Экзотермические смеси и теплоизоляционные материалы

Экзотермические смеси используют для обогрева прибылей с це­лью повышения эффективности питания отливок, сокращения массы прибыли и повышения выхода годных отливок.

Источником выделяющейся теплоты служит реакция окисления алюминия (в виде порошка, стружки или крупки) или кремния (в со­ставе ферросилиция, силикокальция и др.).

2А1 + Fe₂О₃ = А1₂Оз + 2Fe +873,6 Дж.

4А1 + 3О₃ = 2А1₂О₃ + 1675,8 Дж.

3Si + 2Fe₂О₃ = 3SiО₂ + 4Fe + 1381,8 Дж.

Составы экзотермических смесей включают следующие пять групп компонентов:

- окисляемые компоненты (алюминий, ферросилиций, силико- кальций и др.);

- окислители (железорудные молотые концентраты, железная окалина, концентраты марганцевых и хромитовых руд, натриевая и калиевая селитра и др.);

- катализаторы, снижающие температуру воспламенения тер­митной смеси (фториды щелочных металлов, криолит);

- наполнители (кварцевый песок, шамотный порошок и др.);

- связующие (огнеупорная глина, жидкое стекло, ЛСТ, декстрин, синтетические смолы и др.).

Основные требования, предъявляемые к экзотермическим смесям: низкая температура воспламенения; стабильное горение смеси с небольшой скоростью; отсутствие обильного газовыделения при сгорании смеси; отсутствие пироэффекта; хорошая формуемость и прочность; отсутствие механического пригара и деформаций; применение недефицитных и недорогих материалов.

Расход экзотермической смеси на 1 т годных отливок составляет 60-70 кг. Масса прибыли снижается в 2,5-4 раза (по сравнению с необогреваемыми прибылями), выход годных отливок возрастает до 75-80%.

Примеры составов экзотермических смесей, в масс. долях, %:

- для стальных отливок: алюминиевый порошок 23, оксид железа 12, марганцевая руда 4, криолит 6, огнеупорная глина 10, декстрин 4, шамот порошкообразный 41;

- для отливок из серого и высокопрочного чугуна: алюминие­вый порошок 15-20, оксид железа 8-16, криолит 2-4, огнеупорная глина 7-10, декстрин 4-6, шамот порошкообразный до 100%, син­тетическая смола 4,5-5,5;

- для отливок из медных и алюминиевых сплавов: алюминиево­магниевая крупка (3,5-15% MgO) —18,5, марганцевая руда 40-52, фтористый натрий 0,5-1,5, натриевая селитра 0,5-6,0, огнеупорная глина 4,0-6,5, жидкое стекло 4-6, кварцевый песок 10-25.

Теплоизоляционные материалы и смеси используют в виде пластин, втулок, для облицовки литейных прибылей с целью ограниче­ния потерь тепла жидкого металла в прибыли и увеличения длитель­ности ее работы, а также в качестве засыпок на зеркало металла в ковшах, открытых прибылях и в изложницах при получении слитков с целью снижения теплопроводности через зеркало металла.

К теплоизоляционным материалам, применяемым в литейном производстве, относят аглопоритовый песок (кремнистые опаловые породы с примесями глинистых и песчаных материалов), диатомит (осадочная порода из раковин диамитовых водорослей), трепел (по­ристая опаловая осадочная горная порода), вспученный перлит (зер­нистый пористый материал, получаемый путем термической обра­ботки измельченных металлических пород), керамзит (песок и гравий), отходы слюды, вспученный вермикулит, кремнеземистое во­локно, базальтовое волокно, высокоглиноземистую вату и др.

Наибольшее применение в технологических процессах литейного производства в качестве теплоизоляционного материала находит вспученный перлит как наиболее доступный, дешевый и технологич­ный материал.