"Формирование свойств смесей для стального литья на жидкостекольном связующем при деструкции углеродсодержащих добавок" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Григорьева Наталья Владимировна

• Григорьева Наталья Владимировна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Григорьева Наталья Владимировна

Введение

Глава 1 Информационно-аналитический обзор состояния вопроса

1.1 Применение жидкого стекла в литейном производстве, его свойства

1.2 Способы отверждения песчаных смесей на жидкостекольном связующем

1.3 Технологические добавки, используемые для разупрочнения форм

и стержней из песчаных смесей на жидкостекольном связующем

Выводы по главе

Глава 2 Методики проведения исследования

2.1 Исследуемые материалы и способы отверждения исследуемых смесей

2.2 Метод электронной микроскопии

2.3 Методики определения гидравлических, технологических и механических свойств песчаных смесей на жидкостекольном связующем

2.4 Методики термогравиметрического и дифференциально-термического анализов

2.5 Методика исследования газовыделения углеродосодержащих материалов в процессе нагрева

2.6 Методика определения смачиваемости песчаных смесей на жидкостекольном связующем жидкой сталью

2.7 Статистическая обработка экспериментальных данных

Выводы по главе

Глава 3 Изучение структуры пленок силиката натрия на огнеупорном наполнителе в зависимости от способов отверждения

3.1 Исследование структуры пленок силиката натрия на огнеупорном наполнителе после отверждения конвективной сушкой

3.2 Исследование структуры пленок силиката натрия на огнеупорном наполнителе после отверждения углекислым газом

3.3 Исследование структуры пленок силиката натрия смесей, отвержденных органическим эфиром

3.4 Исследование влияния способов отверждения на прочностные свойства песчаных смесей на жидкостекольном связующем

Выводы по главе

Глава 4 Исследование влияния деструкции углеродосодержащих добавок на формирование структуры пленок силиката натрия и остаточную прочность песчаных смесей на жидкостекольном связующем

4.1 Выявление температурно-временных интервалов деструкции исследуемых добавок

4.2 Определение технологических, гидравлических и механических свойств исследуемых песчаных смесей на жидкостекольном связующем

4.3 Исследование структуры пленок силиката натрия на огнеупорном наполнителе с углеродосодержащими добавками

4.4 Исследование влияния нарушения сплошности пленок силиката натрия на остаточную прочность песчаных смесей на жидкостекольном связующем

4.5 Исследование межфазного взаимодействия в системе «расплав стали-песчаная смесь на жидкостекольном связующем с углеродосодержащими добавками

Выводы по главе

Глава 5 Опробование разработанного состава стержневой смеси с улучшенной выбиваемостью в производственных условиях

5.1 Получение стальных отливок с применением комбинированной углеродосодержащей добавки в составе стержневой смеси в условиях

действующего производства

5.2 Исследование влияния комбинированной добавки, вводимой в состав стержневой смеси на структуру металла отливки, полученной в производственных условиях

5.3 Оценка экономической эффективности

5.4 Оценка экологической безопасности

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложения

Приложение

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «"Формирование свойств смесей для стального литья на жидкостекольном связующем при деструкции углеродсодержащих добавок"»

Введение

Актуальность и степень разработанности темы диссертационного исследования. В настоящее время существует большое количество формовочных и стержневых составов, используемых для изготовления литейных форм и стержней, наиболее широкое распространение из которых получили холоднотвердеющие смеси на смоляных (фурановых, фенольных, карбамидных, карбамидофурановых, фурилфенолформальдегидных и др.), металлофосфатных связующих и композиций. Однако данные связующие не отвечают комплексу современных требований прогрессивного («Sustainable») машиностроительного производства, одновременно учитывающих технологические, экономические и экологические факторы. Поэтому необходим поиск принципиально новых решений, направленных на создание более эффективных составов формовочных и стержневых смесей, либо совершенствование существующих, но не получивших повсеместного внедрения в технологический процесс изготовления высококачественных отливок из железоуглеродистых сплавов по одному из упомянутых ранее факторов. Если создание новых материалов предполагает проведение фундаментальных исследований с обязательным привлечением специалистов из смежных областей знаний и разработку принципиально новой технологии получения литейной формы, то совершенствование существующих составов стержневых и формовочных материалов имеет более прикладной характер и не влечет значительного изменения технологии. Примером такого материала являются песчаные смеси на натриевом жидкостекольном связующем, главный недостаток которых - затрудненная выбиваемость. Решению данной проблемы посвящены многочисленные работы отечественных и зарубежных исследователей, в которых рассматриваются различные способы модифицирования водного раствора силиката натрия и песчаных смесей на жидкостекольном связующем (использование разупрочняющих добавок), а также

оптимизация составов. Значительный вклад в исследование формовочных смесей с использованием жидкого стекла внесли Айлер Р.К., Берг П.П., Борсук П.А., Боровский Ю.Ф., Бречко А.А., Валисовский И.В., Васин Ю.П., Григорьев П.Н., Дмитриев Э.А., Дорошенко С.П., Евстигнеев А.И., Жуковский С.С., Илларионов И.Е., Иткис З.Я., Колотило Д.М., Комиссаров В.А., Корнюшкин О.А., Кривицкий В.С., Кукуй Д.М., Кулаков Б.А., Куманин И.Б., Леушин И.О., Лясс А.М., Матвеев М.А., Медведев Я.И., Романов О.Б., Рыжиков А.А., Рыжков И.В., Черногоров П.В., Granat K., Kaminski M., Malachowska A., Stachowicz M. и др. На основе колоссального количества исследований влияния различных органических, неорганических и комплексных углеродосодержащих (вещества, основным химическим элементом которых является углерод) добавок на разупрочнение песчаных смесей на жидкостекольном связующем было сформулировано теоретическое обоснование механизмов формирования пленки связующего и свойств формовочных и стержневых смесей, предложена классификация основных направлений решения проблем затрудненной выбиваемости жидкостекольных форм и стержней. Однако до настоящего времени проблема затрудненной выбиваемости после прогрева смеси свыше температуры оплавления пленки силиката натрия (793 °С) не является окончательно решенной ввиду недостаточной изученности процессов, происходящих в системе «состав-структура-свойства», что невозможно без проведения микроструктурного исследования формирования пленки связующего в зависимости от способа отверждения, вида огнеупорного наполнителя и влияния разупрочняющих добавок.

В данной работе, в отличие от предшественников, исследования песчаных смесей на жидкостекольном связующем проводились в аспекте поиска путей улучшения выбиваемости литейных форм и стержней в условиях получения отливок из стали за счет изучения влияния целостности пленки связующего на свойства смеси при различных способах отверждения и характера деструкции углеродосодержащих добавок с применением микроструктурных исследований.

Диссертационная работа выполнена в рамках научного гранта РФФИ «Аспиранты», № 19-33-90111 «Изучение процессов формирования структуры и свойств пленок водного силиката натрия на огнеупорном наполнителе» (2019-2021 гг.).

Цель исследования - снижение остаточной прочности песчаных смесей на натриевом жидкостекольном связующем после их прокалки за счет нарушения целостности пленок отвержденного силиката натрия при деструкции углеродосодержащих добавок.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- выявление факторов, влияющих на нарушение сплошности пленки силиката натрия на огнеупорном наполнителе в зависимости от способа отверждения и вида огнеупорного наполнителя;

- определение температурных интервалов воздействия деструкции углеродосодержащих добавок на формирование структуры пленки силиката натрия и остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем;

- исследование влияния деструкции комбинированной углеродосодержащей добавки на формирование структуры пленки силиката натрия и снижение остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем после прокалки при температуре, характерной для оплавления силиката натрия;

- промышленное опробование комбинированной углеродосодержащей добавки для улучшения выбиваемости литейных стержней, изготовленных из песчаных смесей на жидкостекольном связующем в условиях получения стальных отливок.

Объект исследования - песчаные смеси на жидкостекольном связующем с углеродосодержащими добавками, применяемые для изготовления форм и стержней стального литья.

Предмет исследования - свойства песчаных смесей на жидкостекольном связующем с углеродосодержащими добавками, применяемых для изготовления форм и стержней стального литья.

