=1 х1Опт=0,0, и х2опт=-0,019.

По полученным значениям оп- "°07" тимального состава противопригар- -о.««-ного покрытия были проведены рас- -о.&и четы величин технологических ^^ свойств по имеющимся регрессион- ^^ ным зависимостям (1) и проведен ла-

•0.1

бораторный эксперимент, показавшие ■«■9М -0-97» -0"1 -°9М •°-957 и

практически полное совпадение рас- РисУН0К 11 " Линии УР0ВНЯ нечетных величин свойств с экспери- вой функции при фиксированном ментальными. значении 2=1

В шестой главе представлены результаты практического использования выполненных исследований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполненными исследованиями установлены новые взаимосвязи характера протекания структурных изменений, вносимых в составы жид-костекольных смесей и противопригарных покрытий компонентами отходов химических, металлургического и машиностроительного производств, позволяющих эффективно управлять их физико-механическими и технологическими свойствами.

2. Показано, что применение в составах жидкостекольных смесей комплексных разупрочняющих добавок, состоящих из органических компонентов с коэффициентами термодеструкции изменяющимися в широком диапазоне (2,0...16,2) и неорганических компонентов, вступающих в химическое взаимодействие с расплавом силиката натрия при температурах выше его плавления с образованием кристаллических соединений, положительно влияет на выбиваемость смесей из отливок при их прогреве в широком интервале температур.

3. Установлено, что при введении в состав смеси 4,0 мае. % МП повышает температуропроводность смеси в 1,5 ... 2,0 раза. Оксид железа (МП), взаимодействуя с расплавом силиката натрия при температуре выше 850 °С, уменьшает его количество, образуя новое кристаллическое тройное соединение - акмит (Na20*Fe20}*4Si02), температура плавления вновь образованной смеси силиката натрия и акмита - 1000°С. Показано, что температура плавления силиката натрия с добавкой металлургической пыли в соотношении 3:2 составляет 1000 °С

4. Показано, что применение ССП и КБФ способствует уменьшению краевого угла смачивания жидким стеклом поверхности кварцита с 57,2° до 13,8°. Петрографическими исследованиями установлено, что в силикате натрия в результате температурного воздействия образуются кристаллические включения а-тридимита. Их количество незначительно, а температура образования совпадает с началом оплавления силиката натрия (520...550°С). Показано, что КБФ способствует сохранению кристаллических включений в силикате натрия при температурах, превышающих 800 °С. Установлено, что введение в жидкостекольную смесь КБФ способству-

ет уменьшению вспучивания жидкого стекла, что ведет к увеличению исходной прочности смеси. Установлено, что в силикате натрия с добавкой КБФ в результате температурного воздействия образуются кристаллы де-витрита (Na2Ca2Si60|6). Количество данных кристаллов значительно выше, чем а-тридимита в силикате натрия. Температура их образования совпадает с началом оплавления силиката натрия и составляет 700...720°С. Температура плавления силиката натрия с добавкой КБФ увеличивается до 900 °С.

5. Обосновано применение в составах противопригарных покрытий нового огнеупорного наполнителя — аморфа, имеющего широкую сырьевую базу, основным компонентом которого является карбид кремния. Показано, что аморф, благодаря содержанию в своем составе 0-кристобапита и кварцевого стекла, не смачивается жидкой сталью (краевой угол смачивания углеродистой сталью 128...133°). Установлено, что в противопригарном покрытии, содержащем аморф, должна содержаться металлургическая пыль в количестве 20 ... 40 мае. %, при этом в противопригарном покрытии не образуются трещины и не происходит его оплавления.

6. Поставлена и решена задача многокритериальной оптимизации с ограничениями, с использованием методов «функционального среднего», для нахождения составов формовочных и стержневых смесей и противопригарных покрытий с заданными свойствами. Предложен интегральный критерий оценки общего качества смеси. Эта задача оптимизации решена с помощью математических пакетов MathCad и LINDO SS. Результаты расчетов в обоих математических пакетах идентичны. По результатам расчетов определены оптимальные составы исследуемых жидкостекольных смесей и противопригарного покрытия, отвечающие требованиям поставленных ограничений.

7. Проведенные исследования позволили разработать новые ресурсосберегающие технологии получения стальных отливок в с использованием отходов химичесой и металлургической промышленностей. Рекомендуемые технологии внедрены на ОАО «Волгоградский судостроительный завод», опробованы и рекомендованы к

внедрению на ОАО «Волгоградский тракторный завод», фактичестий экономический эффект составил 2,3 млн. рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Осипова Н. А., Цибизов В. Ф., Кидалов Н. А., и др. Ресурсосберегающие технологические процессы изготовления смесей с применением ЭВМ Ii Литейное производство. - 1987. - №10. - с. 34-35.

2. Дорошенко С.П., Осипова H.A., Кидалов H.A. Испытание на разрыв смесей в отвержденном состоянии // Литейное производство. -1989.-№11.-с. 6-7.

3. Кидалов H.A., Осипова H.A., Рубцова О.М. Ресурсосберегающие материалы в составах песчано-глинистых смесей // Рукопись деп. в РЖ Литейное производство 22М10.- 1990.- №10.

4. Кидалов H.A., Осипова H.A., Чуканова Е.П., и др. Пакеты прикладных программ САПР ТП литейного производства // Литейное производство. - 1990. - № 10. - с. 32-33.

5. Кидалов H.A., Осипова H.A., Рубцова О.М., и др. Ресурсосберегающие материалы для изготовления форм и стержней // Литейное производство. - 1991. - № 4. - с. 21-22.

6. Кидалов H.A., Осипова H.A. Статистическая прочность смеси в отвержденном состоянии // Литейное производство. - 1995. - № 4-5. -

с. 35-36.

7. Кидалов H.A., Осипова H.A., Габельченко Н.И. Применение ЭВМ в литейном производстве. Учеб. пособие / ВолгГТУ, Волгоград. 1996. -

64 с.

8. Кидалов H.A., Осипова H.A., Цибизов В.Ф. Ресурсосберегающие технологии смесеприготовления с применением ЭВМ // Литейное производство. - 1997.-№ 4. - с. 18.

9. Осипова H.A., Габельченко Н.И., Кидалов H.A. Применение ЭВМ в литейном производстве: Учебное пособие / ВолгГТУ. - Волгоград, 1998. -83 с.

Ю.Бычков В. П., Осипова H.A., Кидалов H.A., и др. Высококонцентрированные водно-глинистые суспензии // Литейное производство. -

2000,-№4.-с.20-21.

П.Кидалов H.A., Оснпова H.A. Испытание на разрыв смесей в отвержденном состоянии при внецентренном нагружении // Техника машиностроения. — 2000. - № 1. - с. 65 - 72.

12.Рулев A.A., Зубкова Н.Б., Кидалов H.A., и др. Установка для исследования образования пригара на Fe-C-сплавах // Литейное производство. - 2000.-Х» 4. - с. 29.

13.Рулев A.A., Осипова H.A.. Кидалов H.A. Новое противопригарное покрытие для стального литья // Национальная металлургия. 2002,-№1.-с. 67-70.

14. Алиев Д.О., Кидалов H.A., Осипова H.A. Оптимизация прочностных характеристик жидкостекольных смесей // Литейное производство. - 2003. - №6. - с. 18 - 20.

15.Алиев Д.О., Кидалов H.A., Осипова H.A. Улучшение выбиваемое™ жидкостекольных смесей // Литейщик России. - 2003. - № 6. - с. 2629.

16.Волчков В.М., Кидалов H.A. Оптимизация состава смеси для литейной формы // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвуз. сб. науч. ст. №5 / ВолгГТУ, 2004. - с.12-13.

П.Кидалов H.A., Осипова H.A. Влияние оксидов металлов на свойства жидкостекольных смесей для изготовления литейных форм и стержней // Техника машиностроения. - 2005. - № 1. - с. 53 - 60.

18. Кидалов H.A., Осипова H.A. Влияние оксидов металлов на свойства жидкостекольных смесей для изготовления литейных форм и стержней // Мешиностроитель. - 2005. - № 3. - с. 46 - 52.

19.Кидалов H.A., Волчков В.М., Осипова H.A. Оптимизация состава жидкостекольной смеси // Литейное производство. - 2005. - № 6. - с. 11 -18.

20.Кидалов H.A., Осипова H.A., Ресурсосберегающие ехнологии при формообразовании в литейном производстве // Техника машиностроения. - 2005. - № 3. - с. 19 - 22.

21.Кидалов H.A. Ресурсосберегающие технологии при изготовлении стальных отливок в жидкостекольных формах // Литейщик России. -2006.-№5.-с.28-31.

22. Кидалов H.A. Выбор технологических добавок в составы жидко-

стекольных смесей // Литейщик России. - 2006. - № 7. - с. 37-42.

23. A.C. № 1026924 (СССР) Смесь для изготовления литейных форм и стержней / Н.А.Осипова, Н.А.Кидалов, В.П.Золотов, и др. - Опубл. 07.07.83. -БИ№ 25, 1983.

