Исследование обогащения и регенерации формовочных материалов с использованием центробежно - лопаточных машин

• Автор: Попков, Кирилл Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ РЕГЕНЕРАЦИИ И ОБОГАЩЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Кварцевый песок как основа формовочных и стержневых смесей

1.2 Зависимость технологических свойств формовочных и стержневых смесей от состава песков.

1.3 Виды загрязнений и их влияние на свойства формовочных и стержневых смесей

1.4 Основные технологии регенерации формовочных материалов

1.4.1 Очистка путем прокаливания.

1.4.2 Очистка путем промывки в воде

1.4.3 Очистка путем механического перетирания

1.4.4 Очистка с помощью комбинированных методов

1.4.5 Экономические аспекты процессов регенерации
1.5 Обогащение формовочных материалов
1.6 Принцип действия и технические характеристики оборудования для обогащения кварцевых песков и регенерации формовочных и стержневых смесей
1.6.1 Вибрационная дробилка
1.6.2 Дезинтегратор и дисмембратор.
1.6.3 Пневматическая оттирочная машина.
1.6.4 Роторная оттирочная машина.
1.7 Патентный поиск
1.8 Цель и задачи исследования.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОТТИРКИ
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЦЕНТРОБЕЖНО ЛОПАТОЧНОГО
СПОСОБА ОБРАБОТКИ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ
2.1 Разработка опытной центробежно лопаточной отгирочной
2.1.1 Общая конструкция
2.1.2 Выбор электродвигателя привода и устройства управления.
2.2 Методики проведения исследований
2.3 Разработка программного обеспечения исследований
Выводы по главе 2
Глава 3. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧАСТИЦ ПЕСКА ПРИ ЦЕНТРОБЕЖНО ЛОПАТОЧНОЙ ОБРАБОТКЕ
3.1 Адгезия и когезия
3.2 Механизмы взаимодействия.
3.2.1 Основные определения.
3.2.2 Анализ силовых воздействий на поверхность частиц при центробежно лопаточной обработке.
3.2.3 Взаимодействие неподвижных частиц
3.2.4 Механизмы разрушения поверхностного слоя при статическом нагружении.
3.2.5 Ударное взаимодействие частиц.
3.2.6 Скорость разрушения эрозии при ударном взаимодействии.
3.2.7 Процессы взаимодействия при относительном движении частиц
3.3 Теоретическая модель обработки частиц песка.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ЦЕНТРОБЕЖНО ЛОПАТОЧНОЙ ОТТИРКИ ПЕСКОВ И СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1 Статистические коэффициенты и законы распределения частиц сыпучих материалов
4.2 Сравнение методов определения гранулометрического состава песка
4.3 Исследование влияния центробежно лопаточной обработки на
гранулометрический состав песков.
4.3.1 Статистическая обработка результатов исследования
4.4 Исследование поверхности частиц песков с помощью электронной микроскопии
4.5 Влияние центробежно лопаточной обработки песков на механическую прочность ХТС, приготовленных на их основе
4.5.1 Статистическая обработка результатов.
4.6 Влияние центробежно лопаточной обработки песков на газопроницаемость ХТС, приготовленных на их основе.
4.7 Сравнение эмпирических данных с теоретической моделью взаимодействия частиц
4.8 Сравнительный анализ центробежнолопаточного способа очистки с
традиционными методами.
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Опытная установка для промышленного обогащения кварцевого
5.1.1 Основные технические данные и характеристики.
5.1.2 Устройство и принцип работы опытной установки
5.2 Промышленные испытания центробежнолопаточного смесителя с блоком оттирки в цехе цветного литья ОАО НПО Сатурн
5.2.1. Описание промышленного образца
5.2.2 Проведение экспериментальных исследований
5.3 Применение результатов работы в учебном процессе.
Вывод по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Кварцевый песок как основа формовочных и стержневых смесей. К числу формовочных материалов, применяемых в литейном производстве, относят пески, образованные зернами тугоплавких, прочных и твердых минералов циркон, хромит, магнезит, корунд и т. Однако на практике, в качестве основы для формовочных и стержневых смесей применяются, в большинстве случаев, пески, образованные зернами кварца БЮг. Это обусловлено в первую очередь широким распространением месторождений кварцевых песков, а как следствие из этого их низкой стоимостью и доступностью. Кроме того, кварц обладает высокой огнеупорностью и тугоплавкостью температура плавления С0, прочностью и твердостью 7 по шкале Мооса, а также низкой химической активностью. Зерна кварцевых песков имеют плотность кгм3, теплоемкость 1,2 кДжкгК, теплопроводность ,1 ВтмК, тепловое расширение 5 К , прочность на сдвиг . МПа. Особенности механики кварцевых песков обусловлены его строением. Поведение такого материала отличается от поведения жидкости и тврдого тела. Рассмотрим структуру песка. Основу его составляют тврдые частицы малых размеров и разнообразной конфигурации. У большинства формовочных песков, форма частиц близка к сферической 6. Если рассматривать достаточно большой объм сыпучего материала по сравнению с объмом частицы этого материала, то материал может заполнять мкость, принимая е форму. В этом случае можно сказать, что поведение сыпучего материала ближе к поведению жидкости, чем к поведению тврдого тела. Это связано с тем, что сыпучий материал состоит из множества мелких несвязных частиц, способных двигаться относительно друг друга. Однако относительное движение частиц в массе сыпучего материала затруднено, т. Газопроницаемость способность смеси пропускать через себя воздух. Свойства 1 4 определяются прочностью контакта между зернами и оболочками зерен, а также количеством контактов, приходящихся на единицу объема. Кроме того, на прочность смеси влияет адгезия связующего к поверхности песка, природа и количество связующего, а также гранулометрический состав и физические свойства поверхности наполнителя ит. Свойство 5 определяется в первую очередь гранулометрическим составом наполнителя, формой зерен и как следствие плотностью укладки, а также количеством и видом связующего. Большое влияние на образование адгезионной связи оказывают неровности на поверхности зерен песка. По данным работы И. Длезека зерна кварцевых песков покрыты микрозернами размером 0,1. Для анализа микрорельефа зерен песка И. Длезек использует следующие критерии Ъ критерий гладкости песка отношение количества гладких зерен к количеству зерен с микротрещинами М критерий степени поражения поверхности зерен микротрещинами Н Ъ М обобщенный критерий состояния поверхности песка. Данные И. Длезека о влиянии указанных критериев на прочность смесей приведены на рис. О . Рис. Уменьшению удельной поверхности песка, что обеспечивает снижение расхода связующего. Природные кварцевые пески не бывают свободными от загрязняющих примесей зерен полевого шпата, частиц слюды и других минералов. Полевой шпат и слюда содержат окислы щелочных и щелочноземельных металлов. Эти минералы менее тугоплавки, чем кварц и способны вместе с кварцем и окислами залитого металла образовывать сложные легкоплавкие силикаты. В природных кварцевых песках часто содержится глина. Если эта глина обладает высоким качеством, то такая примесь может рассматриваться как полезная, поскольку глина является связующим материалом в формовочных смесях. Обволакивая зерна песка, она связывает их и таким образом придает смеси необходимые прочность и одновременно пластичность. Но так как в природных кварцевых песках содержание глины колеблется в широких пределах 2 , е связующие свойства также не стабильны, то в подавляющем большинстве случаев это нежелательная примесь. Кроме того, с помощью глины как связующего материала нельзя обеспечить высокие прочностные качества, поэтому для приготовления стержневых смесей в качестве связующего используют, в основном, жидкое стекло и синтетические смолы.