автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка и исследование механизма повышения долговечности формовочных песчано-глинистых смесей добавками ультрадисперсного пироуглерода

На правах рукописи

Антуфьев Юрий Николаевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ФОРМОВОЧНЫХ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ СМЕСЕЙ ДОБАВКАМИ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПИРОУГЛЕРОДА

Специальность 05.16.04 - «Литейное производство»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк - 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова на кафедре «Машины и технология литейного производства».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Марков Василий Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Селянин Иван Филиппович

кандидат технических наук, доцент

Штокаленко Вера Петровна

Ведущая организация

ОАО ХК «Барнаултрансмаш»

Защита состоится 27 октября 2006г. в 12— часов на заседании диссертационного совета К 212.252.01 при ГОУ ВПО Сибирский государственный индустриальный университет по адресу: 654007, Кемеровская область, г. Новокузнецк, ул. Кирова, д. 42, ГОУ ВПО СибГИУ. Факс (3852) 36-84-60, (3843) 46-57-92, e-mail: gromov@phvsics.sibsiu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО СибГИУ.

Автореферат разослан 19 сентября 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время изготовление отливок из чугуна в разовых формах из сырых песчано-глинистых смесей (ПГС) является наиболее распространенным технологическим процессом в нашей стране и за рубежом. Тенденции развития мировой практики литейного производства свидетельствуют о том, что технологии с применением ПГС останутся доминирующими и в обозримом будущем. Однако существует ряд проблем, связанных с долговечностью ПГС.

В условиях современного многономенклатурного производства ПГС подвергаются все более высоким термическим нагрузкам, что приводит к снижению долговечности и, как следствие, к увеличению расхода дорогостоящих формовочных материалов на освежение.

Одной из основных проблем, связанных с долговечностью ПГС, является применение в их составе углеродосодержащих материалов, необходимых для устранения пригара на отливках за счет образования при их нагреве пироуглерода. Широко применяемые в нашей стране в качестве антипригарных добавок традиционные углеродосодержащие материалы, такие как молотый уголь и мазут, не отвечают современным требованиям литейного производства. В результате их термодеструкции в слоях литейной формы, наряду с образованием пироуглерода, протекает процесс конденсации полициклических ароматических углеводородов, которые, накапливаясь, гидрофобизируют глинистое связующее и агрегатируют зерновую основу смеси, что приводит к ухудшению ее свойств и повышает расход свежих формовочных материалов, в результате чего снижается долговечность ПГС. При этом в атмосферу цеха при термодеструкции традиционных углеродосодержащих материалов выделяется большое количество вредных для здоровья человека соединений (СО, бензапирен, бензол, толуол, крезол и др.).

Таким образом, актуальным вопросом для литейного производства является повышение долговечности ПГС. Решение данной научно-технической задачи возможно за счет увеличения термостойкости смеси и устранения негативного воздействия углеродосодержащих материалов путем их замены на более эффективные.

Цель и задачи работы. Основной целью работы явилось определение принципиальной возможности повышения долговечности песчано-глинистых смесей за счет добавок ультрадисперсного пироуглерода (ПУ).

Для решения поставленной цели в работе сформулированы следующие теоретические и практические задачи:

1. Повысить долговечность формовочных ПГС за счет добавок ультрадисперсного ПУ.

2. Сформулировать теоретическое обоснование механизма повышения долговечности формовочных ПГС добавками ультрадисперсного ПУ.

3. Исследовать влияние ультрадисперсного ПУ на свойства глинистого связующего при воздействии высоких температур.

4. Исследовать влияние добавок ультрадисперсного ПУ на долговечность ПГС при различной термонагруженности смеси.

5. Разработать аналитический метод расчета освежения ПГС в зависимости от соотношения массы смеси к массе металла.

6. Провести опытно-промышленные испытания ПГС с добавками ПУ и оценить эффективность от их внедрения в производство.

Научная новизна

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность повышения долговечности ПГС добавками ультрадисперсного ПУ за счет протекания комплекса физико-химических реакций между диоксидом кремния и углеродом с образованием новых высокотемпературных соединений.

2. Раскрыт механизм взаимодействия частиц ПУ с глинистым связующим под воздействием высоких температур в процессе многократного оборота ПГС в производственном цикле.

3. Установлены аналитические зависимости по формированию комплекса физико-механических и технологических свойств ПГС от количества ПУ.

Практическая значимость работы

1. Разработаны практические рекомендации по повышению долговечности производственных ПГС добавками ПУ.

2. Проведены опытно-промышленные испытания разработанных составов ПГС с добавками ПУ, которые подтвердили практическую целесообразность их применения.

3. Разработана методика расчета процесса освежения ПГС с добавками ПУ в зависимости от соотношения смесь: металл, которая может быть адаптирована к условиям действующих чугунолитейных цехов.

4. Разработанная методика по исследованию процесса термоциклирования формовочных смесей внедрена в учебный процесс для студентов специальности 150204 — «Машины и технология литейного производства».

Реализация работы

Производственные испытания ПГС с добавками ПУ, проведенные на базе чугунолитейного цеха ОАО «ПО АМЗ», показали, что применение готового ПУ в составе ПГС вместо мазута за счет его высокой термостойкости и дезагрегирующего действия позволило улучшить комплекс технологических и физико-механических свойств смеси при одновременном сокращении на 25-30% расхода бентонита освежения. В результате этого экономический эффект от использования ПГС с добавками ПУ составил 386,75 руб. на тонну годных отливок (по ценам декабря 2005г.).

Апробация работы. Основные материалы диссертации представлены на научно-технических конференциях «Проблемы и перспектива развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств», г. Барнаул (2003-2005гг); «Авиационно-технологические системы», г. Уфа (2004 г.); «Седьмой съезд литейщиков России», г. Новосибирск (2005 г.); «Композиты в народное хозяйство» («Композит 2005»), г. Барнаул (2005 г.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 12 публикациях.

Структура к объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, 2 приложений и списка литературы из 141 наименования, изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе изложены современные представления о ПГС и вопросы, связанные с проблемами долговечности формовочных ПГС.

Формовочная ПГС, применяемая в современных технологических процессах, представляет собой многокомпонентную, многофазную, гетерогенную систему, которая должна обладать целым комплексом свойств для обеспечения производства качественных отливок.

Установлено, что ПГС в производственном процессе получения отливок выполняют три самостоятельных и взаимосвязанных функции: материала формы; материала, перерабатываемого при формообразовании; материала, получаемого в процессе смесеприготовления. При этом в процессе смесеприготовления формируется сложный комплекс свойств ПГС, который должен обеспечить выполнение первых двух функций, а именно, эффективное формообразование и получение качественных отливок в литейной форме.

Анализ многих составов производственных ПГС показал, что они на 90-98% состоят из оборотной смеси, которая несет в себе 85-95% активного глинистого связующего. Из этого следует, что освежающие добавки в размере 5-15% от содержания активного глинистого связующего не могут оказывать определяющего влияния на комплекс свойств готовой формовочной смеси, их роль заключается в компенсации утраченных компонентов смеси. Поэтому долговечность ПГС будет зависеть от того, с какими свойствами и в каком состоянии оборотная смесь поступает в смесеприготовительную систему.

Кроме этого установлено, что в ходе многочисленных производственных циклов происходит трансформация зернового состава смеси за счет формирования на поверхности зерен песка прочно закрепленной оболочки, которая в основном состоит из аморфных частиц глинистого связующего и продуктов термодеструкции углеродосодержащих материалов. Таким образом, реальная ПГС представляет собой новое качественное состояние формовочного материала, в результате чего контакт с металлом при заливке формы осуществляется через оболочку на поверхности зерна, термостойкость которой будет определять долговечность ПГС.

В результате многочисленных оборотов ПГС в технологическом цикле получения отливок возникает необходимость в контроле и управлении ее свойствами. Как показывает практика применения ПГС, значительная доля дефектов и брака отливок в литейном производстве возникает в результате использования формовочных смесей не соответствующего качества, т.е. нестабильности свойств либо отклонения одного или нескольких параметров от нормы. Нестабильность ПГС во многом связана с такими факторами, как неравномерная термическая нагрузка на смесь, выбивка не залитых форм, количество используемых стержней и их перегоревших остатков, попадающих в отработанную смесь при выбивке, потери смеси в процессе оборота, параметры освежения и эффективность смесепри-готовительной системы. Контроль состава и свойств ПГС по результатам анализов, а также освежение компонентов смеси по усредненным значениям для всей номенклатуры отливок не обеспечивают получение формовочных смесей со стабильными свойствами, а в ряде случаев приводят к повышенному расходу свежих

материалов. Для обеспечения стабильности свойств ПГС необходимо применение предупредительной системы контроля, построенной на основе математических моделей, позволяющих рассчитать ожидаемые изменения состава и свойств готовой формовочной смеси в зависимости от технологических параметров отливки. Такой подход к решению проблемы позволяет не только получать стабильные параметры смеси, но и одновременно экономить формовочные материалы.