24. A.C. № 1201037 (СССР) Смесь для литейных форм и стержней / С.П.Дорошенко, Н.А.Осипова, Н.А.Кидалов, и др. - Опубл. 30.12.85.- БИ Ка 48, 1985.

25. A.C. № 1217552 (СССР) Состав для получения противопригарного покрытия на литейных формах и стержнях ! Ю.И.Рубенчик, Н.А.Осипова, Н.А.Кидалов, и др. - Опубл. 15.03.86. - БИ № 10,1986.

26. A.C. № 1222390 (СССР) Состав смеси для изготовления литейных форм и стержней / С.П.Дорошенко, К.И.Ващенко, Н.А.Кидалов, и др,-Опубл. 07.04.86. - БИ № 13, 1986.

27. A.C. № 1311835 (СССР) Смесь для изготовления литейных форм и стержней / Н.А.Осипова, Н.А.Кидалов, В.Ф.Цибизов и др. - Опубл. 23.05.87.-БИ№ 19, 1987.

28. A.C. № 1582050 (СССР) Образей - восьмерка для определения прочности формовочных и стержневых смесей в отвержденном состоянии / В.Г. Бабец, С.П.Дорошенко, Н.А.Кидалов, и др. - Опубл. 30.07.90. - БИ № 28,1990.

29. Патент № 2170155 (РФ) Состав для получения противопригарного покрытия на литейных формах и стержнях / А.А.Рулев, Н.Б.Зубкова, Н.А.Кидалов, и др. - Опубл. 10.07.01. - БИ № 19,2001.

30. Патент № 2174207 (РФ) Устройство для получения и исследования проб жидких сплавов / В.А.Ильинский. А.А.Рулев, Н.А.Кидалов, и др. - Опубл. 27.09.01. - БИ № 27,2001.

31. Патент № 2202438 (РФ) Состав смеси для изготовления литейных форм и стержней / Д.О.Алиев, Н.А.Кидалов, Н.А.Осипова и др. -Опубл. 20.04.03.-БИ№ 11,2003.

32. Патент № 2202747 (РФ) Лабораторная печь для оптических исследований / Д.О.Алиев, Н.А.Кидалов, Н.А.Осипова, и др. - Опубл. 20.04.03.-БИКэ 11,2003.

Подписано в печать /ft 09.Q8. Формат 60*84X».

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ ■

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета 400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35

Введение

1 Выбор объекта, постановка и задачи исследования

1.1 Жидкое стекло как связующее в литейном производстве, его состав и структура

1.2 Механизмы формирования структуры и прочности жидко-стекольных смесей

1.3 Методики исследования поведения жидкостекольных смесей при нагреве

1.4 Основные факторы, влияющие на выбиваемость жидко-стекольных смесей

1.5 Основные направления улучшения выбиваемости жидко-стекольных смесей

1.6 Прочность смеси в отвержденном состоянии

1.7 Физико-химические процессы на границе металл- форма, приводящие к образованию пригара

1.8 Методики исследования взаимодействия стали с материалом литейной формы

1.9 Механизмы возникновения пригара на стальных отливках и известные способы его устранения

1.10 Анализ влияния спекаемости противопригарных покрытий на получение чистой от пригара поверхности стальных отливок

1.11 Методы оценки величины пригара на поверхности отливок

2 Методика проведения исследований

2.1 Физико-химические методы исследования ^

2.2 Определение технологических свойств жидкостекольны смесей и противопригарных покрытий

2.3 Исследование смачиваемости жидким стеклом и расплавом силиката натрия кварцита, расплавленной сталью и оксидами железа подложек, изготовленных из смесей аморфа и металлургической пыли.

2.4 Исследование напряженного состояния образца -восьмерки для определения прочности смеси при растяжении в отвержденном состоянии

2.5 Температуропроводность исследуемых смесей

2.6 Исследование процессов проходящих при нагреве жидкостекольных смесей

2.7 Взаимодействие стали и стержневой смеси.

2.8 Исследование на пригораемость противопригарных покрытий

3 Выбор технологических добавок в составы жидкостекольных смесей

3.1 Выбор органических добавок в составы жидкостекольных смесей

3.2. Выбор неорганических добавок в составы жидкостекольных смесей

4 Влияние отходов контактной очистки масел на свойства жидкостекольных смесей

4.1 Свойства отходов контактной очистки масел

4.2 Исследование смачиваемости жидким стеклом и расплавом силиката натрия кварцита

4.3 Исследование свойств жидкостекольной смеси с добавкой ОКОМ ООО «Лукойл-Волгограднефтепереработка»

4.4 Разработка оптимального состава жидкостекольной смеси

5 Влияние металлургической пыли - отхода металлургического производства на свойства жидкостекольных смесей

5.1 Температуропроводность исследуемых смесей с добавкой металлургической пыли

5.2 Исследование температуры плавления силиката натрия с добавкой металлургической пыли

5.3 Дифференциально-термические и петрографические исследования композиции жидкое стекло - металлургическая пыль

5.4 Влияние металлургической пыли на свойства жидкостекольной смеси

5.5 Разработка оптимального состава жидкостеклыюй смеси

6 Исследование состава, структуры и свойств саже-смоляной пульпы и кальцийборфосфата и их влияния на жидкосте-кольнуюсмесь

6.1 Исследование состава и структуры саже-смоляной пульпы и кальцийборфосфата

6.2 Исследование влияния саже-смоляной пульпы и кальцийборфосфата на структуру жидкостекольной смеси

6.3 Исследование температуры плавления силиката натрия с добавкой кльцийборфосфата

6.4 Влияние кальцийборфосфата на изменение структуры силиката натрия в результате температурного воздействия

6.5 Исследование влияния добавки саже-соляной пульпы и кальцийборфосфата на свойства жидкостекольных смесей

6.6 Разработка оптимального состава жидкостекольной смеси

7 Исследование состава, структуры и свойств аморфа (отхода производства карбида кремния) и его влияния на пригар на стальном литье

7.1 Выбор материала для огнеупорного наполнителя противопригарных покрытий

7.2 Исследование состава и структуры аморфа

7.3 Анализ факторов, влияющих на спекание карбида кремния и выбор материала, улучшающего спекание аморфа

7.4 Исследование смачиваемости расплавленной сталью и оксидами железа подложек, изготовленных из смесей аморфа и металлургической пыли

7.5 Выбор исследуемых формовочных материалов, связующих и покрытий

7.6 Исследование взаимодействия стали и стержневой смеси

7.7 Взаимодействие стали с противопригарными покрытиями, содержащими аморф и металлургическую пыль

7.8 Разработка оптимального состава противопригарного покрытия с добавкой аморфа и металлургической пыли

7.9 Испытания на пригораемость разработанного противопригарного покрытия

8. Промышленное испытание и внедрение результатов исследований

8.1 Промышленное испытание и внедрение жидкостекольной смеси с добавкой отходов контактной очистки остаточных и дистиллятных масел

8.2 Промышленное испытание и внедрение жидкостекольной смеси с добавкой отхода металлургических производств -металлургической пыли

8.3 Промышленное испытание жидкостекольной смеси с добавкой отхода ОАО «Каустик» - саже-смоляной пульпы и кальцийборфосфата

8.4 Промышленное испытание противопригарного покрытия с добавкой аморфа - отхода ОАО «Волжский абразивный завод» и металлургической пыли

Сегодня, как никогда, актуален вопрос об экономии ресурсов и рациональном их использовании во всех областях человеческой жизни. Многие природные ресурсы не возобновляются и в то же время они остаются единственным источником материального производства для жизни общества, поэтому их значение возрастает с каждым днем.

В процессе хозяйственной деятельности ресурсы предприятия занимают одно из центральных мест, поэтому вопрос ресурсосбережения и определения оптимального соотношения ресурсов на предприятии в настоящее время очень актуален. Финансовая политика в области ресурсов направленно воздействует на долговременное состояние предприятия, а также определяет его текущее состояние. Она диктует тенденции экономического развития, перспективный уровень научно-технического прогресса, состояние производственных мощностей предприятия. Актуальность данной темы, помимо прочего, заключается в том, что в процессе хозяйственной деятельности практически все российские предприятия сталкиваются с проблемой нехватки ресурсов для обеспечения нормальной работы.

Управленческие решения в области ресурсов требуют пристального внимания к вопросам оценки эффективного анализа будущего положения предприятия. При этом выбор наиболее подходящей стратегии зависит от реальных технических возможностей, изученности свойств используемых материалов и рекомендуемых вторичных ресурсов. Руководитель предприятия должен решить сложную задачу по оптимизации эффективности использования ресурсов, поскольку в этом случае необходимо учесть целый ряд факторов: возможность изменения существующих технических решений, доступность дополнительных объемов ресурсов, возможность освоения новых методик, технологий и др.

В промышленно развитых странах доля расходов на реализацию экологичных способов производства от стоимости конечной продукции составляет 30 - 50 %. В нашей стране до сих пор экономика промышленного производства недостаточно учитывает или не учитывает совсем убытки от деградации природной среды, себестоимость продукции определяется без учета стоимости природы [1].

