Archives of Foundry, Year 2004, Vol urn 4, Nr 1 1

Archlwum Odlewnjctwa Rek 2004, R w n i k 4, Nr P 1

PAN - Katowlce PL ISSN 16425308

WPtYW DODATKU ZU~YTYCH RDZENl NA WLASNOSCI TECHNOLOGICZNE MAS Z BENTONITEM

Przedstawiono wyniki badah laboratoryjnych w- dodatku i iloSci zujtych rdzeni spoqdzonych z u d ~ d e m kywicy fenolowej utwardzanej CO1, szkh wodnego, piask6w powlekanych, wg technologii cold-box na wfasnuSci technologicme mas z bcn tonitem.

Key words: waste cores, sechnolog icai properties, sands with henroniie

W wiefu odlewniach produkwje siq odlewy w fomach z mas z bentonitern z zastosowaniem d&ej iloSci rdzeni. Ze wxglqdu na trudnoSC oddzielenia masy rdxniowej cd masy z bentonitem podczas wybijania odlew. do masy obiegowej ciqgle d o m a d m iloSC masy rdzeniowej w postaci przepalonej masy oraz nadpalonych lub ni eprzepalonych kawalkbw rdzeni. Nadpalone kawaEki rdzeni mogq byk odsiane i pddane regenetacji. Natomiast przepalone cqSci rdzeni w postaci zanieczyszczonego piash i drobnych kawaIkdw wchodzq w skhd masy obiegowej i w zalehoici od technologii masy rdzeniowej i ilo5ci rdzeni wplywajq w sbenym stopniu na pogorszenie whsnobci techniczno- technologicnych masy z bentonitern. Zrnusza to odlewnie do uzupehiania w rnasie obiegowej bentonitu i wzbogacania jej w pomje Swie2ego pinsku i pyh wqglowego. Dlatego w rnmach prac Instytutu OdIewnictwa -

mgr ink EIPbieta Smoluchowska, esmol@fod.Iuakow.pl mgr inZ. Franciszek Pezatski, fpez@iod.krakow.pl ' mgr int. lrena Izdebska Szanda, inza@iod.krakow.pl a mgr im?, Zbigniew Maniowski man@iod,hkow.pl

ptzeprowadzono badania nad wplywem dodatku nrkytych rdzeni na whnoici technologiczne mas z ben toni tern.

2. BADAETL4 WPLYWU R ~ ~ N Y C H MAS RDZENJOWYCH N A WZASNOSCI M A S Z BENTONITEM

2.1. Badsnia wlasnoki technicmo-technologicznych wytypowanych mas obiegowych z r62nych odlewni z udzialem r6tnych rdzeni

Do badah sprowadzono z kilku odiewni Swieke masy z bentonitem, masy obiegowe i zuwe rdzenie sporazone z udzialem qwicy fenolowej utwardzanej C02, szkla wodnego, piask6w powlekanych i wg technologii cold-box oraz materialy do ich sporzqdzania. Materialy, piaski i masy zostaly przebadane pod kqtem ich wbsnoSci fizykochemicznych (ziarnistoSC, iloSC lepiszcza, straty praiznia).

W masach Swieech i obiegowych oheSlano whsnoSci technologiczne takie jak wilgotnoSC, wytrzymaloS6 na rozciqganie, wytrzyma%oSC na gciskanie, przepuszczalnoSE, osypliwoSC, plynnoS6, zagqszczaInoSC i wytrzymaloSC w strefie przewiI2onej.

2.2. Badania podatnogci zuQtych rdzeni na rozksuszanie

W badanych masach obiegowych znajdowaly sig rozkmszone rdzenie pochodzqce z rdtnych technologii mas rdzeniowych, ktbre r h i l y sig miqdzy sobq podatnoSciq na rozknzszenie, stopniem przepalenia i kawa%kowatoSciq.

Przed przyswieniem do badafi wpIywu dodatku rdzeni na wfasnoici techno?ogicme mas obiegowych sptawdzano ich podatnoSC na rozkruszenie.

