Как известно, литейное производство является основной заготовительной базой машиностроения. Методом литья получают детали от нескольких граммов до 100 т. и больше, что затруднительно получить другими способами. В литейном производстве преобладают песчано-глинистые формы благодаря простоте дешевизне и доступности. Песчано-глинистые формы используются уже более 500лет. не потеряли своего значения они и сегодня. Если взять за 100 % все литейного производство, то в разовых формах изготавливается до 75–80 % всего литья.
Очень хорошие результаты по качеству отливок получаются при специальных способах литья, как кокильное, центробежное, выплавляемым моделям, по газифицирующим моделям, под давлением, оболочковым литьем и другими.
Однако себестоимость литья можно при специальные способы 4–5 раз дороже, чем в песчано-глинистых.
Расход смесей высокий, чем в развитых странах, на тонну годного литья расходуется до 8–10 т. формовочных и стержневых смесей. В Узбекистане также развито литейное производство, растет количество предприятий по производству автомобилей, железнодорожных вагонов, горнометаллургического оборудования, что требует постоянного расхода формовочных смесей. В республике пока нет установок регенерации песков и смесей, поэтому с каждым годом количество смесей растет.
Для изготовления форм и смесей использовались люберецкие, кичичининские, дарбозинские, пролетерские, первомайские и другие пески. Однако в связи с разделением республик стало задача освоения местных минерально-сыровых ресурсов, локализация производства, литья, так на закупку песков и глин расходуется значительные средства.
В Узбекистане в достаточном количестве имеются запасы кварцевых и кварцевополевошпатных песков. Организацией Химгеологонеруд разведаны значительные запасы этих минералов, но необходимо отметить, что они еще недостаточно изучены для широкого использования в стекольной, химической промышленности и литейном производстве.
Песок — это рыхлый несцементированный зернистый материал, зерна, каркасообразующие элементы которого имеют размеры от 0, 0625 до 22 мм, состоят из оболочных минеральных зерен (кварц, полевой шпат, слюда и др.), реже из пород карбонатов. Усилиями геологов на территории Узбекистана выявлено и изучено более 96 месторождений и проявлений кварцевых и кварцево-полевошпатных песков [1].
Из них более детально изучено и доведено до промышленных кондиций: Джеройское, Кулатайское, Карманинское, Майское, Еланское и другие.
Несмотря на эти данные многие организации используют дальнепривозные пески химико-технологическая характеристика большинство месторождений кварцевых и кварцевополевошпатных песков показывает их пригодность для многих отраслей, в том числе и для литейного производства. В таблице 1 и 2 показаны классы и группы формовочных песков по старому ГОСТу [1].
Таблица 1
Класс формовочных песков
|
Класс |
Песок |
Глинистая составляющая,% |
Кремнезём,% |
Вредные примеси,% не более |
|
|
Оксиды щелочноземельных ищелочных металлов |
Окислы железа |
||||
|
1К |
Обогащенный кварцевый |
Не более 0,2 |
Не менее 98,5 |
0,40 |
0,20 |
|
2К |
0,5 |
98,0 |
0,75 |
0,40 |
|
|
3К |
1,0 |
97,5 |
1,00 |
0,60 |
|
|
1К |
Кварцевой |
Не менее 2,0 |
Не менее 97,0 |
1,20 |
0,75 |
|
2К |
2,0 |
96,0 |
1,50 |
1,00 |
|
|
3К |
2,0 |
94,0 |
2,0 |
1,50 |
|
|
4К |
2,0 |
90,0 |
- |
- |
|
|
Т |
Тощий |
Св.2,0 |
- |
||
|
до 10,0 |
|||||
|
П |
Полужирный |
Св.10,0 |
- |
- |
- |
|
до 20,0 |
|||||
|
Ж |
Жирный |
Св.20,0 |
- |
- |
- |
|
до 30,0 |
|||||
|
ОЖ |
Очень жирный |
Св.30,0 |
- |
- |
- |
|
до 50,0 |
|||||
*Примечание. В кварцевых песках вновь разведуемых месторождений определение содержания сульфидной серы обязательно и оно не должно превышать 0, 05 %. К глинистой составляющей относятся частицы размером 0,022мм.
Таблица 2
Группы формовочных песков
|
Группа |
песок |
Номер смежных сит, на которых остаются зерна основной фракции |
||
|
0,63 |
Грубый |
1 |
063 |
04 |
|
0,4 |
Очень крупный |
063 |
04 |
0315 |
|
0,315 |
Крупный |
04 |
0315 |
02 |
|
0,2 |
Средний |
0315 |
02 |
016 |
|
0,16 |
Мелкий |
02 |
016 |
01 |
|
0,1 |
Очень мелкий |
016 |
01 |
0063 |
|
0,063 |
Тонкий |
01 |
0063 |
005 |
|
0,05 |
Пылевидный |
0063 |
005 |
тазик |
*Примечание. размер зерна определяется размером сторон ячеек сита, на котором остаётся зерно после прохождения через предшествующее сито. Основной фракцией песка считается наибольшая сумма остатков на трех смежных ситах. Группа песка — номер среднего сита основной фракции.