Литейное производство, являясь основной заготовительной базой для машиностроения, потребляет значительное количество энергии и материалов, большинство из них дорогостоящи и дефицитны. В настоящее время литейщиками пока в недостаточной мере используются отходы различных отраслей промышленности. При изготовлении форм и стержней из песчано-глиниствых смесей в производстве используется целый ряд целевых дорогостоящих и дефицитных материалов, замена которых менее дорогостоящими позволит сократить расходы при производстве литья.

Разработка ресурсосберегающих технологий в литейном производстве сопряжена с целым рядом проблем, для решения которых необходимо знать природу материалов, применяемых для изготовления литейной формы, и предлагаемых для использования из вторичных.

В настоящее время более 80 % отливок получают в разовых песча-но-глинистых формах. В единичном и мелкосерийном производстве более половины всех трудозатрат при изготовлении отливок приходится на долю формовочных и стержневых работ. Большое распространение в литейном производстве получили формы и стержни с применением в качестве связующего жидкого стекла. Такие смеси имеют высокие физико-механические свойства, а также не выделяют токсичных веществ при изготовлении и заливке.

Значительный вклад в решение теории и практики указанных задач внесли Айлер Р.К., Баландин Г.Ф., Берг П.П., Борсук П.А., Боровский Ю.Ф., Бречко А.А., Валисовский И.В., Васин Ю.П., Васильев В.А., Ващен-ко К.И., Вейник А.И., Гуляев Б.Б., Гурлев В.Г., Дорошенко С.П., Жуковский С.С., Иткис З.Я., Лясс A.M., Колотило Д.М., Комиссаров В.А., Константинов Л.С., Корнюшкин О.А., Кривицкий B.C., Кукуй Д.М., Куманин

И.Б., Марков В.А., Медведев Я.И., Оболенцев Ф.Д., Романов О.Б., Ромашкин В.Н., Рыжиков А.А., Рыжков И.В., Черногоров П.В., и др.

Их работы позволили получить и внедрить в производство жидко-стекольные смеси, обеспечивающие снижение выбиваемости смесей из отливок, противопригарные покрытия, позволяющие значительно снизить пригар на стальном литье и повысить качество отливок.

Положительные результаты были получены за счет введения в состав жидкостекольных смесей различных целевых добавок, применения оболочковых стержней, ускоренного охлаждения отливок и других способов. Было получено теоретическое обоснование многих вопросов, относящихся к выбиваемости. Однако, эта проблема до настоящего времени не является окончательно решенной. Затраты на выбивку жидкостекольных смесей остаются более высокими по сравнению с песчано-глинистыми смесями и смесями с органическими связующими. Рекомендации по улучшению выбиваемости не всегда эффективны, а в качестве технологических добавок используются целевые, дорогостоящие материалы, которые значительно увеличивают стоимость литья.

В качестве огнеупорных наполнителей противопригарных покрытий для стального литья применяются дорогостоящие, дефицитные и иногда вредные материалы, такие как цирконовый концентрат, пылевидный кварц и др., в то время как в промышленности образуется значительное количество производственных отходов, содержащих тугоплавкие химические соединения, которые могут использоваться для приготовления противопригарных покрытий для стального литья.

Цель и основные задачи. Цель настоящего исследования заключается в разработке теоретических основ получения качественных жидкостекольных форм и противопригарных покрытий и их практической реализации при изготовлении стальных отливок с использованием отходов химических и металлургических производств.

• Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих вопросов:

-разработка концепции выбора разупрочняющих технологических добавок в составы жидкостекольных смесей;

-исследование кинетики изменения свойств и структуры жидкостекольных смесей, противопригарных покрытий и их компонентов под влиянием вводимых отходов производств и температурных воздействий;

-получение математических моделей свойств смесей и противопригарного покрытия при различном количестве компонентов и температурных воздействий;

-разработка новых методов исследования свойств смесей и противопригарных покрытий;

-разработка метода многокритериальной оптимизации составов смесей и противопригарных покрытий;

• Проведение опытно-промышленных испытаний и внедрение основных результатов в производство.

Работа прошла апробацию на 27 научных конференциях и семинарах различного уровня, в том числе: г. Киев. 1981 г., 1984 г., 1985 г., 1985 г., 1987 г., 1988 г., 1991 г., г. Рыбинск, 1984 г., г. Пенза, 1983 г.г. Челябинск, 1984 г., 1986 г., 1987 г., г. Ярославль, 1984 г., г. Липецк, .1987 г., г. Минск, 1987 г., г. Волгоград, 1991 г., 1994 г., 1995 г., 1996 г., 1998 г., г. Красноярск, 2000 г., 2001 г., Всесоюзной научно-технической конференции « Современные проблемы технологии машиностроения» (г. Москва, 1986 г.), Международной научно - практической конференции «Прогрессивные литейные технологии» (г. Москва, 2000 г.), Пятом съезде литейщиков (г. Москва, 2001 г.), Международной научно - технической конференции «Современные проблемы металлургического производства» (г. Волгоград, 2002 г.), ежегодных научных конференциях ВолгГТУ.

Основные положения диссертации опубликованы в 87 научных работах, среди которых наиболее значимыми являются:

1.0сипова Н. А., Цибизов В. Ф., Кидалов Н. А., и др. Ресурсосберегающие технологические процессы изготовления смесей с применением ЭВМ // Литейное производство. - 1987. - №10. - с. 34-35.

2. Дорошенко С.П., Осипова Н.А., Кидалов Н.А. Испытание на разрыв смесей в отвержденном состоянии // Литейное производство. -1989.-№ 11.-с. 6-7.

3. Кидалов Н.А., Осипова Н.А., Рубцова О.М. Ресурсосберегающие материалы в составах песчано-глинистых смесей // Рукопись деп. в РЖ Литейное производство 22М10.- 1990.- №10.

4. Кидалов Н.А., Осипова Н.А., Чуканова Е.П., и др. Пакеты прикладных программ САПР ТП литейного производства // Литейное производство. - 1990. - № 10. - с. 32-33.

5. Кидалов Н.А., Осипова Н.А., Рубцова О.М., и др. Ресурсосберегающие материалы для изготовления форм и стержней // Литейное производство. -1991. - № 4. - с. 21 -22.

6. Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Статистическая прочность смеси в отвержденном состоянии // Литейное производство. - 1995. - № 4-5. с. 35-36.

7. Кидалов Н.А., Осипова Н.А., Габельченко Н.И. Применение ЭВМ в литейном производстве. Учеб. пособие / ВолгГТУ, Волгоград. 1996.

64 с.

8. Кидалов Н.А., Осипова Н.А., Цибизов В.Ф. Ресурсосберегающие технологии смесеприготовления с применением ЭВМ // Литейное производство. - 1997. - № 4. - с. 18.

9. Осипова Н.А., Габельченко Н.И., Кидалов Н.А. Применение ЭВМ в литейном производстве: Учебное пособие / ВолгГТУ. - Волгоград, 1998. -83 с.

Ю.Бычков В. П., Осипова Н.А., Кидалов Н.А., и др. Высококонцентрированные водно-глинистые суспензии // Литейное производство. -2000.-№4.-с. 20-21.

Н.Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Испытание на разрыв смесей в отвержденном состоянии при внецентренном нагружении // Техника машиностроения. - 2000. - № 1. - с. 65 - 72.

12.Рулев А.А., Зубкова Н.Б., Кидалов Н.А., и др. Установка для исследования образования пригара на Fe-C-сплавах // Литейное производство. - 2000.-№ 4. - с. 29.

И.Рулев А.А., Осипова Н.А. Кидалов Н.А. Новое противопригарное покрытие для стального литья // Национальная металлургия. 2002.- №1. - с. 67-70.

14.Алиев Д.О., Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Оптимизация прочностных характеристик жидкостекольных смесей // Литейное производство. - 2003. - №6. - с. 18 - 20.

15.Алиев Д.О., Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Улучшение выбиваемо-сти жидкостекольных смесей // Литейщик России. - 2003. - № 6. - с. 26-29.

16.Волчков В.М., Кидалов Н.А. Оптимизация состава смеси для литейной формы // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвуз. сб. науч. ст. №5 / ВолгГТУ, 2004. - с. 12-13.

17. Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Влияние оксидов металлов на свойства жидкостекольных смесей для изготовления литейных форм и стержней // Техника машиностроения. - 2005. - № 1. - с. 53 - 60.

18.Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Влияние оксидов металлов на свойства жидкостекольных смесей для изготовления литейных форм и стержней // Мешиностроитель. - 2005. - № 3. - с. 46 - 52.

19.Кидалов Н.А., Волчков В.М., Осипова Н.А. Оптимизация состава жидкостеколыюй смеси // Литейное производство. - 2005. - № 6. - с. 11 -18.

20.Кидалов Н.А., Осипова Н.А., Ресурсосберегающие ехнологии при формообразовании в литейном производстве // Техника машиностроения. -2005 .-№3.-с. 19-22.

21. Кидалов Н.А. Ресурсосберегающие технологии при изготовлении стальных отливок в жидкостекольных формах // Литейщик России. - 2006. - № 5. - с. 28-31.