Также установлено, что для повышения долговечности ПГС для чугунного литья необходимо применять исходные материалы с высокими технологическими свойствами, которые бы при улучшении одних свойств смеси не оказывали негативное влияние на другие. В качестве таких материалов предпочтительно использовать комплексные связующие на основе активированного бентонита и технологических добавок. Эти связующие представляют собой либо механическую смесь, например бентонита и углеродосодержащей добавки, либо смесь компонентов, которые могут вступать в физико-химическое взаимодействие между собой. В процессе приготовления комплексных связующих при одновременном измельчении нескольких компонентов частицы глинистого связующего получаются разделенными между собой частицами органической (углеродосодержащей) добавки, и в дальнейшем измельченные частицы глинистого связующего не имеют возможности сблизиться до критического расстояния для развития процесса аутогезии. При этом совместный помол бентонита с углеродосодержащим материалом повышает степень его диспергирования и обеспечивает более высокие технологические свойства ПГС. Также особое внимание следует обратить на выбор углеродосодержащей (антипригарной) добавки. На основании анализа факторов, определяющих повышение чистоты поверхности отливок из чугуна, установлено, что защитное действие углеродосодержащих материалов связано с образованием при термодеструкции ПУ в слоях формы, прилегающих к отливке. Для того чтобы содержание добавки в смеси было минимальным, она должна обеспечивать как можно больший выход ПУ. Широко применяемые в литейном производстве антипригарные материалы, такие как молотый уголь, мазут, отходы нефтехимического производства, не соответствуют современным требованиям. Наряду с невысоким выходом ПУ, при их термодеструкции преобладает процесс образования продуктов, которые дезактивируют глинистое связующее, тем самым снижая долговечность смеси. Помимо этого в атмосферу литейного цеха выделяется значительное количество вредных для здоровья людей веществ. Таким образом, замена малоэффективных углеродосодержащих материалов более эффективными антипригарными добавками будет способствовать развитию новой технологической практики и позволит существенно улучшить экологическую обстановку в литейном цехе.

На основании анализа проблемы повышения долговечности ПГС сформулирована цель и поставлены задачи исследования.

Во второй главе представлены теоретические предпосылки по определению механизма повышения долговечности ПГС добавками ПУ.

На основе известных представлений о механизме антипригарного действия традиционных углеродосодержащих материалов на примере молотого угля рассмотрены процессы, происходящие в литейной форме при образовании ПУ. Установлено, что под действием температуры заливаемого металла в условиях скоро-

стного пиролиза угля первоначально выделяется газовая фаза, состоящая в основном из низкотемпературных углеводородов. Часть продуктов участвует в образовании ПУ, но основная масса фильтруется через слои материала формы и выходит за ее пределы, где при контакте с кислородом воздуха воспламеняется и сгорает. По мере дальнейшего нагрева частиц углеродосодержащего материала происходит формирование фракций ароматических углеводородов, которые И1рают главную роль в образовании ПУ в высокотемпературных слоях литейной формы. Образование ПУ в литейной форме из газовой фазы, содержащей ароматические углеводороды, происходит, начиная с температуры 650°С, однако при температурах ниже 900°С скорость его образования невысока. Образовавшиеся в высокотемпературных слоях литейной формы ароматические углеводороды только частично участвуют в образовании ПУ, т.к. в основной своей массе они под действием градиента газового давления фильтруются в глубинные слои литейной формы. При своем движении по капиллярам и порам материала формы они охлаждаются и конденсируются в соответствии с температурой кипения каждого соединения. Таким образом, можно считать, что часть продуктов термического разложения угле-родосодержащих материалов, находящихся в высокотемпературной, очень узкой зоне литейной формы, участвуют в процессе образования ПУ, а основная масса после разложения конденсируется на участках поверхности обезвоженной адгезивной оболочки и частицах адгезивного субстрата. Конденсирующиеся фракции углеродосодержащих материалов обычно представляют собой целый ряд тяжелых полициклических ароматических соединений. Данные соединения гидрофобизи-руют поверхностные слои адгезивной оболочки, прочно скрепляя отдельные частицы обезвоженного адгезивного субстрата соединениями типа мазута, битума, гудрона, асфальтена или пека, имеющих температуру плавления и кипения в пределах 150-450°С. Прочность данных соединений в холодном состоянии достаточно высокая. Помимо этого в слоях формы остается твердый коксовый остаток, зола, а также побочные продукты типа сернистых соединений. В результате многократного использования ПГС через некоторое количество оборотов в адгезивной оболочке, покрывающей зерновую основу, будет содержаться весь спектр промежуточных продуктов термического разложения углеродосодержащего материала, начиная от исходного материала, вводимого при освежении, до ПУ и кокса. Причем ни качественный, ни количественный состав углеродосодержащих материалов в адгезивной оболочке не поддается определению.

Для повышения долговечности ПГС и создания управляемого процесса формирования антипригарных и других свойств ПГС было предложено непосредственно на стадии приготовления вводить в их состав готовый ПУ, получаемый за пределами литейной формы и отличающийся высокой термостойкостью, дисперсностью и химической активностью. Требованиям литейного производства наиболее полно удовлетворяет технический углерод (в работе к данному материалу применяется термин пироуглерод, ПУ) марки П324, который имеет высокую активность и дисперсность (размер частиц 36-42 нм), среднюю структурность (количество частиц в первичном агрегате 15-20 шт.) и высокую температуру получения (1400-1600°С). В состав ПУ входят 89-99% углерода, 0,9-1,0% водорода, 3,5-4,0% кислорода, 0,1-1,1% серы и до 0,5% минеральных примесей.

Добавление ультрадисперсного ПУ в ПГС в процессе смесеприготовления

позволяет сформировать на поверхности зерен песка термостойкую адгезивную оболочку, которая позволяет повысить долговечность ПГС и устранить пригар на отливке (рисунок 1).

Механизм повышения долговечности ПГС за счет введения ультрадисперсного ПУ можно условно разделить на два процесса. Первый процесс связан с чисто механическим влиянием на процессы дезагрегации частиц глинистого связующего и формированием на поверхности зерен песка термостойкой адгезивной оболочки, которая одновременно обеспечивает антипригарные свойства формовочной смеси. Второй процесс связан с химическим взаимодействием частиц ПУ с кремнеземом адгезивного субстрата и образованием новой высокотемператур-

Рисунок 1 - Фрагменты адгезивной оболочки ПГС с добавками ПУ: 1 - зерно песка (ЭЮг); 2 — аморфизированный слой; 3 — термостойкая адгезивная оболочка; 4 — частицы ПУ; 5 - коллоидные частицы аморфного кремнезема (ЗЮ2); 6 - адгезивный субстрат (8Ю2+Н20)

Согласно первому процессу, при приготовлении смеси с добавками ПУ в результате сухого перемешивании происходит дезагрегация и распределение среди зерновой основы частиц бентонита при одновременном покрытии их поверхности термостойкими частицами ПУ. При добавлении воды в смесь, она проникает к частицам бентонита, которые разделены между собой частицами ПУ, в результате происходит дополнительное диспергирование частиц бентонита на более мелкие. Образуется слоистая текстура адгезивной оболочки, в которой частицы адгезивной оболочки разделены между собой не только молекулами воды, но и частицами ПУ, которые одновременно повышают ее термостойкость. Также наличие ПУ в составе смеси позволяет исключить агрегатирование частиц бентонита и обеспечить более свободное проникновение молекул воды к базальным поверхностям частиц глинистого связующего и их гидратацию. В результате этого ускоряется процесс формирования прочности смеси, сокращается время на приготовление и повышается эффективность использования потенциальной вяжущей способности глинистЬго связующего.

При уплотнении смеси без содержания ПУ зерна сближаются, адгезивная оболочка деформируется, при этом происходит выдавливание частиц адгезивной оболочки в межзерновое пространство. Оставшиеся частицы адгезивной оболочки в зоне контакта сближаются до такой степени, что между ними остается только мономолекулярный слой воды. Уплотнение смеси с ПУ протекает аналогично на

стадии сближения зерен, но затем адгезивная оболочка с частицами глинистого связующего деформируются и частицы сближаются, часть свободной воды из пространства между частицами выдавливается за пределы места деформации. Единичные частицы ПУ вдавливаются в поверхность увлажненных частиц глинистого связующего и смежные частицы сближаются, что дает им проявить вяжущие свойства и придать формовочной смеси прочностные свойства.

При заполнении формы металлом и нагреве слоев смеси происходит удаление воды, и частицы глинистого связующего по базальным поверхностям сближаются, что приводит к образованию агрегатированных зерен и конгломератов, состоящих из нескольких зерен, прочно скрепленных между собой дегидратированными частицами глинистого связующего. Следовательно, в процессе смесе-приготовления необходимо восстановить вяжущие свойства глинистого связующего, вносимого оборотной смесью, т.е. разрушить агрегаты и измельчить или разделить достаточно прочно связанные между собой частицы глинистого связующего. Данная схема характерна для традиционной смеси.

В процессе заполнения формы металлом и прогрева смеси частицы глинистого связующего, покрытые частицами ПУ, также отдают воду, сближаются до критического расстояния, но при этом не могут образовывать прочные агрегаты, т.к. по базальным поверхностям они разделены между собой частицами ПУ, которые выполняют роль разделителя между частицами глинистого связующего и адгезивного субстрата.

Наличие малопрочных агрегатов пироуглеродных частиц в адгезивной оболочке глинистого связующего оборотной смеси позволяет ускорить формирование свойств смеси. Следует отметить, что агрегаты частиц глинистого связующего разрушаются при перемешивании по тем поверхностям, где расположены частицы ПУ, и возвращаются к той дисперсности, которую они имели в предыдущем цикле смесеприготовления.

Согласно второму процессу механизма формирования свойств смеси с добавками ПУ, частицы ПУ, имеющие открытые углеродные связи, располагаются на поверхностях частиц глинистого связующего и зерен кварцевого песка, которые, в свою очередь, также имеют открытые силоксановые и силановые связи. Высокая плотность открытых связей на поверхности частиц адгезивного субстрата и ПУ при нагреве или высоких давлениях точечных контактов создают термодинамическую возможность химического взаимодействия углерода и диоксида кремния с образованием тугоплавкого соединения — карбида кремния (Б ¡С) с температурой плавления 2830°С. Таким образом, можно предположить, что при воздействии высоких температур в процессе заливки формы жидким металлом в микрообъемах адгезивного субстрата и адгезивной оболочки возникает кислородный дефицит, в результате при взаимодействии наноразмерных частиц ПУ и кремнезема образуются тетраэдры со связями Бь-С вместо Б ¡-О, за счет чего образуются первые координационные сферы БЮ. Наличие в составе адгезивной оболочки ультрадисперсной высокотемпературной фазы способствует повышению термостойкости и соответственно долговечности готовой формовочной смеси в процессе оборота в производственном цикле.

