Вспомним забытые технологии: об изменении зернового состава песка при его пневмотранспортировании

В формовочных смесях для литейного производства используются разнообразные пески, огнеупорной основой которых чаще всего является кварц. Однако с учетом специальных потребностей литейных технологий и в зависимости от вида сплава, единичной массы и конструктивных особенностей отливок пески могут состоять, кроме кварца, также из циркона, бадделеита, ставролита, дистен-силлиманита, хромита, хромомагнезита, глинозема, шамота, дунита, оливина, талька, угля, кокса, графита и др.

Все формовочные смеси на основе вышеперечисленных огнеупоров, кроме кварца, принято считать специальными.

Зерновой состав песков из вышеперечисленных материалов характеризуется устойчивым постоянством на уровне 0,2-0,4 мм.

Обычно по размерам зерен пески состоят из трех основных групп в разных пропорциях: 0,10-0,20 мм; 0,20-0,30 мм; 0,30-0,40 мм.

Это полезно в том отношении, что более мелкие песчаные зерна занимают поры между более крупными зернами, чем  повышается компактность смеси.

Зерновой состав песка – предпосылка очень важной технологической характеристики формовочной смеси – газопроницаемости, которую сочетанием различной крупности можно регулировать в широких пределах.

Зерновой состав смеси играет также важную роль в противопригарной эффективности формовочной смеси. Например, известен опыт ЗАО «НКМЗ» (г. Краматорск), когда для повышения противопригарной стойкости в жидкостекольную смесь для производства турбинного литья добавляли 5% тонкодисперсного пылевидного кварца (маршаллита).

Зерновой состав песка, кроме вышеупомянутого, влияет также на прочность, текучесть, уплотняемость, пластичность, прилипаемость и другие полезные характеристики формовочной смеси.

С развитием отрасли литейного производства в ней стали внедряться прогрессивные технологии, которые затронули также транспортирование сыпучих материалов и, в частности, песков.

Транспортирование песка осуществляется по трубам сжатым воздухом. Для изменения направления транспортирования в пневматических трассах применяются металлические колена, где от ударов происходит измельчение зерен песка.

Ниже мы приводим результаты реального изменения зернового состава песка при его пневмотранспортировании на ряде заводов бывшего Советского Союза.

Передача песка по трубам (пневмотранспорт) на значительные расстояния (до нескольких сот метров) имеет бесспорные преимущества, однако при этом часть песка измельчается, что нежелательно с точки зрения качества формовочной смеси.

Ниже приведены сравнительные результаты исследования зернового состава песка, подвергшегося пневмотранспорту.

Техническая характеристика пневмотрасс и их оборудования дана в табл. 1.

Зерновые составы песков до поступления в пневмотрассу и после пневмотранспорта приведены в табл. 2.

При пневмотранспортировании песок измельчается и по зернистости переходит в более низкие группы (на 1-2 ступени).

Степень измельчения песка зависит от количества поворотов (колец) превмотрассы, ее общей длины и других факторов.

Мельчайшие фракции песка не осаждаются в циклонах и удаляются вместе с воздухом. В связи с этим, в большинстве случаев остатки на низших ситах и тазике увеличиваются незначительно. Возрастают главным образом остатки на ситах 0,16, 01 и 0063.

По данным каширского «Центролита», при пневмотранспортировании песка на сравнительно небольшие расстояния (до 140 м) его зерновой состав вообще не претерпевает значительного изменения.

Таким образом, хотя измельчения песков при пневмотранспортировании и нежелательно, тем не менее на их основе можно приготовлять вполне доброкачественные смеси, в том числе жидкие самотвердеющие, как это делали на Луганском тепловозостроительном заводе.

Таблица 1.

Таблица 2.

* Сюда отнесена также часть тонкоизмельченного песка, отделенного от навески при определении глиносодержания.

На этом заводе по трубам передавали также отработанные смеси (внутренний диаметр трубы 150 мм).

Кроме прочего, отработанная смесь отличается от сухого кварцевого песка тем,что в ней присутствует влага (около 2%). При этой влажности отработанная смесь сохраняет сыпучесть. В ходе пневмотранспортирования отработанная смесь подсушивается за счет испарения и перехода части влаги в газообразное состояние. Этому способствует взвешенное состояние песчинок при их движении в трубе. В конце пневмотрассы  транспортирующий воздух отделяется от песчаной основы и отработанная смесь становится суше.

Таким образом, в результате пневмотранспортирования песка он претерпевает некоторое измельчение, которое существенно не влияет на качество приготавливаемых из него смесей.

При необходимости измельчение песка можно компенсировать путем использования более крупного песка с учетом того, что после пневмотранспортирования он станет мельче.

При проектировании систем пневмотранспорта литейных сыпучих материало рекомендуем принимать во внимание эти реальные данные.

ИТБ "Литье Украины", №9 (217) 2018 г.