Компания ООО "СИТЕК" объединила различные знания в области производства и консалтинга коллоидного кремнезоля.
Наша деятельность распространяется на такие отрасли хозяйства как:
- Литейные и металлургические производства
- Бумажная промышленность
- Нефтедобывающая отрасль
- Химия и нефтехимия
- Пищевая промышленность
- Производство бетона
- Текстильная промышленность
Продукты компании
Для литейного и металлургического производства компания представляет следующие материалы:
- Связующие марки «СИЛАРМ», в качестве готовых связующих для литья по выплавляемым моделям. Они открыли новые возможности нашим заказчикам в экономии энергоресурсов, а также позволили кардинально изменить экологическую обстановку на литейных участках.
- Коллоидный кремнезоль марки "КЗ-ТМ" в качестве связующего для огнеупорных покрытий поддонов и изложниц.
- Коллоидный кремнезоль марки "КРИОЗОЛЬ" специально разработан для зимнего периода, с целью сокращения накладных расходов на перевозку и складирование, а также позволяющий существенно упростить логистику данного продукта.
ГОТОВЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
Отрасль литья по выплавляемым моделям в настоящее время претерпевает изменения в области изготовления керамических форм. Требования по защите окружающей среды и соответствующее законодательство вынуждают пользователей этилсиликата переходить на использование связующих на водной основе.
Этилсиликат не является связующим, а представляет собой исходный материал для получения связующих растворов. Для этого литейщики вынуждены заниматься в условиях литейного производства несвойственной им химической операцией приготовления связующего из этилсиликата (ЭТС-40, ЭТС-32) путем его гидролиза водой в присутствии спиртов и ацетона.
ПРИРОДА СИЛАРМ
Разработанная ООО «СИТЕК» рецептура термостойких связующих на основе коллоидного кремнезоля не требует дополнительных операций по приготовлению связующего. Это готовый продукт.
«СИЛАРМ» представляет собой водную дисперсию коллоидного кремнезема, состоящего из плотных сферических частиц диаметром 4-5 нм, стабилизированных ионами натрия. Дисперсия содержит поверхностно-активное вещество, которое позволяет приготовить суспензию связующего со всеми известными в литейном производстве огнеупорными наполнителями.
Кроме того, отмечается отличная смачиваемость суспензии по отношению ко многим модельным составам (ПС, МОН-10КЭ, МАИ и др.), что позволяет получать более высокую чистоту поверхности деталей и исключает образование дефекта отливок по керамическому засору от формы.
СИЛАРМ можно применять для изготовления как единых многослойных оболочковых форм ЛВМ, так и комбинированных с этилсиликатными и/или жидкостекольными слоями.
Частицы «СИЛАРМ» выращиваются из отдельных молекул SiO2 в процессе полимеризации. Процесс полимеризации позволяет точно контролировать как размер частиц, так и их распределение. Частицы «СИЛАРМ» очень малы. К примеру, вес одной частицы плавленного кварца размером ~ 45 мкм равен весу порядка миллиона частиц «СИЛАРМ».
Однородность размеров частиц и их распределение указывает на превосходную систему контроля процесса изготовления «СИЛАРМ» и позволяет нашим заказчикам точно контролировать свои процессы.
Кремнезем в «СИЛАРМ» - аморфный (не кристаллический) Si02) подобный плавленому кварцу, часто используемому в качестве огнеупора в промышленности. Поэтому у него очень низкий коэффициент термического расширения, подобный плавленому кварцу.
- В отличие от жидкого натриевого стекла, густого и вязкого, вязкость «СИЛАРМ» почти подобна вязкости воды. При этом большая часть марок «СИЛАРМ» содержит не менее 25% Si02 (по весу).
- Частицы «СИЛАРМ» не скапливаются и не осаждаются, потому что каждая частица имеет отрицательный заряд. Частицы отталкиваются друг от друга и находятся во взвешенном состоянии. Величина заряда для большинства марок «СИЛАРМ» зависит от величины рН, которая равна 9,5-10,5 ед.
