Пример с регенерированной формовочной смесью
Известно, что теплота заливки вызывает распад молекул, однако трудно определить, сколько серы и других ядовитых компонентов, получаемых в результате пиролиза кислоты, вступает в реакцию с пограничным слоем жидкого металла.
Комментарии, приведённые ниже, позволяют лучше оценить результаты разложения катализатора при заливке:
• Температура формовочной смеси, находящейся в контакте
с жидким металлом, быстро понижается за пограничным
слоем.
• Высокая температура разрушает кислоту, высвобождая
SO2.
• Кривая равновесия: температура образования SO2
является функцией времени. Несколько минут ниже 500°С,
1-2 минуты при 700°С и всего несколько секунд при 900°С
или выше вызывают разложение катализатора.
Регенерация,несомненно, снижает количество остатков катализатора. Согласно используемой системе и эффективности этой системы можно сделать следующие выводы:
• При мокрой регенерации при условии, что промывка выполняется тщательно, потеря веса на прокаливание и потребность регенерированной формовочной смеси в кислоте чрезвычайно малы.
• При термической регенерации уровень серы снижается до
нуля.
• При выборе механической регенерации, эффективность восстановления строго связана с системой истирания и с эффективностью технического обслуживания установки.
• В таких установках необходимо контролировать количество серы, накапливающейся в регенерированной формовочной смеси.
Ниже предлагаются меры, необходимые для предупреждения накапливания серы и дегенерации сфероидов чугуна с шаровидным графитом. Вполне удовлетворительные результаты достигаются методом «базового потребления».Он состоит в кислотном титровании с использованием NaOH для определения содержания серы в различных формовочных смесях (так как содержание серы в кислоте хорошо известно). Уменьшение концентрации серы в формуле органической кислоты невозможно.
Например, для уменьшения содержания серы на один процент (скажем, с 12,1% до 11,1%) потребуется снижение концентрации паратолуолсульфокислоты,равное 6 процентам (с 65% до 59%). Это означало бы, что живучесть и прочность готовой литейной формы были бы неприемлемы в литейной практике.
Рекомендации по решению проблемы:
1- Использование катализаторов с меньшимсодержанием
серной кислоты.
При одинаковых массах серной кислоты и паратолуолсульфокислоты, последняя привносит в систему меньше серы. Однако, поскольку серная кислота синергически стимулирует скорость реакции, любое снижение её содержания приведёт к увеличению времени отверждения.
2- Смена катализатора. Например, использование паратолуол-сульфокислоты в летнее время и более сильную бензолсульфоновую кислоту в зимнее время.
3- Применение комбинации ортофосфорной кислоты и
вышеуказанных кислот.
Использование ортофосфорной кислоты даёт значительное снижение уровня серы, так как сама эта кислота серы не содержит. Однако необходимо учитывать два важных ограничения:
I. Ортофосфорная кислота не катализирует фенольные или фенол-фурановые смолы. Однако, поскольку наличие ортофосфорной кислоты может вызвать «пористость»,применение её должно тщательно контролироваться.
II. Под действием интенсивного нагрева ортофосфорная кислота преобразуется в фосфористый ангидрид, который неразрушается ни при контакте формовочной смеси с металлом (в отличие от рной и сульфоновой кислот), ни во время термической регенерации и, следовательно, накапливается.
4-Производить окраску литейной формы или стержня при использовании кислотных смол, применяемых при формовке сприменением ХТС, способствует уменьшению воздействия серына графитовый сфероид.
5- Увеличивать остаточный магний для удаления или, как минимум, уменьшения дегенерированного слоя.
Исследование отливок из чугуна с шаровидным графитом показывает, что толщина дегенерированного слоя увеличивается при увеличении толщины отливки: отливка толщиной 10 мм имеет дегенерированный слой в несколько десятых миллиметра; отливка толщиной 25 мм имеет дегенерированный слой, который может составлять 8 мм; отливка толщиной 75 мм имеет до 12 мм дегенерированных сфероидов.
6-Добавлять свежий формовочный песок смесь.