22. Кидалов Н.А. Выбор технологических добавок в составы жидкостекольных смесей // Литейщик России. - 2006. - № 7. - с. 37 - 42.

Новизна научных разработок подтверждена следующими авторскими свидетельствами СССР № 1026924, 1201037, 1217552, 1222390, 1311835, 1582050, и патентами РФ № 2170155,2174207,2202438,2202747.

Основные научные положения, выносимые на защиту. Автор защищает разработку и практическую реализацию ресурсосберегающих технологий изготовления жидкостекольных форм и стержней и противопригарного покрытия с использованием отходов химических и металлургических производств, а именно:

- научно-обоснованный выбор технологических разупрочняющих добавок в составы жидкостекольных смесей из числа отходов производств взамен дорогих и дефицитных компонентов смесей и противопригарных покрытий, кинетику формирования свойств и структуры жидкостекольных смесей и противопригарных покрытий под влиянием вводимых отходов производств и температурных воздействий, математические модели свойств смесей и противопригарного покрытия, методы исследования свойств смесей и противопригарных покрытий;

- метод многокритериальной оптимизации с ограничениями и использованием «функционального среднего» для нахождения составов смесей и противопригарных покрытий с заданными свойствами, интегральный критерий общего качества смеси;

- опытно-промышленные испытания и внедрение основных результатов исследований в производство.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполненными исследованиями установлены новые взаимосвязи характера протекания структурных изменений, вносимых в составы жидкостекольных смесей и противопригарных покрытий компонентами отходов химических, металлургического и машиностроительного производств, позволяющих эффективно управлять их физико-механическими и технологическими свойствами.

2. Показано, что применение в составах жидкостекольных смесей комплексных разупрочняющих добавок, состоящих из органических компонентов с коэффициентами термодеструкции изменяющимися в широком диапазоне (2,0. 16,2) и неорганических компонентов, вступающих в химическое взаимодействие с расплавом силиката натрия при температурах выше его плавления с образованием кристаллических соединений, положительно влияет на выбиваемость смесей из отливок при их прогреве в широком интервале температур.

3. Установлено, что при введении в состав смеси 4,0 мае. % МП повышает температуропроводность смеси в 1,5 . 2,0 раза. Оксид железа (МП), взаимодействуя с расплавом силиката натрия при температуре выше 850 °С, уменьшает его количество, образуя новое кристаллическое тройное соединение - акмит (Na20*Fe203*4Si02), температура плавления вновь образованной смеси силиката натрия и акмита - 1000°С. Показано, что температура плавления силиката натрия с добавкой металлургической пыли в соотношении 3:2 составляет 1000 °С

4. Показано, что применение ССП и КБФ способствует уменьшению краевого угла смачивания жидким стеклом поверхности кварцита с 57,2° до 13,8°. Петрографическими исследованиями установлено, что в силикате натрия в результате температурного воздействия образуются кристаллические включения а-тридимита. Их количество незначительно, а температура образования совпадает с началом оплавления силиката натрия (520.550°С). Показано, что КБФ способствует сохранению кристаллических включений в силикате натрия при температурах, превышающих 800 °С. Установлено, что введение в жидкостекольную смесь КБФ способствует уменьшению вспучивания жидкого стекла, что ведет к увеличению исходной прочности смеси. Установлено, что в силикате натрия с добавкой КБФ в результате температурного воздействия образуются кристаллы де-витрита (Na2Ca2Si60i6). Количество данных кристаллов значительно выше, чем а-тридимита в силикате натрия. Температура их образования совпадает с началом оплавления силиката натрия и составляет 700.720°С. Температура плавления силиката натрия с добавкой КБФ увеличивается до 900 °С.

5. Обосновано применение в составах противопригарных покрытий нового огнеупорного наполнителя - аморфа, имеющего широкую сырьевую базу, основным компонентом которого является карбид кремния. Показано, что аморф, благодаря содержанию в своем составе кристобалита и кварцевого стекла, не смачивается жидкой сталью (краевой угол смачивания углеродистой сталью 128. 133°). Установлено, что в противопригарном покрытии, содержащем аморф, должна содержаться металлургическая пыль в количестве 20 . 40 мае. %, при этом в противопригарном покрытии не образуются трещины и не происходит его оплавления.

6. Поставлена и решена задача многокритериальной оптимизации с ограничениями, с использованием методов «функционального среднего», для нахождения составов формовочных и стержневых смесей и противопригарных покрытий с заданными свойствами. Предложен интегральный критерий оценки общего качества смеси. Эта задача оптимизации решена с помощью математических пакетов MathCad и UNDO SS. Результаты расчетов в обоих математических пакетах идентичны. По результатам расчетов определены оптимальные составы исследуемых жидкостекольных смесей и противопригарного покрытия, отвечающие требованиям поставленных ограничений.

7. Проведенные исследования позволили разработать новые ресурсосберегающие технологии получения стальных отливок в с использованием отходов химичесой и металлургической промышленностей. Рекомендуемые технологии внедрены на ОАО «Волгоградский судостроительный завод», опробованы и рекомендованы к внедрению на ОАО «Волгоградский тракторный завод», фактичестий экономический эффект составил 2,3 млн. рублей.

1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2001 году».

2. Основы проектирования литейных цехов и заводов. Фанталов И.Л., Кнорее Б.В., Четверухин С.Н. и др. 2-е изд., перераб. - М.; Машиностроение, 1979.-376 с.

3. Жуковский С.С., Лясс A.M. Формы и стержни из холоднотвердеющих смесей. М.: Машиностроение, 1978. - 222 с.

4. Сулханов М.Н., Жуковский С.С. Стержневые смеси с улучшенной выбиваемостью для стальных отливок // Литейное производство. 1986. -№7.-с. 9-10.

5. Комиссаров В.А., Тепляков С.Д., Соколова В.А. Состояние и перспективы разработки и использования жидкостекольных самотвердеющих смесей // Литейное производство. 1982. - №9. - с. 15-17.

6. Веселова А.И., Майзель Е.И. Жидкостекольные смеси для отливок из медных сплавов // Литейное производство. 1962. - №6. - с. 35.

7. А. с. 627904 СССР, МКИ В 22 С 1/02. Смесь для изготовления литейных форм и стержней / A.M. Дмитрович, A.M. Милов, Д.М. Кукуй и др. (СССР).-2431654/22-02; Заяв. 20.12.76; Опубл. 15.10.78. Бюл. №38.

8. А. с. 1411089 СССР, МКИ В 22 С 1/00, 1/10. Смесь для изготовления литейных форм и стержней / В.Г. Спирин, В.П. Журавлев, Г.И. Починка и др. (СССР). -4133035/23-02; Заяв. 14.07.86; Опубл. 23.07.88. Бюл. №27.

9. Черногоров П.В., Никифоров А.П. О механизме упрочнения самотвердеющих смесей // Литейное производство. 1965. - №8. - с. 28-30.

10. Черногоров П.В., Васин Ю.П., Никифоров А.П. Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1962. - №12. -с. 35-36.

11. Лясс A.M. Некоторые вопросы теории и практики применения быст-ротвердеющих смесей с жидким стеклом в литейном производстве СССР // Труды 28 Международного конгресса литейщиков. М.: Машгиз, 1964. -с. 296-308.

12. Хесин И.С. Быстротвердеющие смеси в литейном производстве. М.: Машгиз, 1959.-341 с.

13. Лясс A.M. Современные связующие материалы и область их применения. М.: Машгиз, 1955. - 254 с.

14. Лясс A.M. Быстротвердеющие формовочные смеси. М.: Машиностроение, 1965. - 332 с.

15. Боровский Ю.Ф., Шацких М.И. Формовочные и стержневые смеси. -Л.: Машиностроение, 1980. 86 с.

16. Лакеев А.С. Формовочные материалы и формообразование. Киев: ИПЛ АН УССР, 1975.-215 с.

17. Берг П.П. Формовочные материалы. М.: Машиностроение, 1963. -409 с.

18. Берг П.П. Качество литейной формы. М.: Машиностроение, 1971. -292 с.

19. Комиссаров В.А., Тепляков С.Д. Технологические особенности применения жидкостекольных ХТС с жидкими отвердителями // Литейное производство. 1984. - №12. - с. 5-8.

20. Айлер Р.К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов. М.: Гос-стройиздат, 1959. - 288 с.

21. Григорьев П.Н., Матвеев М.А. Растворимое стекло. М.: Промстрой-издат, 1956.-443 с.

22. Нильд Ф., Эпштейн Д. Применение жидкого стекла в качестве связующего материала формовочных смесей // Труды 24 Международного конгресса литейщиков. М.: Машгиз, 1960. - с. 246-260.

23. Шацких М.И. Формовочные и стержневые смеси. Л.: Машиностроение, 1969.-93 с.

24. Айлер Р.К. Химия кремнезема. М.: Мир, 1982. - Т.2. - 752 с.

25. Иванов Н.К., Максимов И.Н., Гурьева Т.Г. Кристаллическое исследование состава водных растворов силикатов калия // Журнал прикладной химии. 1975. - Т.48, - Вып.4. - с. 873-875.