«СИЛАРМ» выполняет две функции в процессе литья по выплавляемым моделям:
1. Из-за своей низкой вязкости, подобной воде, он является отличным связующим, в котором наполнитель из огнеупорных оксидов находятся во взвешенном состоянии. Из-за низкой вязкости в «СИЛАРМ» можно загрузить большее количество огнеупорного материала для достижения требуемой вязкости по сравнению с другими связующими.
2. После испарения воды частицы связываются с керамическими частицами и друг с другом, образуя «клей», который скрепляет оболочку. Сформировавшись, эта связка становиться водонерастворимой, что позволяет наносить следующие слои. Связка сохраняется и даже улучшается после прокалки оболочки перед заливкой металлом. Чего невозможно достичь, используя традиционные силикатные растворы в частности жидкое стекло, поскольку форма подвержена разрушению при вытопке воскового состава в воде.
В настоящее время в литье по выплавляемым моделям часто используется этилсиликат в качестве связующего. Он обладает хорошими огнеупорными и связующими свойствами, но коллоидные кремнезоли «СИЛАРМ» более предпочтительны, потому что:
- Они на водной основе, невоспламеняемы, нетоксичны, идеальны с точки зрения экологии
- Суспензии на их основе обладают большим сроком живучести, более постоянными свойствами и требуют минимального обслуживания, седиментационная устойчивость в сравнении с этилсиликатными выше
- Обеспечивают повышенную газопроницаемость форм и меньшую склонность их к растрескиванию
- Это готовый продукт, не требующий дополнительных химической операцией приготовления связующего из этилсиликата (ЭТС-40, ЭТС-32) путем его гидролиза водой в присутствии спиртов и ацетона
К готовому термостойкому связующему на основе коллоидных кремнезолей предъявляются следующие требования:
1. Упругие и тиксотропные свойства суспензии должны обеспечить:
- Применение необходимых добавок для улучшения реологических свойств
- Требуемой дисперсности и огнеупорности наполнителя суспензии
2. Обеспечение хорошей смачиваемости поверхности восковых моделей
3. Обеспечение прочности керамических форм при изгибе в процессе
- Сушки
- Выплавления модельной массы
- Прокаливания и при заливке металлом
4. Минимальная перестройка существующего технологического процесса при переходе на новое связующее
Смачиваемость СИЛАРМ
Кремнезоли, вследствие высокого поверхностного натяжения, плохо смачивают восковые модели типа МВС-3А, МВС-3Б и т.п.
Хорошая смачиваемость «СИЛАРМА» модельного состава делает возможным получение плотной чистой поверхности отливок. Хорошая смачиваемость особенно необходима для восковых моделей с глубокими изолированными зонами или полостями. Но применение только смачивателей вызывает обильное пенообразование, что мешает получению чистой поверхности отливок. Во избежании этого мы используем высокоэффективные пеногасители.
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Приготовление суспензии на основе СИЛАРМ
Технологические параметры представляемого материала, определены в ПИМаш на кафедре «МиТЛП»
Огнеупорную суспензию желательно готовить в отдельном баке, а не в баке для нанесения слоев.
Рассчитайте и подготовьте необходимое количество «СИЛАРМ» и наполнителя.
Используя маршалит в качестве наполнителя, последний берется из расчета 2 кг на 1 дм3 связующего для первого слоя и 1,8... 1,7 на 1 дм3 связующего для последующих слоев
Количество необходимого наполнителя в конечном счете зависит от его плотности. К примеру, для одного и того же связующего необходимо загрузить в два раза больше по весу циркона, чем плавленого кварца, так как плотность циркона в два раза больше плавленого кварца.
Верхний предел по массе наполнителя в огнеупорной суспензии ограничен возрастанием вязкости. На графике 1 приведены значения условной вязкости по ВЗ-4 (наполнитель маршалит).
Чрезмерное увеличение вязкости приводит к образованию подтеков при нанесении обсыпочного материала. В общем случае это не является дефектом формы. Однако на первом слое лучше избегать подтеков из-за возможности образования дефектов поверхности отливки.
