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 меньшим содержанием
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.