В третьей главе представлены методы исследования ПГС с добавками ПУ и характеристика используемых материалов.

В качестве исходных материалов использовали: Хакасский бентонит марки П,Т|А (ГОСТ 28177-89), кварцевый песок Балашейского ГОКа марки 5К30302 (ГОСТ 2138-91), технический углерод (ПУ) марки П-324 (ГОСТ 7885-86).

Для установления влияния добавок ПУ на свойства глинистого связующего при воздействии высоких температур были подготовлены образцы из чистого бентонита и композиции бентонита с различным содержанием ПУ. Подготовленные образцы подвергали термообработке в печи при температурах 100-800°С через 100°С, после чего определяли содержание активного бентонита по ГОСТ 23409.14-78, коллоидальность и водопоглощение по ГОСТ 28177-89. Для установления механизма влияния добавок ПУ на формирование свойств адгезивной оболочки ПГС при воздействии на них высоких температур применялся метод дифференциально-термогравиметрического анализа (ДТГА). Исследования проводили на дериватографе системы «РаиНк» (Венгрия) с режимом нагрева Ю°С/мин. Для установления возможности взаимодействия частиц ПУ с компонентами адгезивной оболочки на установке ДРОН-2.0 с излучением Со, и=32 кВ, 1=4 шА был проведен рентгеноструктурный анализ образцов, моделирующих адгезивную оболочку.

Для исследования влияния добавок ПУ и термоциклирования на прочность ПГС были подготовлены составы смеси с различным содержанием ПУ. После термоциклирования смеси в интервале температур 100-700°С через 5, 10, 15 и 20 минут перемешивания в смесителе определяли прочность смеси на сжатие в сыром состоянии по ГОСТ 23409.7-78.

Для установления влияния добавок ПУ на долговечность формовочных ПГС проведено четыре серии экспериментов. Методика исследований основывалась на многократных заливках (10 заливок) чугуна индукционной плавки марки СЧ20 при температуре 1320-1350°С в цилиндрические формы при различном соотношении смесь:металл. После каждого цикла получения отливки освежение смеси не производили. Отливки представляли собой форму шара, за счет изменения диаметра отливок достигали соотношения смесь:металл = 15:1, 10:1 и 5:1, тем самым оказывая различную термическую нагрузку на смесь. После каждого цикла смесеприготовления определяли газопроницаемость смеси по ГОСТ 23409.6-78, прочность смеси на сжатие в сыром состоянии по ГОСТ 23409.7-78 и содержание активного бентонита в смеси по ГОСТ 23409.14-78.

Обработку полученных экспериментальных данных проводили методами математической статистики при пятипроцентном уровне значимости. Проверку адекватности полученных математических зависимостей проводили по Р-критерию Фишера и коэффициенту детерминации Я2.

В четвертой главе представлены результаты исследования свойств ПГС с добавками ПУ, а также приведен расчет освежения ПГС в зависимости от соотношения массы смери к массе металла и результаты опытно-производственных испытаний ПГС с добавками ПУ.

На основании изучения вопроса влияния углеродосодержащих материалов на свойства глинистого связующего при высоких температурах установлено, что практически все применяемые углеродосодержащие материалы при их термическом разложении значительно снижают активность бентонита, водопоглощение и коллоидальность. В некоторых случаях наблюдается снижение свойств глинистою

го связующего при введении добавок даже без нагрева. Объяснением этому факту служит механическое обволакивание частиц глинистого связующего жидкими добавками или химическая адсорбция глинистым связующим твердых добавок. Для установления влияния добавок ПУ на свойства глинистого связующего при высоких температурах проведены исследования активности, водопоглощения и коллоидальности бентонита после предварительной термообработки образцов.

Результаты исследований влияния добавок ПУ на активность бентонита (рисунок 2) показали, что в интервале температур 100-400°С активность бентонита практически не изменяется. Данное явление можно объяснить увеличением удельной поверхности зерен бентонита за счет изменения расстояния между частицами глинистого вещества.

Интервал температур 500-700°С соответствует процессу потери бентонитом конституционной воды. Если при 500°С для всех образцов наблюдается снижение активности бентонита на 8-13%, то в результате прокаливания при 600°С происходит интенсификация процесса, и потеря активности составляет 20-25%. Завершение процесса удаления конституционной воды при 700°С приводит к потере бентонитом активности на 80-92%. После прокаливания при 800°С бентонит ни в одном из образцов практически не проявляет активность, что связано с разрушением кристаллической решетки бентонита и его превращением в аморфное соединение.

Как видно из экспериментальных данных добавки ПУ не только не снижают активность бентонита после прокаливания по сравнению с чистым образцом, а наоборот, увеличивают. Особенно положительное влияние ПУ заметно в интервале температур 500-700°С, где потеря активности композиции бентонит+ПУ с 10% ПУ меньше на 11-22% по сравнению с чистым бентонитом. Данное явление можно объяснить тем, что частицы ПУ, обладающие высокой удельной поверхностью, образуют на частицах бентонита термостойкий слой, тем самым повышая термостойкость самого бентонита. При этом следует отметить, что при термодеструкции ПУ не образуются вещества, которые гидрофобизируют поверхность бентонита.

Рисунок 2 — Влияние добавок ПУ и температуры на содержание активного бентонита

При исследовании влияния добавок ПУ при высоких температурах на изменение водопоглощения и коллоидальности также не было выявлено отрицательного воздействия ПУ на бентонит (рисунок 3).

Температуря промлимтм, *С Температура проилиинм, "С

Рисунок 3 — Влияние добавок ПУ на водопоглощение и коллоидальность бентонита при высоких температурах: 1 - бентонит; 2 — бентонит 90% и ПУ 10%

Подтверждением факта, что при формировании адгезивной оболочки с частицами ПУ происходит повышение ее термостойкости, служат результаты исследований методом ДТГА (рисунок 4).

Рисунок 4 — Дифференциально-термогравиметрический анализ компонентов адгезивной оболочки: 1 - бентонит; 2 - бентонит (90%) + ПУ (10%)

Из результатов исследования (рисунок 4) видно, что для композиции бентонит (90%)+ПУ (10%) происходит существенное изменение характера кривой потери массы. Для чистого бентонита потеря массы начинается практически со 120°С (кривая ТГ-1), а смесь бентонита с ПУ (кривая ТГ-2) начинает интенсивно терять вес (дегидратация) при температуре более 450°С. Этот факт имеет принци-

пиальное значение для долговечности смеси. Повышение термостойкости и вяжущей способности бентонита с добавками ПУ имеет важное значение, т.к. изменение механизма дегидратации глинистого связующего является ключом к пониманию механизма формирования адгезивной оболочки на поверхности зерна и ее долговечности. Долговечность адгезивной оболочки будет определять расход свежего глинистого связующего (бентонита) и ПУ.

Еще одним фактором, обеспечивающим повышение долговечности ПГС, может служить образование новой высокотемпературной фазы при взаимодействии ПУ с кремнеземом адгезивного субстрата, которые обладают высокой плотностью открытых связей. Рентгеноструктурный анализ термообработанных при 1000°С композиций, имитирующих состав адгезивной оболочки зерновой основы оборотной смеси (жидкое стекло + аморфный кремнезем + ПУ), показал появление ультрадисперсной высокотемпературной фазы типа р-БЮ, которая способствует повышению долговечности готовой формовочной смеси.

Для установления влияния добавок ПУ на долговечность ПГС были проведены исследования ПГС в процессе термоциклирования и при многократных заливках без введения освежающих добавок.

Результаты исследования влияния добавок ПУ и термоциклирования на прочность ПГС представлены на рисунке 5.

1,3

ъ V 1.2

1 1,1

1.0

£ 3 0,9

я с 0,8

£ 0,7

0,6

8. с 0,6

0,4

1.3

"ь 1.2

к £ 1.1

•Г 1,0

| 0.8

я 0,8

X

0,7

X ж 0,6

& с 0,6

0,4

в

100

200 300 400 600 Температура, *С

=-;

к

20 100 200 300 400 Температура, *С

Ъ

V

& с

700

600 ООО 700

1.3 1.2 1,1 1.0 0,0 0,8 0.7 О,в 0,6 0,4

у

Ж-

—-ггт *

V—

20 100 200 300 400 600 Температура, *С

600 700

200 300 400 Температура, *С

700

Рисунок 5 - Влияние добавок ПУ и термоциклирования на прочность смеси в сыром состоянии: время перемешивания: а — 5 мин; 6-10 мин; в — 15 мин; г - 20 мин; 1 - без ПУ; 2 - 0,5% ПУ; 3 - 0,75% ПУ; 4 - 1% ПУ; 5 - 1,5% ПУ

Как видно, ПУ в пределах 0,5-1,5% проявляет противоположные способности, а именно прочность после предварительного нагрева компонентов увеличивается. Это связано с тем, что при нагревании и удалении рыхлосвязанной и межпакетной воды в частицах глинистого связующего происходит как бы их растрескивание и раскрытие, после чего в образовавшиеся трещины попадают ультрадисперсные частицы ПУ, т.е. происходит термическое измельчение. Смесь без добавок ПУ не сильно изменяет свои свойства при нагреве до 300-400°С, а затем у нее наблюдается снижение свойств, что связано с дегидратацией глинистого связующего.

В случае введения в состав смеси добавок ПУ, начиная с 0,5%, происходит существенное увеличение прочности. Это увеличение имеет место при содержании ПУ в пределах 0,5-1%, при содержании в смеси 1,5% ПУ такого роста прочности не наблюдается, т.к. начинает сильно проявляться экранирующий эффект частиц ПУ по отношению к частицам глинистого связующего. Причем падение прочности интенсивно происходит после нагрева смеси более 500°С, что связано с началом процессов разрушения структуры бентонита.