Вязкость суспензии на втором и последующих слоях определяется лишь необходимостью наращивания толщины оболочкиНаличие ПАВ в «СИЛАРМЕ» обеспечивает режим смачивания модельных блоков и обсыпочного материала во всем интервале вязкости суспензии.
В Таблице 2 приведены основные значения краевого угла смачивания для огнеупорной суспензии маршалит-«СИЛАРМ».
После приготовления огнеупорной суспензии на «СИЛАРМЕ» её, как и при использовании ЭТС, следует выдержать 0.5…2 ч до нанесения покрытий. Перед нанесением покрытия суспензию необходимо перемешать до усреднения состава. Несмотря на высокую седиментационную устойчивость СИЛАРМ, вязкость следует контролировать перед нанесением слоя.
Сушка форм на основе СИЛАРМ
Сушку керамических форм следует проводить с максимальной интенсивностью для всех слоев. Относительная влажность воздуха не должна превышать 70%. Однако более высокая влажность не критична, а лишь увеличивает время сушки. Температура воздуха определяется маркой модельного состава, в большинстве случаев подходит интервал 25…350С. Скорость движения воздуха максимально возможная, ограничивается только разрушением модельного блока.
Готовность формы к нанесению следующего слоя или удаления модельного состава определяется влажностью воздуха на входе и на выходе сушильной камеры. Если они совпадают, то формы готовы к следующей операции.
Особое внимание следует уделять внутренним полостям. После удаления влаги суспензия «СИЛАРМ» - маршалит имеет белый цвет. Суспензия до сушки имеет серый цвет. Просушенность формы – весьма критичный показатель. Нанесение слоев с недостаточной сушкой предыдущих покрытий приводит к разрушению формы при вытопке модельного состава. На Графике 2 приведена зависимость прочности на изгиб керамических форм на основе суспензии «СИЛАРМ» - маршалит в зависимости от режима сушки.
Удаление модельного состава
Удаление модельного состава из керамических форм, выполненных на термостойком связующем «СИЛАРМ», может осуществляться всеми известными способами без ограничений. Прочность оболочек при вытопке в печи сопротивления или в кипящей воде меняется незначительно.
Из всех известных методов выплавки модельной массы рекомендуется этот процесс осуществить в автоклаве быстрым впуском нагретого пара при давлении 5,4-8,2 атмосферы в течение 13…15 секунд, для того чтобы сначала оплавилась и начала стекать модельная масса по границе с керамической формой. Если модельную массу не нагреть быстро, то её объём увеличится и керамическая форма дает трещины.
Выпуск пара после окончания цикла должен осуществляться в течение 30…60 секунд. Если пар будет выпущен быстро, то может произойти отслоение наружных слоев формы.
Но, повторимся, рекомендуемый процесс не является единственным возможным. При высыхании, «СИЛАРМ» твердеет необратимо, поэтому вытопку модельного состава можно производить всеми способами, в том числе и в горячей воде.
Прокалка керамических форм на основе СИЛАРМ
В ряде случаев, прокалку керамических оболочек производят на ранее эксплуатируемом оборудовании без изменения параметров существующих технологий, но в силу опережающего роста затрат на энергоносители мы рекомендуем некоторую особенность температурного режима связанного с природой связующего. Керамические формы на связующем «СИЛАРМ» позволяют снизить температуру прокалки до 500…600 0С при заливке медных и алюминиевых сплавов.
На базе ПИМаш кафедры «Машины и технологии литейного производства» были получены годные отливки из латуни в формы, которые после вытопки модельного состава сушили 24 часа при комнатной температуре, заформовали песком с температурой 60 0С и залили металлом.
Заливка металлом
Керамические формы на композиции («СИЛАРМ» - маршалит – кварцевый песок) при четырехслойном исполнении следует прокаливать и заливать в опорном наполнителе.
Для заливки без опорного наполнителя формы необходимо выполнять с числом слоев не менее семи.
РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ПОДДОНОВ И ИЗЛОЖНИЦ
Обобщение исследований по условиям эксплуатации изложниц и поддонов позволило сделать следующие выводы:
В системе поддон-изложница наиболее физически изнашиваемым является поддон, износ поддонов происходит только вместе падения струи металла, причем,тем в большей степени, чем меньше диаметр разливочного стакана;
Основными факторами износа является термический и гидравлический удары в момент воздействия струи металла на поддон и изложницу ( диаметр струи металла - до 120 мм, температура стали - до 1680 °С, высота падения струи металла - 4 метра, давление истечения струи металла - до 0,6-0,7 Мпа).
С учетом этих данных были разработаны следующие основные требования к огнеупорным покрытиям для защиты поддонов и изложниц:
- Хорошая "кроющая" способность;
- Низкая склонность к скалыванию, разрушению и отслаиванию при воздействии струи металла и высоких температур, вызываемых контактом с металлом;
- Высокая огнеупорность и термостойкость слоя покрытия;
- Низкая теплопроводность слоя покрытия;
- Низкое термическое расширение слоя покрытия.
Обобщение исследований по стойкости огнеупорных покрытий поддонов и изложниц позволило выявить важную роль связующего компонента покрытий, а также определить основные требования к наполнителю.
Из основных материалов, применяемых в качестве связующего ( раствор жидкого стекла, этилсиликат, гидролизованный этилсиликат, однозамещенная алюмофосфатная связка, хромоалюмофосфатная связка.ГКЖ-94 ) для огнеупорных покрытий поддонов изложниц применение кремнезоля "КЗ-ТМ" в качестве связующего дало плотное , ровное огнеупорное покрытие белого цвета хорошо удерживающееся на поверхности поддонов изложниц.
Кроме того, кремнезоль "КЗ-ТМ" отличается следующими преимуществами от известных связующих:
- Возможностью нанесения огнеупорного покрытия на его основе на нагретую до 100-300о С поверхность поддонов изложниц ровным и плотным слоем;
- Высокой огнеупорностью ( около 1700 °С) и прочностью (от 10 до 100 кг/см2) в зависимости от вида зернового состава наполнителя;
- Нетоксичностью и достаточной длительностью хранения (живучестью);
Стойкость огнеупорного покрытия на поддоне изложниц составляет 2-3 плавки, однако, в связи с износом его в месте падения струи металла нанесение покрытия необходимо производить ежеплавочно.
Для защиты поддонов изложниц от размывающего действия струи расплавленного металла металлурги применяют различные наполнители (плавленный кварц, цирконовый силлиманитовый и дистен-силлиманитовый концентраты, электрокорунд, шамот с различным содержанием Al2O3, магнезит, хромомагнезит, хромит и другие материалы).
Установлено, что критерием, определяющим стойкость огнеупорного покрытия к воздействию струи расплавленного металла, является показатель ее термического расширения, с уменьшением которого эффект защиты поддонов значительно возрастает, а также отсутствие коагуляции кремнезоля. Наилучшими свойствами обладают огнеупорные покрытия поддонов изложниц на основе кремнезоля "КЗ-ТМ" и плавленного кварца с содержанием диоксида кремния не менее 97%. С возрастанием температуры прочность огнеупорного покрытия возрастает за счет спекания множества дисперсных частиц, имеющих максимально развитую поверхность и максимальный уровень свободной энергии.
Суспензию наносят на поверхность поддонов ровным слоем с помощью распылительной форсунки перед каждой плавкой.
Нанесение огнеупорных покрытий на внутреннюю поверхность изложниц устраняет приварку слитков, особенно в первый период эксплуатации и уменьшает износ нижней части изложниц.
Суспензию наносят на внутреннюю поверхность изложниц тонким ровным слоем с помощью распылительной форсунки перед каждой плавкой.
Данные технологии внедрены в цехе подготовки составов для разливки стали ОАО "Северсталь", г. Череповец Вологодской области.