Za rniarq stopnia rozhszenia rdzeni przyjqto iloSC cykli kruszenia doprowadzajqcq do rozdrobnienia nadawy do wielkoSci ziarna < 1,6 mm. OkreSllonq nadawe rdzeni z Qwicq fenolowq utwardzanq C02 , z technologii cold box , z twhnoIogii piask6w powlekanych i szkla wodnego kruszono w kolejnych cyklach kruszenia w laboratoryjnej h szarce szczqkowej, a nastepnie pnesiewano poprzez sita o przeSwicie oczek # 4,O mm, # 2,O mm, # 1,6 mm#, poniiej sita # l,6 mm i wapono pozosta+oSci na sitach.

Z pneprowadzonego doiwiadczenia wynika, 2e z badanych rdzen i naj Iatwiej rozkruszajq sig : sporqdzone z wiq fenolowq utwardzanq COz , nastqpnie rdzenie z technologii piaskbw powlekanych i rdzenie wykonane x udzialern szkla wwodnego. Najgonej rozkmzajq sig rdzenie z technologii cold box.

PodatnoSC na rozkruszanie rdzeni powinna by6 brana pod uwagc przy dodawaniu ich do mas obiegowych, poniewa2 kawatki rdzeni Iatwe do rozkruszania kruszq siq jut w trakcie wybicia, dodatkowego kruszenia i pmesiewania. Czqsto kawatki rdzeni q domielane ( w rnieszarce) w trakcie odSwieania masy obiegowej. Ta wlaSciwoS~ wplywa pozytywnie na wknoSci masy obiegowej i umokliwia wprowadzania do tej m a y wiqkszej iloSci dobrze rozknrszonych rdzeni. ObecnoSC rdzeni o ztej podatnoSci

na rozhszenie wplywa negatymie na wtasnoSci masy obiegowej. Masy te powinny by6 poddawane bardziej intensywnemu pmesowi rozkmszania np, wielostopniowernu kruszen i u 1 u b regeneracj i

23, Badania wplywu dodatkzr rozkruszonych rdzeni na w!asnogci technologicme wytypowenych mas obiegowych i Swidej mmasy z bentonitem

Badan ia mas sprowadzonych z przernysh DFa ohSlenia wplywu dodatku rozhzonych rdzeni na wlasnoSci

technologicme sprowadzonych mas obiegowych przeprowadzono analizq zmi an ich parametrbw technoIog icaych, wynikajqcych ze wzmtajqcego w nich dodatku rozhszonych rdzeni . W tym celu do m a y obiegowej z dmego zakhdu dodswano 1 5 , 30, 50, 70 i 100% rozkmszonych rdzeni jednego rodzaju. W kadej spoqdzonej masie omaczano zawartoSC alrtywnego bentonitu, uzupehiajqc jego iloSC w ka2dej masie do puziornu zawartoSci bentonitu aktywnego w masie Swietej. Przykladowe wyniki badari wplywu dodatku rozkruszonych rdzeni z technologii cold-box na wybrane w#asnoSci technologiczne masy obiegowej, przy uzupehianej ilo4ci bentonitu, pneds!awiono na rys. 1 .

OwyzrzymalodC ns dciskanic Rc, MPn Owyrrzymafoe w satfie przwil toncj Rm p, N/m1

Rys. 1. Wplyw dodatku mzhszonych rdzni z technologii cold-bx na wybranc wlasnodci tcchnologicmc ( wytrqmalog nna Sciskmie i w y t ~ a 1 o S C w strefie przewil2oncj) masy obiegowej r. uzupdnianq iloSciq bentonitu Fig. I . The cmshed cold-box waste cores influence on chosen technological properlies (compressive strenght and rnoistue condensation mne strenght ) of sand with supplementary quantity of bentonik

Na podstawie przeprowadzonych badah sprowadmnych z ptzemysb mas obiegowych stwierdzono, ze wprowadmie do nich dobne rozkruszonych ( hkcja <

sita # 1,6 mm) i przepalonych rdzeni z rdaych technologii w iloSci powej 30% powoduje niewielkie obnikenie ich wiasnoSci technologicznych (wytrzymafoSci na Sciskanie, wytmyrna4oSci w strefie pnewiI3:0nej, pnepuszczalnoSci i wzrostu osypli woSci), w zakresie pomalajqcym na stosowanie tych mas w produkcji.