Научная новизна работы заключается в выявлении закономерностей формирования структуры пленки силиката натрия и свойств песчаных смесей на жидкостекольном связующем в зависимости от способа отверждения, вида огнеупорного наполнителя и характера деструкции углеродосодержащих добавок:

- экспериментально установлено, что на протекание процесса карбонизации с образованием игольчатых кристаллов карбонатов натрия на структуре пленок силиката натрия и, как следствие, снижение предела прочности при сжатии песчаных смесей на жидкостекольном связующем при отверждении углекислым газом влияет их газопроницаемость за счет изменения коэффициента угловатости, среднего размера и коэффициента однородности зерен огнеупорного наполнителя;

- уточнен механизм влияния деструкции углеродосодержащих добавок на формирование поверхности пленки силиката натрия на огнеупорном наполнителе, позволяющий объяснить снижение остаточной прочности песчаной смеси на жидкостекольном связующем после ее прокалки при 180 °С, 400 °С, 600 °С и 800 °С за счет образования на структуре пленки силиката натрия пор и кристаллов карбонатов натрия при выделении различного спектра газов;

- установлено, что образование игольчатых кристаллов - концентраторов напряжений вследствие карбонизации водного раствора силиката натрия на структуре пленок связующего, приводит к снижению остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем с добавлением: ощелаченых лигносульфанатов технических после прокалки при 400-600 °С на 28 %, отходов контактной очистки остаточных масел после прокалки при 600 °С на 40 % и пироуглерода после прокалки при 400 °С на 20 %;

- показано, что для разупрочнения песчаной смеси на жидкостекольном связующем после ее прогрева эффективно использовать несколько разупрочняющих добавок с разной температурой деструкции; подобран состав комбинированной добавки, состоящий из углерода технического пиролизованного, деструктирующего в интервале температур 180-400 °С и отхода контактной очистки остаточных масел с интервалом деструкции 400-600 °С, применение

которой приводит к образованию многочисленных кристаллов карбонатов натрия, пор в структуре пленки силиката натрия и снижению остаточной прочности песчаной смеси на жидкостекольном связующем после ее прокалки при 400 °С на 33 %, при 600 °С на 51 %, при 800 °С на 46 %.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Установленные закономерности воздействия деструкции

углеродосодержащих добавок на целостность пленки силиката натрия на огнеупорном наполнителе после различных температур прокалки позволяют развить представления о формировании структуры и свойств песчаных смесей на жидкостекольном связующем, а также прогнозировать и улучшать выбиваемость литейных форм и стержней в условиях получения отливок из стали.

Доказано, что эффективное улучшение выбиваемости литейных форм и стержней из песчаных смесей для стального литья на жидкостекольном связующем достигается за счет использования нескольких углеродосодержащих добавок, деструкция которых происходит в заданных температурных интервалах.

Показано, что снижение остаточной прочности песчаной смеси на жидкостекольном связующем после ее прокалки при температуре, характерной для оплавления силиката натрия достигается за счет протекания непрерывного процесса карбонизации водного раствора силиката натрия и интенсивного газовыделения при деструкции углеродосодержащей добавки в интервале температур 180-800 °С.

Предложена комбинированная углеродосодержащая добавка, деструкция которой приводит к снижению остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем после прокалки при 400 °С, 600 °С и 800 °С на 33 %, 51 % и 46 % соответственно.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования подтверждена успешным промышленным опробованием опытного состава песчаной смеси на жидкостекольном связующем для получения отливок из стали 35Л в условиях действующего литейного производства г. Волгограда.

Методология и методы исследования. Экспериментальная часть работы выполнена с применением методов дифференциально-термического и термогравиметрического анализов, растровой электронной микроскопии и методик, регламентируемых ГОСТ. Обработка полученных результатов осуществлялась с помощью специализированного программного обеспечения и средств компьютерной обработки экспериментальных данных.

Положения, выносимые на защиту:

- уточненный механизм разупрочнения песчаных смесей на жидкостекольном связующем за счет образования кристаллов карбоната натрия на пленке силиката натрия в условиях деструкции углеродосодержащих добавок;

- результаты микроструктурных исследований пленок силиката натрия на кварцевом и хромитовом огнеупорном наполнителе после отверждения: методом конвективной сушки, углекислым газом, органическим эфиром;

- результаты комплексного исследования углеродосодержащих материалов, деструкция которых приводит к нарушению сплошности пленки силиката натрия и снижению остаточной прочности песчаных смесей на жидкостекольном связующем после прокалки при температурах 180 °С, 400 °С, 600 °С и 800 °С.

- результаты промышленного опробования песчаной смеси на жидкостекольном связующем с комбинированной углеродосодержащей добавкой для стального литья в условиях действующего литейного производства.

Личный вклад автора. В диссертационную работу вошли результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором лично или в соавторстве, согласно публикациям, ссылки на которые приведены в тексте диссертации. Автором выполнены: информационно-аналитический обзор по теме диссертации; выбор цели и постановка задач исследования; выполнение теоретической и экспериментальной части диссертационного исследования. Автор принимал личное участие в промышленном опробовании результатов исследования.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов обеспечена применением современных методов исследования, использованием высокоточного оборудования при проведении экспериментов. Работа выполнялась в период с 2017 по 2022 гг. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на XXII, XXIII, XXIV и XXV региональной конференции молодых учёных Волгоградской области, г. Волгоград в 2017, 2018, 2019 и 2020 г.г.; на X международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии», «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, 2020 г.; на XXXI и XXXII международной инновационно-ориентированной конференции молодых учёных и студентов. МИКМУС-2019-2020, ИМАШ РАН, г. Москва, 20192020 г.; на Международной научно-практической конференции "Материаловедение и металлургические технологии" RusMetalCon, г. Челябинск, 2020 г.; на IV Всеросссийской научно-технической конференции молодых ученых «Прогрессивные материалы и технологии изготовления заготовок» г. Рыбинск, 2021. Диссертационная работа выполнена в рамках научного гранта РФФИ «Аспиранты», № 19-33-90111 «Изучение процессов формирования структуры и свойств пленок водного силиката натрия на огнеупорном наполнителе» (20192021 гг.).

Соответствие паспорту научной специальности:

- «Исследование физических, химических, физико-химических, теплофизических, технологических, механических и эксплуатационных свойств материалов, как объектов и средств реализации литейных технологий»;

- «Исследование процессов формирования структуры и свойств литых заготовок, литейных сплавов и материалов, формовочных и стержневых смесей».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 статьи в зарубежных журналах, входящих в базу данных Scopus, 3 статьи в российских периодических рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ. По результатам работы получено 2 патента на полезную модель.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Содержит 163 страницы машинописного текста, 44 рисунка, 21 таблицу, 158 библиографических источников. В приложениях представлены: копия акта о промышленном опробовании разработки в условиях действующего производства и патенты на полезные модели.

Глава 1 Информационно-аналитический обзор состояния вопроса

1.1 Применение жидкого стекла в литейном производстве, его свойства

Водный раствор силиката натрия или более известное для литейщиков жидкое стекло является водным щелочным продуктом на основе калиевых и натриевых силикатов. Согласно нормативно-технической отечественной документации, на производстве выпускается «стекло натриевое жидкое», «стекло калиевое жидкое», а также смешанные калиево-натриевые и натриево-калиевые жидкие стекла. Такие виды жидкого стекла, как например, на основе лития и аммония, не имеют строгой регламентации и выпускаются по временным техническим условиям и нормативам предприятий [1-4].

Жидкое стекло принято различать по следующим характеристикам:

- по виду щелочного катиона;

- по массовому или мольному соотношению;

- по содержанию примесей (оксидов А^3, Fe2Oз, CaO, MgO, SOз и др);

- по плотности.

Химический состав жидких стекол характеризуют по содержанию кремнезёма и других оксидов, независимо от их присутствия в растворе. Силикатный модуль для натриевых жидких стекол находится в пределах от 2,0 до 3,5 при плотности растворов от 1,3 до 1,6 г/см3, для калиевых жидких стекол значение силикатного модуля варьируется в пределах 2,8-4,0 при плотности 1,251,40 г/см3. В некоторых странах в характеристику жидких стекол включают также значение вязкости в растворе [1, 3, 5-7]. Растворы силикатов, представляющих собой жидкое стекло, можно охарактеризовать широким диапазоном параметров. Одним из наиболее часто регламентируемых в ГОСТах, ТУ, а также определяемых на производстве параметров, является вид жидкого стекла [4]. В связи с тем, калиевое жидкое стекло не имеет особого преимущества по сравнению с

натриевым жидким стеклом в литейном производстве используется менее дорогое и более доступное натриевое жидкое стекло [2].