26. Рыжков И.В., Толстой B.C. Физико-химические основы формирования свойств смесей с жидким стеклом. Харьков: Вища школа, 1975. - 139 с.

27. Сосненко М.Н. Современные литейные формы. М.: Машиностроение, 1967.-287 с.

28. Бречко А.А., Великанов Г.Ф. Формовочные и стержневые смеси с заданными свойствами. JL: Машиностроение, 1982. - 216 с.

29. Борсук П.А., Лясс A.M. Жидкие самотвердеющие смеси. М.: Машиностроение, 1979. - 255 с.

30. Жуковский С.С., Борсук П.А, Перспективы применения смесей с жидким стеклом в литейном производстве // Литейное производство. 1983. -№1. - с. 12.

31. Лукьянов О.И., Борсук П.А., Игнаткина О.И., Новожилова О.Г. Исследование структурообразующих свойств силикатов натрия в некоторых холоднотвердеющих смесях // Литейное производство. 1983. - №10. - с. 10.

32. Дорошенко С.П., Ващенко К.И. Наливная формовка. Киев: Вища школа, 1980.- 176 с.

33. Кукуй Д.М., Скворцов В.А. Улучшение технологических свойств смесей с жидким стеклом // Литейное производство. 1983. - №1. - с. 15.

34. Ромашкин В.Н., Шувалов В.Г., Зотова И.Г., Бородин М.А. Жидкосте-кольные смеси с модификатором ФМ для изготовления стержней // Литейное производство. 1982. - №9. - с. 19.

35. Макаревич А.П. Холоднотвердеющие формовочные и стержневые смеси с жидким стеклом. Киев: Знание, 1984. - 19 с.

36. Нишияма Т. Экзотермические самотвердеющие формы // Труды 30 Международного конгресса литейщиков. М.: Машиностроение, 1967. -с. 99-108.

37. Ветишка А., Брадик Й., Мацашек И., Словак С. Теоретические основы литейной технологии. Киев: Вища школа, 1981. - 318 с.

38. Лясс A.M., Куманин И.Б. Быстросохнущие смеси с жидким стеклом // Формовочные материалы. М.: Машгиз, 1954. - с. 82-93.

39. Лясс A.M. Некоторые итоги исследования свойств быстротвердеющих смесей с жидким стеклом // Литейное производство. 1961. - №7. - с. 2330.

40. Лясс A.M. Теоретические основы процессов формирования прочности смесей с жидким стеклом // Вопросы теории литейных процессов. М.: Машиностроение, 1960. - №6. - с. 70-92.

41. Лясс A.M. О некоторых свойствах пленок связующих материалов и прочности формовочных смесей // Литейное производство. 1959. - №6. -с. 8-15.

42. Лясс A.M., Побежимов П.И. О выборе режимов продувания углекислым газом смесей с жидким стеклом // Труды ЦНИИТМАШ. 1960. - №6. - с. 25-32.

43. Дорошенко С.П. Совершенствование технологии изготовления форм и стержней из жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1983. -№1. - с. 14-15.

44. Кривицкий B.C., Гуляев Б.Б. Упрочнение стержней на жидком стекле // Литейное производство. 1966. - №2. - с. 34.

45. Немировский Л.М., Зорин М.Д., Мурзенко Г.Н. Улучшение выбиваемости смесей на жидком стекле // Литейное производство. 1969. - №5. -с. 46.

46. Скаженник В.А., Семашко А.А., Сычев И.С., Лимонов А.А. Легковы-биваемые жидкостекольные смеси // Литейное производство. 1974. - №8. -с. 33-34.

47. Линецкий Б.С., Мельник О.В., Кантор С.Б., Касьянов И.М. Легковыби-ваемые малоотходные жидкостекольные формовочные смеси // Литейное производство, 1983.-№1.-с. 18.

48. Васин Ю.П., Бортников М.М., Гурлев В.Г., Касаткин В.И. Жидкосте-кольные формовочные смеси с улучшенными свойствами // Литейное производство. 1986. - №4. - с. 11-12.

49. Иванов Н.Х. Упрочнение смесей ультразвуком при изготовлении стержней // Литейное производство. 1975. - №9. - с. 26.

50. Иванов Н.Х. Смеси для ультразвуковой формовки // Литейное производство. 1975.-№10.-с. 19.

51. Иванов Н.Х., Сидоренко Б.П. Легковыбиваемые текучие активизированные смеси и оборудование для их приготовления. М.: НИИМАШ, 1971.-35 с.

52. Жуковский С.С. Проблемы прочности формовочных смесей // Литейное производство. 1985. - №5. - с. 5-7.

53. Серебрякова З.Г. Поверхностно-активные вещества в производстве искусственных волокон. -М.: Химия, 1986. 192 с.

54. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества, свойства и применение. Л.: Химия, 1975. - 246 с.

55. Бречко А.А. Смеси и технология их приготовления для отливок машиностроения. Л.: ЛДНТП, 1975. - 31 с.

56. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1974.-391 с.

57. Дерягин Б.В., Кротов И.С. Адгезия. -М.: Наука, 1969. 120 с.

58. Дистлер Г.И., Кабзарева С.А. Дальнодействие поверхностных сил твердых тел // Исследования в области физики твердых тел. М.: Наука, 1967.-с. 97-104.

59. Москвитин Н.И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипания. М.: Лесная промышленность, 1964. - 206 с.

60. Морозов И.В., Чернявская М.Г., Аверин Е.К., Виткевич Н.Д., Лубенец А.П. Современное направление улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1984. - №2. - с. 17.

61. Морозов И.В., Чернявская М.Г., Казаков О.Г. Использование поверхностно-активных веществ для улучшения свойств жидкого стекла // Литейное производство. 1986.-№3.-с. 17-18.

62. Борсук П.А., Игнатьев В.Н. Жидкостекольные смеси с жидкими отвердителями//Литейное производство. 1982, - №8.-с. 18-19.

63. Борсук П.А. Фазовые превращения в самотвердеющих смесях с жидким стеклом при нагреве и прочность смесей при высоких температурах // Литейное производство. 1978. -№3. - с. 18.

64. Денисов В.А., Юрченко Н.П., Нестеренко В.М., Беловерченко А.И., Луговская Е.С. Влияние нагрева на свойства жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1978. - №3. - с. 20.

65. Лясс A.M. Фазовые превращения в ЖСС с жидким стеклом при высоких температурах и их связь с технологическими свойствами. М.: Машиностроение, 1979. - 207 с.

66. Никифоров А.П. Исследование прочности смесей с жидким стеклом; Дис. канд. техн. наук: 05.16.04. Челябинск, 1964. - 148 с.

67. А. с. 1237886 СССР, МКИ F 27 В 17/02. Электропечь для лабораторных исследований / П.П. Захаров, Л.Я. Кизант и Л.А. Смирнов (СССР). -3661138/29-33; Заяв. 02.11.83; Опубл. 15.06.86. Бюл. №22.

68. А. с. 1272078 СССР, МКИ F 27 В 17/02. Лабораторная печь для оптических исследований / Ю.А. Воронин, А.В. Татаринцев и Т.Б. Гаршина (СССР). 3803054/22-02; Заяв. 15.10.84; Опубл. 23.11.86. Бюл. №43.

69. Лясс A.M., Валисовский И.В. Об улучшении выбиваемости смесей с жидким стеклом // Литейное производство. 1961. - №9. - с. 33-36.

70. Якунин Ю.П., Курочкин П.Д., Спасский В.В. Классификация добавок, улучшающих выбиваемость жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1973. - №4. - с. 43-44.

71. Лясс A.M., Валисовский И.В. Пути улучшения выбиваемости смесей с жидким стеклом // Труды ЦНИИТМАШ. 1960. - №6. - с. 81-95.

72. Задов А.Е. О механизме формирования остаточной прочности жидкостекольных смесей // Литейное производство. 2000. - №9. - с. 38-39.

73. Рыжков И.В., Сычев И.С., Ульянов В.А. Легковыбиваемые смеси с жидким стеклом // Вестник ХПИ. Литейное производство. 1965. - №52. -с. 70-74.

74. Рыжков И.В., Толстой B.C., Толстая В.Я. Микроструктура смесей с жидким стеклом и их прочность при различных температурах // Вестник ХПИ. Литейное производство. 1973. - №80. - с. 50-51.

75. Сычев И.С. Получение легковыбиваемых смесей // Литейное производство. 1965. - №6. - с. 31-37.

76. Ренжин И.П., Реньш А.А. Совершенствование технологии применения пластичных жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1984. -№10.-с. 14-15.

77. Тарасова А.П. Жаростойкие вяжущие на жидком стекле и бетоны на их основе. -М.: Стройиздат, 1982. 132 с.

78. Соколов В.Е. Химическое закрепление грунтов. М.: Стройиздат, 1980.- 118 с.

79. Некрасов К.Д., Масленников М.Г. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М.: Стройиздат, 1982. - 152 с.

80. Некрасов К.Д. Жаростойкие бетоны. -М.: Стройиздат, 1974. 176 с.

81. Сычев М.М. Неорганические клеи. Л.: Химия, 1974. - 158 с.

82. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.

83. Походня И.Т., Лихачев А.И., Чмеленко В.Д., Литвиненко О.Н. Жидко-стекольные смеси на ощелаченных песках // Литейное производство. -1969.-№10.-с. 35.

84. Иванов Н.Х. Получение жидкостекольных форм методом наполнения С02 // Труды ЦНИИТМАШ. 1976. - №7. - с. 26.

85. Покровская Н.Б., Птицын А.А., Разумова М.С. Изготовление стержней из быстротвердеющей смеси С02 процессом на пескодувной машине типа 287 // Литейное производство. - 1960. - №3. - с. 30.

86. Иткис З.Я., Васин Ю.П., Каршенштейн В.Х., Малютин B.C. Прочность жидкостекольных смесей, импрегнированных полимерами // Литейное производство. 1983.-№10.-с. 12-13.

87. Жуковский С.С., Иванов А.А. Упрочнение и выбиваемость жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1987. -№1. - с. 9-11.

88. Горушкина Л.П., Приходько Н.М., Селиверстов А.О., Черкиш С.И., Бесполко В.К. Опыт применения быстротвердеющих смесей // Литейное производство. 1961. - №2. - с. 39.

89. Бойченко Л.С., Поруханов Р.В. Легковыбиваемые жидкостекольные смеси для стального литья // Литейное производство. 1981. - №2. - с. 12.

90. Борсук П.А., Клецкин Г.И., Судариков А.С., Овечко Л.Т., Игнатьев В.Н. Жидкие отвердители для самотвердеющих жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1979. - №7. - с. 12-13.

91. Борсук П.А. Смеси с жидкими отвердителями // Литейное производство. 1990. - №2. - с. 15-17.

92. Борсук П.А. Экологически чистые ХТС с улучшенной выбиваемостью // Литейное производство. 1993. -№12. - с. 13-14.

93. Воронин Ю.Ф., Качановская Л.Д., Никитина В.А., Борсук П.А. Орга-номинеральные нетоксичные стержневые смеси // Литейное производство. 1989. -№3. - с. 15.

94. Губа А.И., Максименко Г.У., Лозутов В.Н., Сатина З.Л. Легковыбиваемые жидкостекольные смеси // Литейное производство. 1983. - №10. -с. 33-34.

95. Дорошенко С.П., Дробязко В.Н., Ващенко К.И. Получение отливок без пригара в песчаных формах. М.: Машиностроение, 1978. - 208 с.

96. Дорошенко С.П., Авдовушкин В.П., Елтышев В.И., Нусин К. Применение жидкостекольных формовочных смесей с жидкими отвердителями в ЧССР // Литейное производство. 1983. - №1. - с. 20-22.

97. Дорошенко С.П., Макаревич А.П. Состояние и перспективы применения жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1990. - №2. - с. 14-15.

98. Бобряков Г.И., Маронова В.Д. Жидкостекольные смеси с упрочненной рабочей поверхностью // Литейное производство. 1962. - №8. - с. 6-8.

99. Талибов Ю.В., Радя B.C. Совершенствование жидких самотвердеющих смесей при производстве отливок металлургического оборудования // Литейное производство. 1990. - №2. - с. 24-25.

100. ЮО.Сулханов М.Н., Жуковский С.С. Стержневые смеси с улучшенной выбиваемостью для стальных отливок // Литейное производство. 1986. -№7.-с. 9-10.

101. Сычев И.С., Скаженник В.А. Жидкий отвердитель для смесей // Литейное производство. 1990. - №2. - с. 22-23.

102. Иванов А.А., Ромашкин В.Н. Упрочнение жидкостекольных смесей и внутренние напряжения в связующих // Литейное производство. 1984. -№7.-с. 13-14.

103. Сычев И.С., Вишняков К.Н., Скаженник В.А. Легковыбиваемые формовочные смеси на жидком стекле // Литейное производство. 1985. - №2. -с.31

104. Ю4.Соколова В.А., Фонкац А.Е. Основные направления снижения трудоемкости финишных операций изготовления отливок в жидкостекольных формах. М.: НИИМАШ, 1972. - 76 с.

105. Кукуй Д.М., Милов A.M., Дмитрович A.M., Ушакова И.Н., Можейко Ф.Ф. Исследование процессов получения и использования органомине-ральных связующих на основе жидкого стекла // Литейное производство. -1980.-№8.-с. 10-11.

106. Блажевичюс Г.А. Улучшение выбиваемости жидкостекольных стержней добавкой бентонита // Литейное производство. 1977. - №9. - с. 37.

107. Богуславский A.M., Середа Л.О., Хасин А.В. Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1986. - №3. - с. 19.

108. Пб.Шадрин Н.И., Жуковский С.С., Козлов А.П. Модифицирование смеси каолиновыми глинами по С02 процессу // Литейное производство. -1990.-№2.-с. 21-22.

109. Ш.Винокуров В.В., Иоговский В.А., Мармонов Е.А., Субботин Н.А., Швер В.К. Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1966. - №2. - с. 25-27.

110. Иванов Н.Х. Применение смесей с уменьшенным количеством жидкого стекла // Литейное производство. 1961. - №12. - с. 13-14.

111. Бульштейн Р.И., Белобров Е.А., Молочник Д.И., Алексеева И.В. Лег-ковыбиваемые смеси для чугунных отливок // Литейное производство. -1982.-№10.-с. 33.

112. Марков В.А., Нефедов К.Е., ПешковМ.В., Апполонов А.А. Концепция механизма формирования свойств единых песчано-глинистых смесей в процессе перемешивания // Литейное производство. 2004. - №1. - с. 15.

113. А. с. 750840 СССР, МКИ В 22 С 1/02. Смесь для изготовления литейных форм и стержней / A.M. Милов, Д.М. Кукуй, A.M. Дмитрович и др. (СССР). 2693915/22-02; Заяв. 11.12.78; Опубл. 23.11.82. Бюл. №43.

114. Нагибин С.Ф., Сыч Б.И. Жидкостекольные смеси для изготовления отливок лопастных колес // Литейное производство. 1992. - №7. - с. 33.

115. Кузьмин Ю.Д., Ежов В.Л. Использование производственных отходов в составах формовочных смесей // Литейное производство. 1992. - №11. -с. 17.

116. Васин Ю.П., Бортников М.М., Крюкова И.В., Гурлев В.Г. Применение модифицированного жидкостекольного связующего в целях улучшения условий труда выбивщиков // Литейное производство. 1987. - №1. - с. 29-30.

117. Кукуй Д.М., Шевчук В.В., Коржелевич М.Н. Автоклавное модифицирование жидкого стекла высокомолекулярными соединениями // Литейное производство. 1985. -№2. - с. 10-11.

118. Сычев И.С., Скаженник В.А. Приготовление жидкого стекла с трипо-лифосфатом натрия // Литейное производство. 1987. - №1. - с. 31.

119. Сычев И.С., Вишняков К.И., Скаженник В.А. Влияние фосфатов на свойства жидкого стекла и формовочных смесей // Литейное производство. 1987.-№7.-с. 13-14.

120. Шадрин Н.И. Жидкостекольные формовочные смеси с добавкой природных фосфатных материалов // Литейное производство. 1989. - №6. -с. 13-14.

121. Ламашевокий В.П., Попелюх В.И. К методике испытания материалов при сложном напряженном состоянии о неоднородным полем напряжений. // Проблемы прочности. 1986.- №10,- С. 116 -118.

122. Лакеев А.С. Формообразование в точном литье. Киев, 1986.- 256 с.

123. Фридман Л.Б. Механические свойства металлов. М., 1974.-Т.1.- 368 с.

124. Крылов Н.А. Радиотехнические метода контроля качества железобетона.-М.;Л., 1966.-380 с.

125. Колет Р. Прочность формовочных и стержневых смесей, а также жеребеек в холодном и горячем состоянии. //25-й международный конгресс литейщиков. -М., 1961.-C.3I2.

126. Валисовский И.В. Пригар на отливках. М.: Машиностроение, 1983. -195 с.

127. Денисов В.А. Тепловые условия образования и предотвращения механического пригара на отливках // Труды ЦНИИТМАШ, 1961. - № 24. -С.55 72.

128. Дорошенко С.П., Дробязко В.Н., Ващенко К.И, Получение отливок без пригара в песчаных формах. М.: Машиностроение, 1978. - 208 с.

129. Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов. М.: Машиностроение, 1976. - 216 с.

130. Васильев В.А. Физико-химические основы литейного производства: Учебник для вузов. -М.: Интермет Инжинеринг, 2001.-336 с.

131. Мидлтон Д., Макилрой П. Формовочные краски, применяемые в сталелитейных цехах // Труды 27 Международного конгресса литейщиков. -М.: Машгиз, 1961.- С. 249-265.142.0боленцев Ф.Д. Качество литых поверхностей. М. J1.: Машгиз, 1961. -183 с.

132. Васин Ю.П., Черногоров П.В. Термодинамический анализ химических реакций в литейных формах // Литейное производство. 1960. - № 4. - С. 21.

