|
Реферат: Анализ и экономическая оценка технологий в цветной металлургии (Металлургия)
Министерство образования и науки Украины
Восточноукраинский национальный университет
им.Даля
РЕФЕРАТ
на тему: “Анализ и экономическая оценка технологий в цветной металлургии”
Выполнил: студент группы УП-211 Зарубин Е.А.
Проверил: Хаустова А.В.
Луганск 2002г.
План
1. Роль и значение металла в экономике страны
2. Устройство и принцип работы доменной печи
3.Шихтовые материалы и их подготовка к доменной плавке
4. Виды выплавляемого чугуна и их назначение
5. Суть доменного процесса
6.Сырьё для получения стали
7. Устройство и работа двухванных сталеплавильных аппаратов
8. Устройство и работа конверторов
9. Установка и работа электрических печей для выплавки стали
10. Технология выплавки стали в Мартеновской сети
11. Технология выплавки стали в конверторе
12. Технологии выплавки стали в Электрической печи
13. Суть агломерации (назначение агломерации, сырьё, процесс
агломерации, оборудование).
1. Роль и значение металла в экономике страны
Как известно, металлы делятся на две группы: черные и цветные. К черным
относятся железо и его сплавы (чугун, сталь); остальные металлы — цветные
(в том числе и редкие).
Металлы получают двумя способами: пирометаллургическим (огневым) и
гидрометаллургическим (мокрым). При металлургическом способе металлы не
выплавляют, а выщелачивают в растворы, откуда затем выделяют электролизом
или другими способами.
Особое место среди металлов занимают железо и его сплавы, составляющие
по весу 85—90% всего применяемого металла в СНГ Отраслью, занятой
производством и первичной обработкой железа и его сплавов, является черная
металлургия — основа развития современной промышленности и технического
вооружения всего народного хозяйства.
Изделия из цветных металлов и их сплавов употребляют в основном при
отделке монументальных административных и культурно-бытовых зданий, а также
при возведении сооружений, относящихся к первому классу. Для этих целей
используют медь, латунь, бронзу, алюминий и сплавы из алюминия и других
цветных металлов для художественного литья.
Наиболее широкое применение в современном строительстве находит
алюминий. Из него изготовляют оконные и дверные коробки, оконные переплеты
и обрамления стеклянных дверных полотен; из прочных алюминиевых сплавов
(дюралюминий и др.) делают легкие стеновые и перегородочные панели, плиты
перекрытий, стропильные и мостовые фермы и т. п.
2. Устройство и принцип работы доменной печи
В современной доменной печи имеются два коксовых бункера, расположенных
над скиповой ямой, и около трех десятков бункеров для руды, агломерата,
флюсов и других материалов.
Под бункерами для кокса расположены дисковые грохота и весы. Доменная
печь имеет скиповые подъемники для подачи материалов. Выгрузку материалов
производят путем опрокидывания скиповой вагонетки в загрузочное
устройство печи.
Загрузочное устройство состоит из двух воронок, закрытых двумя
конусами. Из вагонетки шихту ссыпают в верхнюю малую воронку на конус.
Затем конус опускается и шихта падает в нижнюю воронку, на нижний конус.
При этом верхний конус поднимается, а нижний опускается и шихта поступает
на колошник.
Работа засыпного аппарата и скипового подъемника сблокирована и
управляется автоматически с панельного щита.
Для сокращения расхода кокса в доменную печь центробежными
воздуходувками подается горячий воздух при температуре 900—1100° С. В
качестве привода для воздуходувок применяют паровые турбины, работающие при
давлении до 30 am.
Современные воздухонагреватели (рис 1) способны нагревать воздух в
количестве 2000—2500 м3/мин до температуры 900 — 1100° С. Увеличение
количества воздуха и повышение его температуры достигаются за счет
увеличения поверхности нагрева насадок до 16000— 18000 m2 и сжигания газов
до 3600 ма/час и более. Высота воздухонагревателя составляет 46 м при
3.Шихтовые материалы и их подготовка к доменной плавке
Исходные материалы, подаваемые в доменную печь, — топливо, руда,
агломерат, флюсы, а также воздух претерпевают физические и химические
изменения. Соответственно с температурными зонами в печи происходят
следующие физико-химические процессы: горение топлива, удаление влаги,
разложение карбонатов, восстановление железа и других элементов,
науглероживание железа, плавление металла, образование и плавление шлака и
другие.
Загруженное в доменную печь топливо опускается до уровня фурм и сгорает
в струе поступающего под давлением 1,5—2,0 am воздуха, шгретого до 800—
1000° С и выше по реакции.
4. Виды выплавляемого чугуна и их назначение
Углерод в чугуне может находиться в виде механической примеси г
(графита) и в виде химического соединения с железом, называемого карбидом
или цементитом железа.
В зависимости от этого практически различают два вида чугуна: чугун,
содержащий свободный графит и имеющий в изломе серый или темно-серый цвет и
крупнозернистое строение. Такой чугун называют серым или литейным чугуном
его применяют для производства отливок.
Чугун, содержащий в основном количестве углерод в виде химического
соединения с железом FeC и имеющий белый блестящий излом, называют белым
предельным чугуном. Этот чугун преимущественно перерабатывается в сталь.
Получение того или иного вида чугуна зависит от количества углерода,
кремния, марганца, фосфора и серы в шихте (табл. 2), которые частично
переходят в чугун, а также от процесса плавки в доменной печи.
5. Суть доменного процесса
Важнейшими показателями работы доменной печи являются: 1)
коэффициент использования полезного объема доменной печи; 2) расход
топлива на т выплавленного чугуна. Коэффициент использования
полезного объема доменной печи k представляет собой отношение полезного
объема печи к суточной ее производительности:
Доменная печь работает тем лучше, чем меньше числовое значение
k обычно коэффициент k находится в пределах от 0,45 до 1,35 и на его
величину влияют следующие факторы:
а) содержание железа в руде,
б) подготовка шихтовых материалов к плавке;
в) сорт выплавленного чугуна.
При плавке передельного чугуна k ~ 0,7—0,9,а на некоторых заводах k (СаО)4 • Р2О5 + 3FeO.
Для более прочного соединения пятиокиси фосфора в шлаке поддерживается
свободная окись кальция. Образующийся шлак из печи сливают для того, чтобы
не произошло восстановление фосфора из шлака в металл. За этот период
плавки температура металла повышается и углерод вступает в реакцию с
закисью железа
С - FeO —> Fe + СО.
Во время окисления углерода ванна кипит, металл перемешивается, железо
восстанавливается из FeO, из металла удаляются сера, неметаллические
включения и газы.
