Оптимизация режимов активации кварцевых песков в процессах подготовки и пневмотранспорта с целью улучшения свойств формовочных и стержневых смесей

• Автор: Дьяконов, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

1.1. Свойства кварцевых песков и влияние их на технологические параметры смесей и качество отливок.
1.2. Механическая активация кварцевых песков в процессах их подготовки, приготовления и восстановления смесей

1.3. Режимы и особенности пневмотранспорта кварцевых песков.

1.4. Расчет коэффициента активности зерен в массе песков

1.5. Цели и задачи исследований.

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДОВ ПОДГОТОВКИ И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ

2.1. Состав и свойства выбранных для исследования песков

2.2. Выбор способов, оборудования и режимов для механоактивации песков

2.3. Разработка экспериментальной установки для изучения параметров пневмотранспорта песков

2.4. Методы исследования свойств песков.

2.5. Выводы.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ АКТИВАЦИИ
НА СВОЙСТВА КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ И ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ, ПОКРЫТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ
3.1. Исследование влияния режимов пневмотранспортирования на геометрические параметры песков
3.2. Исследование влияния режимов механоактивации в энергонапряженных мельницах на геометрические параметры песков
3.3. Разработка формовочных и стержневых смесей для стального литья с улучшенными свойствами.
3.4. Разработка быстросохнущего противопригарного покрытия для чугунного литья. . .
3.5. Выводы
Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
И АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОТРАНСПОРТА КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ
4.1. Составление критериального уравнения движения аэроматериаль
ного потока при пневмотранспортировании кварцевых песков
4.2. Аналитическое определение скорости движения сыпучих материалов при пневмотранспорте
4.3. Экспериментальные исследования параметров пневмотранспорта кварцевых песков.
4.4. Решение составленного критериального уравнения движения кварцевых песков при пневмсотранспорте.
4.5. Аналитический расчет основных параметров пневмотранспорта кварцевых песков.
4.6. Определение рациональных параметров работы промышленной установки.
4.7. Выводы.
Глава 5. РАЗРАБОТКА ДЕМОНСТРАЦИОННОРАСЧЕТНОЙ
ПРОГРАММЫ ПНЕВМОТРАНСПОРТ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ
5.1. Разработка демонстрационной части программы
5.2. Разработка расчетной части программы.
5.3. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Условные обозначения
Ьф длина трубопровода, м
Огр диаметр трубопровода, м
1,эквивалентный диаметр транспортируемой частицы, м
ускорение свободного падения, мс
рм плотность песка, кгм
рв плотность воздуха, кгм
vвт скорость витания материала, мс
1м скорость песка, мс ив скорость воздуха, мс
К коэффициент скольжения.
АРВ потери при движении чистого воздуха
ДРМ потери при движении материала
Хв коэффициент сопротивления при движении чистого воздуха
Хм коэффициент сопротивления при движении песка по трубопроводу р. концентрация аэроматериальной смеси
Р давление воздуха, Па
вв и вм секундный весовые расходы воздуха и материала, соответственно сов и о мусредненные по кинетической энергии скорости воздуха и частиц материала, соответственно с1Ь потери энергии на трассе участка с1х, отнесенные к 1 кг смеси рм плотность материала
Еи критерий Эйлера
е коэффициент диэлектрической проницаемости
Е показатель электростатической эффективности
V кинематическая вязкость воздуха, м2с
М масса транспортирующего воздуха, кг шм масса транспортируемого материала, кг
Яе критерий Рейнольдса для воздуха
Ясм критерий Рейнольдса для материала
г критерий Фруда для воздуха
Игм критерий Фруда для материала
изменение давления воздуха при движении по трубопроводу
изменение адиабатического давления воздуха при движении по трубо
проводу
с1и,2 изменение скоростного напора воздуха по усредненной кинетической энергии
изменение давления воздуха при движении по трубопроводу за счет Р
нахождения в его потоке частиц материала плотностью рм
изменение скоростного напора движущегося по трубопроводу мате
риала по его усредненной кинетической энергии
1Ь изменение потерь энергии на трение на участке ДЬ, отнесенные к 1 кг аэроматериальной смеси II потери энергии на вертикальных участках трассы и перегибах, а также на поддержание частиц материала во взвешенном состоянии на горизонтальных участках
гр площадь поперечного сечения трубопровода
суммарная площадь сечения частиц материала
С коэффициент, учитывающий заполнение сечения трубопровода сечением материала, находящегося в газовом потоке.
ВВЕДЕНИЕ