В литературе [3, 5, 8] различают три направления, согласно которым осуществляется практическое использование жидких стекол, первое из которых определятся связующей способностью жидкого стекла, его самоотвердение с последующим образованием силикатного камня, а также его исключительной способностью к проявлению высоких адгезионных свойств к подложкам различного химического состава, природы и морфологии. В этих случаях жидкое стекло выступает в качестве химического «моста» для склеивания различных разнородных материалов при изготовлении покрытий и производства композиционных материалов широкого назначения. Так, известно применение силиката натрия в строительстве. Авторы [9] изучают влияние силиката натрия на когезионную прочность щебня с отверждением на воздухе (добавление 6% силиката натрия показывает более высокую прочность: через 10 дней прочность увеличилась на 246 % и через 14 дней - на 250% по сравнению с прочностью через 5 дней).

Второе направление связано с применением силикатного связующего в качестве источника растворимого кремнезема, то есть исходного сырьевого материала синтеза различных кремнеземсодержащих веществ - силикагеля, белой сажи, цеолитов, катализаторов, золя кремнезема и др. Так, в работе [9] для переработки и повторного использования большого количества побочных продуктов, в том числе глауберовой соли и микрокремнезема, накапливающегося в результате развития хлорщелочной и ферросилициевой промышленности, был синтезирован твердый силикат натрия с использованием в качестве основного сырья силикагеля и полукокса в качестве восстановителя.

Третья область применения связана с использованием силикатов щелочных металлов в качестве химических компонентов в составе различных веществ. Это направление предусматривает использование жидкого стекла в синтетических

моющих средствах, для отбелки и окраски тканей, при производстве бумаги [1, 3, 5].

В настоящее время применение жидкого стекла охватывает широкие области, такие как машиностроение (благодаря своей высокой термической стабильности, низкой стоимости и экологическим характеристикам силикат натрия считается одним из связующих для изготовления стержней, позволяющим реализовать экологически чистое производство отливок), целлюлозно-бумажную промышленность (пропитка бумажной массы, склеивание), производство жароупорных материалов (растворы и бетоны), кислотоупорных материалов, катализаторов, цеолитов, силикагеля, белой сажи, синтетических моющих средств, производство электросварочных материалов (штучных сварочных электродов и керамических флюсов), силикатных лакокрасочных материалов, приготовление инъекционных составов для укрепления грунтов при строительстве и т.д. [1, 3, 6, 8, 10].

Современное развитие отечественного литейного производства ставит перед литейщиками серьезные задачи по снижению себестоимости, повышению качества и товарного вида отливок, а также по повышению экологической чистоты производства, что актуально как для внешнего, так и для внутреннего рынка. Использование формовочных и стержневых смесей на жидком стекле во многом решает поставленные задачи, так как данные смеси обладают экологической чистотой, относительно низкой стоимостью и доступностью, а также универсальностью применения данных смесей, т.е. применимость одних и тех же составов для изготовления форм и стержней, использование их при производстве отливок из стали, чугуна в массовом производстве отливок. Кроме того, жидкостекольные смеси позволяют сократить рабочий цикл изготовления форм и стержней в 8-10 раз, повысить производительность труда более чем на 30 %, улучшить качество выпускаемой продукции и санитарно-гигиенические условия на производстве и др. [11-16]. Возможность применения жидкостекольного

связующего рассматривается не только для получения отливок из железоуглеродистых сплавов, но также для художественного литья [17, 18].

Одним из отрицательных факторов использования силиката натрия является сложность регенерации и утилизации формовочных и стержневых смесей на его основе. В настоящее время решения данных проблем находятся в стадии проработки. Так, авторами [19] изучено влияние фазового превращения песчано-жидкостекольной смеси в кристобалит для установления возможности ее регенерации. Результаты проведенных исследований подтверждают, что слой кристобалита образуется из силиката натрия на поверхности песка и отвечает за связующие способности. В ходе исследования [20] отработанные смеси с использованием неорганического силикатного связующего были переработаны посредством влажной регенерации. Влажную регенерацию формовочных и стержневых смесей проводили путем очистки с последующим измельчением в 0,2 %-ном растворе гидроксида калия и последующим удалением остатков связующего водой. Авторы [21] предложили решить вопрос утилизации использованных песчано-жидкостекольных смесей с помощью их очищения в водной среде с диатомовыми водорослями. Степень удаления силикат-иона из песчано-жидкостекольной смеси составила 49,1%, а иона натрия - 30,1%.

Жидкое стекло, представляя собой коллоидный раствор, может химически реагировать с различными материалами, часто встречающимися на металлургических производствах: оксид кальция, оксиды металлов, хромомагнезит, кварцевый песок, хромистый железняк и т.д. Кроме того, реакция взаимодействия жидкого стекла с иными компонентами может значительно ускоряться в зависимости от температурных условий и интенсивности процесса перемешивания смеси в бегунах. Данная особенность формовочных и стержневых смесей на основе жидкого стекла, в отличии от песчано-глинистых смесей, требует приготовления в строго выдерживаемом скоростном режиме и температурного контроля исходных материалов (для большинства смесей температура компонентов не более 30 °С) [7, 14-15]. В работе [22] исследованы механические и

технологические свойства смесей для изготовления стержней в литейном производстве, наполнителем для которых является техническая соль (натрий хлористый технический). Эти стержни используются для изготовления внутренних поверхностей в тонкостенных отливках. Данный эксперимент был выбран в качестве основы для моделирования свойств смеси. В качестве параметров оптимизации были выбраны следующие критерии: прочность на сжатие, пористость и долговечность. По разработанным математическим моделям оптимизирован состав смеси. Оптимальное содержание связующего составляет от 4,0 до 6,0 %, а содержание отвердителя - от 0,3 до 0,4 %.

Следующая операция заключается в транспортировке смеси к участкам формовки и хранения смеси в бункерах или специальных коробках до момента ее пуска в работу. К химическому разложению жидкого стекла смеси добавляются явление высыхания на ленточных транспортерах и взаимодействие смеси с атмосферными газами, в первую очередь с углекислым газом, который является для жидкого стекла химическим отвердителем.

Высокая реакционная способность жидкого стекла позволяет использовать данное связующее в формовочных смесях с различными вариантами отвердителя. Веществ, не реагирующих с раствором жидкого стекла, меньше, чем способных вступать с ним во взаимодействие [23-27].

Взаимодействие связующего с различными компонентами до операции преднамеренного отверждения является вредным явлением и изменяет свойства формовочных смесей. К таким свойствам относятся: прочность смеси во влажном состоянии, газопроницаемость, влагосодержание и прочность формовочных композиций на разрыв. Они также взаимосвязаны с технологическими показателями: формуемостью, прилипаемостью, текучестью, которые в комплексе с контролируемыми параметрами обеспечивают требуемые в производстве качественные характеристики формовочных смесей [11-12, 15, 26-30].

Изменения механических показателей жидкостекольной смеси в период приготовления, транспортировки и хранения снижают стабильность

технологического процесса и в некоторых случаях приводят к браку формовочных композиций и готовых изделий (форм, стержней), полученных с использованием этих смесей. Необходимо по жидкостекольным смесям иметь данные по кинетике изменения свойств и определить периоды, после которых формовочные композиции бракуются [26, 29]. То есть требуется оптимизация параметров жидкостекольных смесей, которые обеспечивают не только качество форм и стержней, но и, в конечном итоге, качество отливок. В работе [30] рассматривается взаимодействие с водой силикатных гидрогелевых систем, результаты которой позволили сделать вывод о комплексной вязкости гидрогеля натриевого жидкого стекла.

Разложение, высыхание, преждевременное твердение жидкого стекла как комплексные показатели живучести формовочных смесей зависят от следующих факторов:

- модуля жидкого стекла;

- содержания глинистой добавки;

- продолжительности перемешивания комплектов смеси в бегунах;

- температуры исходных материалов и их нагрева при механическом смешивании;

- параметров (влажности, температуры) окружающей воздушной среды в процессе приготовления и хранения смесей.