Анализ результатов исследования долговечности ПГС с добавками ПУ при многократных заливках (рисунок 6) показал, что по мере увеличения количества заливок происходит снижение содержания активного бентонита и снижение прочности на сжатие ПГС для всех составов смеси при различных соотношениях массы смеси к массе металла, однако изменение характеристик ПГС происходит с различной интенсивностью, в зависимости от содержания ПУ и термонагружен-ности смеси.

Добавление в состав ПГС небольшого количества ПУ позволяет сократить утрату бентонита и снизить темп разупрочнения смеси. Как видно из графиков на рисунке 6, существенное снижение прочности для ПГС без добавок ПУ происходит уже после двух заливок, затем в течение 4-5 заливок наблюдается стабилизация свойств, после чего интенсифицируется процесс потери прочности. Изменение прочности ПГС с добавками ПУ носит несколько иной характер. Смеси с добавками ПУ в течение первых пяти циклов имеют более высокую прочность по сравнению с исходной ПГС, особенно это заметно для ПГС с 0,7 и 0,9% ПУ, к тому же в ПГС с добавками ПУ не происходит резкого снижения прочности после первых двух заливок. В дальнейшем прочность ПГС с добавками ПУ плавно снижается и несколько приближается к свойствам исходной ПГС, что связано с утратой ПУ в процессе оборота смеси. По изменению содержания активного бентонита в смеси также видно, что ПГС с добавками ПУ имеют более высокие показатели. Благодаря повышению термостойкости адгезивной оболочки за счет частиц ПУ бентонит в ПГС в меньшей мере теряет активность. К тому же частицы ПУ оказывают дезагрегирующее действие на глинистое связующее. При дегидратации частицы глинистого связующего сближаются по базальным поверхностям, но при этом ПУ, исполняя роль разделителя, не позволяет им создать прочные агрегаты. В результате при смесеприготовлении происходит разрушение агрегатов глинистого связующего по тем поверхностям, где находятся частицы ПУ. Таким образом, при введении в ПГС добавок ПУ происходит более полное использование вяжущих способностей глинистого связующего. При сравнении результатов испытания ПГС с различной термонагруженностью видно, что падение прочности и сокращение активного бентонита в смеси происходит в большей мере при уве-

личении массы металла в форме. На графиках изменения содержания активного бентонита видно, что с уменьшением соотношения смесь : металл изменяется характер наклона кривых с пологого на более крутой, что выражается в увеличении потери активного бентонита. Потеря бентонита, в свою очередь, ведет к снижению прочности смеси. Следует также отметить, что свойства ПГС с добавками ПУ имеют более высокие показатели, чем исходная смесь при всех соотношениях массы смеси к массе залитого металла.

Рисунок 6 - Влияние добавок ПУ на изменение содержания активного бентонита и прочность смеси на сжатие при многократных заливках: соотношение (смесь: металл): а — 15:1; б — 10:1; в — 5:1; 1 - без ПУ; 2 - 0,5% ПУ; 3 - 0,7% ПУ; 4 - 0,9% ПУ

На основании проведенных исследований можно сделать выводы, что добавки ПУ увеличивают долговечность ПГС, во-первых, за счет повышения термо-

стойкости адгезивной оболочки и, во-вторых, за счет более полного восстановления свойств глинистого связующего при смесеприготовлении.

Для количественной оценки утраченных ПГС компонентов (бентонита, ПУ) в результате воздействия температуры металла на примере формы с отливками в виде шара с различным соотношением смесь: металл был проведен аналитиче-

При расчете определяется часть, которую компонент утратил в результате воздействия температуры заливаемого металла, путем суммирования долей компонента, утраченных в слоях формы с различными тепловыми условиями. Температурные поля формы определяются аналитическим способом, предложенным профессором А.И. Вейником. После определения температурных полей, форму условно разбиваем на слои с различной температурой прогрева, в которых в зависимости от тепловых условий происходит утрата компонентов смеси, которую находим из полученных экспериментальных данных изменения активности бентонита и потери массы компонентов методом ДТГА в зависимости от температуры нагрева.

При расчете температурных полей получены уравнения, позволяющие определить глубину прогрева формы xi до определенной температуры 7). После расчета глубины прогрева формы X/ до определенной температуры Г, определяются объемы смеси V) по формуле (1), подверженные воздействию различных температур (рисунок 7), при этом сделано допущение, что температурное поле распространяется во все стороны одинаково по нормали к поверхности, т.е. исключается влияние литниковой системы.

¥¡=4/3-71-((готл + х/ - (готл + (1)

Для определения массы компонента тутрЛ, утраченной (потерявшей активность) в результате воздействия теплового потока, в каждом отдельном слое, необходимо /-й объем смеси помножить на плотность смеси рсм, на долю к содержания компонента в смеси и на долю которую компонент теряет при нагреве до температуры Т,.

Щтр.1 =4/3-71-((готя + х/ - (готя + х^)3) ■ рсм к-(2)

Для определения доли утраченного (потерявшего активность) компонента gt в ходе нагревания использовали уравнения, полученные по экспериментальным данным: потеря массы бентонита для нахождения потеря массы ПУ для

gm(ny), потеря массы композиции бентонита с ПУ для gm(r>+nyj, изменение активности бентонита при прокаливании чистого бентонита для нахождения и композиции бентонита с ПУ для gA<s+ny)-

gm(6)=(-l,6210r'°'Tt + 4,66-10'7- t -4,128-W'-T1 + 0,146-Т-2,042)/100; gm(ny)-(l,061(T7- t-5,751 O^ -f + 0.008 Т+ 0,417)/100; gm(6+nyr (-4,46-W10-? + 7,831СГ7- Iе-4,141СГ4Тг+ 0,092 T-0,762)/100; gA(6)=(8,61-lCr7' t - 5,96-lV4-? + 0,125 T+2,286)/!00; gA(a+ny)=03,331(T7- t -11,651(J4? + 0,307 T-21,142)/100. Суммированием значений, полученных по формуле (2), определяется общая масса утраченного (потерявшего активность) компонента Мутр в форме.

Мутр D Iftymp.i-

Для определения процента утраченного компонента Gymp необходимо Мутр разделить на массу компонента Мк, содержащегося в литейной форме.

Gymp=(Мутр / Л/J -100. Данная схема расчета реализована с помощью электронных таблиц Microsoft Excel, в интервале температур 100-900°С, с определенным шагом ДТ.

Производственные испытания ПГС с добавками ПУ были проведены на базе чугунолитейного цеха (ЧЛЦ) ОАО «ПО АМЗ», г. Барнаул. Целью испытаний являлось определение влияния добавок ПУ на долговечность производственных ПГС. В ходе испытаний в заводскую смесь вместо мазута добавляли ПУ марки П-324. Для устранения выделения пыли при смесеприготовлении ПУ в состав смеси вводили в виде бентонито-пироуглеродной суспензии.

На первом этапе производственных испытаний ПГС с добавками ПУ происходило вытеснение оборотной смеси с мазутом из системы смесеприготовления. На данном этапе проводили корректировку состава смеси для обеспечения необходимых технологических свойств. После устранения наследственных свойств базовой оборотной смеси был установлен расход бентонита и ПУ для исследуемой ПГС. Благодаря повышению термостойкости адгезивной оболочки и дезагрегирующему действию ПУ на зерновую основу и компоненты адгезивной оболочки освежение по бентониту снизили на 25-30%. Высокая термостойкость самого ПУ обеспечивает его низкий угар. В результате этого расход ПУ составил 0,430 кг на тонну годных отливок.

В процессе испытаний ПГС с добавками ПУ установлено, что дезагрегирующее действие ПУ на зерновой состав и адгезивную оболочку проявилось в снижении чувствительности смеси к изменению качества бентонита. В целом ПГС с добавками ПУ в процессе оборота обладает более стабильными свойствами, благодаря чему сократился брак по вине форм. Исключение из состава смеси мазута привело к снижению газотворности ПГС, что выразилось в уменьшении газовых дефектов на отливках и сокращению выделений канцерогенных веществ. Отливки, полученные с применением ПГС с добавками ПУ, полностью удовлетворяли требованиям по шероховатости поверхности, предъявляемым к ним в цехе. Благодаря снижению расхода бентонита и углеродосодержащей добавки эко-

номйческйй эффект от применения'ПГС с добавками ПУ составил 386,75 руб. на тонну годных отливок (по ценам декабря 2005г.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании теоретического анализа и экспериментальных данных установлена принципиальная возможность повышения долговечности ПГС добавками ультрадисперсного ПУ, количественно определяемая термонагруженностью смеси.

2. Экспериментально установлено, что при воздействии высоких температур добавки ПУ обеспечивают более высокие показатели активности и коллоидных свойств глинистого связующего, по сравнению с чистым связующим.

3. Методом дифференциально-термогравиметрического анализа установлено, что при наличии ПУ начало процесса дегидратации глинистого связующего смещается со 120 до 450°С, данное явление - изменение температуры начала процесса дегидратации имеет принципиальное значение для повышения долговечности ПГС.

4. Установлен механизм повышения долговечности ПГС добавками ПУ за счет формирования на поверхности зерновой основы смеси термостойкой адгезивной оболочки и дезагрегирующего действия частиц ПУ на частицы глинистого связующего. Помимо этого, применение ПУ в составе ПГС вместо традиционных углеродосодержащих материалов позволяет устранить накопление в оборотной смеси экологически вредных полициклических ароматических соединений, дезактивирующих глинистое связующее.

5. Разработан аналитический метод расчета освежения ПГС для производства отливок из чугуна в зависимости от соотношения массы смеси и жидкого металла.

6. Разработаны технологические рекомендации по применению готового ПУ в составе формовочных ПГС при его содержании в пределах 7-11% от массы глинистого связующего.

7. Производственные испытания ПГС с добавками ПУ, проведенные на базе ОАО «ПО АМЗ», показали улучшение технологических и механических свойств формовочной смеси, что позволило сократить расход бентонита при освежении на 25-30% в расчете на тонну годных отливок.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Марков, В.А. Обоснование разработки аналитического метода расчета освежения формовочных смесей / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев // Ползуновский альманах. - 2003. - №3-4. - 0,11.