Так, например, сернистые соединения имеют температуру плавления С, температура плавления полевого шпата С, слюды С, карбонатов С 3,4. Главным критерием при оценке качества песка по химическому составу является содержание в нем i2. По его содержанию определяют класс песка чем выше его содержание, тем выше качество песка. Такие примеси, как АОз, 3, , , , , снижают его огнеупорность Например, смесь, содержащая 5,5 I и ,5 i, образует эвтектику с температурой плавления С температура плавления монокристалла кварца С, а если в эту смесь включить третий окисел 2 i, то образующаяся эвтектика плавится при С. Формовочные пески на основе кварца в соответствии с ГОСТ делятся на обогащенные и природные. Основная часть песков поставляется предприятиям в природном виде и только около в обогащенном. За рубежом практически все отливки изготовляют с применением только кварцевых песков с повышенным содержанием кремнезема и пониженным содержанием посторонних примесей, а тощие пески в основном используют в качестве сырья для производства кварцевых формовочных песков. Фирма ii США предъявляет жесткие требования к качеству песков содержание i2 не менее , РегОз не более 0, , глинистой составляющей не более 0,1 . Японским стандартом предусматриваются пески с содержанием i2 не менее ,5 , глинистой составляющей не более 0,2 . Заводы Германия поставляют пески с содержанием i не менее ,5 и 3 не более 0, . Широко используются на иностранных заводах и природные формовочные пески, причем в разных странах объем их потребления определяется состоянием природных ресурсов. В Японии применяют пять марок кварцевых природных песков с содержанием 8Ю2 , в Германии и Чехословакии три марки песков с содержанием 8Ю2 . Показатели качества, регламентируемые для лучших отечественных марок песков, отвечают уровню требований стандартов Германии, Англии, США
Зерновой состав, форма и топография поверхности зерен кварцевых песков определяют его качество и большинство технологических свойств смесей. Природные кварцевые пески по характеру распределения зерен подразделяют на пески с сосредоточенной зерновой структурой, у которых преобладающая масса зерен не менее . Рассредоточенные пески можно использовать в смесях для неответственного назначения отливок. Очень часто поверхность зерен песка покрыта оболочкой из других соединений чаще всего глин, что в значительной степени влияет на огнеупорность песка. Содержание в песках пылевидной фракции с размером частиц 0,2 мм, условно названной глинистой составляющей, значительно влияет на качество песка и составов на его основе. По форме зерен все пески условно разделяют на округлые, полуокруглые, остроугольные и осколочные. Чем мельче зерна песка, тем быстрее они прогреваются и тем при более низкой температу ре плавятся 4, 7. Пески с полуокруглой формой зерен имеют огнеупорность в пределах С средняя С, тогда как пески с остроугольной формой той же зернистости С средняя С. Возможно, это объясняется большим перегревом и оплавлением песка с зерном остроугольной формы. Форма зерна влияет на его удельную поверхность и на уплотняемость смесей уплотняемость смеси из песка с округлой формой выше, чем из песка, имеющего остроугольную форму зерен. Степень окатанности округлости зерен зависит от минералогического состава песка, величины зерен, а также от происхождения и способа его подготовки . Косвенной характеристикой огнеупорности средних и крупных кварцевых песков может служить их газопроницаемость. Очевидно, подобное соотношение огнеупорности и газопроницаемости связано с наличием мелкодисперсных примесей в песке, количество которых характеризуется содержанием АОз и ТЮз, снижающих огнеупорность песков. Действительно, у песков, имеющих высокую газопроницаемость 0 усл. АТЮз составляет 1,, а у песков с меньшей газопроницаемостью усл. В работе 8 показано, что обеспечить необходимый зерновой состав формовочной смеси, удовлетворяющий всем технологическим требованиям конкретного производственного процесса, практически невозможно, если при ее приготовлении использовать песок лишь одного карьера.