Использование отходов химических и металлургических производств при разработке ресурсосберегающих технологий для изготовления стальных отливок

• Автор: Кидалов, Николай Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 352 с. : ил.

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 жидкостекольных смесей

1.3 Методики исследования поведения жидкостекольных смесей при нагреве

1.4 Основные факторы, влияющие на выбиваемость жидкостекольных смесей

1.5 Основные направления улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей

1.6 Прочность смеси в отвержденном состоянии

1.7 Физикохимические 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. Анализ влияния спекаемости противопригарных покрытий на получение чистой от пригара поверхности стальных отливок
1. Методы оценки величины пригара на поверхности отливок
2 Методика проведения исследований
2.1 Физикохимические 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 жидкостеколь
ных 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 ЛукойлВолгограднефтепереработка
4.4 Разработка оптимального состава жидкостекольной смеси
5 Влияние металлургической пыли отхода металлургическо
го 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 Дифференциальнотермические 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 сажесмоляной
пульпы и кальцийборфосфата и их влияния на жидкостекольную смесь
6.1 Исследование состава и структуры сажесмоляной пульпы и кальцийборфосфата
6.2 Исследование влияния сажесмоляной 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 сажесоляной 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 жидкостскольной 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 сажесмоляной пульпы и кальцийборфосфата
8.4 Промышленное испытание противопригарного покрытия с добавкой аморфа отхода ОАО Волжский абразивный завод и металлургической пыли
Общие выводы
Список используемой литературы


Таким образом, из анализа работ видно, что многие явления, протекающие в жидкостскольных смесях при нагреве, еще недостаточно изучены, а различные условия проведения опытов часто приводят к получению разноречивых данных. Анализируя влияние на разупрочнение жидкостекольных смесей технологических факторов, необходимо отметить немаловажную роль режима охлаждения. Увеличение скорости охлаждения снижает прочность смесей . Размеры форм и стержней также влияют на остаточную прочность. Их влияние выражается в температуре прогрева форм и стержней, чем меньше размеры, тем выше температура прогрева и выше остаточная прочность. Значительное влияние на остаточную прочность жидкостекольных смесей оказывают физикохимические особенности жидкого стекла. По данным работ , ,, при увеличении силикатного модуля жидкого стекла остаточная прочность смесей уменьшается. Это объясняется увеличением содержания кремнезема в жидкой фазе, приводящего к осаждению избыточного количества кристаллов кварца и снижению прочности пленки связующего , , . В работе снижение остаточной прочности при повышении модуля объясняется повышением вязкости расплава за счет увеличения количества в жидком стекле, а также уменьшением количества жидкой фазы. Однако следует отмстить, что при увеличении модуля жидкого стекла ухудшаются другие технологические свойства жндкостскольных смесей формуемость, пластичность, живучесть. Количество жидкого стекла также оказывает влияние на остаточную прочность смесей. Снижение его количества на благоприятно сказывается на разупрочнении . Это связано с уменьшением толщины пленки связующего в интервалах температур первого и второго максимумов прочности. Изменение этой величины в ту или иную сторону увеличивает остаточную прочность жидкостскольных смесей . Наиболее доступный и распространенный способ влияния на остаточную прочность жидкостекольных смесей модифицирование жидкого стекла и введение различных добавок в состав смеси. Модифицирование позволяет снизить количество жидкого стекла в смеси за счет улучшения его технологических свойств, что положительно влияет на остаточную прочность. Механизм действия добавок основан либо на разрушении жидкостекольных пленок в процессе высокотемпературного воздействия, либо на изменении температуры плавления связующего. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен ниже. Из анализа литературных источников следует, что на выбиваемость жидкостекольных смесей оказывают влияние много факторов, но самыми значительными из них являются температура прогрева смеси и различные добавки и модификаторы, вводимые в жидкое стекло или смесь. Основным направлением по улучшению выбиваемости жидкостекольных смесей считаются мероприятия, направленные на снижение содержания жидкого стекла в смеси. Однако уменьшение содержания в смеси жидкого стекла требует осторожности, так как ведет к снижению прочности , . Одним из вариантов решения этой проблемы является использование ощелачениого кварцевого песка , . После обработки кварцевого песка водным раствором едкого натра происходит частичное растворение диоксида кремния с образованием тонкой активной жидкостекольной пленки. Ощелачивание песка позволяет снизить содержание жидкого стекла в смеси до 4 мае. Однако проблема выбиваемости при этом не решается, так как суммарное количество оксида натрия в смеси остается высоким ,. Другим способом получения стержней с пониженным содержанием жидкого стекла является их пропитка с поверхности органическими связующими и полимерами , . Это позволяет снизить количество жидкого стекла в смеси до 1. Но данный способ ведет к усложнению технологического процесса и ухудшению санитарногигиенических условий труда. Также существует мнение , что выбиваемость жидкостекольпых смесей зависит не только от содержания жидкого стекла в смеси, но и от исходной прочности, которая передастся по наследству остаточной прочности после прогрева смеси. Непосредственного улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей можно добиться за счет совершенствования технолог ического процесса изготовления жидкостекольпых форм и стержней.