Для обессеривания металла в ванну добавляют свежеобожженную известь. По
температуре и содержанию углерода металл доводят до заданных
технологических пределов в соответствии с получаемой маркой стали. После
кипения в стали все же остается некоторое количество закиси железа, поэтому
по окончании плавки металл раскисляют путем введения раскислителей:
марганца, кремния или алюминия.
В случае получения легированной стали после раскисления в металл вводят
легирующие добавки в составе ферросплавов (феррохрома, ферротитана и др.)
или чистые металлы (никель, медь и др.). Готовую сталь из печи выпускают в
ковши, которые с помощью кранов подают на участки разливки стали. Выход
жидкой стали при этом процессе плавки составляет около 96% от веса
загружаемой металлической шихты в печь.
8. Устройство и работа конверторов
Сущность конверторного способа получения стали заключается в том, что
через жидкий чугун, залитый в конвертор, родувается воздух, кислород
которого окисляет углерод и другие примеси.
Приведен общий, вид обычного конвертора грушевидной формы, сваренного
из толстой листовой стали и футерованного внутри огнеупорными материалами.
Снаружи в средней части конверторов имеются два цилиндрических выступа,
называемых цапфами” которые служат для опоры и поворота конвертора. Одна из
цапф делается полой и соединяется с воздуховодом; от цапфы к днищу через
трубу и воздушную коробку подводится воздух. В днище конвертора имеются
отверстия — фурмы, через которые под давлением 2,0— 0,5 am
[pic]
Рисунок 2. Конвертор: 1-Механизм для поворота конвертора, 2-
огнеупорная кладка,
3-шлак, 4-металл, 5- каналы для подачи воздуха..
В конверторах применяют кислую и основную футеровки. Тепло,
необходимое для нагрева жидкой стали до высоких температур, в этих
процессах получается за счет химических реакций окисления примесей чугуна.
При этом примеси могут окисляться элементарным кислородом и кислородом
закиси железа, которая растворяется в металле. При окислении примесей
кислородом выделяется значительное количество тепла.
Примеси окисляются элементарным кислородом по следующим
реакциям:
Si + О2 —> SiO2 •+ О;
При окислении элементов наибольшее количество тепла выделяют кремний,
фосфор и марганец. Эти элементы используются при продувке чугуна как
источник тепла (кремний в кислом, а фосфор в основном конверторе).
Недостаточное количество тепла от реакций компенсируется температурой
жидкого чугуна.
Для получения стали методом продувки применяют два сорта чугунов: марки
Б1 и Б2 — для кислого и Т1 —для основного процессов.
Чугун марки Б1 и Б2 содержит минимальное количество фосфора (0,07%) и
серы (0,06%), чугун марки Т1 содержит фосфора 1,6—2,0%, а иногда до 2,5%.
9. Установка и работа электрических печей для выплавки стали.
Дуговые электрические печи емкостью от 1,5 до 250 т построены у по
принципу использования тепла от электрической дуги, образующейся между
графитовыми или угольными электродами и металлической ванной, развивающими
температуру до 3500°С и выше, Печь (рис. 3) состоит из цилиндрического
кожуха со сферическим днищем Эти части изнутри футеруются теплоизоляционной
и огнеупорной кладкой так, что образуется рабочее пространство печи. Свод
печи делается съемным; он выкладывается из динасового или
хромомагнезитового кирпича в железном каркасе-кольце.
В последнее время для увеличения срока их службы на некоторых заводах
применяют водоохлаждаемые своды в виде металлических конструкций с
теплоизолирующей прослойкой из огнеупорных материалов. Печь имеет
загрузочное окно и выпускное отверстие для выпуска металла. Загрузочное
окно закрывается футерованной дверкой которая поднимается и опускается с
помощью механизма. Печь установлена на два опорных сегмента на направляющих
фундамента для поддержания и наклона с помощью механизма как в сторону
выпуска металла, так и в сторону загрузочного окна. В своде печи устраивают
три отверстия для электродов. Электроды закрепляют в электрододержателях.
Подъем и опускание электрододержателей с электродами в процессе плавки
осуществляются автоматической блокировкой. Для питания электрический ток
подается от понижающего трансформатора по гибкому кабелю и медным шинам к
электродам.. Первична обмотка трансформатора питается током высокого
напряжения 6000—30000 в, который преобразуется в ток низкого напряжения
нескольких ступеней от 90 до 280 в. Мощность трансформатора в основном
определяется емкостью печи.
В зависимости от емкости печи электроды применяют различных диаметров.
Графитовые электроды по сравнению с угольными имеют более высокую прочность
и меньшее сопротивление электрическому току. На основании практических
данных установлено, что с увеличением емкости печи расход электроэнергии
уменьшается и составляет от 600 до
| | |1000 квт-ч на 1 т стали. Расход электродов | |
| | |зависит также от Л характера перерабатываемой | |
| | |шихты. При работе на твердой шихте на 1 т стали| |
| | |расходуется 12—18 кг угольных электродов и от 5| |
| | |до 8 кг графитовых; при работе на жидкой шихте| |
| | |расход их сокращается примерно в три раза. | |
|Рис.3 Электродуговая печь: 1-| | Длительность процесса плавки увеличивается| |
|кожух, 2-днище, 3-под, 4-свод,| |с повышением емкости печи и составляет при | |
|5-электроды | |переработке жидкой шихты 1,5—4 ч и 4—8 ч | |
— твердой шихты.
Угар металла составляет 1—3% при работе на жидкой шихте и
5—8% на твердой.
Число плавок в сутки достигает 3—4 при твердой и 6—8 при жидкой шихте.
Электрические дуговые печи емкостью свыше 10 m обычно используют на
металлургических заводах, а печи с меньшей емкостью — в сталелитейных
цехах для получения фасонных стальных отливок.
Составляющими шихты при плавке стали в электрических печах
являются стальной лом, чугун, железная руда, флюсы, раскислители и
ферросплавы, которые используют для введения легирующих добавок в
сталь.
Плавку стали ведут основным и кислым процессами. Для плавки стали
основным процессом под и стены печи футеруют основными материалами
(магнезитовым кирпичом), а для плавки кислым процессом — кислыми
материалами (динасовым кирпичом).
10. Технология выплавки стали в Мартеновской сети.
Плавка стали в основных мартеновских печах рудным процессом
Плавку стали в мартеновских печах ведут рудным процессом на таких
металлургических заводах, которые в своем составе имеют доменные печи, но
не имеют прокатно-кузнечного производства.
При рудном процессе на сталь перерабатывают жидкий чугун, получаемый в
доменных печах. Для ускорения окисления примесей чугуна в завалку добавляют
чистую железную руду в
образующихся окислов загружают известняк. Рудный процесс плавки стали
отличается от скраппроцесса тем, что не требуется затрат тепла и времени на
расплавление металла и процессы окисления.
11. Технологии выплавки стали в конверторе.
