Разработка и применение эффективных противопригарных покрытий литейных форм на основе металлургических шлаков алюминиевого литья

• Автор: Грачев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 198 с. : ил.

1.1. Условия возникновения пригара и методы его профилактики

1.2. Противопригарные покрытия для чугунного и стального

1.3. Опыт применения в составах противопригарных покрытий техногенных материалов .отходов различных производств

Выводы и задачи исследования

Глава 2. Алюмошлак как материал покрытия литейной формы

2.1. Источник образования шлака и предварительная подготовка к использованию

2.2. Методики экспериментальных испытаний и результаты

2.3. Определение поверхностных свойств шлака

2.4. Оценка химического состава газовой фазы, образующейся при нагревании алюмошлака

2.5. Теплофизическйе свойства алюмошлака

2.6. Физикохимические и термодинамические предпосылки применения противопригарных алюмошлаковых покрытий
Выводы по главе
Глава 3. Моделирование работы покрытия литейной формы на основе алюмосодержащего наполнителя
3.1. Физическая схема работы покрытия
3.2. Математическая модель и расчетная схема
3.3. Приближенные оценки основных параметров расчетной 1 схемы
3.3.1. Оценка коэффициента теплоотдачи при работе 1 противопригарного алюмошлакового покрытия
3.3.2. Оценка оптимального размера частиц алюмошлакового
наполнителя противопригарных покрытий
3.3.3. Задача о тепловом импульсном воздействии на покрытие
3.3.4. Задача о газовом противодействии капиллярной фильтрации
3.3.5. Расчет толщины противопригарного алюмошлакового 5 покрытия для стального и чугунного литья
3.4. О влиянии внешних воздействий на коэффициент 9 теплоотдачи и возможности управления
Выводы по главе .
Глава 4. Разработка технологий изготовления и применения противопригарных алюмошлаковых покрытий литейных форм
4.1. Технология применения алюмошлаковых покрытий для 2 стального литья
4.1.1. Приготовление алюмошлаковых красок на водной основе 2 для стального литья
4.1.2. Приготовление алюмошлаковых самовысыхающих красок 3 для стального литья
4.1.3. Предварительная оценка работы противопригарных
алюмошлаковых покрытий на стальных отливкахпробах
4.1.4. Промышленное опробование опытного алюмошлакового 0 покрытия литейных форм и стержней на водной основе на фасонных отливках в условиях действующего производства
4.2. Технология применения алюмошлаковых покрытий для 3 чугунного литья
4.2.1. Приготовление алюмошлаковых красок на водной основе 4 для чугунного литья
4.2.2. Приготовление алюмошлаковых красок на основе
органических растворителей для чугунного литья
4.2.3. Оценка работы противопригарных алюмошлаковых
покрытий на чугунных отливках
4.3. Исследования технологических свойств алюмошлаковых
покрытий
Выводы по главе
Глава 5. Реализация разработанных технологий на производстве
5.1. Организационные вопросы внедрения алюмошлаковых противопригарных покрытий
5.2. Оценка экономической эффективности результатов работы
5.3. Экологическая экспертиза предлагаемых технических решений
5.4. Область применения и перспективы Выводы по главе
Выводы по работе Список литературы ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение


Большинство из перечисленных профилактических приемов, применяемых для успешной работы противопригарных покрытий, представляют собой комбинации из представленных выше. Например, в представлен прием, основанный на образовании газовой прослойки, спекании А0з с образованием сплошной корки на поверхности формовочной смеси, а также тугоплавкости Л0 и плохой смачиваемости покрытия жидким металлом. Известны более двух десятков профилактических методов и приемов профилактики пригара, которые явились результатом работы многих исследователей и привели к положительному эффекту в каждом конкретном случае. Но, несмотря на это, нетрудно видеть, что принципы, на которых основаны приведенные приемы, порой противоречат друг другу, а в некоторых случаях являются взаимоисключающими. В качестве иллюстраций достаточно привести следующие примеры. Прием I метода I ориентирован на применение в составах покрытий высокоогнеупорных материалов, но в то же самое время прием 4 метода 6 и метод 7 основаны на принципе спекания, который возможен при применении материалов с низкой огнеупорностью. Прием 3 метода 6 основан на применении в составах покрытий химически инертных материалов, а методы 9, , , , ориентированы на протекание химических реакций под воздействием высоких температур. Прием 4 метода 6 и метод 7 основаны на принципе спекания в первом случае с уменьшением пор, а во втором без изменения объема, в то же самое время прием 2 метода 1 работает на предотвращение спекания. Прием 2 метода 6, основанный на добавке в противопригарные покрытия различных окислителей вступает в противоречие с приемами 6, 7, 8 этого же метода, основанными на уменьшении окисленности. Прием 5 метода 6 основан на создании и поддержании восстановительной газовой фазы в период до затвердевания и окислительной к концу затвердевания, а прием 7 этого же метода на создании нейтральной атмосферы. Прием 2 метода 6, основанный на добавке в смесь окислителей противоречит приему 6, основанному на создании пленки, защищающей поверхность металла от окисления. В дополнение к сказанному выше следует добавить, что приемы 4 и 3 метода 3 противоречат созданию так называемого направленного газового режима, суть которого 8 состоит в повышении плотности только поверхностных слоев литейной формы путем нанесения противопригарной краски, а в последующих слоях газопроницаемость повышают снижением степени уплотнения или применением вентиляционных наколов. Все упомянутое выше говорит о том, что однозначного подхода к проблеме пригара на стальных и чугунных отливках в настоящее время не сложилось. Следовательно, для предупреждения образования пригара требуются комплексные меры. Применительно к противопригарным покрытиям это одновременное соответствие основным требованиям. Требования к связующим материалам состоят в следующем максимальное сохранение прочности при высоких температурах заливки термостойкость термопластичность при температурах просушки и заливки форм с целью предотвращения отслаивания и растрескивания покрытия минимальная газотворность негигроскопичность. Требования к эталонному противопригарному покрытию заключаются в следующем. Наполнитель покрытия должен быть мелкой или пылевидной фракции и обладать высокой огнеупорностью. В составе покрытия обязательно присутствие сильного окислителя, способствующего образованию окислов железа оптимальной толщины между отливкой и формой для легкого отделения пригарной корочки и газотворных компонентов повышающих капиллярное противодавление газа жидкому металлу, проникающему в поры формы. При контакте покрытия с заливаемым в форму металлом требуется высокая эрозионная стойкость и химическая инертность на начальном этапе, а далее образование на рабочей поверхности формы вязкой прослойки материала, изолирующего поверхность отливки от непосредственного взаимодействия с материалом формы. Помимо этого, нужно, чтобы кристаллохимическое сродство большее наполнителя покрытия к материалу формы, чем к металлу отливки. Под кристаллохимическим сродством в данном случае понимается возможность сопряжения плоских стенок материалов изза наличия у них одного двух элементов симметрии одного порядка, сходства межатомного взаимодействия.