Преимущества использования оливинового песка для литейного производства

 Петречко Алексей,  Дружевский Михаил

Оливиновые пески в мировой практике широко используются при изготовлении отливок из чугуна (серый, высокопрочный и ковкий) и сталей всех типов, особенно марганцовистых.

По минеральному составу оливин представляет собой изоморф­ную смесь форстерита 2MgO-SiO₂ (в виде соединения Mg₂SiO₄) - 93 % и фаялита 2FeO-SiO₂ ( в виде химического соединения Fe₂SiO₄) -  7 %.

Химический состав:

Потери при прокаливании 0,3-0,7 %.

По зерновому составу оливиновые пески близки к естественным кварцевым пескам марок 0315, 02, 016.

Благодаря своей основной химической природе, в отличие от кварцевого песка, оливиновый песок не взаимодействует с марганцем. Основные характеристики делают оливиновый песок идеальным при производстве марганцовистых сталей с аустенитной структурой.

Особенное преимущество для тяжелых отливок, когда требуется сопротивление высокому ферростатическому давлению, обусловлено медленным и линейным характером объемных изменений, (в отличие от кварцевого песка, который имеет структурное превращение при 575 °C). Оливин не имеет аллотропических превращений, стоек к ошлакованию оксидами железа. Температура спекания 1450 С, начинает сплавляться при температуре свыше 1760 С и точка плавления между 1800 и 1850 С.

Оливиновый песок, также как цирконовый и хромитовый, используется в качестве облицовочной смеси. Его удельная теплоемкость в температурном интервале 20-1000 °C составляет 0,95 КДж/кг °C. За счет более высокой теплоаккумулирующей способности он обладает более высокой скоростью теплоотвода, обеспечивая локальное увеличение скорости затвердевания. Это важно учитывать, когда в отливке присутствуют тепловые узлы и температурный градиент достигает нежелательного пика.

Оливиновый песок может использоваться в смеси с хромитовым  (прим. 50/50). Смесь также может быть использована для увеличения скорости затвердевания в тепловых узлах.

Сравнение различных формовочных песков

Мелкозернистый оливиновый песок обладает характеристиками не смачивания и угловатой формы зерна, которая обеспечивает плотную поверхность с низкой проницаемостью металла. По этой причине он также используется при изготовлении форм и стержней и для отливок из цветных сплавов (латуни, бронзы и алюминия), в случаях, когда необходимо получение качественной поверхности с минимальной зачисткой. Угловатая форма зерен позволяет даже для мелкозернистого песка при усиленной набивке сохранять газопроницаемость, что наиболее важно для исключения газовых дефектов в отливке.

Низкое и постоянное линейное термическое расширение, прим. 1,1% до 1200 °C,

позволяет избегать линейных дефектов в отливках, а также засоров вызванных разрушением формы при заливке из-за неравномерного прогрева (в отличие от форм из кварцевого песка), уменьшает количества добавок компенсационных материалов, призванных уменьшить влияние теплового расширения (органические добавки), и как следствие сокращение размерных дефектов.

Термическое расширение литейных песков:

Высокий уровень оливина подлежит повторному использованию после регенерации.  Благодаря меньшему механическому и термическому разрушению песчинок, регенерация оливинового песка может быть осуществлена более эффективно.

Индекс огнеупорности оливина составляет 1,63-1,69.

Благодаря своей основности ( РH8,9-9,5), оливин идеально может быть использован в комбинации с нейтральными и основными органическими системами, такими как фенольные смолы  Alpha-set и Beta-set, с поли-изоцианатами, например Pep-set  (cold  box).

Он может быть использован с неорганическими связующими, например  жидкое стекло, бентонитами, глинами, цементами и т.д.  Повышаются связующие характеристики бентонита.

Не используется с кислыми связующими, такими как фурановые, Hot box, Epoxy - SO2.

При использовании оливиновых песков абсолютно исключается риск профессионального заболевания формовщиков – силикоз!

Крупнейшим производителем и поставщиком оливинового песка является компания Sibelco Nordic.

Поставки для литейного рынка Украины осуществляются через ООО «УКРЕСТ».

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №8 (144) 2012 г.