Для заливки жидкого чугуна конвертор поворачивают из вертикального
положения в горизонтальное. После заливки чугуна пускают дутье и конвертор
поворачивают днищем вниз. Слой металла составляет от 1/5 до 1/3 высоты
цилиндрической части конвертора. Емкость современных конверторов,
работающих на воздушном дутье” достигает до 40 т.
В конверторах применяют кислую и основную футеровки. Тепло, необходимое
для нагрева жидкой стали до высоких температур, в этих процессах
получается за счет химических реакций окисления примесей чугуна.
При этом примеси могут окисляться элементарным кислородом и кислородом
закиси железа, которая растворяется в металле. При окислении примесей
кислородом выделяется значительное количество тепла.
При окислении элементов наибольшее количество тепла выделяют кремний,
фосфор и марганец. Эти элементы используются при продувке чугуна как
источник тепла (кремний в кислом, а фосфор в основном конверторе).
Недостаточное количество тепла от реакций компенсируется температурой
жидкого чугуна.
Для получения стали методом продувки применяют два сорта чугунов:
марки Б1 и Б2 — для кислого и Т1 —для основного процессов.
Чугун марки Б1 и Б2 содержит минимальное количество фосфора (0,07%) и
серы (0,06%), чугун марки Т1 содержит фосфора 1,6—2,0%, а иногда до
2,5%.
В последнее время для продувки чугуна вместо воздуха применяют
технический кислород, который позволяет повысить скорость плавки, выход
годной стали за счет увеличения добавки твердой шихты и уменьшения
химических примесей в чугуне, подвергающихся окислению.
Конвертор, работающий на кислородном дутье, по конструкции отличается
от обычных тем, что имеет сплошное днище и кислороде него во время процесса
плавки подается сверху, так как подача кислорода через донные фурмы
приводит к быстрому их разрушению.
12. Технологии выплавки стали в Электрической печи
Основной процесс плавки стали
Плавку стали основным процессом ведут с полным и частичным
окислением и без окисления примесей.
Плавку с полным окислением примесей проводят в тех
случаях, когда необходимо переработать шихтовые материалы с повышенным
содержанием фосфора и серы и получить сталь с минимальным количеством этих
элементов. После расплавления шихты в печь добавляют руду. Окислы железа
руды окисляют имеющиеся в металле примеси Si, Mn,.P и С, в результа те
чего образуется железистый шлак с содержанием (FeO)s -P206,
способствующий удалению фосфора из металла. Для образования более
прочного соединения ангидрида фосфора в шлак добавляют свежеобожженную
известь для получения фосфорно-кальциевой соли в составе шлака по
реакции:
(FeO)3 • Р20б + 4СаО -* (СаО)4 . Р2О5 + 3FeO + О.
Эта реакция протекает успешно, так как металл не нагрет до вы-I сокой
температуры. В этот период обычно наблюдается кипение ванны f за счет
частичного окисления углерода и образования газа. Полученный шлак с
наличием фосфора сливают.
При выплавке высокоуглеродистой стали и в тех случаях, когда
содержание углерода в окислительный период уменьшается в металле ниже
заданных пределов, после удаления шлака ванну науглероживают. Для
науглероживания металла в печь загружают электродный бой, кокс, а в
остальных случаях чушковый чугун с малым содержанием вредных примесей —
фосфора и серы. При этом загрузочное окно плотно закрывают во избежание
поступления кислорода воздуха из атмосферы в пространство печи. После
окончания науглероживания наводят новый шлак. Для образования шлака в
печь загружают флюсующую смесь в количестве до 4% от веса металла,
состоящую из 80% свежеобожженной извести и 20% плавикового шпата.
Во вновь образовавшемся шлаке обычно в начальный период содержание
окислов в виде закиси железа FeO и закиси марганца МпО составляет 5 — 8%.
Для уменьшения содержания этих окислов в шлак добавляют раскисл ительную
смесь, состоящую из извести, молотого ферросилиция и кокса. Под действием
раскислительной смеси в шлаке уменьшается содержание FeO до 1,0% и Мп до
0,4%. Шлак такого состава является активным десульфуратором металла.
Обработка металла раскисл ительным шлаком также обеспечивает раскисление
металла. Такой металл доводят до заданного состава, в него вводят
необходимые добавки, а при необходимости и легирующие элементы. V
Окончательное раскисление стали производят алюминием. Такой процесс
называется плавкой под белым шлаком.
13. Суть агломерации права (назначение агломерации, сырьё, процесс
агломерации, оборудование).
Железная руда на 60-90% является минералом, остальное – пустая порода.
Рудный материал состоит из оксидов и карбонатов магния.
Перед загрузкой шихты в Д.П. в рудных материалах повышают содержание
Fe, т.е. железную руду подвергают обработке: дроблению, обогащению,
усреднению, использование мелких фракций, агломерации (термической
обработке при t0 1200-1900). При агломерации удаляется 90% S и Fe2O3
переходит в Fe3O4.
Агломерационная шихта включает: рудную часть (5-6 мм), топливо
(кокс) – 3 мм, флюс (добавка известняка – 3 мм), уголь (3-6%).
Процесс агломерации происходит в агломерационных машинах, в
которых основной узел – агломерац. горн.
Список использованной литературы
1. Баринов Н.А. Технология металлов. Металлургиздат.1963
2. Сидоров И.А. Основы технологии важнейших отраслей промышленности,
Москва, “высшая школа”, 1971
3. Кован В.М. (и др.) Основы технологии машиностроения “Машиностроение”,
1965
4. Никифоров В.М. (и др.) Технология важнейших отраслей промышленности,
ч.1, изд. ВПШ при ЦК КПСС, 1959
5. Данилевский В.В. Технология машиностроения.
“Высшая школа”, 1965
Если Вам пригодился мой реферат, сообщите мне об этом, буду Вам
очень признателен!
My E-mail: talk2000@mail.ru
-----------------------
[pic]
Реферат на тему: Анализ методов оценки сцепления пригара на стальном литье
| |Содержание | |
| |Введение | |
|1. |Анализ факторов влияющих на образование пригара | |
|1.1. |Механического | |
|1.2. |Термического | |
|1.3. |Химического | |
|2. |Методы качественной оценки пригара | |
|2.1. |Качественная оценка пригара по Оболенцеву | |
|2.2. |Классификация пригара по способу удаления | |
|3. |Приборы для количественной оценки пригара | |
|3.1. |Прибор предложенный Шипилиным | |
|3.2. |Прибор ВПТИЛП | |
|3.3. |Метод предложенный кафедрой МиТЛП ВолГТУ | |
|3.4. |Метод предложенный Челябинским Политехническим Институтом | |
|3.5. |Метод оценки пригара по прочности сцепления | |
|3.6. |Прибор Челябинского Политехнического Института | |
| |Выводы | |
| |Список использованной литературы | |
| | | |
Введение.