Вышеперечисленные факторы оказывают серьезное влияние на свойства смесей. Длительность сохранения сырой смесью пластических свойств будет непосредственно зависеть от модуля жидкого стекла. Чем ниже модуль стекла, тем выше окажется рН раствора силиката натрия, тем медленнее проходят процессы разложения и дольше сохраняются пластические свойства смеси. Напротив, применение жидкого стекла высокого модуля неизбежно приведет к очень быстрому затвердеванию смеси и потере ею пластических свойств уже в первые часы после изготовления. Выбор модуля стекла непосредственно связан также с влажностью смеси. Чем выше модуль стекла, тем выше должна быть влажность

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Григорьева Наталья Владимировна, 2022 год

Список литературы

1. Неорганические полимеры на основе силикатов натриевого жидкого стекла. Особенности поликонденсации силикатов / В. К. Скачкова, А. В. Грачев, А. Ю. Шаулов, А. А. Берлин // Химическая физика. - 2019. - том 38. - № 9. - С. 78-82.

2. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия : справочник / А. Н. Болдин [и др.]. - Москва : Машиностроение, 2006 (М. : Типография "Наука" РАН). - 506 с.

3. Рыжков, И. В. Физико-химические основы формирования свойств смесей с жидким стеклом / И. В. Рыжков, В. С. Толстой. - Харьков : Вища шк., 1975. - 139 с.

4. Корнеев, В. И. Растворимое и жидкое стекло. / В. И. Корнеев, В. В. Данилов. - Санкт-Петербург: Стройиздат, СПб., 1996. - 214 с.

5. Стекло натриевое жидкое. Технические условия : ГОСТ 13078-81 - Взамен ГОСТ 13078-67 ; введ. 1982.01.01 - Москва : Изд-во стандартов, 1986. - 15 с.

6. Фиговский, О. Л. Жидкое стекло и водные растворы силикатов, как перспективная основа технологических процессов получения новых нанокомпозиционных материалов / О. Л. Фиговский, П. Г. Кудрявцев // Инженерный вестник Дона. - 2014. - № 2. - C. 42-68.

7. Григорьев, П. Н. Растворимое стекло : (Получение, свойства и применение) / П. Н. Григорьев, М. А. Матвеев. - Москва : Промстройиздат, 1956. - 443 с.

8. Боровский, Ю. Ф. Формовочные и стержневые смеси / Ю. Ф. Боровский, М. И. Шацких. - Ленинград : Машиностроение, 1980. - 86 с.

9. Айлер, Р. К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов. - М.: Госстройиздат, 1959. - 288 с.

10. Nazar, R. S. Effect of sodium silicate on the unconfined compressive strength of crushed concrete / R. S. Nazar, M. D. Ahmed, A. L. Al-Obaidi // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 856 : International Conference on

Geotechnical Engineering-Iraq, ICGE-Iraq (Akre/Duhok, Iraq, 22-23 June, 2021) - [IOP Publishing Ltd], 2021. - DOI: 10.1088/1755-1315/856/1/012030.

11. Fan, Y. Synthesis of sodium silicate using industrial by-products glauber's salt and microsilica / Y. Yang, B. Niu, Z. Liu, J. Dan, J. Wang // Effective reuse of the waste. Waste Management. - 2021. - N 131. - P. 359-367.

12. Лясс, А. М. Быстротвердеющие формовочные смеси [Текст] / А. М. Лясс, д-р техн. наук. - Москва : Машиностроение, 1965. - 332 с.

13. Формовочные материалы и технология литейной формы : Справочник / [С. С. Жуковский и др.]; Под общ. ред. С. С. Жуковского. - М. : Машиностроение, 1993. - 431 с.

14. Могилев, В. К. Справочник литейщика : [Для проф. обучения рабочих на пр-ве] / В. К. Могилев, О. И. Лев. - М. : Машиностроение, 1988. - 271 с.

15. Жуковский, С. С Формы и стержни из холоднотвердеющих смесей / С. С. Жуковский, А. М. Лясс. - М. : Машиностроение, 1978. - 223 c.

16. Боровский, Ю. Ф. Формовочные и стержневые смеси / Ю. Ф. Боровский, М. И. Шацких. - Л. : Машиностроение : Ленингр. отд-ние, 1980. - 86 с.

17. Берг, П. П. Формовочные материалы / П. П. Берг. - Москва : Машгиз, 1963. - 408 с.

18. Крутилин, А. Н. Повышение эффективности использования жидкостекольных смесей. Обзорная информация. Ч.1. Модифицирование / А. Н. Крутилин, Ю. Ю. Гуминский, О. А. Русевич // Литьё и металлургия. - 2018 - №1. -С. 47-52.

19. Возможность применения жидкостекольных формовочных и стержневых смесей в художественном литье / С. С. Ткаченко, В. С. Кривицкий, В. О. Емельянов, К. В. Мартынов // Литьё и металлургия. - 2017 - №2. - С. 5-11.

20. Water resistance of structured sand-sodium-silicate mixtures / L. I. Solonenko, S. I. Repiakh, K. I. Uzlov, I. Mamuzich, O. P. Bilyi, T. V. Kimstach // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. - 2021. - N 4. - P. 41-46.

21. Effect of temperature on sodium silicate bonded sand and its phase transformations to cristobalite in metal casting industry / N. P. Hoolikantimath, K. G. Guptha, R. K. Rao, P. A. Ghorpade // JOM. - 2022. - N 2(74). - P. 465-473.

22. Regeneration of used sand with sodium silicate binder by wet method and their core manufacturing / K. H. Kim, M. A. Bae, M. S. Lee, H. Park, J. H. Baek // Journal of Material Cycles and Waste Management. - 2021. - N 1(23). - P. 121-129.

23. A method for in-situ storage area restoration of used sodium silicate sand by diatom community water bloom / H. Wang, W. Zhang, Q. Wang, X. Gao, J. Lu // Zhuzao Foundry. - 2021. - N 6(70). - P.706-711.

24. Advanced technologies of manufacturing readily removable cores for obtaining high-quality castings / O. Ponomarenko, I. Grimzin, N. Yevtushenko, T. Lysenko, D. Marynenko // Lecture Notes in Mechanical Engineering. Vol. 1 : 4th International Conference on Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange (DSMIE-2021) (Lviv, Ukraine, 8-11 June, 2021) / Lviv Polytechnic National University. -[Springer, Cham], 2021. - pp. 565-574. - DOI: 10.1007/978-3-030-77719-7_56.

25. Water interactions in hybrid polyacrylate-silicate hydrogel systems / J. Mastalska-Poplawska, A. Stempkowska, I. Habina-Skrzyniarz, A. T. Krzyzak, P. Rutkowski, P. Izak, T. Gawenda // Materials. - 2020. - N18(13). - P. 4092. - DOI: 10.3390/ma13184092.

26. Валисовский, И. В. Технологические испытания формовочных материалов / И. В. Валисовский, Я. И. Медведев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1973. - 309 с.

27. Борсук, П. А. Жидкие самотвердеющие смеси. - Москва : Машиностроение, 1979. - 255 с.

28. Колотило, Д. М. Углеродсодержащие добавки в жидкостекольных смесях / Д. М. Колотило, Г. П. Борисов // Литейное производство. - 1969. - № 1. - С. 1214.

29. Колотило, Д. М. Применение и исследование углеродистых материалов для литейных форм / Гос. план. ком. Совета Министров УССР. Укр. науч.-исслед.

ин-т науч.-техн. информации и техн.-экон. исследований. Ин-т проблем литья АН СССР. - Киев : [б. и.], 1969. - 52 с.

30. Теория и технология литейного производства [Текст] : учебник для студентов высших учебных заведений по специальности "Машины и технология литейного производства" : в 2 ч. / Д. М. Кукуй, В. А. Скворцов, Н. В. Андрианов. -Москва : ИНФРА-М ; Минск : Новое знание, 2011.

31. Automatic measurement system of hydrated sodium silicate composition analysis / H. Wang, Q. Wang, W. Zhang, X. Gao, J. Lu // Archives of Foundry Engineering. - 2021. - N 2 (21). - P. 5-8.

32. Холоднотвердеющие связующие и смеси для литейных стержней и форм : справочник / С. С. Жуковский. - Москва : Машиностроение, 2010. - 255 с.

33. Жидкостекольные формовочные смеси с улучшенными свойствами / Ю. П. Васин, М. М. Бортников, В. Г. Гурлев, В. И. Касаткин // Литейное производство. - 1986. - №4. - С. 11-12.