2. Марков, В.А. Исследование тепловых свойств оборотной формовочной смеси / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев // Авиационно-технологические системы: Межвуз. сб. науч. тр. - Уфа: Изд-во УГАТУ, 2004. - С. 189-193.

3. Марков, В.А. Дифференциально-термический анализ смесей кремнезема и пироуглерода / В.А. Марков, К.Е. Нефёдов, Ю.Н. Антуфьев // Ползуновский альманах. - 2004. - №4 - С.7-9.

4. Марков, В.А. Образование высокотемпературных соединений при взаимодействии кремнезема и ультрадисперсного пироуглерода в формовочных смесях / В.А. Марков, К.Е. Нефёдов, Ю.Н. Антуфьев // Ползуновский альманах. -

2004. — №4 — С.27-29.

5. Влияние ультрадисперсного пироуглерода (УДП) на формирование свойств формовочных смесей при нагревании / В.А. Марков, A.M. Гурьев, К.В. Мамаев, К.Е. Нефёдов, Ю.Н. Антуфьев // Ползуновский вестник. - 2005. -№2/1. -С. 178-184.

6. Взаимодействие ультрадисперсного пироуглерода с кремнеземом формовочных смесей при нагревании / В.А. Марков, A.M. Гурьев, К.В. Мамаев, К.Е. Нефёдов, Ю.Н. Антуфьев // Труды седьмого съезда литейщиков России. Том 2. - Новосибирск: ИД «Историческое наследие Сибири», 2005. - С.45-52.

7. Формирование комплекса свойств песчано-глинистых смесей с добавками ультрадисперсного пироуглерода / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев, К.Е. Нефёдов [и др.] // Труды международной научно-технической конференции «Композиты в народное хозяйство» («Композит 2005»). - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - С.28-31.

8. Интегральный механизм формирования свойств единых песчано-глинистых смесей / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев, Е.В. Маркова [и др.] // Вестник АлтГТУ. - 2005. -№3-4 - С.36-39.

9. Проблемы стабилизации свойств оборотных песчано-глинистых смесей / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев, К.Е. Нефёдов [и др.] // Вестник АлтГТУ. - 2005. -№3-4-С.4-5.

10. Марков, В.А. Влияние пироуглерода на долговечность оборотных песчано-глинистых смесей / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев // Вестник АлтГТУ. - 2005. -№3-4. -С.30-31.

11. Марков, В.А. Анализ компонентов оборотной песчано-глинистой смеси / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев, Е.В. Маркова // Материалы докладов 7-й Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств». - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - С. 3.

12. Марков, В.А. Изменение активности бентонита под действием температуры / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев // Материалы докладов 7-й Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств». - Барнаул: Изд-во АлтГТУ,

2005.-С. 5.

Отпечатано в типографии АлтГТУ

Лицензия на полиграфическую деятельность

ПЛД № 28-35 от 15.07.97 г.

Печать - ризография

Формат 60x84 1/16. Усл. п. л. 1,16.

Тираж 100 экз. Заказ 2006-22

Введение.

Глава 1. Проблемы долговечности песчано-глинистых формовочных смесей.

1.1. Роль формовочной песчано-глинистой смеси в процессе производства отливок.

1.2. Функции формовочной песчано-глинистой смеси в процессе производства отливок.

1.3. Анализ компонентов оборотной смеси и трансформация свойств зернового состава оборотной смеси.

1.4. Проблемы стабилизации состава и физико-механических свойств песчано-глинистой смеси.;.

1.5. Влияние свойств бентонита на долговечность песчано-глинистой смеси.

1.6. Анализ факторов, определяющих повышение чистоты поверхности отливок из чугуна.

1.7. Выводы и постановка задачи исследования.

Глава 2. Теоретические предпосылки по определению механизма повышения долговечности песчано-глинистых смесей.

2.1. Анализ механизма антипригарного действия углеродосодержащих материалов.

2.1.1. Механизм образования пироуглерода в литейной форме при использовании традиционных углеродосодержащих материалов.

2.1.2. Определение возможности применения готового . пироуглерода в составе песчано-глинистых смесей.

2.2. Формирование комплекса свойств песчано-глинистой смеси с добавками пироуглерода.

2.2.1. Механизм формирования текстуры адгезивной оболочки зерновой основы песчано-глинистой смеси с добавками пироуглерода.Г.

2.2.2. Условия взаимодействия кремнезема и пироуглерода под воздействием температуры.

2.3. Выводы.

Глава 3. Методы исследования и характеристика исходных материалов.

3.1. Характеристика исходных материалов.

3.2. Методика исследования компонентов адгезивной оболочки зерновой основы песчано-глинистых смесей под воздействием высоких температур.

3.2.1. Методика исследования свойств композиций бентонита и пироуглерода при термоциклировании.

3.2.2. Методика исследования термоциклированных композиций бентонита и пироуглерода методом дифференциально-термогравиметрического анализа.

3.2.3. Рентгеноструктурный анализ компонентов формовочной смеси.

3.3. Методика исследования песчано-глинистых смесей при термоциклировании.

3.4. Методика исследования долговечности песчано-глинистых смесей.

3.5. Обработка экспериментальных данных и разработка математического описания.

Глава 4. Анализ результатов исследования песчано-глинистых смесей с добавками пироуглерода.

4.1. Исследование влияния пироуглерода на свойства бентонита при высоких температурах.

4.2. Исследование композиций бентонита и пироуглерода методом дифференциально-термогравиметрического анализа.

4.3. Исследование взаимодействия компонентов адгезивной оболочки с частицами пироуглерода при высоких температурах.

4.4. Влияние добавок пироуглерода и термоциклирования на свойства песчано-глинистых смесей.

4.5. Влияние добавок пироуглерода на долговечность песчано-глинистой смеси.

4.6. Расчет освежения песчано-глинистой смеси.

4.7. Разработка производственно-технологических рекомендаций по повышению долговечности песчано-глинистых смесей.

Современные технологические процессы получения отливок из чугуна в разовых формах из сырых песчано-глинистых смесей (ПГС) характеризуются расширением номенклатуры, усложнением конфигурации и уменьшением развеса литья, при одновременном повышении требований к геометрической точности и чистоте поверхности отливки, а также экологической безопасности производства. В условиях многономенклатурного производства ПГС подвергается различной термической нагрузке, за счет существенного изменения соотношения массы смеси к массе залитого металла, в результате этого возникает проблема поддержания стабильности свойств и состава ПГС в процессе ее оборота. Зачастую решение данной проблемы сводится к повышению расхода дорогостоящих формовочных материалов при освежении. Таким образом, нерациональное использование возможностей глинистого связующего приводит к снижению долговечности ПГС.

Также одной из основных проблем долговечности ПГС является применение в их составе углеродосодержащих материалов, необходимых для получения отливок без пригара с высокой чистотой поверхности. Антипригарное действие углеродосодержащих материалов связано с образованием при нагреве пироуглерода. Широко применяемые в нашей стране в качестве антипригарных добавок традиционные углеродосодержащие материалы, такие как молотый уголь и мазут, не отвечают современным требованиям литейного производства. В результате их термодеструкции в слоях литейной формы наряду с образованием пироуглерода протекает процесс конденсации полициклических ароматических углеводородов, которые, накапливаясь, гидрофобизируют глинистое связующее и агрегатируют зерновую основу смеси, что приводит к ухудшению ее свойств и повышает расход свежих формовочных материалов, в результате чего снижается долговечность ПГС. При этом укрупнение зерновой основы смеси способствует повышению шероховатости поверхности и образованию пригара. Также следует отметить, что в атмосферу цеха при термодеструкции традиционных углеродосодер-жащих материалов выделяются вредные для здоровья человека соединения (СО, бензапирен, бензол, толуол, крезол и др.).

Таким образом, актуальным направлением для повышения долговечности ПГС является применение новых эффективных антипригарных добавок, которые бы могли в полной мере соответствовать требованиям технологии получения отливок из чугуна, не оказывая при этом негативного воздействия на свойства ПГС, и обеспечивающих экологическую безопасность производства.

В данной работе теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность повышения долговечности ПГС за счет применения в качестве антипригарной добавки ультрадисперсного пироуглерода, получаемого за пределами литейной формы. Введение частиц ультрадисперсного пироуглерода на стадии смесеприготовления позволяет получить формовочную смесь, на поверхности каждого зерна которой сформирована термостойкая адгезивная оболочка из частиц глинистого связующего, пироуглерода и воды. Такой подход к решению проблемы позволяет полностью контролировать и управлять процессом формирования антипригарных свойств ПГС, а за счет повышения термостойкости адгезивной оболочки и дезагрегирующего действия частиц пироуглерода позволяет повысить долговечность ПГС.

В практическом отношении применение пироуглерода в составе ПГС позволяет в результате повышения ее долговечности сократить расход свежих формовочных материалов и снизить уровень брака по вине формовочных смесей, а за счет хороших антипригарных свойств пироуглерода устранить пригар и повысить чистоту поверхности отливок. Благодаря малым размерам частиц и высокой активной поверхности, содержание пироуглерода в формовочной смеси значительно меньше, чем традиционных углеродосодер-жащих материалов, что обеспечивает существенное сокращение вредных выделений в атмосферу цеха.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании теоретического анализа и экспериментальных данных установлена принципиальная возможность повышения долговечности ПГС добавками ультрадисперсного пироуглерода, количественно определяемая термонагруженностью смеси.

2. Экспериментально установлено, что при воздействии высоких температур добавки пироуглерода обеспечивают более высокие показатели активности и коллоидных свойств глинистого связующего, по сравнению с чистым связующим.