Введение.
Борьба с пригаром является важным направлением в литейном производстве,
т.к пригар ухудшает товарный вид отливок, сильно затрудняет
обрабатываемость резанием. Очистка литья от пригара является тяжелой и
вредной для здоровья работающих операцией. Для оценки эффективности
действия применяемых и разрабатываемых противопригарных покрытий и
противопригарных добавок в формовочные и стержневые смеси, а также для
оценки пригараемости обычных смесей важно количественно определить величину
пригара. В данной работе рассмотрены существующие методы качественной и
количественной оценки пригара на отливках, рассмотрены их достоинства и
недостатки и выбраны оптимальные методы оценки, которые можно применять
как в лабораторных исследованиях, так и на производстве.
В данной работе отдается предпочтение количественным методам оценки
пригара, так как они исключают субъективное мнение исследователя, что
позволяет получить более достоверные результаты.
1.Анализ факторов влияющих на образование пригара.
И. Б. Куманин дает следующие определения видам пригарной корки.
Механический пригар — корка сцементирована металлом, проникшим в поры
формы.
Термический пригар — корка сцементирована сплавившимися составными
частями формовочной смеси или легкоплавкими силикатами, образовавшимися в
форме.
Химический пригар—корка сцементирована соединениями типа шлаков,
образовавшимися при взаимодействии отливки и формы. Рассмотрим условия
образования каждого вида пригара.
1.1 Механический пригар
Механический пригар образуется при проникновении в поры формовочной
смеси жидкого сплава или маточного раствора, т. е. в тех случаях, когда с
поверхностью формы соприкасается жидкий металл или полузатвердевшая корочка
отливки. Следовательно, пригар может образовываться, если температура на
поверхности раздела металл-форма будет превышать температуру солидуса
данного сплава. Механический пригар будет увеличиваться при повышении
температуры заливки металла, увеличении интервала кристаллизации сплава,
массивности отливок или отдельных их частей («тепловые» узлы), уменьшении
теплоаккумулирующей способности формовочных смесей, форм и стержней.
Механический пригар может образовываться в том случае, когда
ферростатическое давление металла превысит определенное «критическое»
сопротивление смеси. Поэтому увеличение давления металла сверх этого
«критического» неизменно ведет к резкому возрастанию механического пригара.
Это явление И. Б. Куманин объясняет следующим. Скорость отдачи тепла
струйкой металла стенкам канала уплотненной формовочной смеси не зависит от
скорости течения металла, так как отвод тепла определяется формой в целом.
За промежуток времени, в течение которого кончик струйки металла
затвердевает, увеличение давления приводит к увеличению скорости движения
струйки, т. е. ее дальнейшему перемещению на большую глубину. Проникновение
металла увеличивает передачу тепла формой, что, в свою очередь, приводит к
более быстрому прогреву глубоких слоев формы и, следовательно, к увеличению
общей скорости и глубины проникновения металла.
Как это показал И. Б. Куманин, в конце струи металла, заполняющего форму,
непрерывно образуется твердая корочка. Твердая корочка образуется также в
конце каждой струйки металла, проникающего в поры формы. Повышение
температуры содействует растворению этой корочки в металле, а повышение
давления — ее прорыву, что в целом приводит к росту механического пригара.
Упрощенно критическое давление Ркр при котором металл и может проникнуть в
поры формы, определяется из отношения I
[pic], (2.1)
где Ркр — критическое давление, соответствующее началу образования пригара,
в кГ/см2;
Ркап — капиллярное противодавление в кГ/см2;
Ргаз — газовое противодавление в кГ/см2;
[pic]
(2.2)
где ? — поверхностное натяжение жидкого металла на границе с газом в
эрг/см2;
? — краевой угол смачивания;
r — радиус поры в см;
g — ускорение силы тяжести в см/сек2.
Следовательно, образование механического пригара предотвращается, если:
[pic] (2.3)
Ркап увеличивается, если уменьшается радиус пор, величин, которых тем
меньше, чем тоньше структура наполнителя. Следует заметить, что величина
пор будет зависеть не только от структуры смеси, но и от условий ее
спекания при высоких температурах Введение некоторых добавок, в обычных
условиях снижающих пригар (например глины, бентонита, жидкого стекла), в
тяжелых тепловых условиях при значительном давлении металла может приводить
к спеканию смеси, увеличению размера пор и возрастанию механического
пригара. Ркап уменьшается при уменьшена величины поверхностного натяжения
металла и снижении краевой угла смачивания.
С увеличением температуры чугуна его поверхностное натяжение обычно
снижается, и соответственно с увеличением температуры заливки чугуна
увеличивается опасность образована механического пригара.
При стальном литье эта опасность относительно меньше, так как увеличение
температуры стали, приводит не к уменьшению, а к увеличению поверхностного
натяжения.
Поверхностное натяжение стали существенно снижается пpи увеличении
содержания в ней углерода, фосфора, серы, кислорода азота. Поэтому
увеличение содержания этих компонентов в стали, может приводить к
увеличению механического пригара.
Величина краевого угла смачивания зависит от ряда факторов:
типа сплава, степени его окисленности, продолжительности контакта жидкой и
твердой фаз, размера зерен формовочных смесей и др.
Из результатов экспериментальных исследований, проведенных И. В.
Валисовским в ЦНИИТмаше отметим установленную зависимость степени
смачивания от химического состава поверхностных слоев жидкого металла и
формы. Чем больше химический потенциал реакций, протекающих на поверхности
раздела металл—форма, тем меньше краевой угол смачивания. Поэтому
увеличение степени окисленности стали резко уменьшает краевой угол
смачивания при изготовлении форм из кварцевого песка (рис. 1) и значительно
в меньшей мере при изготовлении форм из хромомагнезита или хромистого
железняка (рис. 1, б) [6].
Таким образом, применять хромомагнезит и хромистый железняк особенно
эффективно при наличии в форме окислительной среды.
В случае нейтральной или восстановительной среды вполне
удовлетворительные результаты дает использование кварцевых песков.Влияние
размера зерен песка на условия смачивания зависит от контакта металла с
поверхностью зерен и с газом, находящимся в порах смеси.
Рис.1. Влияние окисленности жидкого металла на краевой угол смачивания:
а—кварцевого песка; б—хромистого железняка.
.
. Установлено, что при отрицательном смачивании (cos?0) изменение размера зерен
не влечет за собой изменения краевого угла смачивания, повышение
температуры металла в пределах до 100° С над ликвидусом не изменяет
величины краевого угла смачивания.