34. Жуковский, С. С. Проблемы прочности формовочных смесей / С. С. Жуковский // Литейное производство. - 1985. - №5. - С. 5-7.

35. Ромашкин, В. Н. Смеси с улучшенными технологическими свойствами / В. Н. Ромашкин, И. В. Валисовский // Литейное производство. - 1990. - №2. - С. 17-18.

36. Оценка применения разупрочняющих добавок в практике производства литейных стержней / И. О. Леушин, О. С. Кошелев, К. А. Маслов, А. В. Титов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. - 2020 - Т.18, № 3. - C. 25-33.

37. Применение модифицированного жидкостекольного связующего в целях улучшения условий труда выбивщиков / Ю. П. Васин, М. М. Бортников, И. В. Крюкова, В. Г. Гурлев // Литейное производство. - 1987. - №1. - С. 29-30.

38. Бречко, А. А. Смеси и технология их приготовления для отливок машиностроения. - [Ленинград] : ЛДНТП, 1975. - 31 с.

39. Черногоров, П. В. Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей / П. В. Черногоров, Ю. П. Васин, А. П. Никифоров // Литейное производство. - 1962.

- №12. - С. 35-36.

40. Илларионов, И. Е. Жидкостекольные смеси, отверждаемые продувкой углекислым газом / И. Е. Илларионов, Н. В. Петрова // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. - 2011. - №22(87).

- C. 208-213.

41. Лясс, А. М. Об улучшении выбиваемости смесей с жидким стеклом / А. М. Лясс, И. В. Валисовский // Литейное производство. - 1961. - №9. - С. 15-17.

42. Литейные материалы для изготовления песчаных форм и стержней / Е. А. Чернышов, А. А. Евлампиев, А. И. Евстигнеев, Э. А. Дмитриев, А. В. Королев, О. Б. Гусева. - Москва: Машиностроение, 2018. - 360 с.

43. Совершенствование технологии управления качеством приготовления жидкостекольных смесей / В. А. Гущин [и др.] // Прогрессивные технологические процессы и подготовка кадров для литейного производства: материалы региональной научно-практической конференции, 25 апреля 2002 г., Екатеринбург / Рос. гос. проф.-пед. ун-т. - Екатеринбург : Издательство РГППУ, 2003. - С. 24-32.

44. Пат. 2763701 Российская Федерация, МПК B22C 9/02, B22C 1/18 Способ изготовления литейных стержней и форм / И. О. Леушин, А. И. Марков, Л. И. Леушина, С. Б. Сорокин; федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева". - 2021.

45. Solonenko, L. I. Sodium silicate solute foaming in a flat slot-type capillary under microwave radiation influence / L. I. Solonenko, R. V. Usenko, A. V. Dziubina, K. I. Uzlov, S. I. Repiakh // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. -2020. - N6. - P. 34-40.

46. Sand-sodium-silicate mixtures structured in steam-microwave environment effective values of thermo-physical properties / L. I. Solonenko, S. I. Repiakh, K. I. Uzlov, A. V. Dziubina, S. O. Abramov // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. - 2021. - N6. - P. 66-71.

47. Kinetics of quartz sand and its mixtures drying by microwave radiation / L. I. Solonenko, S. I. Repiakh, K. I. Uzlov, I. Mamuzich, T. V. Kimstach, O. P. Bilyi // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. - 2021. - N1. - P. 68-77.

48. Пат. 2735607 Российская Федерация, МПК B22C 9/12, B22C 1/18. Способ изготовления литейных стержней и форм из жидкостекольных смесей / И. О. Леушин, Л. И. Леушина, С. Б. Сорокин; федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева". - 2020.

49. Research on the relationship between sodium bicarbonate content and "Over-gassing" in the core making process of CO2 hardening sodium silicate sand / K. Zhao, W. Liu, L. Song, F. Xin, Y. Li // International Journal of Metalcasting. - 2022. - DOI: 10.1007/s40962-021 -00754-w.

50. Major-Gabrys, K. Modification of foundry binders by biodegradable material / K. Major-Gabrys, A. Grabarczyk, M. Dobosz // Archives of Foundry Engineering. -2018. - N18. - P. 31-34.

51. Sinha, N. K. Influence of mold material on the mold stability for foundry use / N. K. Sinha, I. N. Choudhary, J. K. Singh // Silicon. - 2021. - N6(14). - P. 2895-2904.

52. Liu, H. Materials studio simulation for the adsorption properties of CO2 molecules at the surface of sodium silicate and potassium silicate solution under different pressure conditions / H. Liu, L. Song // International Journal of Metalcasting. - 2021. -N1(16). - P. 242-251.

53. Kim, K. M. The study on the manufacturing cold cured briquette using curing reaction of sodium silicate / K. M. Kim, J. Han // Journal of Korean Institute of Metals and Materials. - 2021. - N6(58). - P. 369-374.

54. Лясс, А. М. О выборе режимов продувания углекислым газом смесей с жидким стеклом / А. М. Лясс, П. И. Побежимов // Труды ЦНИИТМАШ. - 1960. -№6. - C. 25-32.

55. Effect of powder breakdown additives on properties of ester-hardened sodium silicate bonded ceramic sand / H. Miao, X. Du, Y. Sun, M. Zhang, G. Song // International Journal of Metalcasting. - 2021. - N2(15). - P. 710-718.

56. Modification of organic ester curing agent for self-hardening sodium silicate-bonded sand and its application in production of steel castings / A. Zhang, B. Han, W. Zuo, Z. Li, X. Zhang, R. Wang, C. Fan // Foundry. - 2021. - N2(70). - P. 225-230.

57. Effects of alumina precursor species in a ternary-phase binder system on the strength of sand mold / Y. Jung, E. Tumenbayar, H. Choi, H. Park, E. Kim, J. Zhang // Ceramics International. - 2018. - N44. - P. 2223-2230.

58. Пономаренко, О. И. Влияние жидких отвердителей с разными добавками на свойства жидкостекольных смесей / О. И. Пономаренко, Н. С. Евтушенко, Т. В. Берлизева // Литейное производство. - 2011. - №4. - C. 22-24.

59. Сычев, И. С. Жидкий отвердитель для смесей / И. С. Сычев, В. А. Скаженник / Литейное производство. - 1990. - №2. - C. 22-23.

60. Хесин, И. С. Быстротвердеющие смеси в литейном производстве / И. С. Хесин. - М.: Машгиз, 1959. - 341 с.

61. Крымов, В. Г. Изготовление литейных стержней : [Учеб. для ПТУ] / В. Г. Крымов, Ю. Е. Фишкин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 1991. - 255 с.

62. Базилев, Н. П. Сушка и упрочнение литейных форм и стержней : учебное пособие для индивидуальной и бригадной подготовки рабочих на производстве / Н. П. Базилев. - Москва : Высшая школа, 1968. - 176 с.

63. "Materials studio" simulation study of the adsorption and polymerization mechanism of sodium silicate on active silica surface at different temperatures / L. Song, W. Liu, F. Xin, Y. Li // International Journal of Metalcasting. - 2021. - N3(15). - P. 1091-1098.

64. Experiment and characterization of composite modified high modulus sodium silicate / H. Miao, X. Du, M. Zhang, Y. Sun, N. Cheng // Zhuzao Foundry. - 2020. -N4(69). - P. 349-354.

65. Rosario, L. A. P. Properties in green sands with kaolin for foundry molds [Propriedades em areias a verde com caulim para moldes de fundi?ao] / L. A. P. Rosario, L. D. S. Ferreira, I. L. de Oliveira // Revista Materia. - 2021. - N4(26). - DOI: 10.1590/S1517-707620210004.1365.

66. Пат. 2703637 Российская Федерация, МПК B22C 1/00. Смесь для изготовления литейных форм и стержней / И. О. Леушин, А. Ю. Субботин, М. А. Гейко; федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева". - 2019.

67. O, G. H. Effect of sodium phosphate on the properties of sodium silicate and collapsibility of sodium silicate sand / G. H. O, K. C. Choe, R. C. Kim // International Journal of Metalcasting. - 2022. - DOI: 10.1007/s40962-021-00716-2.

68. The optimization of the properties of sodium silicate bonded ceramic sand by nano-oxide particles and ultrasonication / Y. Li, J. Zhao, X. Du, Y. Sun, G. Song, H. Miao // International Journal of Metalcasting. - 2022. - N1(16). - P. 234-241.

