5 съезд Литейщиков России – 2001 г., Москва
УДК 621.742.52

А.В.Афонаскин, В.А.Бегма (АО «Курганмашзавод», г.Курган),

         А.П.Никифоров (Южно-Уральский гос.университет, г.Челябинск),

         А.В.Обрезков  (ЗАО «Урал ВИМ», г.Челябинск)

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ ИЗ САМОТВЕРДЕЮЩИХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ ЖИДКОСТЕКОЛЬНОГО СВЯЗУЮЩЕГО, ПОЛУЧЕННОГО ИЗ СУХОГО КОНЦЕНТРАТА

         Разработана технология механизированного изготовления форм и стержней из самотвердеющих смесей с использованием жидкостекольного связующего, получаемого безавтоклавным способом из сухого концентрата.

           Для приготовления пластичных самотвердеющих жидкостекольных смесей  в сталелитейном цехе АО «Курганмашзавод» применяется механизированный комплекс, включающий  лопастной объемный смеситель с дозаторами песка, связующего, порошкообразного отвердителя и технологических добавок, виброплощадку для вибрационного уплотнения форм и стержней, кантователь и систему рольгангов для транспортировки оснастки.

            Объемный лопастной смеситель используется для порционного приготовления расчетного количества самотвердеющей смеси, которая  по выбранной технологии сразу же загружается в предварительно подготовленную оснастку и уплотняется на виброплощадке. Особенность такой технологии состоит в том, что порционное приготовление смеси позволяет производить точную дозировку исходных компонентов и получать смесь со стабильными свойствами. Это позволяет  улучшить физико-механические свойства форм и стержней. При этом значительно сокращается непроизводительный расход смеси на отходы, имеющий место при использовании смесителей непрерывного действия и порционном потреблении смеси.

                Применяемый объемный смеситель является универсальным и используется для приготовления самотвердеющих смесей различного состава: жидких, пластичных и сыпучих самотвердеющих смесей на основе жидкого стекла, а также на основе растворов лигносульфонатов.

               Наибольший эффект достигается при использовании комплекса для приготовления пластичных облицовочных жидкостекольных смесей с добавками бентонита, а также для приготовления сыпучих самотвердеющих стержневых смесей.

               В настоящее время с использованием механизированного комплекса осваивается технология изготовления форм и стержней из самотвердеющих смесей на основе жидкостекольного связующего, получаемого из сухого концентрата  и применяемого для быстрого приготовления жидкого стекла.     

                Затруднения в освоении новой технологии связаны с тем, что в сталелитейном цехе АО «Курганмашзавод» длительное время применяется механизированная линия автоклавной варки жидкого стекла и его транспортировки к местам потребления по замкнутой системе трубопроводов. При этом по принятой технологии варки связующего в автоклаве предусмотрено  приготовление низкомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 2,4-2,5 ед., применяемого преимущественно для изготовления облицованных форм и стержней по СО₂-процессу. Известно, что для приготовления  жидкостекольных самотвердеющих смесей требуется жидкостекольное связующее с силикатным модулем не менее 2,8 ед., иначе процесс самотвердения смесей чрезмерно увеличивается по времени, что снижает преимущества этого процесса.

                 В связи с этим  для механизированного комплекса применили высокомодульное жидкостекольное связующее, а также калий содержащее жидкое стекло,  получаемые из сухого концентрата, который поставляется Челябинской фирмой «Урал ВИМ».

                  Особенность сухого концентрата состоит в том, что его можно использовать для быстрого порционного  приготовления жидкостекольного связующего непосредственно вблизи механизированного комплекса и сразу дозировать в смеситель. Для этого изготовлена механическая мешалка, емкостью 200 литров, которая установлена около комплекса. При этом предусмотрено использование мешалки, как универсального агрегата для приготовления жидкостекольного связующего с подачей его, как из цеховой магистрали, так и из сухого концентрата. Поэтому механизированный комплекс может использоваться для приготовления, как самотвердеющих смесей, так и смесей для СО₂-процесса.  Дозировка жидкостекольного связующего из бака мешалки производится шестеренчатым насосом в дозирующую емкость, установленную над смесителем. Поэтому достигается высокая точность дозировки связующего.

                   Значительный интерес для улучшения качества стержней и форм представляет калий содержащее жидкое стекло, получаемое по технологии быстрого приготовления из калиевого или калий натриевого сухого концентрата. Исследование показало, что калий содержащее жидкое стекло придает смесям более высокую огнеупорность и меньшую спекаемость после заливки форм металлом. Поэтому стержни, полученные из калиевого жидкого стекла, легко выбиваются, как из чугунных, так и стальных отливок.

                     Другая особенность калий содержащего жидкого стекла состоит в том, что самотвердеющие смеси на его основе характеризуются высокой скоростью затвердевания. Это позволяет применять самотвердеющие смеси для изготовления мелких и средних стержней на пескодувных машинах без использования упрочняющей обработки углекислым газом. Самотвердеющие смеси на калий содержащем жидкостекольном связующем  сохраняют свою активность к затвердеванию при низких температурах в зимнее время. 

                 Как сухой концентрат, так и жидкое стекло, полученное с его применением, длительное время могут храниться  при любых температурных условиях. Установлено, что предварительно замороженное жидкое стекло после оттаивания восстанавливает свои связующие свойства и может использоваться без корректировки при дозировании в смеситель.