ASKURAN® - фурановые смолы производства компании ASK CHEMICALS (Германия)

Для реализации современных систем No Bake на литейных заводах мы используем только полностью регенерированные системы для того, чтобы получить экономичную и экологически приемлемую продукцию высокого качества. С этой точки зрения, что также подтверждает многолетний опыт, это - полностью компетентная система фурановой смолы кислотного отверждения.

Компания ASK Chemicals является одним из основных производителей и поставщиков фурановых смол. Фурановые смолы - это конденсированные продукты, изготовленные из фурфурилового спирта, мочевины и формальдегида. В наших стандартных фурановых смолах ASKURAN содержание фурфурилового спирта, который является важной химической составляющей, находится в пределах 60 - 90%.

При работе в производственных условиях очень важно содержание свободного формальдегида. Все смолы ASKURAN имеют содержание свободного формальдегида менее 0,2%, что способствует низкому количеству выбросов.

Ниже приведена таблица со списком отвердителей от компании ASK Chemicals:

Содержание азота в смолах ASKURAN составляет 0 - 6 % и его количество может быть выбрано в зависимости от используемого для отливки сплава. Дефект отливки, называемый ситовидная пористость, может быть вызван высоким содержанием азота. Это важно, прежде всего, для сталелитейных предприятий, где необходимо использовать смолы с низким содержанием азота.

Количество связующих веществ очень важно для качества смеси, и оно составляет лишь малую часть смеси (содержание смолы - 0,8 - 1%, содержанием отвердителя - 0,2 - 0,6%). Остальное - более 98% - формовочный песок.

Литейные предприятия используют пески местных карьеров, и наша задача заключается в поставке связующих, подходящих данным условиям. Очень важным показателем является доля пылевидной фракции (<0,125 мм) в формовочном песке, т.к. мелкие частицы блокируют правильное распределение смолы и отвердителя в смеси, особенно за короткий период перемешивания. Поэтому необходимо увеличивать количество компонентов до отметки, превышающей оптимальную.

Пневмотранспорт на литейных предприятиях не редко находится не в лучшем состоянии, что также является причиной увеличения доли пылевидной фракции.

Установка нового оборудования для регенерации смеси должна быть связана также с модернизацией пневмотранспорта. Также рекомендуется устанавливать оборудование для вытяжки пыли, которое способствует уменьшению доли пылевидной фракции, и, следовательно, позволяет уменьшить дозировку смолы и отвердителя на 0,2-0,3%.

Снижение дозировки компонентов уменьшает неприятный запах при формовке/заливке, способствует лучшим санитарным условиям.

На рисунке 1 показано сравнение реактивности свежего песка и регенерата. Т.к. после регенерации часть отвердителя остается в смеси, регенерат имеет более высокую реактивность, что позволяет впоследствии уменьшить дозировку отвердителя.

Рис.1 Сравнение реактивности свежего песка и регенерата

Смесь: 100% Песок; 0,4 % Hдrter GS 20; 1,0 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

На рисунке 2 показано сравнение прочности форм на основе регенерата и свежего песка. В формах на основе регенерата прочность ниже на 7-10%, но в то же время она является достаточной. Формы на основе регенерата менее склонны к образованию трещин и ужимин, т.к. они более эластичны вследствие того, что зерна песка покрыты эластичной смолой, оставшейся после процесса регенерации.

Рис.2 Сравнение прочности форм на основе регенерата и свежего песка

Смесь: 100% Песок; 0,4 % Hдrter GS II; 1,0 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Также очень важным параметром является размер среднего зерна формовочного песка. Для современных фурановых смесей, в отличие от бентонитных, нет необходимости использовать мелкую фракцию песка, т.к. проникновение металла в форму можно предупредить используя качественное антипригарное покрытие. Крупные зерна песка обеспечивают высокую газопроницаемость и прочность форм, а также снижение дозировки связующих.

Влияние притока других смесей

Жидкостекольные смеси

Т.к. процесс изготовления форм/стержней на основе ЖСС относится к щелочному, а фуран - к кислому, то при перемешивании этих двух смесей (напр. формы - фуран, стержни - ЖСС) рН фуран - процесса увеличивается, что приводит к снижению прочности и увеличению времени отвердевания форм (рис.3,4).

Рис.3 Воздействие ЖСС на реактивность фурановой смеси

Смесь: 100% Песок; 0,4 % Hдrter GS II; 1,0 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Рис.4 Воздействие ЖСС на прочность фурановой смеси

Смесь: 100% Песок; 0,4 % Hдrter GS 20; 1,0 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Другая ситуация наблюдается при комбинации фуран- и cold-box-амин процессов. В данном случае прочность и время затвердевания форм практически не изменяется (рис.5,6).