69. Effect of silica fume on humidity resistance of sodium silicate binder for core-making process / L. Song, W. Liu, F. Xin, Y. Li // International Journal of Metalcasting.

- 2020. - N4(14). - P. 977-986.

70. Кузьмин, Ю. Д. Использование производственных отходов в составах формовочных смесей / Ю. Д. Кузьмин, В. Л. Ежов // Литейное производство. - 1992.

- №11. - С. 17.

71. Иванов, Н. Х. Упрочнение смесей ультразвуком при изготовлении стержней / Н. Х. Иванов // Литейное производство. - 1975. - №9. - С. 26.

72. Иванов, Н. Х. Смеси для ультразвуковой формовки / Н. Х. Иванов // Литейное производство. - 1975. - №10. - С. 19.

73. Иванов, Н. Х. Легковыбиваемые текучие активизированные смеси и оборудование для их приготовления / Н. Х. Иванов, Б. П. Сидоренко. - М.: НИИМАШ, 1971. - 35 с.]

74. Немилов, С. В. Научные основы материаловедения стекол : учебное пособие / С. В. Немилов. - 2-е изд. - Санкт-Петербург : Лань, 2019. - 360 с.

75. Кидалов, Н. А. Оптимизация состава жидкостекольной смеси / Н. А. Кидалов, В. М. Волчков, Н. А. Осипова // Литейное производство. - 2005. - №6. -С. 11-16.

76. Кривицкий, В. С. Упрочнение стержней на жидком стекле / В.С. Кривицкий, Б. Б. Гуляев // Литейное производство. - 1966. - №2. - С. 34.

77. Немировский, Л. М. Улучшение выбиваемости смесей на жидком стекле / Л. М. Немировский, М. Д. Зорин, Г. Н. Мурзенко // Литейное производство. - 1969.

- №5. - С. 46.

78. Легковыбиваемые жидкостекольные смеси / В. А. Скаженник, А. А. Семашко, И. С. Сычев, А. А. Лимонов // Литейное производство. - 1974. - №8. - С. 33-34.

79. Легковыбиваемые малоотходные жидкостекольные формовочные смеси / Б. С. Линецкий, О. В. Мельник, С. Б. Кантор, И. М. Касьянов // Литейное производство. - 1983. - №1. - С. 18.

80. Серебрякова, З. Г. Поверхностно-активные вещества в производстве искусственных волокон / З. Г. Серебрякова. - М. : Химия, 1986. - 188 с.

81. Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества: Свойства и применение / А. А. Абрамзон. - Ленинград : "Химия". Ленингр. отд-ние, 1975. - 246 с.

82. Богуславский, А. М. Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей / А. М. Богуславский, Л. О. Середа, А. В. Хасин // Литейное производство. - 1986.

- №3. - С. 19.

83. Берлин, А. А. Основы адгезии полимеров / А. А. Берлин, В. Е. Басин. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Химия, 1974. - 391 с.

84. Дистлер, Г. И. Дальнодействие поверхностных сил твердых тел / Г. И. Дистлер, С. А. Кабзарева // В кн. Исследования в области физики твердых тел. -М.: Наука, 1967. - С. 97-104.

85. Москвитин, Н. И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипания / Н. И. Москвитин, д-р хим. наук. - Москва : Лесная пром-сть, 1964. -248 с.

86. Современное направление улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей / И. В. Морозов, М. Г. Чернявская, Е. К. Аверин, Н. Д. Виткевич, А. П. Лубенец // Литейное производство. - 1984. - №2. - С. 17.

87. Борсук, П. А. Жидкостекольные смеси с жидкими отвердителями / П. А. Борсук, В. Н. Игнатьев // Литейное производство. - 1982. - №8. - С. 18-19.

88. Борсук, П. А. Фазовые превращения в самотвердеющих смесях с жидким стеклом при нагреве и прочность смесей при высоких температурах / П. А. Борсук, // Литейное производство. - 1978. - №3. - С. 18.

89. Влияние нагрева на свойства жидкостекольных смесей / В. А. Денисов, Н. П. Юрченко, В. М. Нестеренко, А. И. Беловерченко, Е. С. Луговская // Литейное производство. - 1978. - №3. - С. 20.

90. Жуковский, С. С. Перспективы применения смесей с жидким стеклом в литейном производстве / С. С. Жуковский, П. А. Борсук // Литейное производство.

- 1983. - №1. - С. 12.

91. Исследование структурообразующих свойств силикатов натрия в некоторых холоднотвердеющих смесях / О. И. Лукьянов, П. А. Борсук, О. И. Игнаткина, О. Г. Новожилова // Литейное производство. - 1983. - №10. - С. 10.

92. Дорошенко, С. П. Наливная формовка / С. П. Дорошенко, К. И. Ващенко.

- Киев : Вища школа, 1980. - 176 с.

93. Кукуй, Д. М. Улучшение технологических свойств смесей с жидким стеклом / Д. М. Кукуй, В. А. Скворцов // Литейное производство. - 1983. - №1. - С. 15.

94. Жидкостекольные смеси с модификатором ФМ для изготовления стержней / В. Н. Ромашкин, В. Г. Шувалов, И. Г. Зотова, М. А. Бородин // Литейное производство. - 1982. - №9. - С. 19.

95. Макаревич, А. П. Холоднотвердеющие формовочные и стержневые смеси с жидким стеклом / А. П. Макаревич. - Киев : о-во "Знание" УССР, 1984. - 19 с.

96. Комиссаров, В. А. Состояние и перспективы разработки и использования жидкостекольных самотвердеющих смесей / В. А. Комиссаров., С. Д. Тепляков, В. А. Соколова // Литейное производство. - 1982. - №9. - С. 15-17.

97. Нишияма, Т. Экзотермические самотвердеющие формы / Т. Нишияма // Труды 30 Международного конгресса литейщиков. - М.: Машиностроение, 1967. -С. 99-108.

98. Теоретические основы литейной технологии / А. Ветишка, Й. Брадик, И. Мацашек, С. Словак. - Киев: Вища школа, 1981. - 318 с.

99. Лясс, А. М. Быстросохнущие смеси с жидким стеклом / А. М. Лясс, И. Б. Куманин // Формовочные материалы. - М.: Машгиз, 1954. - с. 82-93.

100. Кидалов, Н. А. Применение отходов маслоэкстракционного производства для улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей / Н. А. Кидалов, Н. А. Осипова, И. Е. Поташова // Заготовительные производства в машиностроении. - 2012. - №11. - C. 5-8.

101. Nanostructuring sodium silicate solutions applied as binding substance of molding sands in foundry / M. V. Akulova, T. E. Slizneva, Yu. A. Sokolova, A. G. Sokolova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 560 : International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS 2018) (Novosibirsk, Russian Federation, 12 -14 December, 2018) / Novosibirsk State Technical University. - [IOP Publishing Ltd], 2019. - 6 p. - DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012136.

102. Al-Saraireh, F.M. An assessment of the efficiency of utilizing complex modifiers for softening the liquid-glass mixtures to improve iron and steel casting / F. M. Al-Saraireh // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2018. - N9(13). -P. 3231-3235.

103. Stechman, M. Modification of aqueous sodium silicate solutions with morphoactive agents / M. Stechman, D. Rozycka, A. Balinski // Journal of Chemical Technology. - 2003. - N5 - P. 47.

104. Мамаев, К. В. Стержневая смесь с противопригарной добавкой ультрадисперсного пироуглерода / К. В. Мамаев // Литейное производство. - 2004. - №1. - С. 20-23.

105. Pyrocarbon as a binder for moulds and cores / V. M. Aleksandrov, Yu. P. Vasin, A. N. Loginovskii, I. V. Ovechkin, // Russ Cast Prod. - 1974. - N4. - P. 145-146.

106. Кидалов, Н. А. Использование отходов химических и металлургических производств при разработке ресурсосберегающих технологий для изготовления

стальных отливок: дис. докт. техн. наук: 05.16.04: защищена 26.10.06: утв. 12.01.07 / Кидалов Николай Алексеевич. - М., 2006. - 352 с.

107. Морозов, И. В. Использование поверхностно-активных веществ для улучшения свойств жидкого стекла / И. В. Морозов, М. Г. Чернявская, О. Г. Казаков // Литейное производство. - 1986. - №3. - С. 17-18.