Из формулы видно, что величина Pкр в значительной мере зависит от Ркап,
т. е. от противодавления газов в порах смеси. Дополнительные исследования,
проведенные Я. И. Медведевым [6]; ЦНИИТмаше, позволили определить
величину избыточного давления газа Ад в стенках формы:
[pic] (2.4)
где,
а—удельная константа газовыделения см-мин, а = qm,
где q — величина газотворности единицы объема формовочной смеси cмз/cмз;
т—коэффициент прогрева, определяющий интенсивность нагрева формовочной
смеси до температуры газификации газотворных веществ l см-мин г;
? — время от начала заливки в мин;
V — объем пор в смеси в см3;
??— пропускная способность стержня или формы, прямо пропорциональная
газопроницаемости и приведенному сечению газового потока в стержне или
форме и обратно пропорциональная длине фильтрации газа;
S — поверхность контакта металла и формы в см2;
с — константа.
Анализ зависимости позволяет определить, какие факторы содействуют
увеличению Ркап какие снижают его величину.
В частности, утонение структуры наполнителя, уменьшение размера пор и
соответственно уменьшение газопроницаемости смеси будет увеличивать Ргаз и
уменьшать возможность образования механического пригара.
В последнее время в работах И. Б. Куманина и В. А. Денисова было дано
аналитическое решение задачи определения условий образования и
предотвращения механического пригара.
Л. Б. Куманин аналитически доказал, что толщина механического пригарного
слоя зависит от газопроницаемости формовочной и, коэффициента аккумуляции
тепла формой, давления металла на форму, жидкотекучести залитого металла,
вязкости пригарной жидкости, теплофизических свойств металла и приведенной
толщины отливок.
На практике для борьбы с механическим пригаром следует применять пески с
мелкой структурой (например, по ГОСТ 2138-56, группа 016), использовать
краски, а в необходимых случаях пасты, шире применять смеси, обладающие
повышенным коэффициентом аккумуляции тепла (например, хромомагнезитовые
смеси и смеси с хромистым железняком для стальных отливок).
1.2Термический пригар
Термический пригар представляет собой спекшуюся массу формовочной или
стержневой смеси. В простейшем случае спекание может произойти за счет
расплавления или размягчения отдельных недостаточно огнеупорных зерен
(примесей), содержащихся в составе исходных формовочных материалов, или
неорганических связующих материалов. В других, более сложных условиях
процесс спекания происходит в результате взаимодействия различных, иногда
очень огнеупорных составных частей смеси и образования при таком
взаимодействии новых легкоплавких силикатных соединений. Свободные от
примесей пески и глины отличаются очень высокой тугоплавкостью (кварц SiO;
при нагревании претерпевает ряд аллотропических изменений и плавится при
1710є С C, каолинит Al[pic]O[pic]•SiO[pic]•H[pic]O теряет свою
конституционную воду, разлагается и плавится при температуре примерно
1780°. Вместе с тем, смеси песка и глины всегда имеют пониженную
температуру плавления.
Толщина корки термического пригара определяется температурой
затвердевания образовавшихся в форме силикатов и глубиной прогрева формы до
этой критической температуры.
Термический пригарный слой, как это видно из классификации либо не связан
с отливкой, либо умеренно связан с ней. Термический пригар, если он не
сопровождается окислением залитого сплава, проявляется в виде спекшейся
корки смеси, которая при ударах отходит от отливки и рассыпается на
отдельные комья.
Борьба с термическим пригаром осуществляется в основном созданием условий,
препятствующих спеканию формовочных материалов, и мерами, сокращающими силы
сцепления между отливкой и пригарной коркой. К последним относится создание
Рме восстановительной среды.
Например, при литье чугуна уголь, вводимый в состав облицовочных смесей, а
также углеродистые материалы для красок, натирок и припылов должны
выбираться с таким расчетом, чтобы среда, обеспечивающая восстановление
окислов металла на поверхности отливок, могла сохраняться в форме в течение
всего времени, пока, пригарная, жидкость не перейдет в твердое состояние.
Для отливок различной величины и массивности это время может значительно
колебаться.
Создание в форме восстановительной или нейтральной среды в ряде случаев
оказывает положительное влияние не только на условия образования
термического пригара, но и на условия образования других видов пригара.
Так, Л. Е. Плотинский показал, что создание восстановительной среды в
форме и нанесение на ее поверхность каменноугольной смолы позволяет
получать стальные отливки (в том числе из высоколегированных хромоникелевых
сталей) с поверхностью, свободной от плен и пригара.
Р. И. Бучин получил совершенно чистую поверхность изделий небольшого
веса из нержавеющей стали, отлитых в сырые формы, продуваемые азотом в
течение 15—20 сек до начала заливки и в процессе заливки.
Эти и другие примеры свидетельствуют о том, что создание в форме
нейтральной и восстановительной среды является благоприятным не только при
изготовлении чугунных, но и в ряде случаев стальных отливок, если
поверхностные покрытия формы не науглероживают поверхности стальных
отливок.
При изготовлении чугунных отливок с использованием смесей с жидким
стеклом создание в форме восстановительной среды оказывается недостаточным.
Для получения чистой, свободной от пригара поверхности чугунных отливок
формы и стержни необходимо окрашивать.
1.3Химический пригар
Химический пригар возникает при взаимодействии окислов металла,
находящихся на поверхности отливки с формовочным материалом. Цементирующая
пригар жидкость представляет собой. Сложное силикатное соединение,
обогащенное металлическими окислами (FeO, MgO и др.), дополнительно
понижающими температуру затвердевания пригарной корки.
Глубина проникновения в формовочную смесь окислов металла или
легкоплавких соединений, образующихся на границе форма-металл, определяется
рядом факторов: температурой затвердевания легкоплавких соединений,
количеством окислов металла, в свою очередь зависящих от атмосферы литейной
формы, глубиной прогрева формы до температуры затвердевания окислов или
легкоплавких соединений, смачиваемостью окислами или легкоплавкими
соединениями материала формы. Диффузия окислов может происходить и при
температурах, более низких, чем температура их затвердевания. Поэтому
образование химического пригара возможно и в том случае, если металлические
окислы не будут легкоплавкими.
При наличии окислов металла с низкой температурой плавления принципиально
возможен и обратный процесс—диффузия тугоплавких компонентов формовочной
смеси (например, SiO[pic]) в жидкие окислы. Наконец, жидкая фаза может
образоваться за счет взаимодействия твердых окислов с нерасплавленными
составными частями формовочной смеси, для этого необходим тесный контакт
между ними, достаточное время и наличие такого количественного соотношения
веществ, при котором получаются легкоплавкие соединения.
Особенностью химического пригара является значительная насыщенность
пригарной жидкости окислами металла.
Благодаря повышенной основности этой жидкости она интенсивно действует на
зерна песка, растворяя в себе кремнезем. По сравнению с термическим
пригаром корка химического пригара является значительно более слитной,
содержащей гораздо меньше нерастворенных и неизменных зерен кварца.
Прочность связи между пригаром и отливкой определяется рядом факторов. Ю.
