Уменьшение размеров зерна

3.3.1. Уменьшение размеров зерна

Зерновые составляющие изменяют сопротивление проходу пригарного вещества в глубь формы. Чтобы снизить механический пригар, прежде всего надо сократить размер пор в поверхностном слое формы. Для этого применяют более мелкие пески или в крупные и среднезернистые пески вводят мелкие фракции, в том числе пылевидный кварц[2,3,6,9,10,13].

Средняя величина зерна определяется главным образом требованиями газопроницаемости. Уменьшение газопроницаемости может быть достигнуто применением более мелкого песка и добавлением более мелких зерен к более крупным. Во втором случае можно опасаться увеличения скорости образования промежуточных пригарных соединений, что увеличивает пригар. При одинаковой газопроницаемости пригар будет меньше у смеси однородных, но более мелких зерен, по сравнению со смесью из более крупных и мелких зерен. Однако при однородном песке увеличивается опасность образования ужимин.

По влиянию количества добавляемых мелких зерен на относительный пригар можно различать три области (рис.11)[3]: I- количество добавляемых мелких зерен недостаточно и их влияние неэффективно; II-достигается наибольшая эффективность при определенном соотношении между крупными и мелкими зернами; III-ухудшаются технологические свойства главным образом за счет изменения физико-химических свойств смеси.

Наибольшая эффективность достигается при добавлении в смесь до 25% кварцевой муки, размер зерен которой не должен превосходить 40% диаметра крупных зерен. Оптимальное количество добавки мелких зерен и минимальный пригар зависят от минералогического и химического состава зерен. Наиболее распространены мелкие зерна кварца (кварцевая мука). Особую осторожность надо соблюдать при добавлении кварцевой муки к не кварцевым зернам вследствие увеличения пригара.

Влияние зернового состава на физико-химические свойства формы связано с изменением величины зерна и их минералогического и химического состава.

Уменьшение размера зерна может быть достигнуто также добавлением кварцевой муки[2,13]. Результаты опытов по влиянию кварцевой муки на глубину проникновения пригарного слоя приведены на рис.12

Приведенная на этом рисунке рекомендованная область добавки кварцевой муки должна рассматриваться как условная, зависящая от зернового строения смеси и степени дисперсности муки.

В работе изучалось влияние размера зерен песка на глубину проникновения металла в поры формовочной смеси.

Смесь с песком № 2 являлась стандартной, с результатами испытания которой сравнивались результаты испытаний других смесей. На Рис.13 видно, что в форму из смеси с мелкозернистым песком № 1 при различном металлостатическом давлении сталь не проникает. В форму из смеси с песком № 2 обнаруживается проникновение при давлении металла 450-650 мм, с песком № 3- при 400-650 мм, а с песком № 4 - уже при давлении 200 мм и выше. Этот опыт показал, что с повышением размера зерен песка, в связи с увеличением размера пор, уменьшается давление начала проникновения металла в поры смеси.

На Рис.14 показано влияние добавок кварцевой муки к смеси стандартного состава. Опыты показали, что при добавке кварцевой муки в количестве 20% происходит незначительное повышение минимального давления проникновения металла, глубина же проникновения при этом уменьшается.

Представляют большой практический интерес опыты, проведенные со смесями приблизительно одинаковой газопроницаемости (около 100 единиц), но содержащими песок с различной степенью однородности. С этой целью в однородный песок различной крупности добавлялось определенное количество кварцевой муки. Результаты этих опытов (рис.15) (показывают, что для уменьшения пригара предпочтительнее применять мелкий песок с однородными зернами. Добавки цирконовой муки, вместо кварцевой, как показывает рис.15, не уменьшают пригара.

Влияние размера зерен песка на образование механического пригара изучалось и в работе[13] . Смеси составлялись из 90% песка, 10% огнеупорной глины и 3% (сверх 100) сульфитного щелока. Зерновая часть смесей готовилась из двух песков (крупного марки К04Б и мелкого марки К016А), вводимых в смесь в различной пропорции.

Таблица 10

Влияние зернового состава песка на глубину проникновения жидкой стали в поры формовочной смеси

Форма заливалась сталью 35Л при температуре 1620°С. Результаты опытов представленные в табл.10, показывают закономерное уменьшение глубины проникновения стали в форму по мере уменьшения крупности зерен песка.

Приведенные данные еще раз показывают, что одним из эффективных и доступных средств уменьшения механического пригара является применение мелкозернистого песка. Чем мельче применяемый песок, тем меньше размер пор формовочной смеси и тем выше, следовательно, капиллярные силы, противодействующие проникновению жидкого металла.

В табл.11 указана величина механического пригара на отливках из стали высоколегированных хромоникелевых толщиной 50 мм в зависимости от размеров зерен материалов; связующим материалом во всех смесях было жидкое стекло[5].

Таблица 11

Величина пригара в зависимости от размеров зерен материалов

Как видно, пригар существенно уменьшается с уменьшением размеров зерен, а конечная глубина проникновения металла сокращается быстрее у материалов с повышенными теплоизоляционными свойствами. Так, при уменьшении зерен с 0,4 - 0,62 до 0,063 - 0,09 мм глубина проникновения стали в кварцевый песок сократилась в 2,75 раза, в шамот - в 5,8 , в кианит - в 6 раз.

