Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

О перспективах рециклинга боя кварцевых керамических оболочек литья по выплавляемым моделям

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-11-859-865

Полный текст:

Аннотация

Использование для обсыпки кварца в его низкотемпературной модификации создает дополнительные риски при изготовлении форм в части их пониженной трещиностойкости вследствие полиморфных превращений и на практике часто приводит к растрескиванию и даже разрушению отдельных слоев стенки оболочки или формы в целом. Практикуемое во многих литейных цехах предварительное прокаливание обсыпочного материала может несколько снизить негативное последствие опасных полиморфных превращений кварца. Однако при этом плавный подогрев форм с целью снижения вероятности их растрескивания, который проводят в опорном наполнителе, способствует увеличению длительности технологического процесса и дополнительным энергетическим затратам. Среди вариантов снижения вероятности растрескивания и разрушения оболочковых форм в ходе их прокаливания наиболее известны замена пылевидного кварцевого песка, как наполнителя, на диспергированный кварцевый песок полифракционного состава, дистенсиллиманит, пылевидный алюмосиликат, сферокорунд или плавленый кварц. Однако все они достаточно дороги и не соответствуют современным вызовам и требованиям экономии ресурсов в литейно-металлургических производствах. В этой связи обращает на себя внимание керамический бой оболочек стального и алюминиевого литья по выплавляемым моделям на основе кремнезема. В настоящее время бой отработавших керамических оболочковых форм литья по выплавляемым моделям не используется для рециклинга. Этот материал отправляют в отвал или применяют в качестве опорного наполнителя опок при формовке в них оболочек. Проведенный компонентный химический и фазовый анализ материала показал, что в составе боя керамических оболочек, образующегося после выбивки стальных и алюминиевых отливок из форм, помимо кварца в высокотемпературных фазах тридимита и кристобалита (основа) содержится до 5 - 10 % железа и железной окалины и соответственно 3 - 5 % алюминия и его оксидов. Использование керамического боя оболочек в качестве обсыпочного материала исключает повторное протекание полиморфных превращений кварца при прокаливании и заливке форм, определяющих изменение объема, плотности и смены видов кристаллических решеток материала, что позволяет повысить трещиностойкость и прочность оболочек и минимизировать брак получаемых отливок. Остаточные железо, алюминий и их оксиды способствуют повышению технологичности литейной формы. Опытно-экспериментальное опробование предложенного варианта рециклинга в условиях действующего производства подтвердило его эффективность.

Об авторах

Л. И. Леушина
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (федеральный опорный университет)
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлургические технологии и оборудование».

603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24



И. О. Леушин
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (федеральный опорный университет)
Россия

Доктор технических наук, заведующий кафедрой «Металлургические технологии и оборудование».

603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24



С. В. Плохое
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (федеральный опорный университет)
Россия

Доктор технических наук, профессор кафедры «Нанотехнологии и биотехнологии».

603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24



В. Б. Деев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Доктор технических наук, профессор кафедры «Литейные технологии и художественная обработка материалов».

119049, Москва, Ленинский пр., 4



Список литературы

1. Leushin I.O., Leushina L.I., Grachev A.N., Ulyanov V.A. Investment casting: technical solutions to saving of resources // CIS Iron and Steel Review. 2013. No. 1. P. 6 - 8.

2. Леушин И.О., Леушина Л.И., Кошелев О.С. Инновационная технология изготовления оболочковых керамических форм для производства отливок по удаляемым моделям // Черные металлы. 2018. № 5. С. 25 - 28.

3. Zhao H. Analysis of recycle and composition of molding shell waste in investment casting // Special Casting and Nonferrous Alloys. 2005. Vol. 25. Issue 1. P. 52 - 54.

4. De Boni L.A.B., Criveletto V., Camana M. Laboratory process for the reclaiming of the ceramics mold from the investment casting // Periodico Tche Quimica. 2013. Vol. 10. Issue 19. P. 19 - 23.

5. Carvalho A.C., Raupp-Pereira F., Rodrigues Neto J.B., Novaes De Oliveira A.P. Industrial waste as alternative raw material for the production of refractory ceramic filters // Ceramica. 2015. Vol. 61. Issue 359. P. 383 - 390.

6. Mahrabi H.A., Jolly M.R., Salonitis K. Methods of reducing materials’ waste and saving energy in investment casting // TMS Annual Meeting. 6th International Symposium on Shape Casting -TMS 2016: 145th Annual Meeting and Exhibition; United States. 2016. Vol. 2016. P. 69 - 76.

7. Borisov V.A., Varentsov V.V., Zhukov A.A., Pochkarev Yu.A. Regeneration of materials used in ceramic molds manufacturing // Litejnoe Proizvodstvo. 2001. Issue 11. РЛ8 - 20.