А. Клячко и Л.Л. Кунин [9], базируясь на работах П. Д. Данкова и Н. А.
Шишакова, считают, что наибольшие силы сцепления разовьются тогда, когда
затвердевание пригарной жидкости сопровождается достройкой ранее
затвердевших кристаллов залитого в форму сплава. Это возможно, если
параметры пространственных решеток сплава и цементирующей пригар массы
близки между собой. При соблюдении этого условия появляются смешанные
кристаллы, исчезает четкая граница между пригаром и металлом и пригарный
слой оказывается трудноотделимым. Ю. А. Клячко и Л. Л. Кунин [13]
предположили, что связь пригара с отливкой значительно уменьшится, если
охлаждающаяся пригарная жидкость будет кристаллизоваться не на поверхности
отливки, а вокруг образующихся в ней центров кристаллизации. В этом случае
прочность связи пригара с отливкой определится сцеплением между
разнородными кристаллами, расположенными вдоль строго ограниченной границы
соприкосновения различных по своей природе веществ. Эти представления пока
не находят прямого экспериментального подтверждения, так как структура
пространственных решеток сложных силикатов еще мало изучена. Затруднения
возникают также в связи с тем, что состав пригарной жидкости не однороден в
точках, различно удаленных от отливки. Следовательно, структура
затвердевшей пригарной массы не является постоянной.
И. Б. Куманин считает, что прочность связи пригарного вещества с отливкой
(в случае химического вида пригара) зависит от условий затвердевания
жидкости, цементирующей пригар.
Сущность этих представлений сводится к следующему. Прочность связи между
металлом и коркой пригара резко уменьшается, если содержащаяся в пригаре
жидкость затвердевает в аморфном (стекловидном) состоянии. Стеклообразный
характер пригарной массы обеспечивает уменьшение связи этой массы с
отливкой. Под «шубой» скалывающегося стекловидного пригара обычно
обнаруживается чистая и ровная поверхность отливки. Практическое получение
стекловидного пригара облегчается сходством между составом химического
пригара и составом металлургических шлаков. Известно, что получение
аморфных шлаков можно достигнуть, увеличивая скорость их охлаждения или
изменяя их состав.
Рис.2. Количество центров кристаллизации N и линейная скорость роста
кристаллов о в зависимости от степени переохлаждения сплава с малым
(а) и большим (б) интервалами кристаллизации.
Жидкие силикатные массы требуют сравнительно незначительного
переохлаждения ниже температуры солидуса для того, чтобы возникновение и
рост кристаллов в этих жидкостях прекратились и чтобы вся жидкость при
последующем охлаждении затвердела в стеклообразном состоянии.
Наиболее легко стеклообразные массы образуют силикатные сплавы с малым
интервалом кристаллизации. Это объясняется тем, что в системах с большим
интервалом кристаллизации первоначально выделяющееся твердое вещество имеет
возможность свободно развиваться в виде кристалла, получая необходимый для
роста материал из оставшейся еще подвижной и не слишком вязкой жидкости.
Наоборот, силикатные массы эвтектического состава или силикаты с малым
интервалом кристаллизации становятся вязкими за более короткий отрезок
времени, и поэтому рост кристаллов в этих системах бывает затруднен.
Конкретные значения критических скоростей охлаждения сложных силикатов
очень мало изучены. Принципиальная сторона вопроса иллюстрируется
предложенными И. Б. Куманиным схемами (рис.2). Он указывает, что для
жидкости с малым интервалом кристаллизации уменьшение скорости роста
кристаллов (сплошные линии) наступает при меньшей степени переохлаждения
или, что то же самое, при более медленном ее остывании. Пунктирные линии,
соответствующие числу возникающих в жидкости центров кристаллизации, имеют
аналогичный характер. Из сопоставления схем составов с малым и большим
интервалами кристаллизации вытекает, что при поздней выбивке отливок и при
охлаждении их вместе с формой важно иметь пригарную корку, сцементированную
жидкостью отличающейся малым интервалом кристаллизации. Такая жидкость,
даже при сравнительно медленном остывании отливки (а, следовательно, и при
медленном остывании пригара), образует стекловидную пригарную массу, легко
отделимую от металла.
Интервал кристаллизации пригарной массы, образующейся на поверхности
соприкосновения металла и формы, уменьшается по мере сокращения содержания
кремнезема в этой массе и по мере насыщения ее основными окислами.
Одновременно падает температура затвердевания пригарной жидкости, и,
следовательно, количество этой жидкости и толщина пригарного слоя
возрастают. Таким образом, получение чистых отливок с легкоотделяющимся
стекловидным пригаром сопровождается не уменьшением, а увеличением
массивности пригарных корок, при этом особенностью корок является их
высокая хрупкость и отсутствие прочной связи с отливкой.
В наибольшей степени интервал кристаллизации пригарной жидкости (и
понижение температуры ее затвердевания) сокращается при добавлении в смеси
краски или окислов щелочных и щелочноземельных металлов.
Известно, что при использовании смесей с жидким стеклом получаются
чистые стальные отливки, покрытые сверху слоем легкоотделимого пригара.
Для затвердевания пригарной жидкости в стеклообразном состоянии требуется
некоторое ее переохлаждение ниже температуры солидуса. Иными словами,
пригарная жидкость любого состава получит аморфное строение только в том
случае, если скорость ее охлаждения превысит некоторую минимальную
критическую скорость, характерную для жидкости данного состава.
Поэтому наряду с введением в смеси специальных добавок (например, жидкого
стекла) одним из эффективных способов борьбы с пригаром является применение
формовочных смесей с повышенной способностью отводить тепло от отливки.
Интенсивность охлаждения отливки зависит от соотношения коэффициентов
аккумуляции тепла металла и формы. Коэффициент аккумуляции тепла
формовочной массы (Bф=К с y , где К—коэффициент теплопроводности, с —
теплоемкость и у — удельный вес) может практически изменяться в широких
пределах без увеличения скорости охлаждения отливки, т. е. без возможности
образования трещин в металле.
В качестве специальных формовочных материалов могут применяться
хромомагнезит, хромистый железняк, магнезит, а также в виде добавки в
обычные песчано-глинистые смеси — чугунная стружка и другие вещества с
высокой теплопроводностью, теплоемкостью и удельным весом.
Устранению пригара содействует также инертность специальных формовочных
материалов по отношению к заливаемому сплаву и его окислам. Значение
инертности легко проследить при литье специальных сталей. Например, при
производстве отливок из высокомарганцовистой стали замена кварцевого песка
в составе формовочной смеси чистым молотым магнезитом устраняет пригар не
только вследствие увеличения теплопроводности этой смеси, но и ввиду
инертности окиси магния (MgO) по отношению к закиси марганца (МnО) и закиси
железа (FeO).