Z badah wynika rbwnief t e dziahie mhszone j masy rdzeniowej w masie obiegowej z udziatem bentonitu mote by6 niwelowane dodatkiem bentonitu, w taki sposbb, aby zawartoS6 gliny aktywnej w danej masie, bez wzglqdu na iloSC dodawanych rdzeni by!a zawsze rbwna iloSci gSiny ak2ywnej zawartej w masie Swietej Badania mas spotzndzanych w wmnkach laboratowinych

Ze wzglqdu na to, ke badane pnemyslowe masy obiegowe zawieraly r6he iFoSci gliny aktywnej, co zwiqzane bylo z potrzebami technuSogicznyrni zakhdbw, nie motna b y b jednoznacnie stwierdzit, dodatek kt6rych rdzeni jest w mnsie najmniej korzystny . Dlatego w warunkach laboratoryj nych przeprowadzono seriq badah, polegajqcq na dodawaniu do may SwieZej o stalej i nie uzupehianej iloici bentonitu rdmych iloSci rozkruszonych labratoryjnie rdzeni z rdinych technologii. Mas9 Swie2q (bazowq) stanowila masa o nastqpujqcym skhdzie (w cz. wag): piasek Grudze6 Las - 100,O ; bcntoni t - 5,0 ; woda do wilgotnoSci 3,6 %.

Do masy Swietej dodawano mzkruszone rdzenie z kywicq fenolowq utwardzanq C02, z technologii piask6w powlekanych, ze szktem wodnym i z technologi i cold-box w iloSciach 15, 30, 50, 70 i 100 cz-wag. Badano wptyw dodatku rbknej iloSci rozkmszonych rdzeni pochodqcych z wJw technologii na takie wIasnoSci technologicme masy z bentonitem jak wytrzymatoSC na rozciqganie, wytrzymaloSC na Sciskanie, pnepuszczalnoSC, osypliwoSd, ptpnoSC, zageszczalno6C i wytrzymaloSC w strefie ptzewilionej . Wyniki badafr W w u dodatku rozlcruszonych ych rdzeni pochodqqch z r6mych technologii na wytrzymaioSE na Sciskanie i wytrzymatoSC w strefie przewiltonej przedstawiono na rys.2 E na rys.3.

Na podstawie bad& stwierdzono, t e w&w rozkruszonycfi rdzeni pochodqvch z r6Znych technotogii na wytrzyrnaloSC na Scisknnie masy bentonitowej ze stata, zawartoSciq bentonitu jest obojqtny, a nawet korzys€ny. WytqmaloSC na Sciskanie mas z bentonitem spo~dzonych z dodatkiem rdzeni z technologii piaskdw powlekanych i cold-box utrzymuje siq mniej wiecej na poziomie wytrzyrnalaSci masy SwieZej lub roSnie w przypadku dodatku do masy z bentonitern m a y rdzeniowej z dodatkiem szkh wodnego i tywicy fenolowej utwardzanej C02. W@yw dodatku rozkruszonych rdzeni wykonanych z udzialem *icy fenolowej atwardzanej COz na wytrzym do36 masy z bentonitem w strefie przewilbnej utrzyrnuje siq na poziomie wytrzymaloici masy Swieej, natomiast dodatek rdzeni wykonanych wg technologi i piaskbw powlekanych i technologii cold-box obnih jq w niewielkim stopniu. Najgorzej na wytrzyma%oSC w strefie pnewikonej masy bentonitowej o stalej iloSci hntonitu wplywa dodatek rozkruszonych rdzeni z udziaiem szkh wodnego.

