УДК 621.74.004.18
Проблемы и перспективы использования противопригарных добавок в единых формовочных смесях
Студент гр.Л-51 Сериков К.В.
Научный руководитель – к.т.н. доцент Одарченко И.Б.
Гомельский Государственный Технический Университет им. П.О. Сухого
г. Гомель
Работая в условиях рыночной экономики литейщикам необходимо получать отливки с высокой чистотой поверхности. Для технологий получения чугунных отливок в сырые ПГ формовочные смеси не всегда обеспечивается из-за образования пригара. Поэтому предупреждение образования пригара одна из актуальных задач литейщиков.
Для получения чистой поверхности чугунных отливок при формовке по сырому в единые формовочные смеси, используемые на АФЛ добавляют антипригарные добавки, в виде легко газифицирующихся углеродсодержащих веществ. Ими являются: кокс, графит, молотый каменный уголь, мазут и др.
Механизм работы этих материалов заключается в образовании в поверхностном слое полости формы тончайшей плёнки блестящего углерода (пироуглерода). Пироуглерод - это ультрадисперсный порошкообразный продукт термоокислительного разложения углеводородсодержащих добавок. Он служит препятствием к образованию ферросиликатов в поверхностном слое форы за счёт создания, не смачиваемого слоя между поверхностью формы и жидким металлом. Применяемые в литейном производстве противопригарные углеводородсодержащие материалы, по агрегатному состоянию могут быть: твёрдые (кокс, графит, молотый каменный уголь) и жидкие (мазут и др. продукты переработки нефти).
Однако существует целый ряд недостатков применения противопригарных добавок в единых формовочных смесях на АФЛ. Применение твердых противопригарных добавок сопровождается низким выходом пироуглерода, накоплением в процессе оборота мелочи (коксовых остатков), ведёт к снижению газопроницаемости и усложняет регенерацию, усложняет автоматическое дозирование компонентов смеси. К недостаткам жидких углеродосодержащих добавок следует отнести уменьшение эффективности их действия с увеличением толщины стенок отливок. Помимо этого при пиролизе органических материалов, содержащих С и Н образуется бензол и ПАУ (полициклические ароматические углеводороды), относящиеся к канцерогенным веществам. Наиболее вредным канцерогеном этой группы, по которому осуществляется нормирование канцерогенов в окружающей среде, является бензопирен С20Н12. ПДКБП (максимально-разовая) = 15×10-5 мг/м3. Однако общим и главным недостатком противопригарных добавок является их негативное воздействие на физико-механические свойства формовочной смеси. И с этой точки зрения, по сути, они являются вредными, балластным компонентом формовочных смесей. Поэтому важно чтобы содержание противопригарных добавок в смеси было минимально возможным. В связи с этим основным критерием качества противопригарных добавок считают показатель выхода пироуглерода, который отражает количество пироуглерода выделяющегося из единицы объёма противопригарной добавки при определённой температуре.
Количество образующегося в зоне контакта металл – форм зависит от температуры заливаемого металла, природы и химической формулы вещества противопригарных добавок.
Известно, что пиролиз веществ содержащих в своей основе только углерод, таких как кокс, графит, молотый каменный уголь, происходит по следующей схеме:
2С + О2 = 2СО;
Образующийся СО впоследствии термического разложения образует С (пироуглерод) и СО2.
2СО = С + СО2
↓
С = Ств
Пиролиз других известных органических веществ, применяемых в литейном производстве (мазут, олифа, декстрин и др.), сопровождается образованием ацетиленовых, диеновых и ароматических углеводородов, которые присутствуют в газовой (ацетилен, аллен, метилацетилен, бутадиен) и жидкой (бензол, толуол, стирол и др.) фазах. Дальнейший пиролиз ацетиленов и диенов приводит к образованию радикалов: -С2Н3; -С2Н; -С4Н2 и тд. Эти радикалы и участвуют в образовании пироуглерода. По такой же схеме происходит термическая деструкция и других материалов. В частности из ( ) следует, что такой возможностью обладают растительные масла,……………… В последствии радикалы этих веществ участвуют в образовании углеродистых отложений (пироуглерода) по следующим реакциям:
2С2Н2 = -С4Н3 + Н; -С4Н3 = С4Н2 +Н; С4Н2 + Н = -С4Н +Н2;
-С4Н = С4 + Н; С4 = Ств
Анализируя данные ( ) можно выделить следующие группы материалов, которые способны под действием высоких температур образовывать пироуглерод:
ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО |
|
↓
СОЕДИНЕНИЯ С ОТКРЫТОЙ ЦЕПЬЮ АТОМОВ УГЛЕРОДА СОЕДИНЕНИЯ С ЗАМКНУТОЙ ЦЕПЬЮ АТОМОВ УГЛЕРОДА ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ЖИРЫ ПОЛИМЕРЫ АМИНЫ |
Логично предположить, что показатель выхода пироуглерода из этих веществ будет зависеть от количества радикалов способных выделять пироуглерод. Поэтому в настоящее время ведётся опытное и аналитическое исследование вышеперечисленных веществ с целью определения наиболее качественного, с точки зрения образования пироуглерода, для применения его в еденных формовочных смесях в качестве антипригарной добавки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.