Рис.5 Воздействие Cold-Box-амин регенерата на реактивность фурановой смеси

Смесь: 100% Песок; 0,4 % Hдrter GS II; 1,0 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Рис.6 Воздействие Cold-Box-амин регенерата на прочность фурановой смеси

Смесь: 100% Песок; 0,4 % Hдrter GS 20; 1,0 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Температура песка и окружающей среды

Наиболее благоприятная температура песка для фуран - процесса - 10-30°C. Воздействие температуры песка на реактивность и прочность фурановой смеси показано на рисунках 7 и 9. При увеличении температуры на 10°C скорость реакции возрастает в 2-3 раза, и наоборот. Увеличение данного интервала приводит, при более низкой температуре, к более высокой дозировке отвердителя, большему выбросу SO2 и более быстрому уменьшению прочности во время заливки. При более высокой температуре систему возможно стабилизировать использованием более медленных отвердителей и менее реактивных смол. Настройка реактивности фурановой смеси в зависимости от температуры песка с использованием различных типов отвердителей показана на рисунке 8.

Рис.7 Воздействие температуры песка на реактивность фурановой смеси

Смесь: 100% Песок; 0,4 % Hдrter GS II; 1,0 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Рис. 8. Настройка реактивности (времени отвердевания) в зависимости от температуры песка с использованием различных типов отвердителей

Смесь: 100% Регенерат; 0,4 % Hдrter - s.o.; 1,0 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Рис.9: Воздействие температуры песка на прочность фурановой смеси

Смесь: 100% Регенерат; 0,3 % Hдrter GS II; 0,8 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Температура окружающей среды может вызывать проблемы главным образом зимой, когда время отвердевания длиннее. Но это устраняется теплым регенерированным песком. При температуре ниже 10 °C оптимально подогревать производственное помещение, опоки и модели горячим воздухом. В противном случает холодные части модели могут замедлить отверждение внутренней поверхности формы при нормальной температуре смеси, например.

Влияние антипригарных покрытий

Влияние антипригарных покрытий на отвердевание форм также важно.

Жидкость из покрытия блокирует отвердевание поверхностного слоя формы. На практике очень часто форма покрывается быстрее, чем должным образом затвердевает. Впоследствии, поверхностный слой не достигает необходимой окончательной прочности. Поэтому очень важно подобрать оптимальную скорость отвердевания, т.е. качественную фурановую смолу/отвердитель, обеспечивающие оптимальное рабочее время смеси/время до кантования формы и технологически-постоянный процесс нанесения покрытия. Покрытие, нанесенное на недостаточно затвердевшую форму, может привести к уменьшению прочности поверхностного слоя до 50%. Прочность форм при сборке может быть такой низкой, что в них образуются трещины или они ломаются. На рисунке 10 показано сопротивление излому при горении антипригарного покрытия на основе спирта при различном времени нанесения покрытия после формовки.

Рис. 10: Сопротивление излому при горении антипригарного покрытия на основе спирта

Смесь: 100% Регенерат; 0,3 % Hдrter GS II; 0,8 % Askuran FH 040 (Температура среды: 20°С; Температура песка: 20°С; Относительная влажность воздуха: 50%)

Будущее

Во время развития систем No-bake компания ASK-Chemicals ориентировалась на разработку фурановых смол с низкими эмиссиями, для улучшения качества регенерированного песка, снижения добавок нового песка в регенерат.

В то же время разработаны новые фурановые смолы с пониженным содержанием фурфурилового спирта с целью снижения влияния стоимости последнего. Данные смолы имеют содержание фенола до 3 %, сравнительны со стандартными фурановыми смолами, имеют хорошую текучесть и различную реакционную способность. Они пригодны также при производстве отливок из стали, т.к. содержание азота в них колеблется от 0 до 0,5%.

Сведения об авторах:

• Бречко Вадим Андреевич - менеджер ООО "Укрест", т.: +38 (061) 213-41-56; ф.: +38 (061) 213-41-57; e-mail: ukrest@ukrest.com.ua.

• Таборски Дан - AS-CZ Czech Republic, т.: +420 545 219 030; ф.: +420 545 238 036; e-mail: info@ask-chemicals.cz.

• Зденек Шмарда - AS-CZ Czech Republic, т.: +420 545 219 030; ф.: +420 545 238 036; e-mail: info@ask-chemicals.cz.

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №10 (98) 2008 г.