CC BY
52
УДК 621.743
РАЗРАБОТКА ПРОТИВОПРИГАРНЫХ ПОКРЫТИЙ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНЕМ РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ АБРАЗИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Е.Г. Антошкина, В.А. Смолко
Во всем мире наблюдается тенденция к переработке и утилизации отходов, образующихся в результате прохождения производственных циклов в различных отраслях промышленного производства. Применение промышленных отходов позволяет снизить расходы на их хранение, уменьшить штрафные санкции со стороны контролирующих органов, оздоровить экологическую и санитарно-гигиеническую обстановку.
Для заготовительных производств, в частности, литейно-металлургического, применение отходов позволит решить проблему освоения новых, недорогих и недефицитных материалов. Способы решения этой проблемы связанны с большими энерго- и ресурсозатратами и по экономическим причинам неприемлемы для многих промышленных предприятий, поэтому обязательна тщательная оценка технико-экономической целесообразности каждого из таких способов.
Тенденция к переработке и утилизации отходов различных производств, дающая решение проблем экологии, расширения сырьевой базы для заготовительных производств, а также экономии за счет отказа от дорогих исходных материалов в совокупности с проблемой пригара на стальном и чугунном литье требует разработки и применения эффективных противопригарных покрытий на основе недорогих и доступных материалов.
С этой целью рассматривали возможность применения регенерированных продуктов абразивного производства ОАО «КАЗ» в качестве огнеупорных наполнителей в составе противопригарных покрытий. Были исследованы и опробованы регенерированные продукты абразивного производства (ОСТ 2МТ-79-3/88, марка 12АРК или 12АРБ), имеющие следующий химический состав, %:
63.0...68.0 А1203 в а-форме; 18,0...20,0 Si02;
3.0...6.0 Fe203; 1,4...1,7 ТЮ2; 0,5...0,9 CaO; 0,6...0,8 MgO; 0,08...0,16 Сг203, п.п.п. - остальное. Гранулометрический состав регенерированного продукта абразивного производства: < 6 мкм до 20%, от 6...40 мкм - 80%. Насыпная плотность 1,35 г/см3. Данный материал не требует дополнительной подготовки и является готовым наполнителем противопригарных покрытий.
Технологичность регенерированного продукта абразивного производства оценивали с помощью электронно-микроскопического, петрографического, термогравиметрического, рентгенофазо-
вого анализа. Электронно-микроскопическими исследованиями, проводимых с помощью растрового электронного микроскопа «JEOL» JSM-6460 LV с микроанализатором, были выявлены структурные особенности кристаллохимического состояния поверхности огнеупорного наполнителя (рис. 1).
Применяя спектральный микрохиманализ поверхности регенерированного продукта абразивного производства, было обнаружено содержание следующих химических элементов (в среднем, мас.%): С - 8...11 %; А1 - 27...30 %; Si - 9... 12 %, Fe - 1,5...2%; Ti - 0,6...0,8%, Mg - до 0,2%, Са - до 0,3 %, Сг - до 0,1 %, остальное - кислород. Обнаруженный на поверхности углерод входит в состав карбида кремния SiC и цементита Fe3C, что подтверждается результатами рентгенофазового анализа на рентгеновском дифрактометре D8 ADVANCE (рис. 2).
Термогравиметрические исследования проводились на дериватографе системы Паулик-Эрден; скорость нагрева образца составила 15 °С/мин с максимальной температурой нагрева 1500 °С. Результаты дериватографических исследований показали, что в интервале температур 20...130°С происходит удаление адсорбированной воды,
130...260 °С - удаление гидратной воды (рис. 3). Выгорание органической составляющей происходит в интервале температур 300...500 °С. Суммарные потери массы составили 10,235 мас.%. Прибыль массы в интервале температур 800... 1400 °С обусловлена окислением железа.
На основе электронно-микроскопических, термогравиметрических, рентгенофазовых исследований, определения микрохиманализа и структуры поверхности огнеупорных наполнителей и красок, были разработаны составы противопригарных покрытий, например состав для стального и чугунного литья, содержащий следующие компоненты, мас.%: огнеупорный наполнитель (регенерированный продукт абразивного производства) -
80.0...87.0; неорганическое связующее (формовочная огнеупорная глина) - 5,0...6,0 и органическое связующее (технический лигносульфонат JICT) - 6,0...7,0; вода техническая - до плотности
1.60... 1,65 г/см3. Покрытие наносили на поверхность пульверизацией. Формы и стержни после покраски сушились 2...3 часа при температуре
180...200 °С.
Используемый мелкодисперсный огнеупор-
Рис. 2. Дифрактограмма регенерированного продукта абразивного производства: А - оксид алюминия А1203; К - карбид кремния БІС; Ж - карбид железа Ре3С
Рис. 3. Дериватограмма регенерированного продукта абразивного производства: РТв - скорость изменения массы образца; РТА - дифференциальный термический анализ; ТС - изменение массы образца
ный наполнитель придает краске, образующей рирования и создания тиксотропной структуры,
противопригарное покрытие, проникающие свой- Данное покрытие за счет увеличения глубины
ства, повышает седиментационную устойчивость и проникновения повышает поверхностную проч-
улучшает кроющую способность за счет структу- ность форм и стержней, обеспечивая наряду со
42
Вестник ЮУрГУ, № 9, 2008
Антошкина Е.Г., Смолко В.А.
Разработка противопригарных покрытий литейных форм и стержней с использованем регенерированных продуктов...
снижением пригара уменьшение дефектов отливок по вине форм и стержней.
Опытно-промышленные испытания показали, что шероховатость поверхности отливки уменьшилась, а технологические параметры покрытия (седиментация, кроющая способность, склонность к растрескиванию и т.д.) улучшились по сравне-
нию с применяемыми противопригарными покрытиями.
Промышленные испытания подтвердили эффективность и технико-экономическую целесообразность применения противопригарных покрытий на основе регенерированных продуктов абразивного производства.
