Использование в литейном производстве формовочных песков Узбекистана



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 SiO_2–92 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:

1. Закиров М. З. Гафуржанов С. Г. Кварцевые и кварц-полевошпатные пески Узбекистана. Ташкент, изд. «ФАН» 2013.
2. Расулов С. А., Тураходжаев Н. Д. Литейные технологии в металлургии. Ташкент, изд. «Чулпан», 2007.
3. Кварцевый песок НГМК www. http://ngmk.uz e-mail: info@ ngmk.uz