133. Гуляев Б.Б., Боровский Ю.Ф. Формирование пригара на стальных отливках // Литейное производство. 1957. - № 2. - С. 57.

134. Платонов П.М. Исследование взаимодействия между металлом и формой по тигельному способу // Новое в теории и практике литейного производства. Л.: Машгиз, 1956. - С. 220-235.

135. Черногоров П.В., Никифоров А.П., Ким Г.П. Образование и устранение пригара на отливках из углеродистой стали // Литейное производство. 1966.-№11.-С. 24-26.

136. Вейник А.И. Теория затвердевания отливок. М.: Машгиз, 1960. - 435 с.

137. Труды 2-го совещания по теории литейных процессов / под ред. Б.Б. Гуляева. М.: Наука, 1958. - 398 с.

138. Васин Ю.П., Иткис З.Я. Окислительные смеси в конвейерном производстве стального литья. Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство, 1973. - 154 с.

139. Черногоров П.В., Васин Ю.П. Получение отливок с чистой поверхностью. -М. Свердловск: Машгиз, 1961. - 136 с.

140. Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. JI.: Машиностроение, 1976. -216с.

141. Гайсин Б.М. Влияние конструкции тепловых узлов на образование пригара // Литейное производство. 1975. - № 6. - С. 31-32.

142. Гайсин Б.М. О влиянии газового давления в форме на чистоту поверхности отливок //Литейное производство. 1975. - № 12. - С. 18-19.

143. Берг П.П. Качество литейной формы. М.: Машиностроение, 1971. -292 с.

144. Шергин И.В., Боровский Ю.Ф., Никифоров А.Д., Юргинсон Е.Н. Исследование взаимодействия жидкой стали с органическими связующими стержневых смесей // Получение отливок с чистой поверхностью. Киев: РДЭНТП, 1969.-С. 10-11.

145. Васин Ю.П., Расулов А.Я. Окислители новые противопригарные материалы. - Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство, 1969. - 91 с.

146. Архаров В.И. Окисление металлов при высоких температурах. -Свердловск М.: Металлургиздат, 1945. 171 с.

147. Баландин Г.Ф., Васильев В.А. Физико-химические основы литейного производства. М.: Машиностроение, 1971. - 224 с.

148. Колотило Д.М., Фурсов В.В. Формирование структуры окислов железа на отливке при легкоотделяемом и трудноотделяемом пригаре // Получение отливок с чистой поверхностью. Киев: РД ЭНТП, 1976. - С. 14-16.

149. Рыжиков А.А. Технологические основы литейного производства. М.: Машгиз, 1962.-528 с.

150. Ващенко К.И., Дорошенко С.П. Легкоотделяемый пригар // Получение отливок с чистой поверхностью. Киев: ИТИ, 1963. - С. 63-75.

151. Ващенко К.И., Дорошенко С.П. Пути уменьшения пригара на отливках // Получение качественных отливок с применением высокоэффективных покрытий и облицовок форм. Киев: УкрНИИНТИ, 1969. - С. 26-31.

152. Попов А.Д. Чистота поверхности отливок // Литейное производство. -1960.-№ 1.-С. 36-37.

153. Васин Ю.П., Иткис З.Я., Смолко В.А., Корниенко В.Т., Васильев В.П. Применение окислительных формовочных смесей для стальных отливок // Литейное производство. 1973. - № 4. - С. 10.

154. Турбовский М.М., Фуклев В.А. Облицовочная графитная смесь для стального литья // Литейное производство. 1953. - № 6. - С. 28-29.

155. Якимович Г.Н. Графитовая стержневая смесь для стального литья // Литейное производство. 1952. - № 9. - С. 25-26.

156. Справочник «Формовочные материалы и технология литейной формы» / Под общей редакцией С.С. Жуковского М.: Машиностроение, 1993.

157. Сварика А.А. Покрытия литейных форм. М.: Машиностроение, 1977. -516с.

158. Веселова А.И. Применение кремнийорганических материалов в составах быстросохнущих красок // Литейное производство. 1973. - № 10. - С. 35.

159. Оболенцев Ф.Д. Влияние взаимодействия между отливкой и формой на качество литой поверхности // Взаимодействие литейной формы и отливки. М.: Наука, 1962. - С. 160-166.

160. Цибрик А.Н. Физико-химические процессы в контактной зоне металл -форма. Киев: Наукова думка, 1977. - 210 с.

161. А. с. 1222394 СССР, МКИ В 22 С 3/00. Состав для получения противопригарного покрытия на литейных формах / Д.В. Кириченко, С.В. Чесно-ков, В.И. Комляков и др. (СССР). 3735471/22-02; Заяв. 03.05.84; Опубл. 07.04.86. Бюл. № 13.

162. А. с. 1212685 СССР, МКИ В 22 С 3/00. Состав для получения противопригарного покрытия на литейных формах и стержнях / Ю.П. Васин, В.А. Кичанов, П.С. Бибикин и др. (СССР). 3728849/22-02; Заяв. 27.04.84; Опубл. 23.02.86. Бюл. № 7.

163. А. с. 1217552 СССР, МКИ В 22 С 3/00. Состав для получения противопригарного покрытия на литейных формах и стержнях / Ю.И. Рубенчик, Н.А. Осипова, Н.П. Гребенников и др. (СССР). 3670831/22-02; Заяв. 12.12.83; Опубл. 15.03.86. Бюл. № 10.

164. Хромов В.Д., Фомин Н.И. Противопригарные покрытия на основе шламов электрокорунда // Литейное производство. 1987. - № 4. - С. 33.

165. А. с. 1526881 СССР, МКИ В 22 С 3/00. Защитное покрытие / A.M. Моксунов, И.А. Максунов, P.M. Катаева (СССР). 4389753/23-02; Заяв. 09.03.88; Опубл. 07.12.89. Бюл. № 45.

166. Баранов О.Г. Исследование и разработка противопригарных покрытий на модифицированном жидкостекольном связующем; Дис. канд. техн. наук: 05.16.04. Челябинск, 1996. - 153 с.

167. А. с. 1407652 МКИ В 22 С 3/00. Состав противопригарного покрытия для литейных форм и стержней / М.В. Жельнис, Д.М. Кукуй, М.М. Петухов и др. (СССР). 40033298/31-02; Заяв. 20.12.85.; Опубл. 07.07.88. Бюл. №25.

168. Шипилин Б.И. Определение удаляемости пригара с поверхности отливок // Формирование качества поверхности отливок. М.: Наука, 1969. - С. 181-183.

169. Корниенко В.Т. Исследование процессов очистки отливок от пригара и разработка метода комплексной оценки противопригарных свойств формовочных материалов; Дис. канд. техн. наук: 05.16.04. Челябинск, 1972. -147 с.

170. Васин Ю.П., Каретный О .Я., Иткис З.Я., Корниенко В.Т. Прибор для определения толщины пригара на отливках // Литейное производство. -1972. № 11.-С. 40.

171. Медведев Я.И., Валисовский И.В. Технологические испытания формовочных материалов. М.: Машиностроение, 1973. - 352 с.

172. Васин Ю.П., Чернявский И.Я., Расулов А.Я., Тумашов В.Р. Прочность сцепления противопригарной корки с отливкой // Литейное производство. 1970.-№9.-С. 37-38.

173. А. с. 497503 СССР, МКИ G 01 п 3/30. Устройство для оценки прочности пригара / Г.М. Орлов, В.И. Хенкин (СССР). 2042863/25-28; Заяв. 02.07.74; Опубл. 30.12.75. Бюл. № 48.

174. А. с. 600413 СССР, МКИ G 01 п 3/30. Устройство для оценки прочности пригара / Г.М. Орлов, О.Б. Романов, В.И. Хенкин (СССР). -2376639/2528; 3аяв.23.06.76; Опубл. 30.03.78. Бюл. № 12.

175. Романов О.Б. Теория и технология получения отливок без пригара; Дис. докт. техн. наук: 05.16.04. Ташкент, 1993. 190. с.

176. Васин Ю.П., Александров В.М., Васина З.М. Влияние геометрии отливок на характер силового взаимодействия с пригарной коркой // Прогрессивные методы изготовления литейных форм. Челябинск: ЦНТИ, 1968. -С. 82-94.

177. Хмельницкий Р.А., Бродский Е.С. Хромато-масс-спектрометрия (Методы аналитической химии). М.: Химия, 1984. - 216 с.

178. Термический анализ минералов и горных пород. /Иванова В.П., Каса-тов Б.К., Красавина Т.Н. и др.- Л. 1974.- 399 с.

179. Зевин Л.С., Хейкер Д.М. Рентгеновские методы исследования строительных материалов. -М.: Стройиздат, 1965. 362 с.

180. Торопов Н.А., Булак Л.Н. Лабораторный практикум по минералогии. Л.: Стройиздат, 1969. - 240 с.

181. Белоусова О.Н., Михина В.В. Общий курс петрографии. М.: Недра, 1972.-344 с.

182. Торопов Н.А., Булак Л.Н. Кристаллография и минералогия. Л.: Стройиздат, 1972.-503 с.198.3имон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974. - 416 с.