Величина пригара на хромомагнезитовой смеси при изменении размеров зерен с 0,4 - 0,62 до 0,16 - 0,24 мм не изменилась, и только после уменьшения зернистости до 0,10 - 0,15 она резко сократилась.

При размерах зерен менее 0,06 мм для большинства смесей пригар отсутствовал, для хромомагнезитовых смесей он был исключен при размере зерен 0,063 - 0,09 мм, а для рутиловых - при 0,16 - 0,24 мм.

Хромомагнезитовые смеси характеризуются весьма рассосредоточенным зерновым составом; молотый хромомагнезит, как правило, содержит 20-30% фракции (-005), поэтому поры в смеси чрезвычайно малы, что приводит к отсутствию пригара на отливках. Укладка зерен песка в смеси близка к кубической, и радиус поры составляет 0,31 - 0,41 радиуса зерна. Приняв это и учитывая только величину зерна песка, можно для данных сплава и формовочного материала при определенных величинах поверхностного натяжения и смачивания рассчитать капиллярное противодавление, возникающее в смеси при проникновении металла, что позволяет установить критическую величину металлостатического напора.

На рис.16 в качестве примера приведена расчетная диаграмма для сталей, обладающих плотностью 7,2 и поверхностным натяжением 1300 эрг/см², позволяющая определить необходимую степень помола противопригарного материала при заданных степени смачивания и высоте отливки. Так, например, по данным поверхностное натяжение стали Х18Н9ТЛ равно примерно 1300 эрг/см²; краевые углы смачивания окиси алюминия обезжелезенного циркона и магнезита составляют 124, 122 и 114°; при высоте отливки 1, 5 м пригара не будет при использовании этих материалов лишь с достаточно малыми размерами зерен (0,073;0,069 и 0,054 мм). Эти расчетные данные достаточно близки к экспериментальным (табл. 11)[5].

Аналогичные диаграммы можно составить для любой стали. На рис.17 показана поверхность опытных отливок толщиной 60 мм из стали Х15Н25В5ТЮ2, полученных в формах из корундовых песков одинакового химического, но различного гранулометрического состава. Для отливки а использовали смесь фракций 0,16 и 0,1 корундового песка (33% и 66% соответственно), для отливки б смесь фракций 0,063-0,05-(-005) в количестве 51-27-21% соответственно. Форма для отливки в была покрыта слоем краски из мелкодисперсного корунда (более 95% фракции -005).Как видно, с уменьшением зерен корунда до 0,063 мм и менее пригар полностью исчез.

Уменьшение величины зерен песка увеличивает поверхность соприкосновения пригарного вещества с поверхностью формы и, следовательно, опасность появления пригара, однако в этом случае возможно и уменьшение опасности образования пригара из-за уменьшения глубины проникновения пригарного образования в форму.

Таким образом, исследования показали, что при наличии высокого металлостатического давления одним из эффективных средств уменьшения пригара является применение мелкозернистого песка, имеющего низкую газопроницаемость.

Исключить образование механического пригара на стальных отливках можно, только используя весьма мелкие формовочные материалы. Естественно, что материалы с таким зерновым составом пригодны лишь для красок и паст.

Уменьшение размеров пор происходит не только при уменьшении размеров зерна, но и при увеличении уплотнения смеси. Это подтверждается результатами опытов, приведенных в табл.12[2]сталь заливалась при температуре 1680˚С.

Таблица 12

Из рассмотрения результатов опытов можно сделать выводы:

Похожие работы

Анализ методов оценки сцепления пригара на стальном литье

Скачать

66609

7

0

... 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 ...

Технология обработки конструкционных материалов

Скачать

305550

1

104

... - дальнейшее развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов обработки заготовок деталей машин, применение новых конструкционных материалов и повышение качества обработки деталей машин. Наряду с обработкой резанием применяют методы обработки пластическим деформированием, с использованием химической, электрической, световой, лучевой и других видов энергии. Классификация ...

Разработка программы профессиональной подготовки заливщиков металла

Скачать

97769

6

0

... осуществлять трудовую деятельность более эффективно, творчески, а также способствует выходу личности на новые уровни своего развития. 1.2 Педагогические подходы к реализации программы профессиональной подготовки заливщиков металла Учебные занятия, как правило, проводятся в виде лекций, консультаций, семинаров, практических занятий, лабораторных работ, контрольных и самостоятельных работ, ...

Организация инновационной деятельности предприятия на примере ОАО "Металлургический завод им. А.К. Серова"

Скачать

150437

12

3

... Все планируемое к приобретению оборудование окупается в нормативные сроки. Во второй главе исследована организация инновационной деятельности ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова». Данный анализ служит предпосылкой разработок рекомендаций по совершенствованию инновационной деятельности предприятия, которые будут освещены в третьей главе дипломной работы. Наиболее существенными моментами ...