108. Лясс, А. М. Некоторые итоги исследования свойств быстротвердеющих смесей с жидким стеклом / А. М. Лясс // Литейное производство. - 1961. - №7. - С. 23-30.

109. Иванов, Н. Х. Применение смесей с уменьшенным количеством жидкого стекла / Н. Х. Иванов // Литейное производство. - 1961. - №12. - С. 13-14.

110. Иванов, Н. Х. Активированные формовочные смеси / Н. Х. Иванов, В. Ф. Печёный // Литейное производство. - 1975. - №1. - С. 4.

111. А.С. 1766576 СССР, МПК В22С1/00 В22С1/20 В22С5/04. Способ реагентной активации формовочных и стержневых смесей/ Н. Х. Иванов, Н. И Волошина, Н. В. Подоляко, Л. В. Прохорович, Н. Ф. Пащенко; Мытищинский филиал Научно-технического концерна "Визир" и Кременчугский сталелитейный завод. - 1992.

112. Пат. 2405648 Российская Федерация, МПК В22С 1/18. Смесь для изготовления литейных форм и стержней / И. О. Леушин, К. А. Маслов; федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева". - 2010.

113. Пески формовочные. Общие технические условия : ГОСТ 2138-91 -Взамен ГОСТ 2138-84; введ. 1993-01-01 - Москва : Изд-во стандартов, 1986. - 8 с.

114. Песок хромитовый. Технические условия : ТУ 07.29.19-003-865980182019; введ. 2019-11-06.

115. Реактивы. Эфиры этиловый и бутиловый уксусной кислоты : ГОСТ 22300-76 - Взамен ГОСТ 5.1070-71, ГОСТ 5.1145-71; введ. 1977-07-01 - Москва : Изд-во стандартов, 2003. - 14 с.

116. Углерод технический для производства резины. Технические условия : ГОСТ 7885-86. - Взамен ГОСТ 7885-77 ; введ. 1988-01-01. - Москва : Издательство стандартов, 1997. - 16 с.

117. Лигносульфанаты технические. Технические условия : ТУ 2455-05558901825-2008 ; введ. 2008-11-10.

118. Отходы нефтепереработки. Глина отработанная формовочная : ТУ 38.30112-83 ; введ. 1983-01-12.

119. П. м. 210051 Российская Федерация, МПК В22С 9/02 Литейная форма / Н. А. Кидалов, Н. В. Григорьева, А. С. Адамова, О. С. Сучков, Д. А. Хамзин ; ФГБОУ ВО ВолгГТУ. - 2022.

120. П. м. 210048 Российская Федерация, МПК В22С 9/02 Литейная форма / Н. А. Кидалов, Н. В. Григорьева, А. С. Адамова, О. С. Сучков, Д. А. Хамзин ; ФГБОУ ВО ВолгГТУ. - 2022.

121. Справочник по микроскопии для нанотехнологии: перевод с английского / Московский гос. ун-т им. М. В. Ломоносова, Научно-образовательный центр по нанотехнологиям ; [под ред. Нан Яо, Чжун Лин Ван ; науч. ред. И. В. Яминский. - Москва : Науч. мир, 2011. - 711 с.

122. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Метод определения влаги : ГОСТ 23409.5-78 - Взамен ГОСТ 2189-62; введ. 1980-01-01. -Москва : Издательство стандартов, 1978. - 2 с.

123. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Метод определения газопроницаемости : ГОСТ 23409.6-78 - Взамен ГОСТ 2189-62; введ. 1980-01-01. - Москва : Изд-во стандартов, 1985. - 5 с.

124. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Методы определения прочности при сжатии, растяжении, изгибе и срезе : ГОСТ 23409.778 - Взамен ГОСТ 2189-62 введ. 1980-01-01. - Москва : Изд-во стандартов, 1985. -6 с.

125. Смеси формовочные и стержневые. Метод определения гигроскопичности : ГОСТ 23409.10-78 -введ. 1980-01-01. - Москва : Изд-во стандартов, 1985. - 2 с

126. Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные. Методы испытаний на стойкость к воздействию температуры - ГОСТ 9.715-86 - введ. 01.01.88 - Москва : Изд-во стандартов, 1987. - 23 с

127. Смеси формовочные и стержневые. Метод определения газотворности : ГОСТ 23409.12-78. - Введ. 1980-01-01. - Москва : Изд-во стандартов, 1986. - 2 с.

128. Найдич, Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах / Ю. В. Найдич. - АН УССР. Ин-т проблем материаловедения. - Киев : Наук. думка, 1972. - 196 с.

129. Кошевник, А. Ю. Об измерении поверхностного натяжения жидкостей по размерам лежащей капли / А. Ю. Кошевник, М. М. Кусенков, Н. М. Лубман // Журнал физической химии. - 1953. - Т.27. - №12. - С. 1887-1890.

130. Васильев, В. А. Физико-химические основы литейного производства : Учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. дипломир. специалистов 651400 "Машиностроит. технологии и оборудование" (специальность 120300 "Машины и технология литейного производства"), а также бакалавров и магистров по направлению 551800 "Технол. машины и оборудование" / В. А. Васильев. - М. : Интермет инжиниринг, 2001. - 335 с.

131. Новик, Ф. С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов / Ф. С. Новик, Я. Б. Арсов. - М. : Машиностроение, 1980. - 304 с.

132. Исследование структуры плёнки водного силиката натрия на поверхности хромитового наполнителя при различных способах отверждения / Н. А. Кидалов, Н. В. Григорьева, А. С. Адамова, Д. А. Затямин // Заготовительные производства в машиностроении. - 2020. - Т. 18. - №11. - С. 483-487.

133. Влияние способов отверждения жидкостекольной смеси на прочностные характеристики и структуру литейной формы / Н.А. Кидалов, Н.В. Григорьева, А.С. Адамова, Д.А. Затямин // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - Волгоград, 2019. - № 10 (233). - C. 78-81

134. Study of the properties of a aqueous sodium silicate film on the surface of a refractory filler / N.A. Kidalov, N.V. Grigoreva, N. I . Gabelchenko, A. A. Belov, A. I.

Savchenko // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 747 : International Conference of Young Scientists and Students «Topical Problems of Mechanical Engineering» (ToPME-2019) (Moscow, Russia, 4-6 December, 2019) / Blagonravov Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAS). - [IOP Publishing Ltd], 2020. - 8 p.

135. Григорьева, Н.В. Исследование прочностных характеристик жидкостекольных смесей при различных способах отверждения / Н. В. Григорьева, Д. А. Затямин // XXIV Региональная конференция молодых учёных и исследователей Волгоградской области. - Волгоград, 2020. - C. 167.

136. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия (с поправками) : ГОСТ 1583-93. - Взамен ГОСТ 1583-89 ; введ. 1997-01-01. - Москва : ИПК Издательство стандартов, 2004. - 26 с.

137. Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки : ГОСТ 1412-85. -Взамен ГОСТ 1412-79 в части марок чугуна ; введ. 1987-01-01. - Москва : ИПК Издательство стандартов, 2004. - 7 с.

138. Отливки стальные. Общие технические условия : ГОСТ 977-88. - Взамен ГОСТ 977-75, ГОСТ 2176-77; введ. 1987-01-01. - Москва : ИПК Издательство стандартов, 2004. - 35 с.

139. Бречко, А. А., Формовочные и стержневые смеси с заданными свойствами / А. А. Бречко, Г. Ф. Великанов. - Л. : Машиностроение : Ленингр. отд-ние, 1982. - 216 с.

140. Евлампиев, А.А. Эрозия литейной формы. Причины образования, способы предупреждения / А.А. Евлампиев, Е.А. Чернышов, А.В. Королёв //Литейное производство. — 2009. - № 7. - С. 21-23. Гладышев, С.А. Производство массивных стальных отливок в формах из жидкостекольной смеси / С.А. Гладышев, А.В. Овчинников // Литейное производство. - 2000. - №9. - С. 34.

141. Горшков, В. И. Физическая химия / В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. - М. : Изд-во Моск. ун-та, 1986. - 264 с.

142. Попов, Е. М. Обоснование и разработка малотоксичного связующего и технологии производства на его основе бездымных угольных брикетов из

антрацитовых штыбов: дис. канд. техн. наук: 25.00.13: защищена 20.04.21: - М., 2021. - 156 с.