8. Li J., Li Y., Wang L. Study on technology of iron removal during recycling of shell of investment casting // Advanced Materials Research. 2nd International Conference on Chemical, Material and Metallurgical Engineering, ICCMME 2012; Kunming; China. 2013. Vol. 634 - 638. Issue 1. P. 3181 - 3184.

9. Li J., Li Y., Tan S. Experimental study on separation of valuable refractory aggregate from investment casting ceramic shell waste // China Foundry. 2016. Vol. 13. Issue 4. P. 243 - 247.

10. Озеров В.А., Гаранин В.Ф. Литье повышенной точности по разовым моделям. - М.: Высшая школа, 1988. - 87 с.

11. Специальные технологии литейного производства / А.И. Евстигнеев, Е.А. Чернышов, В.В. Петров и др. - М.: Машиностроение, 2012. - 436 с.

12. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. - М.: КДУ, 2007. - 720 с.

13. Васильев Л.Л., Танаева С.А. Теплофизические свойства пористых материалов. - М.: Наука и техника, 1971. - 265 с.

14. Литейные формовочные материалы: Формовочные, стержневые смеси и покрытия / А.Н. Болдин, Н.И. Давыдов, С.С. Жуковский и др. - М.: Машиностроение, 2006. - 507 с.

15. Формовочные материалы и технология литейной формы / С.С. Жуковский, Г.А. Анисович, Н.И. Давыдов и др. - М.: Машиностроение, 1993. - 432 с.

16. Литье по выплавляемым моделям / В.Н. Иванов, С.А. Казеннов, Б.С. Курчман и др. - М.: Машиностроение, 1984. - 408 с.

17. Дубровин В.К., Кулаков Б.А., Карпинский А.В. Термостойкие керамические формы на основе полифракционных материалов // Тр. VII съезда литейщиков России: Сб. тр. - Новосибирск: Изд. Дом «Историческое наследие Сибири», 2005. С. 114 - 118.

18. Чернов Н.М. Перспективные технологические процессы в литье по выплавляемым моделям // Тр. VII съезда литейщиков России: Сб. тр. - Новосибирск: Изд. Дом «Историческое наследие Сибири», 2005. С. 72 - 75.

19. Гагин И.Н., Карпович Ю.Ф. Модифицированное связующее на основе щелочного кремнезоля и алюмосиликатный огнеупорный наполнитель для суспензий литья по выплавляемым моделям // Литейщик России. 2003. № 6. С. 33 - 34.

20. Дьячков В.Н., Парамонов А.М., Никитин К.В., Нуждин Г.С. Совершенствование технологии получения стальных отливок ответственного назначения литьем по выплавляемым моделям с целью повышения их качества // Литейщик России. 2013. № 10. С. 36 - 38.

21. Савельев Ю.Н., Грибанов А.С., Щетинин А.А., Сушко Т.И. Совершенствование метода ЛВМ при изготовлении крупных стальных отливок // Тр. VII съезда литейщиков России: Сб. тр. - Новосибирск: Изд. Дом «Историческое наследие Сибири», 2005. С. 79 - 85.

22. Лесников А.К., Фоломейкин Ю.И., Угадчикова Л.В. Повышение эффективности производства в литье по выплавляемым моделям при использовании материала «Экосил-мелур» // Литейщик России. 2005. № 4. С. 43 - 45.

23. Танкелевич Б.Ш., Демидова А.А., Абадаев А.В. Факторы заполняемости оболочковых форм из плавленого кварца // Литейное производство. 1979. № 4. С. 17 - 18.

24. Ахметов Г.Ш. Влияние некоторых факторов на качество литья по выплавляемым моделям // Литье по выплавляемым моделям в приборостроении.1973. Вып. 2. С. 10 - 12.

25. Тимофеев Г.И., Евстигнеев А.И. Использование отработанной смеси при изготовлении форм по выплавляемым моделям // Литейное производство. 1980. № 3. С. 21 - 22.

26. Пат. 2547071 RU. Способ изготовления керамических оболочек для литья по удаляемым моделям / И.О. Леушин, Л.И. Леушина, А.Н. Грачев; заявл. 22.10.2013; опубл. 10.04.2015. Бюл. № 10.


Для цитирования:


Леушина Л.И., Леушин И.О., Плохое С.В., Деев В.Б. О перспективах рециклинга боя кварцевых керамических оболочек литья по выплавляемым моделям. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2018;61(11):859-865. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-11-859-865

For citation:


Leushina L.I., Leushin I.O., Plokhov S.V., Deev V.B. Recycling of shards of quartz ceramic shells from investment casting. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(11):859-865. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-11-859-865

Просмотров: 105


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)