Таким образом, по представлениям И. Б. Куманина, формовочные материалы с
повышенным коэффициентом аккумуляции тепла содействуют получению
стекловидного пригара благодаря увеличению степени переохлаждения пригарной
корки; жидкое стекло приводит к тем же результатам вследствие уменьшения
критической величины переохлаждения, необходимой для получения пригара в
аморфном состоянии. Специальные формовочные материалы с высоким
коэффициентом аккумуляции тепла так же, как и жидкое стекло, могут
применяться независимо друг от друга, однако в наиболее ответственных
случаях, особенно при производстве крупных стальных отливок, целесообразно
совместить оба способа борьбы с пригаром и этим обеспечить получение литья
с чистой и гладкой поверхностью.
Следовательно, в зависимости от химического состава пригарной жидкости,
температуры нагрева формовочной смеси, длительности контакта металла и
формы, скорости охлаждения затвердевшее пригарное вещество может иметь либо
кристаллическое, либо аморфное строение.
В первом случае пригар трудно отделим от отливки, во втором случае пригар
будет образовываться, но вследствие аморфного (стекловидного) строения его
отделение от отливки будет происходить очень легко.
И. Б. Куманин считает, что именно в этом заключается принципиальное
отличие условий применений смесей с жидким стеклом для стальных и чугунных
отливок.
В стальном литье при использовании смесей с жидким стеклом в подавляющем
большинстве случаев образуется аморфная легкоотделимая пригарная корка, под
которой обнаруживается чистая поверхность отливок. Поэтому дополнительной
окраски стержней и форм при стальном литье, как правило, не требуется. В
противоположность этому на чугунных отливках при использовании смесей с
жидким стеклом образуется трудноотделимая корка пригара. Поэтому возникает
необходимость в окраске стержней и форм
А. А. Горшков и Б. И. Мархасев на основании рентгеновского и
петрографического анализов считают, что на поверхности раздела металл —
песчано-глинистая форма образуются силикаты железа в кристаллическом
(фаялит) и в стекловидном (железистое отекло) состояниях. При этом условия
образования пригара и трудность его отделения от поверхности отливок
определяются ионными силами электростатического притяжения катионов Fe'1"2
и анионов SiO"4, возникающими при взаимодействии металла и двуокиси
кремния, составляющей основу обычного кварцевого песка.
По наблюдениям Б. И. Мархасева введение в формовочные смеси
кальцинированной соды приводит к образованию на поверхности стальных
отливок пленки окалины и легкому отделению пригарного слоя от поверхности
отливок.
По мнению К. И. Ващенко и С. П. Дорошенко, прямой связи между
образованием легкоотделимых пригарных корок и количеством стекловидной фазы
не наблюдается. Наоборот, стекловидная фаза более склонна к сцеплению с
металлом, чем кристаллическая фаза такого же состава. На основе
исследований К. И. Ващенко и С. П. Дорошенко пришли к выводу, что причиной
легкого отделения пригарной корки от отливки является слой окислов железа,
образующихся между отливкой и пригарной коркой [10]
Если толщина слоя окислов составляет примерно 100 мк, пригарная корка
легко отделяется. При меньшей толщине отделение пригарной корки затруднено.
Именно этим исследователи [10] объясняют легкое отделение пригарного слоя
при изготовлении в формах с жидким стеклом стальных отливок и в аналогичных
условиях трудное отделение корки на чугунном литье. Влияние
теплоаккумулирующей способности формы на условия образования
легкоотделимого пригара они отрицают.
Заметим, что по нашему мнению, в перспективе, введением в смеси с жидким
стеклом специальных добавок удастся, не прибегая к окраске стержней и форм,
также и на чугунных отливках получить чистую, свободную от пригара
поверхность. Некоторые шаги в этом направлении были сделаны в работе И. В.
Рыжкова, вводившего в составы смесей с жидким стеклом флюорит, а также
исследовавшего смеси, состоящие из полевого шпата, кремнезема, каолина и
жидкого стекла. Перейдем к экспериментальному рассмотрению условий
образования пригара на стальных и чугунных отливках при использовании
смесей с жидким стеклом.
2.Методы
качественной оценки пригара.
2. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ОТЛИВОК
Шероховатость отличается от пригара тем, что
1) концентрация окислов на поверхности металла отливки недостаточна для
образования промежуточного соединения, вызывающего плотное приставание
поверхности формы к поверхности отливки;
2) как и при химическом пригаре, отдельные выступы на поверхности формы
не превосходят радиуса зерна формы.
Качественная оценка величины пригара, предложенная Уральским
политехническим институтом, представлена в табл.3. Категории пригара
характеризуются степенью трудности удаления пригара при очистке и способами
его удаления. Говорить о прочности сцепления механического пригара с
отливкой нет смысла, так как в этом случае трудность удаления пригара
определяется прочностью самого металла и частотой струек, проникших в
форму, на единицу площади. Поэтому в дальнейшем целесообразно говорить о
прочности сцепления либо полностью окисленного механического пригара, либо
чисто химического пригара. Последний случай часто встречается при
использовании жидкостекольных форм для чугунного и высоколегированного
литья.
Прочность связи двух разнородных фаз (в нашем случае металла и пригарного
вещества) при нормальной температуре определяется несколькими факторами.
Ф. Д. Оболенцев[6] приводит классификацию пригара по способам,
необходимым для его удаления, и виду отделяемых частиц пригара (табл. 1).
Таблица 1
КАЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПРИГАРА
|Категория |Степень трудности удаления пригара при очистке |
|пригара | |
|Очень сильный|Пригар с большим трудом удаляется пневматическим |
| |зубилом и только вместе с металлом тела отливки. |
| |Поверхность отливки после очистки иссечена зубилом, и|
| |на ней остаются полосы прочно пригоревшей смеси |
|Сильный |Пригар с трудом удаляется пневматическим зубилом. |
| |Поверхность отливки иссечена зубилом. Местами |
| |остаются участки пригоревшей смеси |
|Средний |Пригар хорошо удаляется пневматическим зубилом. |
| |Ручным зубилом тоже может быть удален, но с большим |
| |трудом. Поверхность после очистки очень шероховатая |
|Слабый |Пригар успешно удаляется ручным зубилом. Поверхность |
| |отливки после очистки немного шероховатая |
|Очень слабый |Пригар легко очищается ручным зубилом. Поверхность |
| |отливки после очистки не имеет следов пригара |
|Нет пригара |Поверхностный слой спекшейся смеси легко очищается |
| |даже без применения ручного зубила ударами молотка. |
| |Поверхность отливки после очистки гладкая |
С другой стороны, если пригар легко удаляется при проведении какой-либо
операции, предусмотренной общим технологическим процессом изготовления
отливок (термообработка, дробеструйная очистка и. т. п.), можно допускать
на отливках образование пригара определенной величины.