143. Смолко, В. А. Химический и термогравиметрический анализ бентонитовых глин греческого и вайомингского (США) месторождений / В. А. Смолко,Е. Г. Антошкина // Наука ЮУргуГУ. Секции Естественных наук : материалы 67-й науч. конф. / отв. за вып. С. Д. Ваулин ; Юж.-Урал. гос. ун-т.-Челябинск : Издательский центр ЮУрГУ, 2015.- С. 321-327.

144. Верещагин, В. И. Физико-химическое изучение пористых композиционных материалов на основе SiO2 / В. И. Верещагин, Л. П. Борило, А. В. Козик // Химия и химическая технология. - 2003. - Т. 46. - №8. - С. 138-140.

145. Заболоцкая, А. Е. Технология и физико-химические свойства пористых композиционных материалов на основе жидкого стекла и природных силикатов [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 02.00.01 / Заболотская Анастасия Владимировна; Томск. гос. ун-т. - ТГУ., 2003. - 21 с. : ил. - Библиогр. : с.21.

146. Григорьева, Н. В. Исследование прочностных харктеристик жидкостекольных смесей при различных способах отверждения / Н. В. Григорьева, Д. А. Затямин // XXIV Региональная конференция молодых учёных и исследователей Волгоградской области (г. Волгоград, 3-6 декабря 2019 г.) : сб. материалов конф. / редкол.: С. В. Кузьмин (отв. ред.) [и др.] ; Комитет образования, науки и молодёжной политики Волгоградской обл., ГБУ ВО «Центр молодёжной политики», Волгоградский гос. технический ун-т. - Волгоград, 2020. - C. 167.

147. Влияние отходов контактной очистки масел на структуру пленки водного силиката натрия на поверхности огнеупорного хромитового наполнителя / Н.А. Кидалов, Н.В. Григорьева // Известия ВолгГТУ. Сер. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - Волгоград, 2021. - № 6 (253). - C. 83-87.

148. Selection of technological additives to the composition of the moulding mixtures based on water glass /N.A. Kidalov, A.S. Adamova, N.V. Grigoreva // International Journal of Cast Metals Research. - 2021. - Vol. 34, issue 3-6. - P. 162-168.

149. Kidalov, N. A. Effect of a Carbonaceous Additive on the Structure of an Aqueous Sodium Silicate Film on the Surface of a Refractory Chromite Filler / N. A. Kidalov, N. V. Grigoreva, A. S. Adamova, // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 969 : International Russian Conference on Materials Science and Metallurgical Technology (RusMetalCon 2020) (Chelyabinsk, Russian Federation, 22-24 September 2020). - [IOP Publishing], 2020. - 7 p

150. Кидалов, Н. А. Исследование влияния углеродосодержащих добавок на структуру жидкостекольной пленки на поверхности огнеупорного кварцевого наполнителя / Н. А. Кидалов, Н. В. Григорьева, О. С. Сучков // Прогрессивные материалы и технологии изготовления заготовок : материалы IV Всерос. науч. -техн. конф. молодых ученых (г. Рыбинск, 6-7 июля 2021 г.) / ФГБОУ ВО «Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева». - Рыбинск, 2021. - C. 27-28.

151. Кидалов, Н. А. Влияние углеродосодержащей добавки на структуру плёнки водного силиката натрия на поверхности огнеупорного хромитового наполнителя / Н. А. Кидалов, Н. В. Григорьева // Прогрессивные литейные технологии : тр. X междунар. науч.-практ. конф. : [посвящ. 90-летию кафедры литья НИТУ «МИСиС»] (г. Москва, 9-13 ноября 2020 г.) / «МИСиС». - Москва, 2020. - C. 209-215.

152. Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя : ГОСТ 1763-68. - Введен впервые 1970-01-01. - Москва : Издательство стандартов, 1992. - 17 с.

153. Справочник металлиста. В 5-и т. Т. 2. Под ред. А. Г. Рахштадта и В. А. Брострема. М., «Машиностроение», 1976 г. - 720 с.

154. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений Утв. ГКНТ СССР, Госпланом СССР, АН СССР, ГКИО СССР 14.02.77. N 4816/13/3 - М., 1977. 54 с.

155. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны : ГОСТ 12.1.005-88. - Взамен ГОСТ 12.1.005-76 ; введ. 1989-01-01. - Москва : Стандартинформ, 2008. - 111 с.

156. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности : ГОСТ 12.1.007-76 ; введен впервые 1977-01-01. - Москва : Стандартинформ, 2007. - 10 с.

157. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Системы вентиляционные. Общие требования : ГОСТ 12.4.021-75; введен впервые 1977-0101. - Москва : ИПК Издательство стандартов, 2001. - 8 с.

158. Работы литейные. Требования безопасности : ГОСТ 12.3.027-2004. -Взамен ГОСТ 12.3.027-92 ; введ. 2006-01-01. - Москва : Стандартинформ, 2005. -73 с.

Приложения

УТВЕРЖДАЮ Директор

Волгоградского литейно-механи^еского завода

филиала

Открыто^ «Объединенные

(В

ого общества еские заводы» О «ЭЛТЕЗА»)

.Н. Терентьев

АКТ

производственных испытании

от 15 декабря 2021 г.

Мы. нижеподписавшиеся. Волгоградского литейно-механического завода филиала открытого акционерного общества «Объединенные электро-технические заводы» (BJ1M3 филиал ОАО «ЭЛТЕЗА» директор Терентьев В.Н.. главный технолог Рассказов В.В.. от Волгог радского государственного технического университета д.т.н., профессор Кидалов H.A.. преподаватель кафедры «Машины и технология литейного производства» Григорьева Н.В. составили настоящий акт в том. что в литейном производстве ВЛМЗ - филиал ОАО «ОЛТРЗА» 15 декабря 2021 г. было произведено испытание стержневых смесей.

Для испытаний была взята стержневая смесь, используемая на предприятии и исследуемая. в состав которой вводились отходы контактной отчистки масел и ультрадисперсный пиро-литический углерод. Состав смесей (масс.%) представлен в таблице 1.

Таблица 1

Состав стержневых смесей, масс.%

Шифр смесей Кварцевый песок ЗК2О2О2 Глина КП2Т| Жидкое стекло Отходы контактной отчистки масел У л ьтрад и с и е рс н ы й пиролитический углерод

1 90 4 6 - -

2 90 2 6 1 1

В лаборатории цеха проверялась остаточная прочность стержневых смесей при температурах выдержки 180 °С. 400 °С. 600 °С. 800 °С. Полученные экспериментальные данные приводятся в таблице 2.

Таблица 2

Остаточная прочность смесей

Шифр смесей Остаточная прочность а«, МПа

180 °С 400° С 600° С 800 "С

1 2,6 1.5 0,9 1,8

2 2,5 1,1 0,4 1,2

Стержни изготавливались в лаборатории формовочных материалов и отверждались продувкой углекислым газом. Далее стержни устанавливались в форму для изготовления отливки № 547.00.002 «Основание» и заливались сталью 35Л. После охлаждения, выбивки на выбивной решетке и разделки куста производилась оценка степени удаления стержней из отливок. В процессе выбивки на выбивной решетке стержни, изготовленные из смеси 2 (1% отходов контактной отчистки масел и 1% ультрадисперсного пиролитического углерода) были полностью удалены из отливки. Стержни, изготовленные из смеси I. частично остались в полости отливки, затем выбивались обрубщиками литейного цеха с помощью пневматического инструмента.

Экологическая безопасность и условия труда при использовании в составе формовочной смеси отходов контактной отчистки масел и ультрадисперсного пиролигичекого углерода (1% соответственно) не меняются по сравнению с используемыми составами формовочных и стержневых смесей. По итогам оценки были получены следующие результаты: выбросы в атмосферу -С02 - 12580 мг/м3; СО - 17,4 мг/м3; 80: - 3.7 мг/м3. Максимально разовая предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны не превышена.

Вывод:

Стержневая смесь с использованием отходов контактной отчистки масел и улырадис-персного пиролитичекого углерода имеют требуемые для выполнения технологического процесса физико-механические свойства и более низкие показатели остаточной прочности, что уменьшает трудовые и временные затраты на выбивные и очистные операции. Данная смесь принята к внедрению, ожидаемый экономических эффект составляет 628250 рублей в год в ценах 2021 го-

От ВЛМЗ - филиал ОАО "ЭЛТЕЗА" От ВолгГТУ