3. Методом дифференциально-термогравиметрического анализа установлено, что при наличии пироуглерода начало процесса дегидратации глинистого связующего смещается со 120 до 450°С, данное явление - изменение температуры начала процесса дегидратации имеет принципиальное значение для повышения долговечности ПГС.

4. Установлен механизм повышения долговечности ПГС добавками пироуглерода за счет формирования на поверхности зерновой основы смеси термостойкой адгезивной оболочки и дезагрегирующего действия частиц пироуглерода на частицы глинистого связующего. Помимо этого, применение пироуглерода в составе ПГС вместо традиционных углеродосодержащих материалов позволяет устранить накопление в оборотной смеси экологически вредных полициклических ароматических соединений, дезактивирующих глинистое связующее.

5. Разработан аналитический метод расчета освежения ПГС для производства отливок из чугуна в зависимости от соотношения массы смеси и жидкого металла.

6. Разработаны технологические рекомендации по применению готового пироуглерода в составе формовочных ПГС при его содержании в пределах 7-11 % от массы глинистого связующего.

7. Производственные испытания ПГС с добавками пироуглерода, проведенные на базе ОАО «ПО АМЗ», показали улучшение технологических и механических свойств формовочной смеси, что позволило сократить расход бентонита при освежении на 25-30% в расчете на тонну годных отливок.

1. Абрамов, Н.П. Состояние воды в песчано-глинистых формовочных" смесях / Н.П. Абрамов, A.A. Степанов // Литейное производство. -1969. -№ 12. С.22-24.

2. Автоматический контроль и регулирование влажности формовочных смесей / Б.М. Рубинчик, Ю.К. Сафронович, A.B. Уборский, И.Д. Чудновский. М.: НИИМАШ., 1967. - 66с.

3. Айлер, Р.К. Химия кремнезема: в 2 ч. / Р.К. Айлер; пер. с англ. Л.Т. Журавлева; под ред. В.П. Прянишникова. М.: Мир, 1982. - 4.1. -416с; 4.2.-712с.

4. Аксенов, П.Н. Аналитический расчет зоны конденсации в литейной форме / П.Н. Аксенов, А.П. Трухов // Литейное производство. 1972. -№ 5.-С.19-21.

5. Александров, В.М. Пироуглерод в литейном производстве / В.М. Александров, Б.А. Кулаков // Литейное производство 1993. - №1. -С.17-18.

6. Баландин, Г.Ф. Основы теории формирования отливки: учебное пособие для вузов. В 2 ч. 4.1. Тепловые основы теории. Затвердевание и охлаждение отливки / Г.Ф. Баландин. М.: Машиностроение, 1976. -328с.

7. Беме, X. Гомогенизация и охлаждение горелой земли существенный фактор сокращения формовочного и литейного брака / X. Беме, Ф. Штрийк, Г. Дике // Литейное производство и технология литейного дела.-1996.-С.24-27.

8. Берг, П.П. Качество литейной формы / П.П. Берг. М.: Машиностроение, 1971.-286с.

9. Берг, П.П. Формовочные материалы / П.П. Берг. М.: Машгиз, 1963. -408с.

10. Боровский, Ю.Ф. Классификация смесей / Ю.Ф. Боровский // Литейное производство. 1980. -№ 2. - С.14-15.

11. Боровский, Ю.Ф. Кругооборот формовочных смесей в литейном производстве / Ю.Ф. Боровский // Специальные способы литья. Л.: Машиностроение, 1976.-С.51-63.

12. Боровский, Ю.Ф. Микроскопические исследования структуры формовочных смесей / Ю.Ф. Боровский, Б.Б. Гуляев, И.М. Зюбенко // Технологические свойства формовочных смесей. Тр. 12 совещ. М.: Наука, 1968. -С.77-86.

13. Бречко, A.A. Формовочные и стержневые смеси с заданными свойствами / A.A. Бречко, Г.Ф. Великанов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982-216с.

14. Валисовский, И.В. Пригар на отливках / И.В. Валисовский. М.: Машиностроение, 1982.- 150с.

15. Васильев, В.А. Формирование чистоты поверхности отливок в песча-но-глинистых формах / В.А. Васильев, В.П. Кузнецов // Труды МВТУ, №187.-М., 1975. -С.55-78.

16. Васин, Ю.П. Научная и инженерная классификация свойств формовочных смесей / Ю.П. Васин, З.М. Васина // Прогрессивные способы изготовления литейных форм. Сб. тр. ЧПИ № 238. Челябинск, 1979. С.3-10.

17. Васин, Ю.П. Противопригарные углеродсодержащие материалы /

18. Ю.П. Васин // Вопросы теории и технологии литейных процессов. Сб. тр. ЧПИ. Челябинск, 1983. - С. 11 -23.

19. Вейник, А.И. Тепловые основы теории литья / А.И. Вейник. М.: Машгиз, 1953. - 383 с.

20. Вейник, А.И. Термодинамика литейной формы / А.И. Вейник. М.: Машиностроение, 1968.-332с.

21. Влияние состояния формовочных композиций на свойства форм / Ю.Ф. Боровский, И.В. Шергин, В.В. Дембовский и др. // Литейное производство. 1995.-№4-5.-С.31.

22. Влияние углеродистых добавок в формовочных смесях на чистоту поверхности чугунных отливок / Ю.П. Васин, Н.В. Ощепкова, В.М. Александров и др. // Литейное производство. 1971. -№6. - С.15-16.

23. Галкин, Г.П., Некрасов В.Р. Применение углеродосодержащих материалов для чугунных отливок, получаемых в сырых формах.: ВНИИ-ТЭМР. Вып. 1. /Г.П. Галкин, В.Р. Некрасов. М.: 1990. - 68 с.

24. Глущенко, И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых: Учебник для вузов / И.М. Глущенко. М.: Металлургия, 1990. -296с.

25. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов / В.Е. Гмурман. М.: Высшая школа, 2003. -479с.

26. Горелова, Г.В. Теория вероятностей и математическая статистика в примерах и задачах с применением Excel: Учеб. пособие для вузов / Г.В. Горелова, И.А. Кацко. Ростов н/Д: Феникс, 2002. - 400с.

27. Грефхорст, К. Песчано-бентонитовые смеси без органических добавок / К. Грефхорст, Р. Крепаж // Литейное производство. 2005. - №5. -С. 16-20.

28. Грязнов, Н.С. Пиролиз углей в процессе коксования / Н.С. Грязнов. -М.: Металлургия, 1983. 184с.

29. Гуляев, Б.Б. Теория литейных процессов / Б.Б. Гуляев. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1976. -216с.

30. Гуляев, Б.Б. Технологические свойства формовочных смесей / Б.Б. Гуляев, B.C. Кривицкий // Технологические свойства формовочных смесей. Тр. 12 совещ. -М.: Наука, 1968. С.7-15.

31. Гуляев, Б.Б., Формовочные процессы / Б.Б. Гуляев, O.A. Корнюшкин, A.B. Кузин. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е, 1987. -264с.

32. Гурьев, A.M. Контроль качества отливок в машиностроении: Учебное пособие / A.M. Гурьев, В.А. Марков. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002. -279с.

33. Дибров, И.А. Состояние и перспективы развития литейного производства России / И.А. Дибров // Труды седьмого съезда литейщиков России. Том 1. Новосибирск: ИД «Историческое наследие Сибири», 2005.-С.4-13.

34. Длезек, И. Зависимость свойств стержневых смесей от состояния поверхности кварцевых песков / И. Длезек // Литейное производство. -1977. -№12.-С.12-13.

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

36. Дорошенко, С.П. Совершенствование контроля свойств формовочных смесей, форм и стержней / С.П. Дорошенко // Литейное производство. 1987.-№ 11.-С.14-16.

37. Ершов, М.Ю. Микроскопические исследования сырых песчаных формовочных смесей / М.Ю. Ершов // Литейное производство. 2000. -№7. -С.32-35.

38. Ершов, М.Ю. Развитие представлений остроении зерен кварцевого песка / М.Ю. Ершов // Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств. Часть 2. Барнаул: АлтГТУ, 2001.-С. 137-141.

39. Зимон, А.Д. Аутогезия сыпучих материалов / А.Д. Зимон, Е.И. Андрианов. М.: Металлургия, 1978. - 287с.

40. Зуев, В.П. Производство сажи / В.П. Зуев, В.В. Михайлов. М.: Химия, 1970.-318с.

41. Ибрагимов, B.C. Хакасский бентонит / B.C. Ибрагимов // Литейное производство. 1995 - №2 - С. 9-10.

42. Ивченко, Г.И. Математическая статистика: Учеб. пособие для втузов / Г.И. Ивченко, Ю.И. Медведев. М.: Высшая школа, 1984. - 248с.

43. Илларионов, И.Е. Формовочные материалы и смеси / И.Е. Илларионов, Ю.П. Васин. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1992. 4.1. 223с; 1995. 4.2.-288с.

44. Интегральный механизм формирования свойств единых песчано-глинистых смесей / В.А. Марков, Ю.Н. Антуфьев, Е.В. Маркова и др. // Вестник АлтГТУ. 2005. - №3-4 - С.36-39.

45. Исследование взаимодействия пироуглерода с кремнеземом литейной формы / Ю.П. Васин, В.М. Александров, Б.А. Кулаков и др. // Вопросы теории и технологии литейных процессов. Сб. тр. ЧПИ, № 208. -Челябинск, 1978.-С.122-129.

46. Исследование водного режима литейной формы и метода повышения ее термостойкости / A.M. Петриченко и др. // Развитие методов и процессов образования литейных форм. М.: Наука, 1977. С. 179-181.

47. Калашникова, А.Я. Влияние глин и бентонитов на технологические свойства формовочных смесей / А.Я. Калашникова // Технологические свойства формовочных смесей. Тр. 12 совещ. М.: Наука, 1968. -С.109-112.

48. Калашникова, А.Я. Основные направления улучшения и стабилизации свойств формовочных смесей / А.Я. Калашникова, Т.П. Галкин // Развитие методов и процессов образования литейных форм. М.: Наука, 1977.-С.25-33.