183. Алиев Д.О., Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Установка для исследования процессов, происходящих в формовочных и стержневых смесях при их нагреве и охлаждении // Труды пятого съезда литейщиков России. М/. Радуница, 2001.-с. 327-329.

184. Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Статистическая прочность смеси в отвержденном состоянии // Литейное производство. 1995. -N 4-5. - С.35-36.

185. Александров А.Я., Ахмедзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформированного тела. М., 1973.- 576 с.

186. Пригоровский Н.И. Развитие экспериментальных методов исследования деформаций и напряжений. //Расчеты на прочность. М., 1983.-Вып.23.- С.2.

187. Славин O.K. Трумбачев В.Ф., Тарабасов Н.Д. Методы фотомеханики в машиностроении. М., 1983.- 272 с.

188. Абен Н.Х. Интегральная фотоупругость.- Таллин, 1975.-218 с. -140.

189. Славин O.K. Основные положения теории подобия и моделирования при исследовании фотоупругости. // Метод фотоупругости. -М., 1975.-Т.1.- С.12.

190. А.С. № 1582050 (СССР) Образей-восьмерка для определения прочности формовочных и стержневых смесей в отвержденном состоянии / В.Г.Бабец, С.П.Дорошенко, Н.А.Кидалов, и др. Опубл. 30.07.90. - БИ № 28, 1990.

191. Писаренко Г. С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов.- Киев, 1976.- 704 с.

192. Дорошенко СЛ., Осипова Н.А., Кидалов Н.А. Испытание на разрыв смесей в отвержденном состоянии // Литейное производство. 1989. - №11. - С. 6 - 7.

193. Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Испытание на разрыв смесей в отвержденном состоянии при внецентренном нагружении // Техника машиностроения. 2000. - № 1. - С. 65 - 72.2Ю.Юренев В.Н., Лебедев Л.Д. Теплотехнический справочник. -М., 1976.-Т.2.- 896 с.

194. Дриц М.Е. Свойства элементов.- М., 1985.- 672 с.

195. Исаченко В.И., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. -М., 1981.-416 с.

196. Алиев Д.О., Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Установка для исследования процессов, происходящих в формовочных и стержневых смесях при их нагреве и охлаждении // Труды пятого съезда литейщиков России. М.: Радуница, 2001.-с. 327-329.

197. Патент № 2202747 (РФ) Лабораторная печь для оптических исследований / Д.О.Алиев, Н.А.Кидалов, Н.А.Осипова, и др. Опубл. 20.04.03. - БИ № 11,2003.

198. Васин Ю.П., Васина З.М. Формовочные материалы и смеси: Учебное пособие. Часть 3. Челябинск: Челябинский политехнический институт, 1982.-57 с.

199. Белобров Е.А. Исследование некоторых вопросов изменения прочности жидкостекольных формовочных смесей; Дис. канд. техн. наук: 05.16.04.-Харьков, 1967.- 161 с.

200. Рубцов Н.Н., Балабин В.В., Воробьев М.И. Литейные формы. М.: Машгиз, 1959.-553 с.

201. Рулев А.А., Зубкова Н.Б., Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Установка для исследования пригара на Fe С сплавах // Литейное производство. - 2000. - № 4. - С. 29-30.

202. Патент на изобретение 2174207, МКИ F27B 17/02, G 01N 33/20. Устройство для получения и исследования проб жидких сплавов/ В.А. Ильинский, А.А. Рулев, Н.А. Кидалов, Н.А. Осипова (Р.Ф.).- 2000109412/02; Заяв. 14.04.2000.; Опубл. 27.09.2001 Бюл № 27.

203. Романов О.Б. Теоретические основы выбора расчетных режимов дро-беметной очистки отливок // Литейное производство. -1983. № 3. - С.

204. Колотило Д.М. Применение и исследование углеродистых материалов для литейных форм.- Киев: УкрНИИНТИ, 1969.- 52 с.

205. Климова В.А. Основные микрометоды анализа органических соединений.- М., 1967.- 208 с.

206. Кидалов Н.А., Осипова Н.А., Рубцова О.М., и др. Ресурсосберегающие материалы для изготовления форм и стержней // Литейное производство. -1991.-№4.-С. 21-22.

207. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в науке и технике. Методы планирования эксперимента.- М., 1981.- 516 с.

208. Долинский Е.Ф. Обработка результатов измерений.-М., 1973.- 191 с.

209. Саати Т.Л. Целочисленные методы оптимизации и связанные с ними экспериментальные проблемы. М.: «Мир». 1973 — 302 с.

210. Брызгалин Г.И. Введение в теорию качеств. Волгоград, из-во «Политехник». 1988—91 с.

211. Колмогоров А.Н., Фомин С.В, Элементы теории функций и функционального анализа. — М.: Наука, 1972 — 496 с.

212. Стронгин Р.Г. Численные методы в многоэкстремальных задачах. — М.: «Наука». 1978 — 240 с.

213. Романовский И.В. Алгоритмы решения экстремальные задач. — М.: «Наука». 1978 — 240 с.

214. Бейко И,В., Бублик Б.И., Зинько П.И- Методы и алгоритмы решения задач оптимизации. —Киев: «Вища школа, 1983 — 512 с.

215. Таха X, Введение в исследование операций. — М.: Мир, 1985 — т.1. 479 с, т.2. 496 с.

216. Иванов Н.Х., Печёный В.Ф. Активированные формовочные смеси. // Литейное производство.- 1975.- №1 .- С.4.234.0хотин А.С. Теплопроводность твердых тел. М., 1984.-320 с.

217. Вейник А.И. Теория затвердевания отливок. М., 1960.-435 с.

218. Васин Ю.П., Васина З.М. Формовочные материалы и смеси: Учебное пособие. Часть 4. Челябинск: Челябинский политехнический институт, 1983.-82 с.

219. Эйтель В. Физическая химиия силикатов,- М., 1962.- 1056 с.

220. Торопов Н.А., Булак Л.Н. Лабораторный практикум по минералогии. -Л.: Стройиздат, 1969.-240 с.

221. Белоусова О.Н., Михина В.В. Общий курс петрографии. М.: Недра, 1972.-344 с.

222. Торопов Н.А., Булак Л.Н. Кристаллография и минералогия. Л.: Стройиздат, 1972. - 503 с.

223. Жуковский С.С. Прочность литейной формы. М.: Машиностроение, 1989.-288 с.

224. Васин Ю.П., Бортников М.М., Крюкова И.В., Гурлев В.Г. Применение модифицированного жидкостекольного связующего в целях улучшения условий труда выбивщиков // Литейное производство. 1987. - №1. - с. 29-30.

225. Технологический регламент производства кальцийфосфатного катализатора (КБФ-76). Волжский: ОАО «Синтетический каучук». - 50 с.

226. Горелик С.С., Расторгуев JI.H., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Металлургия, - 1970. - 366 с.

227. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1974.-391 с.

228. Алиев Д.О., Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей // Литейщик России. 2003. - № 6. - с. 26-29.

229. Физико-химические свойства окислов / Под ред. Г.В. Самсонова. Справочник. -М.: Металлургия, 1978. 472 с.

230. Алиев Д.О., Кидалов Н.А., Осипова Н.А. Оптимизация прочностных характеристик жидкостекольных смесей // Литейное производство. 2003. - № 6. - с. 18-20.

231. Вейник А.И. Приближенный расчет процессов теплопроводности. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. 182 с.

232. А. с. 1054993 СССР, МКИ В 22 С 1/18. Связующее для формовочных и стержневых смесей / И.С. Сычев, В.А. Скаженник, Н.А. Лунева и др. (СССР). 3335767/22-02; Заяв. 14.09.81; Опубл. 15.12.84. Бюл. №46.

233. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы. М.: Металлургия, 1977. -216с.

234. Nowotny H., Parrthe H., Kiefer R. u. a., Monatsh. Chem (1954). № 85 S. 255-267.

235. Ващенко К.И., Авринский П.В. Технология формы. Часть 2. Выпуск 2. Формовка. Киев, 1962. - 140 с.

236. Кайнарский И.С. , Дегтярева Э.В. Карборундовые огнеупоры. Харьков: Металлургиздат, 1963. - 252 с.

237. Каменцев М.В. Искусственные абразивные материалы. JL: Машгиз, 1950.- 182 с.

238. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Усманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов и др. М.: Металлургия, 1982. - 412 с.

239. Кайнарский И.С., Васильева К.Ф. // Сб. научных трудов ВНИИО. вып. 2. Металлургиздат, 1958. - 319 с.

240. Карбид кремния / Под редакцией И.Н. Францевича. Киев: Наукова думка, 1966.-360 с.

241. Wiebke G., Der Dtsch. Keram/ Ges (1960). 37, 219.

242. Рулев A.A., Кидалов H.A., Осипова Н.А. Новое противопригарное покрытие для стального литья // Национальная металлургия. 2002. - № 1. -С. 67-70.

243. Ткаченко К.М., Кемлер Л.Ф., Давыдов Н.И., Балясникова Г.С. Противопригарные покрытия для форм и стержней. М.: Машиностроение, 1968.-98 с.у