Из таблиц видно, что 75–80 % и более пески состоят из кварца [1] в естественном состоянии и особенно после обогащения могут применяться во многих отраслях. Для литейного и металлургического производства пески должны обладать кварцевом составом без вредных примесей, снижающих температуру плавления кварца.
Появление кварца происходит при 1713°С, химический состав кварцевых песков должен отвечать ГОСТу 2138–91. При изготовлении форм и стержней для простых чугунных отливок применяются также кварцевошпатные, кварцевые песка.
Полимиктовые пески используются только для разлива алюминиевых и других легкоплавких металлов. Проанализируем характеристики отдельных месторождений песков. Майское, недалеко от Ташкента химический состав основных компонентов колеблется SiO2–92 до 97,85 %, в среднем 95 %. Основная масса сосредоточено на трех смежных ситах. 0,4; 0,315; 0,200мм. Минералогический состав кварца 69,11–95–6 [2].
Заслуживает внимание также Джеройские пески Навоийского региона. Минералогический состав довольно однородный 80–98 % кварца.
По величие зерен средней и основной части фракции пески Джеройского месторождения относится к группе среднезернистых (группе 02), главная фракция концентрируется на ситах 0,315, 02, 016.
Джеройские пески мелко и среднезернистые, желтоватого и белого цвета. Пески в естественном виде от 5 до 15 % засорены гранулами уплотненного песка, глины, гипса и другими включениями размером от 2 до 150мм. С целью повышения содержания кремнезёма и снижения вредных примесей пески нуждаются в сухом обогащении на грохотах (ситах) с размером ячеек 1,6х 1,6мм.
По гранулометрическому составу пески месторождения относятся, в основном, к зерновой группе 02. Пески зерновой группы 02 вскрыты в 66 % разведочных выработок, зерновой группы 016-в 28 % выработок.
По зерновому составу пески относятся к средним и, в меньшей мере, к мельким.
По содержанию глинистой составляющей в контурах учетных запасов пески укладываются в пределы ГОСТа 2138–91. Только в 19 % разведанных выработках глинистая составляющая превышает 1 %, но не более 2 %. В остальных горных выработках содержание глинистой составляющей в песках не превышает 1 % [2].
По минералогическому составу пески Джеройского месторождения являются существенно кварцевыми и характеризируется сравнительно постоянным составом кремнезёма (86–98 %), причем в 72 % выработок содержание его находится в пределах 96–98 %. (табл.3) что позволяет получить песок формовочный кварцевый для литейного производства марки 1КО3О2 02 в сооответствии ГОСТ 2138–91.
Таблица 3
Техническая характеристика формовочного кварцевого песка для литейного производства марки 1КО3О2 02
|
Наименование показателя продукция, условное обозначение, единицы измерения |
Значения/диапазон |
|
Массовая доля глинистой составляющей, % |
0,19 |
|
Массовая доля диоксида кремния (SiO2), % |
97,86 |
|
Коэффициент однородности, % |
75 |
|
Средный размер, % |
0,215 |
|
Массовая доля влаги, % |
0,12 |
|
Концентрация водородных ионов водной вытяжки (рН) |
7,46 |
|
Массовая доля вредных примесей: — оксидов щелочных и щелочноземельных металлов (Na2O, K2O, CaO, MgO —оксид железа (III),(Fe2O), % |
0,73 0,14 |
|
Потеря массы при прокаливании, % |
0,15 |
|
Массовая доля сульфидной серы |
Отсутствует |
|
Наличие посторонних включений (агломератов кварцитов и кварцевых песчаников, остатков растительных слоев, угля, торфа, известняка и. т.п |
Отсутствует |
Литейно-технологические испытания Джеройских песков проводились в литейной лаборатории кафедры Литейные технологии Ташкентского государственного технического университета имени Ислама Каримова и в условиях Литейного цеха завода «Технологмаш» где отливаются детали сельхозмашин из чугуна СЧ15, СЧ20 в индукционной печи ИЧТ-2,5 [3].
Отливки из серого чугуна средней сложности массой от 2–3 кг до 15–20 кг. Формовка отливок производится в землю и на литейном конвейере.
Полученные чугунные отливки отвечают требованиям в отдельных из них отмечается пригар.
Изготовление отливок на местных песках продолжается, продолжается и исследования песков, их свойства, пригодность использования к той или иной группе отливок.
Литература:
- Закиров М. З. Гафуржанов С. Г. Кварцевые и кварц-полевошпатные пески Узбекистана. Ташкент, изд. «ФАН» 2013.
- Расулов С. А., Тураходжаев Н. Д. Литейные технологии в металлургии. Ташкент, изд. «Чулпан», 2007.
- Кварцевый песок НГМК www. http://ngmk.uz e-mail: info@ ngmk.uz