49. Карташов, В.Г. Изменение свойств глин и бентонитов при их нагреве / В.Г. Карташов, Я.И. Медведев, Ю.М. Погосбекян // Литейное производство. 1986. - №7. - С.10-11.

50. Карташов, В.Г. Изменение технологических свойств глин при термообработке / В.Г. Карташов, Я.И. Медведев // Литейное производство. -1989.-№ 8.-С.17-18.

51. Кваша, Ф.С. Влияние факторов смесеприготовительной системы на расход формовочных материалов / Ф.С. Кваша // Литейное производство. 1987,-№ 2. - С.24-26.

52. Кваша, Ф.С. Возможности стабилизации качества единой формовочной смеси в литейных цехах. Часть 2 / Ф.С. Кваша, Л.П. Туманова, Д.В. Скарюкин // Литейное производство. 2004, - № 6. - С. 17-22.

53. Кваша, Ф.С. Возможности стабилизации прочности в зоне конденсации песчано-глинистых формовочных смесей / Ф.С. Кваша, Л.П. Туманова // Литейное производство. 2004. - № 9. - С.31-35.

54. Кваша, Ф.С. Оолитизация зерновой основы формовочной смеси как одна из причин нестабильной влажности / Ф.С. Кваша, Л.П. Туманова // Литейное производство. 2003. - №7. - С.25-28.

55. Кваша, Ф.С. Расчет освежения формовочной смеси по любому компоненту / Ф.С. Кваша // Литейное производство. 2003. - № 5. - С.12-14.

56. Кваша, Ф.С. Современные углеродсодержащие противопригарные материалы для песчано-глинистых формовочных смесей. Состояние и перспективы1 / Ф.С. Кваша, Л.П. Туманова // Литейное производство. -2003. №11. - С.26-30.

57. Кваша, Ф.С. Стабилизация состава и свойств песчано-глинистых формовочных смесей: Учебное пособие. / Ф.С. Кваша. М.: МГИУ, 2003. -108с.

58. Колорц, А. Пограничные реакции в системе расплав чугуна формовочный материал с учетом углеродсодержащих добавок к формовочным смесям / А. Колорц, К. Леберг // 30-й Межд. конгресс литейщиков. -М.: Машиностроение, 1967.-С.136-150.

59. Комиссаров, В.А. Повышение связующей способности низкосортныхглин / В.А. Комиссаров, H.H. Кузьмин, Н.П. Завальнюк // Литейное производство. 1984. - №3. - С. 16.

60. Комиссаров, В.А. Прочность~формовочных смесей на низкосортных глинах при высокой температуре / / В.А. Комиссаров, H.H. Кузьмин, Н.П. Завальнюк // Литейное производство. 1985. -№1. - С. 12-13.

61. Комиссаров, В.А. Состояние и перспективы развития формовочных материалов и смесей / В.А. Комиссаров, А.Я. Калашникова // Литейное производство. 1980. - №2. - с. 16-18.

62. Комиссаров, В.А. Формовочные материалы и их контроль в практике США / В.А. Комиссаров, В.В. Серебряков, И.Д. Чудновский // Литейное производство. 1975. - №8. - С. 17-20.

63. Куколев, Г.В. Химия кремния и физическая химия силикатов / Г.В. Куколев. -М.: Высшая школа, 1966. 463с.

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

65. Леви, Л.И. О долговечности бентонитов / Л.И. Леви, Ю.Д. Позднев // Литейное производство. 1965. - № 4. - С.32.

66. Макаревич, А.П. Бентонит активированный комплексный для формовки по-сырому / А.П. Макаревич, H.H. Федоров // Литейное производство. 2004. - №9. - С.23-25.

67. Марков, В.А. Пиролитический углерод в песчано-глинистых формовочных смесях / В.А. Марков // Ресурсосберегающая технология машиностроения.: Сб. тез. междунар. НПК. МГААТМ. Москва, 1993. -С.13-15.

68. Медведев, Я.И. Технологические испытания формовочных материалов / Я.И. Медведев, И.В. Валисовский- М.: Машиностроение, 1973. -312с.

69. Мухоморов, И.А. Стабильность свойств формовочной смеси / И.А. Мухоморов // Литейное производство. 2005. - № 6. - С.18.

70. Обеспечение стабильности параметров формовочных смесей разными смесеприготовительными системами / А.Н. Аксенов, Э.Ф. Киян, A.B. Белоусов, Л.П. Туманова // Литейное производство. 1975. - №11. -С.12-15.

71. Оолитизация формовочных смесей / П.Н. Аксенов, Ф.С. Кваша, Ю.Г. Чудин и др. // Литейное производство. 1976. - № 5. - С.19-20.

72. Определение активного угля в составах формовочных смесей / Ю.Д. Позднев и др. // Литейное производство. 1977. - № 6. - С. 18.

73. Орлов, Г.М. Автоматизация и механизация процесса изготовления литейных форм / Г.М. Орлов. М.: Машиностроение, 1988 - 264с.

74. Орлов, Г.М. Об использовании ЭВМ при подборе и приготовлении формовочных смесей / Г.М. Орлов // Литейное производство. -1981. -№ 5.-С.13-14.

75. Пелых, С.Г. Оптимизация литейных процессов / С.Г. Пелых. Киев.: Вища школа, 1977. - 188с.

76. Петриченко, А.М. Термостойкость литейных форм / А.М. Петриченко, A.A. Померанц, В.В. Парфенова. М.: Машиностроение, 1982. - 232с.

77. Подобед, О. Песчано-глинистые смеси. Состояние вопроса и перспективы / О. Подобед // Труды седьмого съезда литейщиков России. Том 2. Новосибирск: ИД «Историческое наследие Сибири», 2005. - С.5-13.

78. Позднев, Ю.Д. Компаундные порошки и их влияние на качество отливок / Ю.Д. Позднев, A.C. Гаврилов, В.В. Кузьмин // Литейное производство.-1988. №9.-С. 20-21.

79. Позднев, Ю.Д. Физико-химические свойства бетонитов / Ю.Д. Поднев // Литейное производство. 1966. №8. - С.16-19.

80. Поп Тонев, С. Влщ'ание на количината на додаден натриум карбонат за активащуа на некой технолошки cBojcTBa на лабораториски приготовени смеши / С. Поп Тонев, П. Маленко // Ливарство, 1984. -№4.-Бр.147-152.

81. Порай-Кошиц, М.А. Основы структурного анализа химических соединений: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / М.А. Порай-Кошиц -М.: Высшая школа, 1989. -192с.

82. Регулирование состава песчано-бентонитовых смесей с помощью ЭВМ / Ф.С. Кваша, Л.П. Туманова, В.М. Чикунов, М.Я. Полгур // Литейное производство. 1989. -№10. - С.20-21.

83. Роес, Г.Л. Механическая регенерация литейных горелых смесей на глиняной связке / Г.Л. Роес, Л.В. Шафхаузен // Литейное производство и технология литейного дела. 1992. - С.36-42.

84. Рыжиков, A.A. Технологические основы литейного производства / A.A. Рыжиков. М.: Машгиз, 1962 - 527с.

85. Савицкая, Л.К. Методы рентгеноструктурных исследований: Учеб. пособие / Л.К. Савицкая. Томск: Изд-во ТГУ, 2003. - 258с.

86. Сафронов, В.А. Активированный бентонит / В.А. Сафронов, H.H. Кузьмин, Э.Л. Отрошенко // Литейное производство. 1989. - №4. -С.8-9.

87. Свойства оборотных смесей и расчет освежения / П.Н. Аксенов, Ф.С. Кваша, В.Н. Леснов, А.П. Трухов, Л.П. Туманова // Литейное производство. 1974. - № 11. - С.20-21.

88. Семченко, Г.Д. Часть I. Низкотемпературный синтез SiC при термообработке гелей из гидролизованного этилсиликата // Огнеупоры и техническая керамика. 1996. - №9. - с. 14-19.

89. Семченко, Г.Д. Часть И. Низкотемпературный синтез SiC при термообработке гелей из гидролизованного этилсиликата // Огнеупоры и техническая керамика. 1996. -№10. - С. 18-23.

90. Синчугов, Ю.Д. Сокращение расхода бентонита при регенерации смесей / Ю.Д. Синчугов, B.C. Мысовский, В.Ф. Колобова // Литейное производство. -1975. № 7. - С.8-9.

91. Синчугов, Ю.Д. Стабилизация свойств смесей в цехах массового производства / Ю.Д. Синчугов, B.C. Мысовский, А.И. Калита // Литейное производство. 1974. - № 7. - С.38-40.

92. Синчугов, Ю.Д. Стабилизация свойств смесей в цехах массового производства / Ю.Д. Синчугов, B.C. Мысовский, А.И. Калита // Литейное производство. 1974. - № 7. - С.38-40.

93. Снисарь, В.П. Бентонит в литейном производстве и продукция ОАО

94. Завод утяжелителей» / В.П. Снисарь, В.В. Василенко // Литье Украины. 2004. - №4. - С.6-13.

95. Снисарь, В.П. К вопросу оценки качества и методики тестирования бентонитовых глинопорошков / В.П. Снисарь, В.Н. Короид // Литье Украины.-2004.-№12.- С.16-23.

96. Снисарь, В.П. Современные технологии смесеприготовления для литья в песчано-бентонитовую форму / В.П. Снисарь // Литье Украины. -2004. №10. - С.4-10.

97. Сотников, В.К. Влияние активирующих добавок и pH на свойства смеси / В.К. Сотников, H.A. Податова // Литейное производство. 1966. -№12.-С. 27-28.

98. Стабильность состава и свойств единых формовочных смесей / Ю.Д. Позднев, И.И. Синицын, A.B. Колонии и др. // Литейное производство.- 1978.-№ 8.-С.19-20.