urn 4

u- OM. eZ

O M -

.- * (Im- -3 * m a OM- = S : om - 3 E om. C r on?- 5

OD1 - 0

lua- 15 3(, 9 M 1m dodatek ro7kntsroq mary rd7aiowq. cx. wg

Rys. 2. Wp?yw dodatku rozhszonych zutytych rdzeni na wytrzymaIoS6 na Sciskanie mas z bentonitem 2 niezrniennq iloiciq bentonitu Fig. 2. 7312 crushcd waste cores influence on compressive strenght of sand with bentonite with l i x d quantify of bentonite fixed quantity of bentonite

0 1

mmb- 1s JO 53 70 100 dodatrk roAn~sz~nej masy rdzmiowtj. u wag.

Rys. 3. Wp4yw dodatku mr.kmszonych zuwych sdzeeni na wytr~yrnaloSC w strcfic przcwil20ncj mas I. bentonilcm z nie~micnnq iloiciq bentonitu Fig. 3. Thc crushed wastc cores influence on moisturc condensation zone suenght of sand wilh bcntoniic with fixed quantity of bentonite

3. WNIOSKI

I . Wprowad7anic do hadanych mas obicgowych dobr~e rozkn~szonych i przepalonych rdzeni z rdinych technologii, pny utrzymywanej i1oSci bentonit u aa

poziomie jego zawartoici w masie Swietej, wplywa na obnikenie wlasnoSci technologicmych tych mas, ale w zakresie pozwa1aj;ieym na stosowanie ich w produ kcj i . 2. Zaniechanie uzupelniania mas obiegowych bentonitern, zwlaszcza mas z dodatkiern sdzeni wykonanych z udzialern szk%a wodnego mote powodowaC obnitanie wytmyma%oSci masy obiegowej w strefie przewikonej. 3. Wahq cechq mas rdzeniowych, ktka powinna by6 brana pod uwage przy ich dodawaniu do mas obiegowych jest ich podatnoSC na rozkruszanie, SkIonnoSC masy rdzeniowej do tatwego rozkruszania m o t liwia wprowadzanie do masy obiegowej wiqkszej iloici masy rdzeniowej, bez n a c q c e g o obnihnia jej wlasnoSci technicmo- technologicmych. Masy rdzeniowe o zlej podatnoSci na rohszanie pow inny byC pddawane bardzicj intensywncrnu proccsowi kn~szcnia, kruszeniu wielos topniowemu luh regexreracj i. 4. Z przeprowadzonych badah wymika, t e p t y bardm dobrym stopniu rozlcnrszenia rdzeni, wlabciwie prowadzonym proeesie odSwiemia masy obiegowej z ciqglq kontrolq poszczegblnych wMciwoici mas i korekq skladu mokliwe jest stosowanie masy obiegowej z wicks- iloiciq dodatkbw mas rdzeniowych z rbinych technologii ni2 dotychczas jest to stosowane w odlewniach.

1. P e ~ ~ t s k i F. i inni, ,,Optymali7ncja parametr6w wykonywania rdzeni wg teehnologii cold-box i badania wplywrr rbh~ych mas rdzeniowych na whsnoSci mas z bcntonitcm". Praca Statutowa 10.2003. zlcc. 201U00

2. Krzysiak M.B. i inni. ,,Optimizing Sand Control at Haven Foudry". Modem Casting. August 2001. S.47

3. ,,Iinproving Sand Performance" - notaltka rcdakcyjna. Modcm Casting, c ~ ~ t w i e c 200 1 .s.6 1

THE WASTE CONR! TNFLUENCE ON TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF SANDS WITH BENTONITE BINDER

SUMMARY

The results of laboratory examinations of the waste cores (prepared from the usc of phenol resin hardened COz, resin from cold-box process. resin coated sands and watcr glass) influence on technological properties of sand with bcntonite hinder have heen presen tcd.

Recenzowal prof. Jdzef Gswrodski