Поэтому естественно стремление литейщиков классифицировать пригар по
прочности сцепления с отливкой и дать количественную оценку величины
пригара.
Ф. Д. Оболенцев приводит классификацию пригара по методам, необходимым
для его удаления, и по виду отделившихся частиц пригара (табл.2).
Таблица 2
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИГАРА ПО СПОСОБАМ, НЕОБХОДИМЫМ ДЛЯ ЕГО УДАЛЕНИЯ
|Способ удаления |Балл |Способ удаления пригара |Балл |
|пригара | | | |
|Ударом молотка по |1 |Пневматическим зубилом: | |
|отливке | |- пластами |5 |
|Стальной щеткой |2 |- мелкими частицами вместе со | |
|(ручной или | |слоем металла |6 |
|механической) | | | |
| |3 | | |
|Пескоструйной очисткой| | | |
| |4 | | |
|Дробеструйной очисткой| | | |
| | | | |
значения при одинаковой толщине пригарной корки метод Н. Т. Жарова дает
одинаковые работы для пригара 5, 6 и 7-го баллов (см. табл.2), и, наоборот,
для пригара, отделяющегося пластами (5-й балл), величина работы будет
зависеть от толщины пригарной корки, хотя прочность сцепления пригара с
отливкой остается одной и той же.
По сопоставлению величин затраченной работы на удаление пригара со временем
очистки отливок производственными способами получены корреляционные
соотношения, позволяющие рассчитать относительную величину трудозатрат,
необходимую для удаления исследуемого пригара в производственных условиях.
Таблица 3
|Способ |относительная величина |
|очистки |трудозатрат для удаления |
|отливок |пригара Корреляционное |
| |соотношение |
|Галтовочный | |
|барабан |tv. б == -50,6 + + 113,6Ауд |
|Пневматически| |
|й молоток |Тп.м== 5,23+2,11Ауд |
|Пескоструйная| |
|камера |Тп.к= 0,14+0,012Тс |
|Дробеметный |Тд. Б = 24,91 + + 17.33Ауд+ |
|барабан |1,5Тс |
И.Б. Куманиным предложена классификация пригара (табл.4) в основу которой
положено представление о том, что пригар всегда состоит из зерен
наполнителя, сцементированных затвердевшей жидкостью. Этой жидкостью могут
являтся металл или его окислы, проникшие в поры формы, или легкоплавкие
соединения и сплавы, образовавшиеся в результате взаимодействия между
окислами металла и формовочными материалами, или, наконец, жидкое вещество
может возникнуть в самом формовочном материале за счет расплавления
примесей, входящих в его состав, или же за счет образования легкоплавких
силикатов.
| Классификация пригара по способу его удаления ( по И.Б. Куманину) |
|Таблица 4 |
| |
|Условн|Характеристи|Способ|Механический |Термический |Химический |
|ая |ка слоя |удален| | | |
|степен|пригара |ия | | | |
|ь | |пригар| | | |
|пригар| |а | | | |
|а | | | | | |
| | | | |
| | | |Характеристика пригарных корок |
|0 |Легкоотделим|При | |Не связана с отливкой. |Не связана с отливкой. |
|(нулев|ый |выбивк| |Легко отделяется в виде |Хрупкая, легко скалывается|
|ая) | |е | |кусков спекшейся | |
| | | | |формовочной смеси, | |
| | | | |сохранившей зерновое | |
| | | | |строение | |
|1 |Отделимый |При | |Наружная часть корки |От рассыпчатой до |
|(перва| |очистк| |рассыпчатая. Отливка |монолитной. Четкая граница|
|я) | |е | |умеренно связана с коркой. |между пригаром и металлом.|
| | |литья | |Четкая граница между |Умеренная связь с отливкой|
| | | | |пригаром и металлом | |
|2 |Тонкий слой |Вырубк|Состоит из металла и зерен| |Монолитная и прочная. Нет |
|(втора|трудноотдели|ой |формовочного материала, | |четкой границы между |
|я) |мый | |прочно соединена с | |пригаром и металлом. |
| | | |отливкой. Толщина слоя до | |Прочная связь с отливкой. |
| | | |4 мм | |Толщина слоя до 4 мм |
|3 |Толстый слой|Вырубк|Состоит из формовочного | |Монолитная и прочная. Нет |
|(треть|трудноотдели|ой |материала и металла. | |четкой границы между |
|я) |мый | |Прочно соединена с | |пригаром и металлом. |
| | | |отливкой. Толщина слоя | |Прочная связь с отливкой. |
| | | |больше 4 мм | |Толщина слоя больше 4 мм |
3.Методы
количественной оценки пригара.
В основу количественной оценки величины пригара положены относительные
величины трудозатрат на удаление пригарной корки двумя видами механического
воздействия: истиранием и ударом. Для количественной оценки трудозатрат на
очистку литые образцы, на которых образовался пригар, подвергают испытаниям
на двух приборах. Первый из них разработан ВПТИлитпромом (г. Ленинград) и
определяет время Тд стачивания пригарного слоя абразивным кругом [4].
Второй прибор, созданный в лаборатории технологии литейных процессов
Челябинского политехнического института, измеряет удельную работу
разрушения Луд корки пригара ударным воздействием бойка долотчатой формы
[6].
3.1. Методика количественной оценки пригара.
Для определения влияния того или иного фактора на образование
пригара необходим метод его количественной оценки. Такой метод может быть
использован при выборе рациональных технических средств (типа очистного
оборудования) или при определении влияния технологических факторов
(например, состава смеси) на образование чистой поверхности отливок. С этой
целью был изготовлен опытный образец прибора, позволяющий производить
оценку химического и механического пригара по трудоёмкости его удаления с
поверхности отливок. В качестве основного критерия принято время отсутствия
электрического контакта между стальным щупом и поверхностью образца. По
времени, затраченному на снятие пригара при постоянном усилие обработки,
числу оборотов абразивного круга и образца определяется энергия,
израсходованная на удаление пригара.
Прибор состоит из двух электродвигателей (типа ДПТ-21-4, N=0,27
квт, n=1400 об/мин и типа АОЛБ-11/2, N=0,08 квт, n=2890 об/мин, имеющего
возможность свободного перемещения вокруг вертикальной оси в горизонтальной
плоскости), червячной пары, передающей вращательные движения от двигателя
исследуемому образцу, абразивного круга и подвижного стального щупа
пластинчатого типа. Прибор работает в полуавтоматическом режиме. При
нажатии на кнопку «пуск» цепь управления замыкается, через обмотку
магнитного пускателя проходит ток, срабатывают контакты магнитного
пускателя, осуществляется одновременный пуск двигателей.
Двигатели имеют различные направления вращения. На валу двигателя АОЛБ | |