99. Степанов, A.A. Связующая способность формовочных глин во влажном состоянии / A.A. Степанов // Литейное производство. -1964. №1. - С.38-42.

100. Степанов, Ю.А. Формовочные материалы / Ю.А. Степанов, В.И. Семенов. -М.: Машиностроение, 1969. 157с.

101. Ткаченко, Ю.К. Использование персональных компьютеров для предупреждения дефектов форм и отливок / Ю.К. Ткаченко, В.В. Тищенко, Я.К. Данько // Литейное производство. 1990. - №10. - С.33-34.

102. Туманова, Л.П. Использование отходов системы вентиляции в формовочных смесях / Л.П. Туманова, Л.Л. Терентьев // Литейное производство.-1989.-№12.-С.15-16.

103. Уильяме, Д.С. Факторы, влияющие на качество формовочных смесей / Д.С. Уильяме // Литейное производство. -1961. №5. - С. 36-40.

104. Улучшение качества формовочных смесей путем введения малых добавок солей / A.A. Горшков и др. // Литейное производство. 1959. -№2.-С.34-38.

105. Уэндландт, У. Термические методы анализа/ У. Уэндлант; Пер. с англ. -М.: Мир, 1978. -526с.

106. Федоров, H.H. Физико-механическая активация бентонитовых глин / H.H. Федоров, С.П. Дорошенко, В.Н. Короид // Литейное производство. 2005. -№10. - С. 17-19.

107. Формовочные материалы и смеси / С.П. Дорошенко, В.П. Авдокушин, К. Русин, И. Мацашек. Киев.: Выща школа, 1990. - 415с.

108. Ходаков, Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов / Г.С. Хо-даков. М.: Стройиздат, 1972. - 239с.

109. Хофман, Ф. Современная система подготовки формовочной земли для механизированных и автоматизированных литейных цехов / Ф. Хофман // Литейное производство и технология литейного дела. 1993. -С.86-91.

110. Цибрик, А.Н. Физико-химические процессы в контактной зоне металл-форма / А.Н. Цибрик. Киев.: Наукова думка, 1977. - 211с.

111. Чистяков, А.Н. Химия и технология переработки каменноугольных смол: Учеб. пособие для вузов / А.Н. Чистяков. Челябинск: Металлургия, Челябинское отд-е, 1990. - 160с.

112. Чудин, Ю.Г. Изменение поверхности песков в оборотных смесях / Ю.Г. Чудин // Научно-технический прогресс в автомобильной промышленности. Сб. тр. НАМИ. М., 1976. - С.27-30.

113. Чудновский, И.Д. Проблемы автоматизации процессов смесеприготов-ления / И.Д. Чудновский // Литейное производство. 1986. - №7. -С.21-23.

114. Bauch, Н .J. The influence of core sand, coal dust and other additions molds /

115. H.J. Bauch, D. Ostlin //49 MK, Chicago, 1982, April. P.14-17.

116. Berndt, H. Neue integrierte Prozeßsteuerung eines Formstoffumlaufsystems in Kombination eines Überwechungs- und Steuergerätes für die Formstoffaufbereitung mit dem präventiven Steuersystems CPC / H. Berndt // Giesserei. 1991. - 78, №14. - S.510-515.

117. Egen, H-W. Grundlagen zur Steuerung der Sandzusammensetzung von ben-tonitgebundenem Formsand beim Aufbereitungsvorgang in Umlaufsystemen Teil 2. / H-W. Egen // Giesserei. - 1984. - 71, № 9. - S.358-361.

118. Hofmann, F. Der Einfluss des Sandumlaufs auf Zustand und Eigenschaften betrieblicher Giesserei Formsanden / F. Hofmann // Giesserei. 1966. -v.53, №24.-S.818-827.

119. Hofmann, F. Experimental determination of specific surface and grain shape of foundry sands / F. Hofmann // Modern castings. 1959. - v.35, №2.-P.105-108.

120. Levelink, H.G. Steuerung der Sandqualität bei modernen Formanlagen / H.G. Levelink, H. Berg, F. van der Frank // Giesserei. 1975. - 62, №5. -S.93-99.

121. Polasek, B. Stanoveni stupne oolitizace ve vztanu к optimlizaci regenerace bentonitovych smesi / B. Polasek, L. Strand, L. Vesely // Slevarenstvi. -1988. 38, №10. - C.422-428.

122. Schaffer, G. Ukoly stabilizace procesu pri snizovaniu vad odlitku zpu-sobenych formovaci smesi / G. Schaffer// Slevarenstvi. 1989. -37, №5. -C.195-199.

123. Tilch, W. Ermittlung des Aufbereitungsverhaltens bentonitgebundener Formstoffe (Betriebssande) / W. Tilch // Giesserei-Praxis 2004. №1. -S.12-18.

124. Пат. 2004106582 Российская Федерация, МПК В 22 С 1/02. Формовочный материал / Воронцова Т.В., Дегтяренко В.И., Буланов А.Н.; патентообладатель ЗАО «Литаформ». № 2004106582/02; заявл. 09.03.2004; опубл. 20.08.2005.

125. Пат. 2044587 Российская Федерация, МПК В 22 С 1/00, В 22 С 1/16. Способ активации глинистых материалов / Ф.С. Кваша, В.В. Жуков, И.И. Анискович. -№ 5063506/02; заявлено 28.09.92; опубл. 27.09.95.

126. Пат. 2139769 Российская Федерация, МПК В 22 С 1/02. Формовочный материал / Бех Н.И., Будаев С.С., Волкомич A.A. и др.; патентообладатель ЗАО «Литаформ». № 97120461/02; заявл. 08.12.97; опубл. 20.10.99.

127. Пат. 2188094 Российская Федерация, МПК В 22 С 1/02. Формовочныйматериал / Скарюкин Д.В., Кваша Ф.С.; заявитель и патентообладатель Кваша Ф.С. -№ 2001101650/02; заявл. 22.01.2001; опубл. 27.08.2002.

128. Пат. 2262410 Российская Федерация, МПК В 22 С 1/02. Формовочный материал / Воронцова Т.В., Дегтяренко В.И., Буланов А.Н.; патентообладатель ЗАО «Литаформ». № 2004106582/02; заявл. 09.03.2004; опубл. 20.10.2005.

129. ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ТРУДА. ~1. Корзон

130. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК С ПРИМЕНЕНИЕМ ПИРОУГЛЕРОДА (ТЕХНИЧЕКОГО УГЛЕРОДА).1. Область применения.

131. Условия применения пироуглерода.

132. Пироуглерод используется в качестве добавки в формовочную смесь в концентрациях в несколько раз ниже, чем концентрация угля в смесях, используемых в настоящее время.

133. Сведения о физико-химических свойствах пироуглерода.

134. Эмпирическая формула С„; ^

135. Структурная формула — I — С — С —

136. Молекулярная масса от 1000 до 100000;

137. Удельный вес (плотность) 1,8.1,95 г/см3; насыпной вес - 0,05.0,5 г/см3;

138. Температура воспламенения 420 - 500 °С;

139. Химическая реакционная способность: способен окисляться кислородом воздуха, легко адсорбирует на поверхности газообразные вещества;

140. Нерастворим в органических и неорганических растворителях.

141. Содержание примесей: водорода от 0,3 до 0,8 %; кислорода до 10 %; минеральные вещества (железо, ванадий и т.д.) от 0,05 до 0,5 %; органические примеси от 0,01 до 0,02 % (в том числе бензапирен);

142. Пироуглерод относится к полидисперсным веществам, его частицы в зависимости от условий получения пироуглерода имеют размеры от 8 до 95 нм;

143. Содержание пироуглерода в воздухе рабочей зоны определяется традиционным весовым методом.

144. Сведения о токсичности пироуглерода.

145. Характеристика токсичности пироуглерода дана на основании исследований, выполненных в Свердловском НИИ гигиены труда и профзаболеваний, а также по материалам, имеющимся в научной литературе.

146. Основными показателями токсичности пироуглерода является фиброгенность (характеризующая ее кониозоопасность) и содержание полициклических ароматических углеводородов (характеризующих их канцерогенность).

147. Канцерогенность определяется содержанием в них безапирена, которое колеблется от 20 до 64000 мкг/кг.

148. По двум основным показателям фиброгенности и биостомогенной активности для черных промышленных пироуглеродов установлена ПДК в воздухе рабочей зоны 4 мг/м3 при максимальном содержании бензапирена в 1 кг пироуглерода не более 35 мг.

149. Дополнительные сведения (экспериментальные) по санитарно-гигиенической оценке технологического процесса.

150. Кроме того, для смесей с теми же самыми пироуглеродами газовыделение при деструкции значительно ниже, чем для смесей с углем.

151. Исследования запыленности и загазованности на рабочих местах при использовании формовочных смесей с углем позволяют подтвердить этот вывод.

152. Заведующий лабораторией физико

153. Ведущий научный сотрудник, канд.мед.наукхимических исследований, канд.хим.наук1. А.А. Ляпкин031. Упоров1. УТВЕРЖДАЮ1. НИР АлтГТУаксименко 2005г.

154. УТВЕРЖДАЮ ческий директор «ГК^АМЗ»

155. С.В. Керницкий //елфл- 2005г.1. АКТ-ЗАКЛЮЧЕНИЕпо вьшолнению совместных научно-исследовательских работ

156. Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова и ОАО «ПО Алтайский моторный завод» в период 2003-2005 гг.

157. За счет снижения газотворности предлагаемой смеси уменьшается вероятность образования газовых дефектов в отливках.

158. Уменьшение расхода углеродосодержащего материала и устранение продуктов термодеструкции мазута позволяет улучшить экологическую обстановку в литейном цехе.

159. От АлтГТУ Исполнитель — Ю.Н. Антуфьеваучныи руководитель д. £ ^профессор1. В.А. Марков

160. От ОАО «ПО АМЗ» Гл£В1р>1й металлург

161. С.В. Кушаков Директор литейного производства1. В.А. Кузнецов