Противопригарные покрытия на основе отходов абразивного и металлургического производств для изготовления стальных и чугунных отливок

• Автор: Антошкина, Елизавета Григорьевна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Природа и свойства наполнителя противопригарных красок.

1.2. Связующие материалы и дисперсионная среда.

1.3. Стабилизирующие добавки.

1.4. Свойства противопригарных покрытий

1.5. Противопригарные покрытия для стального и чугунного литья.

1.6. Применение в составах противопригарных покрытий техногенных материалов отходов различных производств

1.7. Цель и задачи работы

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ И МИКРОХИМАНАЛИЗ ПОВЕРХНОСТИ ФОРМОВОЧНЫХ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ, СТЕРЖНЕЙ И ПРОТИВОПРИГ АРНЫХ ПОКРЫТИЙ
2.1. Физикохимические свойства формовочных кварцевых песков.
2.1.1. Химическая связь, строение и структурные превращения кварца.
2.1.2. ИКспектроскопические исследования формовочных песков
2.1.3. Состояние поверхности зерен кварцевых песков, их поверхностная энергия и химическая активностью
2.1.4. Микрохиманатиз поверхности зерен кварцевых песков различных месторождений.
Выводы по главе
3. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТХОДОВ АБРАЗИВНОГО И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВ.
3.1. Физикохимические исследования огнеупорных наполнителей разрабатываемых противопригарных покрытий.
3.1.1. Химический состав.
3.1.2. Влажность.
3.1.3. Изменение массы при прокаливании
3.1.4. Плотность истинная плотность
3.2. Электронномикроскопические исследования отходов абразивного и металлургического производства
3.3. Минералогический и рентгенофазовый анализ.
3.3.1. Минератогопетрографическое исследование отходов абразивного и металлургического производств.
3.3.2. Рентгенофазовый анализ
3.4. Термохравиметрический анализ
Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ БЕТОНИТОВЫХ ФОРМОВОЧНЫХ И КАОЛИНОВЫХ ГЛИН.
4.1. Структурные особенности бентонитовых и огнеупорных глии, используемых в литейном производстве для противопригарных покрытий и песчаноглинистых смесей
4.2. Микрохиманализ поверхности глинистых минералов различных месторождений, применяемых в литейном производстве.
4.3. ИКспектроскопические исследования глин.
4.4. Исследование процесса набухания формовочных глин
4.4.1. Набухание формовочных глин и состояние воды в глинистых
минералах
4.4.2. Механизм и структурная модель набухания формовочных глин.
4.5. Термогравиметрический анализ глин.
Выводы по главе
5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РАЗДЕЛА ФАЗ МЕТАЛЛФОРМА И МЕТАЛЛ ПРОТИВОПРИ1 АРНОЕ ПОКРЫТИЕ.
5.1. Термодинамический анализ химических реакций в песчаноглинистых формах на границе с металлом отливки
5.2. Термодинамический анализ химических реакций, протекающих на границе металл противопригарное покрытие
Выводы по главе
6. РАЗРАБОТКА, ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПРОТИВОПРИГАРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ АБРАЗИВНОГО И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО I ПРОИЗВОДСТВ .
6.1. Формирование структуры противопригарных покрытий
6.2. Разработка составов противопригарных покрытий на основе отходов абразивного и металлургического производств.
6.2.1. Приготовление противопригарных красок для стального литья
6.2.2. Приготовление противопригарных красок для чугунного литья.
6.3. Исследование технологических свойств противопригарных покрытий
6.3.1. Определение плотности.
6.3.2. Определение вязкости
6.3.3. Определение седиментационной устойчивости.
6.3.4. Определение толщины покрытия и глубины проникновения
противопригарных красок
6.3.5. Оценка кроющей способности
6.3.6. Определение поверхностной прочности противопригарных
покрытий.
6.3.7. Определение прочности на истирание
6.4. Электронномикроскопические исследования противопригарных покрытий
6.5. Термогравиметрические исследования противопригарных покрытий.
6.6. Опытнопромышленные испытания разработанных составов противопригарных покрытий на ОАО ЧМК
6.7. Микрохиманализ пригарных корок на стальных и чугунных отливках, изготовленных в песчаноглинистых формах с использованием противопригарных покрытий на основе отходов абразивного и металлургического производств.
6.8. Рентгенофазовый анализ иригарных корок со стальных и чугунных отливок, изготовленных в песчаноглинистых формах с применением опытных
огнеупорных наполнителей.
Выводы по главе.
Список литературы


Оптимальная температура сушки покрытия с использованием таких связующих 3 К. Краски обладают повышенной прочностью сцепления с формой в достаточно широком интервале температур. На указанных связующих могут быть приготовлены противопригарные покрытия с любыми наполнителями для форм и стержней стального и чугунного литья. Они существенно повышают вязкость суспензионной среды, что не только замедляет оседание наполнителя, но и уменьшает фильтрацию жидкой фазы краски в формовочную смесь. В водных красках в качестве стабилизатора наиболее часто используют бентонит и поверхностноактивные вещества ПАВ мылонафт ГОСТ 2, контакт Петрова и др. Более высокая седиментационная устойчивость достигается при использовании Ыабентонита, обладающего наибольшей набухающей способностью. Однако бентонит не обеспечивает высокой седиментационной устойчивости красок, особенно с наполнителями большой плотности, так как при содержании 1,5 2 они не образуют устойчивой пространственной структуры . Увеличивать содержание бентонита недопустимо изза значительного снижения эффективности противопригарных красок в связи с тем, что образование пригара, согласно данным , , происходит при взаимодействии в первую очередь оксидов железа с глинистыми материалами. Использование ПАВ не приводит к значительному снижению седиментации, поскольку структурирующее действие этих веществ ощутимо проявляется в системах, концентрация твердой фазы которых ниже по объему 4, в то время как в противопригарных красках содержание наполнителя значительно выше . Исследованиями установлено, что более высокая седиментационная устойчивость водных красок достигается при использовании высокомолекулярных веществ, которые при небольшой концентрации 3 5 образуют вязкие структурированные растворы, улучшающие седиментационную устойчивость и кроющую способность красок. Такими высокомолекулярными веществами являются некоторые эфиры целлюлозы, натрия, поливиниловый спирт, полимер К4 . Недостатком высокомолекулярных стабилизаторов является токсичность продуктов их разложения и высокая себестоимость. Поэтому, для приготовления противопригарных покрытий в условиях крупносерийного и массового производства, в качестве стабилизаторов чаще веет применяют бентониты и ПАВ. Для самовысыхающих красок набухающие стабилизирующие добавки выбирают в зависимости от используемого растворителя. Поливинилбутираль ПБВ ГОСТ применяют для стабилизации спиртовых красок. ПВБ растворяется в спиртах, кетонах, сложных эфирах, совмещается с фенолформальдегидными, мочевиноформальдегидными смолами и нитроцеллюлозой. В Англии для стабилизации спиртовых красок используют протеин белковое высокомолекулярное вещество, а также гидролизованное касторовое масло. В Германии для этих целей применяют органофильный бентонит бентон . Для стабилизации бензиновых красок известно применение полиизобутилена ГОСТ 3 и резинового клея ТУ 2, полиметилметакрилата для ацетоновых красок 5. В работе в качестве стабилизатора самовысыхающих покрытий применяли аморфный оксид кремния IV аэросил. Наряду со стабилизирующими свойствами, аэросил повышает термозащитную способность красок. Однако, с увеличением содержания аэросила свыше 2 в составе краски, уменьшается пропитка формы связующим и увеличивается пористость поверхностного слоя, что приводит к снижению противопригарных свойств покрытия. Очевидно, что стабилизирующие материалы, часто являющиеся одновременно связующими, на противопригарные свойства красок оказывают влияние, косвенно выражаемое через улучшение технологических свойств. В многочисленных исследованиях подчеркивается, что свойства противопригарных покрытий оказывают существенное влияние на формирование поверхности отливок , , 1, 2, 5. Противопригарные краски должны отвечать следующим основным требованиям иметь достаточную седиментационную устойчивость, хорошую кроющую способность, стабильность свойств, оптимальную дисперсность наполнителя, высокую живучесть, быть не токсичными, малогазотворными краска должна хорошо сцепляться с поверхностью формы, образовывать прочный непроницаемый для металла и оксидов слой.